CCD (lādiņš - savienota ierīce) kamera ir attēla sensora ierīce, kuras pamatā ir pusvadītāju tehnoloģija. Tās pamatprincips ir digitāli uztvert optiskos attēlus, izmantojot fotoelektriskās pārveidošanas un lādēšanas pārnešanas mehānismus. Kopš tā ieviešanas 70. gados CCD tehnoloģija ir kļuvusi par galveno instrumentu zinātniskajā attēlveidošanā un rūpnieciskajā pārbaudē, pateicoties tās augstajai jutīgumam, zemam troksnim un lieliskajām lineārajām reakcijas īpašībām.
CCD kameras dizains sākas ar fotodiodu masīva integrāciju. Kad gaisma ir fokusēta uz CCD mikroshēmas virsmas caur optisko objektīvu, krītošos fotonus absorbē fotosensitīvās vienības (pikseļi), kas pārklāj silīcija substrātu, stimulējot elektronu - caurumu pāri. PN krustojuma potenciālās akas katrā pikselī uztver fotogenētus elektronus, veidojot lādiņu paketes, kas ir proporcionālas gaismas intensitātei. Šis process sasniedz sākotnējo optisko signālu pārvēršanu elektriskos signālos, sasniedzot kvantu efektivitāti, kas pārsniedz 70%, nodrošinot efektīvu vājas gaismas noteikšanu.
Lādēšanas nodošana ir CCD galvenais novatoriskais mehānisms. Vertikālie un horizontālie maiņu reģistri atrodas zem pikseļu masīva. Pulkstenis - Driven Electrode Potencial izmaiņas izraisa uzlādes pakešu pārvietošanos mērķtiecīgā veidā starp potenciālajām akām. Vertikālie reģistri pārsūtīja uzlādes rindu pēc rindas uz nolasīšanas mezgliem mikroshēmas malā, savukārt horizontālie reģistri seriāli izvada lādiņu uz analogo - uz - digitālā pārveidotāja (ADC). Šis "mucas releja" pārraides režīms ļauj izvairīties no lādēšanas difūzijas traucējumiem un, apvienojumā ar anti - ziedošu vairogu, saglabā šķērsrunu līdz 0,1%.
Signāla apstrādes modulis veic korelētu dubultā paraugu ņemšanu (CDS) izejas analogā sprieguma signālā, lai novērstu atiestatīšanas troksni un fiksēto modeļa troksni. Mūsdienu CCD izmanto {- Chip Microlens bloki, lai palielinātu aizpildīšanas koeficientu un izmantotu atpakaļ - apgaismotas struktūras, lai uzlabotu zilo - violetas gaismas reakciju. Extreme vidē tādas lietojumprogrammas kā kosmiskās attālās sensācijas aerospektīvi, atdzesēti CCD izmanto termoelektrisko dzesēšanu, lai samazinātu darba temperatūru līdz zemam -70 grādiem, samazinot tumšo strāvu līdz zemākam kā 0,01 elektroniem sekundē.
Raugoties no projektēšanas viedokļa, CCD kameras panāk precīzu fotonu statistikas kvantitatīvu noteikšanu pikseļa līmenī, koordinējot sarežģītu lādiņu manipulācijas shēmu un optisko sistēmu optimizāciju. Neskatoties uz straujo CMOS sensoru attīstību pēdējos gados, CCD saglabā neaizvietojamu tehnoloģisko stāvokli zinātniskajā attēlveidošanā, un to projektēšanas principi turpina ietekmēt jaunu attēlu sensoru attīstību.
