CCD (lataus - kytketty laite) Kamera on kuvan anturilaite, joka perustuu puolijohdeteknologiaan. Sen ydinsuunnitteluperiaate on kaapata optisia kuvia digitaalisesti fotoelektrisen muuntamisen ja varauksensiirtomekanismien avulla. CCD -tekniikasta on tullut 1970 -luvulla sen käyttöönoton jälkeen keskeinen työkalu tieteellisessä kuvantamisessa ja teollisuustarkastuksessa sen korkean herkkyyden, alhaisen melun ja erinomaisten lineaaristen vasteominaisuuksien vuoksi.
CCD -kameran suunnittelu alkaa fotodiodijärjestelmän integroinnilla. Kun valo on keskittynyt CCD -sirun pintaan optisen linssin läpi, tulevat fotonit imevät valoherkät yksiköt (pikselit), jotka peittävät piin substraattia, stimuloivat elektronia - reikäpareja. Kummankin pikselin PN -liitäntäpotentiaalit kaappaavat fotogeneroituja elektroneja muodostaen varauspaketit, jotka ovat verrannollisia valon voimakkuuteen. Tämä prosessi saavuttaa optisten signaalien alkuperäisen muuntamisen sähköisiksi signaaleiksi, saavuttaen kvantitehokkuuden, joka ylittää 70%, mikä varmistaa heikon valon tehokkaan havaitsemisen.
Laskenta on CCD: n ydin innovatiivinen mekanismi. Pystysuorat ja vaakasuorat vaihtosuhteet sijaitsevat pikseliryhmän alla. Kello - ohjattu elektrodipotentiaalimuutokset aiheuttavat varauspakettien liikkumisen kohdennetulla tavalla potentiaalisten kaivojen välillä. Pystysuuntaiset rekisterit siirtovarausrivi rivillä sirun reunalla oleviin lukemisolmuihin, kun taas vaakasuora rekisteröi saadaan sarjan varaus analogiin - - digitaalimuuntimeen (ADC). Tämä "tynnyrirele" -siirtotila välttää varauksen diffuusiohäiriöt ja yhdistettynä anti - kukkivasuojaan, CrosSstalk on alle 0,1%.
Signaalinkäsittelymoduuli suorittaa korreloivan kaksoisnäytteen (CD) lähtöanalogisen jännitesignaalissa palautuskohinan ja kiinteän kuvion kohinan eliminoimiseksi. Nykyaikaiset CCD: t käyttävät - siru mikrolens -taulukkoja täytekerroin lisäämään ja käyttävät takaisin - valaistuja rakenteita parantamaan sinistä - violettivalovastausta. Äärimmäisissä ympäristösovelluksissa, kuten ilmailualan kaukokartoitus, jäähdytetyt CCD: t käyttävät termoelektristä jäähdytystä käyttölämpötilojen vähentämiseksi alle -70 asteeseen, vähentäen tumman virran niinkin alhaiseen kuin 0,01 elektronia sekunnissa.
Suunnittelun näkökulmasta CCD -kamerat saavuttavat fotonitilastojen tarkan kvantifioinnin pikselitasolla koordinoidun hienostuneiden varausmanipulointipiirejen ja optisten järjestelmien optimoinnin avulla. Huolimatta CMOS -anturien nopeasta kehityksestä viime vuosina, CCDS ylläpitää korvaamatonta teknistä asemaa tieteellisessä kuvantamisessa, ja niiden suunnitteluperiaatteet vaikuttavat edelleen uusien kuvaanturien kehitykseen.
