Comment fonctionne une caméra CCD exactement?
1. Collection lumineuse: La lumière entrante traverse une lentille et se concentre sur la puce CCD. Cette puce est une tranche de silicium avec des millions (ou même des milliards) de minuscules éléments photosensibles appelés pixels.
2. Effet photoélectrique: Chaque pixel est essentiellement un minuscule condensateur (un appareil qui stocke la charge électrique). Lorsque la lumière frappe un pixel, les photons (particules lumineux) interagissent avec le silicium, ce qui fait libérer les électrons à travers l'effet photoélectrique. Le nombre d'électrons libérés est directement proportionnel à l'intensité (luminosité) de la lumière frappant ce pixel. Lumière plus lumineuse =plus d'électrons.
3. Accumulation de charge: Ces électrons libérés sont piégés dans le puits potentiel du pixel. Plus le temps d'exposition est long, plus les électrons s'accumulent dans chaque pixel, ce qui entraîne un signal plus fort. C'est pourquoi des expositions plus longues entraînent des images plus lumineuses.
4. Transfert de charge: Une fois l'exposition terminée, la charge accumulée dans chaque pixel doit être lue. C'est là que le dispositif "couplé" à couplage chargé entre en jeu. La puce CCD utilise une série de signaux électriques soigneusement contrôlés pour déplacer (transférer) la charge d'un pixel à l'autre, comme une brigade de seau. Les charges sont déplacées de manière contrôlée, généralement en ligne par ligne, vers un seul registre de sortie.
5. Conversion analogique-numérique (ADC): Les frais arrivant au registre de sortie sont convertis en tension. Cette tension est ensuite passé à travers un convertisseur analogique-numérique (ADC). L'ADC mesure la tension et le convertit en un nombre numérique représentant l'intensité de la lumière qui a frappé ce pixel. Ce numéro numérique devient la valeur des pixels dans l'image résultante.
6. Formation d'image: Les numéros numériques de tous les pixels sont combinés pour former une image numérique. Les données d'image sont ensuite traitées et stockées.
en résumé: Un appareil photo CCD utilise l'effet photoélectrique pour convertir la lumière en charge électrique, stocke qui charge dans des pixels individuels, transfère la charge en un registre de lecture, convertit la charge en signal numérique, puis combine les signaux de tous les pixels pour créer une image numérique.
Comparaison avec CMOS: Alors que les CCDS étaient autrefois la technologie dominante, les capteurs CMOS (capteurs complémentaires de métal-oxyde-semi-conducteur) les ont largement remplacés dans de nombreuses applications. Les capteurs CMOS intègrent les circuits de conversion et de lecture de charge directement sur chaque pixel, conduisant à des vitesses de lecture plus rapides, à une consommation d'énergie inférieure et à une conversion analogique-numérique sur puce. Cependant, les CCDS offrent généralement une qualité d'image supérieure, en particulier dans les conditions de faible luminosité, en raison de leurs niveaux de bruit plus bas.