O que é um dispositivo acoplado carregado?
Um dispositivo acoplado carregado (CCD) permite o transporte de sinais analógicos carregados eletricamente através de diferentes capacitores configurados em série. Este dispositivo é controlado por um sinal de relógio que oscila entre os estados alto e baixo. Todo o sistema atua como um registrador de turno que tem suas entradas e saídas ligadas em série, o que permite que um dispositivo acoplado carregado seja usado como uma maneira de atrasar os sinais analógicos. O uso mais comum desses dispositivos é para sensores de luz fotoelétricos que estão vinculados a sinais analógicos paralelos. Essa tecnologia é a base de como as câmeras digitais, gravadores de vídeo e telefones com imagens operam.
Em 1961, Eugene F. Lally, pesquisador do Jet Propulsion Laboratory em Pasadena, Califórnia, escreveu um artigo chamado Mosaic Guidance for Interplanetary Travel . Ele explorou a idéia de usar uma série de detectores ópticos que implementavam o processamento digital para criar uma fotografia. Em 1969, os cientistas Willard Boyle e George E. Smith, trabalhando na AT&T Bell Labs em Murray Hill, Nova Jersey, desenvolveram um dispositivo acoplado carregado para uso como tecnologia de memória. Usando essa tecnologia, outras empresas logo desenvolveram maneiras de capturar o efeito fotoelétrico e criar imagens eletrônicas.
A maneira como um dispositivo acoplado carregado funciona na captura de imagens é focando uma imagem projetada de uma lente em um conjunto de capacitores fotoativos. Isso resulta em cada capacitor acumulando uma carga elétrica proporcional à intensidade da luz da imagem. Isso captura uma imagem bidimensional que é transferida para um amplificador de carga, que por sua vez a cobre. Essa imagem é armazenada digitalmente em um módulo de memória e pode ser acessada mais tarde.
Um dispositivo acoplado com carga básica é eficiente na captura de luminância, mas tem dificuldade em renderizar cores. Para resolver esse problema, as câmeras digitais modernas usam um dispositivo chamado máscara Bayer sobre o CCD. Ele vincula quatro pixels em blocos e filtra diferentes níveis de luminância com cores diferentes. Esses pixels são coloridos, sendo um vermelho, um azul e dois verdes, porque o olho humano pode identificar o verde mais facilmente do que outras cores.
Outra tecnologia desenvolvida no início do século XXI envolve chips de dispositivos acoplados carregados de alta resolução que podem usar mais da cor da luminância em diferentes tamanhos de abertura. Isso é feito implementando um dispositivo chamado prisma dicróico, que divide cada cor em seus componentes nativos. Prismas dicróicos têm sido usados em algumas câmeras digitais e câmeras de vídeo.