Încărcați dispozitivul cuplat

Secvența evenimentelor și deplasarea sarcinii într-un pixel

Dispozitivul cuplat la sarcină , acronim CCD (din engleză Charge-Coupled Device ), constă dintr-un circuit integrat format dintr-un rând sau o rețea, din elemente semiconductoare ( fotosite ) capabile să acumuleze o sarcină electrică ( încărcare ) proporțională cu intensitatea radiației electromagnetice care le lovește. Aceste elemente sunt cuplate astfel încât fiecare dintre ele, stimulat de un impuls electric, își poate transfera sarcina către un alt element adiacent.

Prin trimiterea către dispozitiv (dispozitiv) a unei secvențe de impulsuri temporizate, se obține ca ieșire un semnal electric datorită căruia este posibilă reconstituirea matricei de pixeli care compun imaginea proiectată pe suprafața CCD-ului în sine.

Aceste informații pot fi utilizate direct în forma sa analogică , pentru a reproduce imaginea pe un monitor sau pentru a o înregistra pe suport magnetic sau pot fi convertite în format digital pentru stocare în fișiere care garantează reutilizarea sa viitoare.

Istorie

CCD a fost conceput la divizia de componente semiconductoare a Bell Laboratories de Willard S. Boyle și George E. Smith în 1969 . Anul următor a fost realizat un prototip de lucru. Pentru această invenție, Boyle și Smith au primit premiul Nobel pentru fizică în 2009 .

În 1975, a fost produsă prima cameră video CCD cu o calitate a imaginii suficientă pentru filmarea la televizor.

La începutul anilor 1990, CCD-urile erau folosite ca linii de întârziere în televizoarele PAL și SÉCAM, reducând costurile sistemelor acustice pe bază de sticlă și nu cu mulți ani mai târziu, senzorul optic CCD a devenit inima camerelor digitale și camerelor digitale , precum și a aparatelor de fax și a scanerelor și mai târziu pe telefoane mobile. Alegerea unei camere bune trece prin alegerea unui senzor bun, caracterizat prin dimensiunea în inci (1/2, 1/3, 2/3, ...) și numărul de pixeli care alcătuiesc imaginea capturată. Cercetările actuale vizează, de asemenea, optimizarea formei pixelului unic și a poziției acestuia.

În ciuda caracteristicilor excelente ale senzorilor CCD, aceștia concurează cu senzorii CMOS populari.

CCD în astronomie

Senzor CCD dezvoltat pentru aplicații aerospațiale. Senzorul detectează lumina vizibilă și ultraviolete

Încă de la înființare, CCD a fost utilizat pe scară largă în domeniul astronomic , demonstrând imediat potențialul său enorm în comparație cu fotografia tradițională. De asemenea, observatoarele astronomice s-au echipat cu acest instrument pentru a accelera și a face observațiile astronomice mai precise; de asemenea, imaginea capturată de oglinda lui Diametrul de 2,4 m al telescopului spațial Hubble este focalizat pe un CCD Px de 8 M. Telescopul Pan-STARRS dezvoltat pentru a detecta asteroizii potențiali pe un curs de coliziune cu Pământul are o serie de 60 de CCD-uri care generează 1,4 G Px și, prin urmare, are CCD-ul cu cea mai mare rezoluție de pe planetă. ^[1]

Reducerea costurilor, inițial foarte mare, a permis în ultimii ani răspândirea CCD-urilor și în domeniul amatorilor . Din ce în ce mai mulți amatori se echipează cu un CCD pentru filmare, permițând rezultate care înainte erau de neimaginat pentru un neprofesionist. Pentru a obține imaginile dorite, dispozitivul este aplicat la focalizarea telescopului.

CCD-ul pentru utilizare astronomică, spre deosebire de CCD-urile utilizate pentru camerele video, camerele web , camerele, trebuie să aibă, din cauza expunerilor lungi, zgomotul minim de fond și, prin urmare, să reducă cea mai importantă componentă a acestuia: zgomotul termic . Pentru a obține acest rezultat, este necesar să se utilizeze CCD-uri cu electronice concepute special în acest scop, cu posibilitatea de a putea interacționa cu un dispozitiv de răcire (în mod normal este o celulă Peltier ), care permite păstrarea dispozitivului la o temperatură scăzută. Când senzorul CCD este menținut la o temperatură mai scăzută, calitatea imaginii se îmbunătățește, deoarece zgomotul termic generat în interiorul dispozitivului este redus.

În ultimii ani a apărut o altă tehnică de utilizare a CCD-ului în astronomie pentru obiecte nu prea slabe, precum Luna și planetele . Această tehnică implică efectuarea unei serii lungi de fotografii ale subiectului și, ulterior, cu un software special, mediați aceste fotografii astfel încât zgomotul de fond să dispară (deoarece este aleatoriu) și imaginea corpului ceresc realizată este îmbunătățită. Această tehnică a permis, de fapt, modestelor instrumente de amatori să obțină imagini de înaltă calitate, uneori comparabile cu cele produse de instrumente profesionale.