Matryca CCD

Matryca CCD
1
Matryca CCD
Matryca CCD (ang. Charge Coupled
Device) - układ wielu elementów
światłoczułych, z których każdy rejestruje, a
następnie
pozwala
odczytać
sygnał
elektryczny proporcjonalny do ilości
padającego na niego światła. W cyfrowych
aparatach
fotograficznych
najczęściej
stosowane są filtry barwne, dające
możliwość rejestracji natężenia określonej
szerokości spektrum światła w danym
punkcie matrycy.
Konstrukcja
matrycy
została
przeprowadzona
głównie
na
użytek
naukowy, zaś jej pierwsze zastosowania
obejmowały astronomię, gdzie do dziś
pozostaje
podstawowym
narzędziem
badawczym, wypierając w zasadzie klisze
fotograficzne.
Obecnie
masowo
wykorzystuje się matryce CCD o coraz
wyższej rozdzielczości w aparatach
cyfrowych, gdzie otrzymane dane po
przetworzeniu przez jednostkę centralną
aparatu mogą zostać zapisane w postaci
plików graficznych. Obecnie (10.2008)
stosowane są powszechnie w aparatach
fotograficznych matryce o rozdzielczościach
od 6 do 15 megapikseli (Mpx). Największe
matryce stosowane w obserwatoriach
astronomicznych mają od 65 do ponad 100
megapikseli.
Matryca CCD używana do detekcji obrazów w zakresie promieniowania
ultrafioletowego
Sensor CCD zamontowany w kamerze cyfrowej
Historia
Pierwszy
egzemplarz
CCD
został
zbudowany w 1969 roku, przez dwóch
naukowców, laureatów Nagrody Nobla:
Willarda S. Boyle'a i George E. Smitha z
Bell Telephone Laboratories. Szukali oni
nowego sposobu rejestracji obrazu, który
miał
znaleźć
zastosowanie
w
projektowanym wideotelefonie. Urządzenie
miało być tanie a jego technologia oparta na
Zasada działania CCD
Matryca CCD
2
krzemie. Pierwsza kamera złożona była z
ośmiu pikseli ułożonych w jeden rząd.
Większy model o rozmiarach 100x100
pikseli powstał dopiero w 1973. Matryce te
na początku były rozwijane przez
naukowców w celach badawczych, a
dokładniej w celu obserwacji kosmosu. Jak
zwykle duży udział miał w tym rząd
amerykański, a szczególnie NASA.
Działanie
Kiedy foton uderzy w atom, może
spowodować przeskoczenie elektronu na
wyższą powłokę, a w niektórych
przypadkach uwolnienie nośnika ładunku
(dziur lub elektronów, w zależności od
użytego materiału półprzewodnikowego) –
jest to tzw. efekt fotoelektryczny
Tak wygląda CCD pod mikroskopem. Obraz 30x30um AFM HR 5120 lines. CCD
wewnętrzny. Kiedy powierzchnia matrycy
z Canon A75.
CCD jest oświetlona, uwolnione zostają
nośniki, które gromadzą się w kondensatorach. Nośniki te zostają przesunięte w miarowych impulsach elektrycznych
oraz zostają "przeliczone" przez obwód, który wyłapuje nośniki z każdego elementu światłoczułego, przekazuje je
do kondensatorów, mierzy, wzmacnia napięcie i ponownie opróżnia kondensatory. Ilość nośników zebranych w ten
sposób w pewnym przedziale czasu zależy od natężenia światła. W efekcie otrzymujemy dla każdego elementu
światłoczułego informację o wartości natężenia padającego na nie światła, czyli w praktyce informację o jasności
obserwowanej w danym punkcie barwy.
Zazwyczaj poszczególne elementy matrycy mierzą ilość światła dla jednej ze składowych RGB, dlatego też na każdy
piksel wynikowego obrazu w postaci bitmapy przypada pomiar z kompletu elementów światłoczułych. W 2002 r.
firma Foveon opracowała matrycę X3, która potrafi zarejestrować każdą z trzech składowych koloru w każdym
punkcie. Obecnie nie jest jednak ona szeroko wykorzystywana.
Rozmiary
Typ
Proporcje
Długość
(mm)
Szerokość (mm)
Przekątna
(mm)
Powierzchnia
(mm²)
Powierzchnia względna
1/6"
4:3
2,30
1,73
2,88
3,98
1,00
1/4"
4:3
3,20
2,40
4,00
7,68
1,93
1/3.6"
4:3
4,00
3,00
5,00
12,0
3,02
1/3.2"
4:3
4,54
3,42
5,68
15,5
3,89
1/3"
4:3
4,80
3,60
6,00
17,3
4,34
1/2.7"
4:3
5,27
3,96
6,59
20,9
5,24
1/2"
4:3
6,40
4,80
8,00
30,7
7,72
1/1.8"
4:3
7,18
5,32
8,93
38,2
9,59
2/3"
4:3
8,80
6,60
11,0
58,1
14,6
Matryca CCD
3
1"
4:3
12,8
9,60
16,0
123
30,9
4/3"
4:3
22,5
18,0
28,8
405
102
APS-C 3:2
25,1
16,7
30,1
419
105
35MM 3:2
36,0
24,0
43,3
864
217
645
56,0
41,5
69,7
2 324
584
4:3
Kolumna "Typ" zawiera oznaczenia wywodzące się od stosowanych dawniej lamp analizujących. Liczby ta
określały średnicę zewnętrzną lampy. Pole obrazowe lampy o średnicy 1 cala miało przekątną 16 mm, co stanowi
podstawę do dalszych obliczeń.[1]
Zobacz też
•
•
•
•
Matryca CMOS
Fotografia cyfrowa
Przegląd zagadnień z zakresu fotografii
3CCD
Przypisy
[1] Aleksy Kordiukiewicz: Kamery telewizji dozorowej (http:/ / www. aval. com. pl/ aval,kamery_cctv,85,2,12. html). [dostęp 2009-08-21].
Article Sources and Contributors
Article Sources and Contributors
Matryca CCD Source: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?oldid=18806623 Contributors: AdSR, Adam.kliczek, AdamR, Beno, Chalger, Chrumps, Dawciu, GregorioW, Januszartur, Johnik,
Kakaz, Kpjas, Makarczuk, Nux, PawełS, Qu3a, Radekk, Rosomak, Shape, Ssokolow, Stepa, Stok, TR, 22 anonimowe edycje
Źródła, licencje i autorzy grafiki
Plik:CCD.jpg Source: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:CCD.jpg License: Public Domain Contributors: Hellisp
Plik:Digital camera image sensor.jpg Source: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Digital_camera_image_sensor.jpg License: Creative Commons Attribution 2.0 Contributors:
Plik:CCD charge transfer animation.gif Source: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:CCD_charge_transfer_animation.gif License: unknown Contributors: User:schmid
Plik:CCD CANON A75 AFM HR JANUSZ REBIS.jpg Source: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:CCD_CANON_A75_AFM_HR_JANUSZ_REBIS.jpg License: unknown
Contributors: User:Januszartur
Licencja
Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
http:/ / creativecommons. org/ licenses/ by-sa/ 3. 0/
4