Как точно работает CCD -камера?
1 Входящий свет проходит через объектив и фокусируется на чипе CCD. Этот чип представляет собой кремниевую пластину с миллионами (или даже миллиардами) крошечных фоточувствительных элементов, называемых пикселями.
2. Фотоэлектрический эффект: Каждый пиксель по сути является крошечным конденсатором (устройство, которое хранит электрический заряд). Когда свет поражает пиксель, фотоны (частицы света) взаимодействуют с кремнием, вызывая освобождение электронов через фотоэлектрический эффект. Количество освобожденных электронов прямо пропорционально интенсивности (яркости) света, попавшего в этот пиксель. Яркий свет =больше электронов.
3. Накопление заряда: Эти освобожденные электроны находятся в ловушке в пределах потенциальной скважины пикселя. Чем дольше время экспозиции, тем больше электронов накапливается в каждом пикселе, что приводит к более сильному сигналу. Вот почему более длительные экспозиции приводят к более ярким изображениям.
4. Перевод заряда: После завершения экспозиции накопленный заряд в каждом пикселе должен быть зачитан. Именно здесь в игру вступает «связанное» устройство, связанное с зарядкой. Чип CCD использует серию тщательно контролируемых электрических сигналов для сдвига (передачи) заряда с одного пикселя на следующий, как бригада ведра. Заряды перемещаются контролируемым образом, как правило, строя по строке, в один реестр вывода.
5. аналого-цифровое преобразование (ADC): Заряды, поступающие в выходной регистр, преобразуются в напряжение. Это напряжение затем передается через аналого-цифровой преобразователь (ADC). АЦП измеряет напряжение и преобразует его в цифровое число, представляющее интенсивность света, который поразил этот пиксель. Этот цифровой номер становится значением пикселя на полученном изображении.
6. Формирование изображения: Цифровые номера от всех пикселей объединяются для формирования цифрового изображения. Данные изображения затем обрабатываются и сохраняются.
в кратком изложении: Камера CCD использует фотоэлектрический эффект для преобразования света в электрический заряд, хранит, которые заряжаются в отдельных пикселях, передают заряд в регистр считывания, преобразует заряд в цифровой сигнал, а затем объединяет сигналы от всех пикселей для создания цифрового изображения.
Сравнение с CMOS: В то время как CCD когда-то были доминирующими технологиями, CMOS (комплементарные металлические датчики-символы) в значительной степени заменили их во многих применениях. Датчики CMOS интегрируют схемы конверсии и считывания заряда непосредственно на каждый пиксель, что приводит к более быстрой скорости считывания, более низкому энергопотреблению и преобразованию аналого-цифрового цифта. Тем не менее, CCD обычно предлагают превосходное качество изображения, особенно в условиях низкого освещения, из-за их более низких уровней шума.