Che cosa è una fotocamera CCD?

Una telecamera CCD è un qualsiasi tipo di fotocamera digitale con un sensore di immagine del dispositivo ad accoppiamento di carica (CCD). Questo include la maggior parte delle fotocamere consumer e ancora professionale, videocamere, telecamere di sicurezza, macchine fotografiche del telefono cellulare e telecamere mediche. CCD sono molto efficienti, generalmente catturando circa 70 per cento della luce incidente, a differenza pellicola fotografica che risponde solo a circa il due per cento della luce incidente. CCD sono sensibili alla luce infrarossa, che li rende ideali per le telecamere di sorveglianza per la visione notturna e le applicazioni di astronomia. Mentre alcune fotocamere utilizzano un sensore di immagine complementari a semiconduttore metallo-ossido (CMOS), il CCD è il tipo più comune.

La maggior parte delle telecamere CCD utilizzare un unico dispositivo ad accoppiamento di carica per la raccolta dati di immagine, se la fotocamera è stata progettata per monocromatica, il colore o il funzionamento a infrarossi. In questo caso, la luce entra attraverso la lente, viene filtrato e concentrato sulla superficie di una singola matrice sensore fotoelettrico. Molte videocamere professionali, note come "tre CCD" o "tre chip" telecamere, contengono tre CCD array. Con questi, la luce in entrata è diviso da un prisma nelle sue componenti rossa, verde e blu, ciascuno focalizzato sul proprio sensore CCD. Questo migliora la separazione dei colori e luce aumenta la sensibilità, con conseguente ombreggiatura del colore più accurata in dettaglio generale e più in situazioni di bassa luminosità.

Fax, scanner e altri tipi di telecamere lineari-scan utilizzano un sensore di immagine CCD unidimensionale per raccogliere dati, spostando il sensore o l'oggetto da esaminare al fine di catturare l'intera immagine. Ogni altro tipo di camera CCD utilizza una matrice fissa un'area bidimensionale. Il sensore CCD è una matrice di condensatori, accoppiati fotoattivi che accumulano oneri corrispondenti al intensità, durata e lunghezza d'onda della luce essere concentrata su di loro. Una volta esposto a un'immagine, il controllore del sensore sposta la carica di ciascun condensatore al suo vicino nella matrice. Questo crea un effetto a catena su tutta la matrice, spostando l'ultimo gruppo di cariche off-chip ad un digitalizzatore separata; questo digitizer li converte in valori numerici per essere memorizzati nella memoria della fotocamera.

Come la fotocamera memorizza CCD e recupera dati immagine colpisce in genere la progettazione del sistema. Il metodo full-frame utilizza l'intero CCD per la raccolta della luce e richiede un otturatore meccanico per evitare sbavature quando i dati immagine viene trasferita off-chip. Questo design è ideale quando raccogliendo la maggior parte della luce e l'immagine migliore è più importante di costo, tempo e consumo di energia. Il metodo interlinea usa ogni altra colonna del CCD per memorizzare rapidamente dati di carica immagine con uno spostamento di un pixel, impedendo striscio ed eliminando la necessità di un otturatore meccanico a costo di efficienza. In alternativa, il metodo telaio trasferimento può essere implementato con una quantità accettabile di sbavature e senza otturatore meccanico. Frame-trasferimento utilizza metà del CCD per immagazzinamento di carica e il recupero, mentre l'altra metà è accumulando una nuova immagine, quindi richiede il doppio della quantità di silicio per gestire l'immagine stessa dimensione.

Telecamere CCD specializzati sono usati in astronomia, perché sono sensibili alle lunghezze d'onda della luce, dall'ultravioletto all'infrarosso. Sono così sensibili, infatti, che molti passaggi aggiuntivi devono essere prese per ridurre la quantità di distorsione immagine "rumore", tra cui il raffreddamento del CCD a temperatura dell'azoto liquido. Con la giusta quantità di compensazione e di elaborazione delle immagini, astrofotografia Osservatorio qualità è diventata accessibile a gravi, amatori dedicate armati di attrezzature fotocamera CCD.

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