خانه / دانش / الکترونیک / دوربین CCD

دوربین CCD

Charged Coupled Device) CCD) در سال 1969 توسط  Willard Boyle و  George E در آزمایشگاه بل( AT&T Bell Labs) اختراع شد. اولین CCD با تکنولوژی مدار مجتمع8 بیت شیفت رجیستر ساده ساخته شد که این دستگاه مدارهای ورودی و خروجی داشت و از آن به عنوان یک شیفت رجیستر در هشت پیکسل در دستگاه تصویر برداری خطی خام مورد استفاده قرار گرفت. توسعه دستگاه به سرعت پیشرفت کرد. چندین شرکت ، از جملهFairchild Semiconductor ، RCA و Texas Instruments ، بر روی این اختراع سرمایه گذاری کردند و توسعه آن را آغاز کردند.شرکت Fairchild به رهبری بل گیل، برای اولین بار نمونه تجاری آن را، در سال 1974 یک دستگاه 500 پیکسل خطی و یک area scan  100*100 پیکسل ساختند.

091006-nobel-hmed-5a_grid-6x2

در یک دوربین CCD برای گرفتن تصاویر، یک منطقه photoactive ( یک لایه epitaxial از سیلیکون) ، و یک منطقه انتقال ساخته شده از یک شیفت رجیستر (CCD) وجود دارد.

تصویر از طریق لنز بر روی آرایه خازن ( منطقه photoactive ) متمرکز می شود، وهر خازن اقدام به جمع آوری یک بار الکتریکی متناسب با شدت نور در آن محل می کند. سپس مدارات کنترل این بار را به شیفت رجیستر انتقال می دهد. با تکرار این فرایند، مدار کنترل کل محتویات آرایه در نیمه هادی به دنباله ای از ولتاژ تبدیل می کند. در دستگاه های دیجیتال، این ولتاژ پس از آن نمونه برداری ، دیجیتالی، و معمولا در حافظه ذخیره می شود و در یک دستگاه آنالوگ ( مانند یک دوربین ویدئویی آنالوگ ) ، به یک سیگنال آنالوگ مداوم تبدیل می شود.

ccd_for_camera

CCD های امروزی آن قدر تکامل یافته اند که می‌توانند تصویر کامل و بدون نویزی را ارائه کنند. معمولاً چیپ CCD به طور مجزا استفاده شده و در کنار آن از چیپ دیگری برای پردازش تصویر و تفکیک رنگها استفاده می شود.
به همین دلیل دوربین‌های CCD دارای چندین چیپ مجزا در کنار هم خواهند بود. علاوه بر آن چیپ CCD نیاز به پالس ساعت دقیقی دارد و این مدار نیز به صورت چیپ مجزا ساخته می‌شود. استفاده از چیپ‌های مجزا امکان تداخل نویز و کاهش کیفیت را به همراه خواهد داشت. ضمن آنکه حجم دوربین‌های بزرگ و مصرف توان بیشتر خواهد شد.

با توجه به بازده کوانتومی بالا در هنگام عکسبرداری ، خطی بودن خروجی، سهولت استفاده و به دلایل مختلف دیگر، دوربین های CCD در ماشین های بینایی، تحقیقات فضایی، سیستم های امنیتی، دوربین های خانگی و… مورد استفاده قرار می گیرد.

دوربین_پردازش_تصویر_ccd