Een CCD, of Charge-Coupled Device, is een type beeldsensor die wordt gebruikt in digitale camera’s en andere beeldverwerkingsapparaten om visuele informatie op te vangen en vast te leggen.
Hij zet licht om in elektrische signalen die kunnen worden verwerkt en omgezet in digitale beelden. Een CCD (Charge-Coupled Device) zet licht om in elektrische signalen en verwerkt deze signalen tot een beeld.
Hier volgt een vereenvoudigd overzicht van de werkingsvolgorde :
Fotonabsorptie:
Wanneer licht het oppervlak van de CCD raakt, genereert het fotonen. Deze fotonen worden geabsorbeerd door het siliciummateriaal in de pixels van de CCD.
Het foto-elektrisch effect:
De geabsorbeerde fotonen creëren elektron-gatparen in het siliciummateriaal door middel van een proces dat het foto-elektrisch effect wordt genoemd. Elektronen worden uit hun normale positie gehaald en kunnen zich vrij bewegen.
Ladingsoverdracht:
De vrije elektronen (ladingen) die in elke pixel worden gegenereerd, worden vervolgens overgedragen naar de aangrenzende pixels door spanning op de pixels aan te brengen. Dit overdrachtsproces wordt uitgevoerd door speciale poorten in de CCD.
Opladen:
Terwijl de elektronen van de ene pixel naar de andere worden overgedragen, hopen ze zich op in een serieel schuifregister. Dit register werkt als een emmerbrigade, die de verzamelde lading doorgeeft aan de uitgang.
Analoog-naar-digitaal conversie:
De lading die in het schuifregister van elke pixel is verzameld, wordt vervolgens uitgelezen en omgezet in een analoge spanning die evenredig is met de hoeveelheid lading. Deze spanning wordt vervolgens omgezet in een digitale waarde met behulp van een analoog-digitaalomzetter.
Beeldvorming:
De digitale waarden die van alle pixels zijn verzameld, worden vervolgens verwerkt door de elektronica van de camera om het uiteindelijke beeld te creëren. De digitale waarde van elke pixel komt overeen met de intensiteit van het licht dat die specifieke plek op de sensor heeft geraakt.
Over het algemeen zorgt het vermogen van de CCD om nauwkeurig ladingen op te vangen en over te dragen tussen pixels ervoor dat het gedetailleerde afbeeldingen van hoge kwaliteit kan maken. In de meeste moderne digitale camera’s is de CCD-technologie echter grotendeels vervangen door CMOS-sensoren (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) vanwege hun lagere energieverbruik en snellere uitleessnelheid.
