Charge Coupled Device

CCD

Een Charge Coupled Device of CCD is een chip die bestaat uit reeksen van condensatortjes verbonden door elektronische schakelaars. Door de schakelaars beurtelings open en dicht te zetten kunnen ladingen van de ene naar de andere kant getransporteerd worden. Een oude benaming van dit principe is "Bucket Brigade Device", naar analogie van de emmertjesbrigade die vroeger bij brand emmers met water doorgaf.

[bewerk] Toepassing

CCD's worden toegepast als vertragingslijn in ondere andere televisieontvangers maar zijn vooral bekend als de chip die een fotografisch beeld om kan zetten in een elektrisch signaal. Hierbij wordt gebruikgemaakt van door lichtfotonen gegenereerde elektronen die in de condensatortjes verzameld worden. De chip bevat hier meerdere rijen CCD's die onderling ook weer gekoppeld zijn. Door elektrische spanningen op een bepaalde manier aan te brengen kunnen er in sommige condensatortjes elektronen verzameld worden en in sommige niet. De condensatoren die geen lading kunnen verzamelen dienen ervoor om condensatoren die wel lading kunnen verzamelen van elkaar elektrisch te scheiden. De condensatortjes die aan licht blootgesteld worden verzamelen een bepaalde lading elektronen afhankelijk van de hoeveelheid licht. De lading wordt naar het uitleescircuit getransporteerd door de spanningen op de condensatoren op een slimme manier te schakelen. Voor oude, analoge videocamera's werd dit signaal zonder veel nabewerking rechtstreeks als videosignaal afgeleverd, voor digitale foto- en videocamera's wordt het eerst gedigitaliseerd.

De CCD bevindt zich achter de lens van een digitale camera. Het opgevangen licht wordt omgezet in een elektrisch signaal. Dit signaal wordt vervolgens door een andere chip omgezet in een digitaal signaal, bestaande uit uitsluitend enen en nullen. Deze laatste gegevensvorm kan door de computer begrepen worden. Een CMOS-sensor bestaat uit een groot aantal lichtgevoelige fotodioden. Doorgaans liggen deze fotodioden strak gerangschikt in horizontale en verticale banen. Er is echter één probleem: de fotodiodes op de CMOS en CCD zijn kleurenblind. Dit probleem wordt opgelost door een speciaal filter op de CCD te plaatsen. Dit filter verdeelt de fotodiodes in drie groepen, één groep die de kleur rood meet, één groep voor groen en één groep voor blauw. Zo ontstaan er dus eigenlijk drie afbeeldingen die met een proces van combineren tot één afbeelding worden gemaakt. Dit proces wordt ook wel Software Interpolatie genoemd.

Een voordeel van een CCD is dat deze veel lichtgevoeliger is dan de in conventionele camera's gebruikte film. Daarom worden CCD's veel gebruikt bij astronomie. Wat bij film uren zou kosten om te registreren, kan door middel van een CCD in een paar minuten worden vastgelegd. Een bijverschijnsel van het principe van de CCD is hier wel dat als een heldere ster in beeld staat deze tijdens het transport van het beeld ook nog de condensatortjes ontlaadt, wat dan als een lichte streep in het uiteindelijke beeld te zien is.