Kako natančno deluje CCD kamera?
1. Zbirka svetlobe: Dohodna svetloba prehaja skozi objektiv in se osredotoča na čip CCD. Ta čip je silicijeva rezina z milijoni (ali celo milijardami) drobnih fotosenzibilnih elementov, imenovanih Pixels.
2. fotoelektrični učinek: Vsak piksel je v bistvu majhen kondenzator (naprava, ki shrani električni naboj). Ko svetloba udari po piklu, fotoni (svetlobni delci) delujejo s silicijem, zaradi česar se elektroni sprostijo s fotoelektričnim učinkom. Število osvobojenih elektronov je neposredno sorazmerno z intenzivnostjo (svetlost) svetlobe, ki zadene ta piksel. Svetlejša luč =več elektronov.
3. Kopičenje naboja: Ti osvobojeni elektroni so ujeti v potencialni vrtini pik. Dlje kot je čas izpostavljenosti, več elektronov se nabira v vsakem piklu, kar ima za posledico močnejši signal. Zato daljše izpostavljenosti povzročajo svetlejše slike.
4. Prenos naboja: Po končani izpostavljenosti je treba brati nabrani naboj v vsakem piklu. Tu se začne igrati "povezana" naprave, povezana z polnjenjem. Čip CCD uporablja vrsto skrbno nadzorovanih električnih signalov, da naboj (prenese) iz enega slikovnega pik na drugo, kot vedro brigado. Naboji se premaknejo na nadzorovan način, običajno vrstico po vrstici, v en izhodni register.
5. Analogno-digitalna pretvorba (ADC): Stroški, ki prispejo v izhodni register, se pretvorijo v napetost. Ta napetost se nato prenese skozi analogno-digitalni pretvornik (ADC). ADC meri napetost in jo pretvori v digitalno število, ki predstavlja intenzivnost svetlobe, ki je udarila v ta pik. Ta digitalna številka postane vrednost slikovnih pik na dobljeni sliki.
6. Oblikovanje slike: Digitalne številke iz vseh slikovnih pik so združene, da tvorijo digitalno sliko. Podatki slike se nato obdelajo in shranijo.
Če povzamemo: Kamera CCD uporablja fotoelektrični učinek za pretvorbo svetlobe v električni naboj, shrani, ki to naboj v posameznih slikovnih pikah, prenaša naboj v register odčitavanja, pretvori naboj v digitalni signal in nato združi signale iz vseh slikovnih pik, da ustvari digitalno sliko.
Primerjava s CMOS: Medtem ko so bili CCD-ji nekoč prevladujoča tehnologija, so jih CMOS (komplementarni kovinski oksid-polprevodniški) senzorji v veliki meri nadomestili v številnih aplikacijah. Senzorji CMOS integrirajo pretvorbo in odčitavanje vezja neposredno na vsak pik, kar vodi do hitrejše hitrosti odčitavanja, manjše porabe energije in analogno-digitalne pretvorbe na čipu. Vendar pa CCD na splošno nudijo vrhunsko kakovost slike, zlasti v pogojih z nizko svetlobo, zaradi nižje ravni hrupa.