Kas ir CCD kamera?

Lielākā daļa CCD kameru izmanto ar vienu uzlādi savienotu ierīci, lai savāktu attēlu datus neatkarīgi no tā, vai kamera ir paredzēta monohromatiskajai, krāsu vai infrasarkanajai darbībai. Šajā gadījumā gaisma iekļūst caur objektīvu, tiek filtrēta un pēc tam fokusēta uz viena fotoelektriskā attēla sensora bloka virsmu. Daudzas profesionālas videokameras, kas pazīstamas kā “trīs CCD” vai “trīs mikroshēmu” kameras, satur trīs CCD blokus. Izmantojot tos, ienākošā gaisma tiek sadalīta ar prizmu sarkanās, zaļās un zilās sastāvdaļas, kas ir vērstas uz savu CCD sensoru. Tas uzlabo krāsu atdalīšanu un palielina gaismas jutību, kā rezultātā tiek iegūts precīzāks krāsu ēnojums kopumā un sīkāka informācija vājākā apgaismojumā.

Faksa aparāti, skeneri un cita veida lineārās skenēšanas kameras izmanto viendimensijas CCD attēla sensoru, lai apkopotu datus, pārvietojot sensoru vai skenējamo objektu, lai uzņemtu visu attēlu. Katrs cits CCD kameru veids izmanto fiksētu divdimensiju laukuma matricu. CCD sensors ir savienotu fotoaktīvu kondensatoru kopums, kas uzkrāj lādiņus, pamatojoties uz uz tiem fokusētās gaismas intensitāti, ilgumu un viļņa garumu. Kad tiek pakļauts attēlam, sensora kontrolleris pārvieto katra kondensatora lādiņu uz tā kaimiņu masīvā. Tas rada pulsācijas efektu visā matricā, novirzot pēdējo lādiņu kopu ārpus mikroshēmas uz atsevišķu digitalizētāju; šis digitalizators pārvērš tos skaitliskās vērtībās, kas tiek saglabātas kameras atmiņā.

Tas, kā CCD kamera saglabā un izgūst attēla datus, parasti ietekmē sistēmas dizainu. Pilna kadra metode izmanto visu CCD gaismas savākšanai, un ir nepieciešams mehānisks aizvars, lai novērstu smērēšanos, kad attēla dati tiek pārsūtīti ārpus mikroshēmas. Šis dizains ir ideāls, ja tiek savākts visvairāk gaismas, un labākais attēls ir svarīgāks par izmaksām, laiku un enerģijas patēriņu. Starplīniju metode izmanto katru otro CCD kolonnu, lai ātri saglabātu attēla uzlādes datus ar viena pikseļa nobīdi, novēršot smērēšanos un novēršot nepieciešamību pēc mehāniskā slēdža uz efektivitātes rēķina. Kā alternatīvu kadru pārsūtīšanas metodi var īstenot ar pieņemamu daudzumu smērēšanas un bez mehāniska aizvara. Kadru pārsūtīšana izmanto pusi no CCD lādiņu glabāšanai un izguvei, bet otra puse uzkrāj jaunu attēlu, tādējādi, lai apstrādātu tāda paša izmēra attēlu, ir nepieciešams divreiz vairāk silīcija.

Specializētās CCD kameras tiek izmantotas astronomijā, jo tās ir jutīgas pret gaismas viļņu garumiem, sākot no ultravioletā līdz infrasarkanajam. Tie ir tik jutīgi, ka ir jāveic daudzas papildu darbības, lai samazinātu attēlu kropļojošo “trokšņu” daudzumu, tostarp CCD atdzesēšanu līdz šķidrā slāpekļa temperatūrai. Ar pareizo kompensācijas apmēru un attēlu apstrādi observatorijas kvalitātes astrofotografēšana ir kļuvusi pieejama nopietniem, mērķtiecīgiem amatieriem, kas bruņoti ar CCD kameru aprīkojumu.