概要
CCD (Charge coupled device) は、光学像を電気信号に変換する半導体デバイスです。特にデジタルカメラやビデオカメラで広く使用されているイメージセンサーです。
CCD イメージ センサーは、マトリックス状に配置された多数の小さなピクセルで構成されており、それぞれのピクセルが光子を電荷に変換できます。レンズが物体に向けられると、光がレンズを通して CCD に当たり、ピクセルは受け取った光の強度に応じて対応する電荷を生成します。これらの電荷はアナログ - デジタル コンバーター チップに転送され、そこでデジタル信号に変換され、圧縮されて保存され、コンピューターやテレビで見る画像が形成されます。
CCD の利点は、感度、解像度、ノイズ制御が CMOS センサーよりも優れていることです。ただし、CMOS センサーは製造コストと統合の点で利点があるため、一部のアプリケーションではより一般的です。
基本的
CCD イメージ センサーの基本原理は、特定の周波数の光の下で、ピクセル ユニット内のフォトダイオードが光子を電荷に変換し、その光子が隣接するアンプに転送されて電圧信号に変換されるというものです。これらの電圧信号は増幅され、デジタル化され、処理のためにカメラに出力されます。
CCD は標準的なシリコン チップと同様のプロセスで製造されますが、CCD は電荷転送特性を実現するために特別な処理を必要とします。各ピクセルセルの下には、電荷を蓄積し、隣接するアンプに転送する蓄積領域があります。これらの料金は、コンピュータ内でデータが転送される方法と同様に、「パケット」で転送されます。
CCDセンサーの種類:
- フルフレーム: センサー全体を使用して画像をキャプチャするため、解像度は比較的低くなりますが、ダイナミック レンジと感度は高くなります。
- フレーム転送: センサーは 2 つの部分に分かれており、1 つは光を受信する受光部分、もう 1 つは電荷を送信する送信部分です。このタイプのセンサーは、解像度が高く、伝送速度が速いですが、ダイナミック レンジと感度は低くなります。
- ライン転送: センサーには光を受け取るためのピクセルが 1 行のみあり、他の行は電荷を転送するためにあります。このタイプのセンサーは、伝送速度が高く、コストが低いですが、解像度と感度が低くなります。
- フレーム転送ライン転送: このタイプのセンサーは、フル フレームとフレーム転送の特性を組み合わせたもので、解像度、ダイナミック レンジ、感度が高くなりますが、転送速度は遅くなります。
CCDセンサーはフォトダイオードを介して光子を電荷に変換し、電荷転送原理により電荷の転送と読み出しを実現します。このセンサーは高感度、高解像度、優れた色再現性を備えています。
アプリケーションシナリオ:
- デジタル カメラ: CCD センサーは、プロ仕様の一眼レフ カメラ、ポータブル カメラ、携帯電話のカメラなどのデジタル カメラで広く使用されています。高解像度と優れた色再現により、優れた画質を実現します。
- カメラ: 家庭用カメラでもプロ用監視カメラでも、CCD センサーが一般的な選択肢です。高品質の画像を提供でき、低照度条件でも良好なパフォーマンスを発揮します。
- 医用画像: CCD センサーは、X 線装置、B 超音波、内視鏡、その他の機器を含む医用画像の分野で広く使用されています。高い感度と解像度により、病気の診断や治療に役立つ正確な医療画像を提供できます。
- 天文分野：CCDセンサーは遠くの銀河の光を捉えることができるため、天文学の分野でも広く使用されています。たとえば、望遠鏡に CCD センサーを取り付けると、天体の鮮明な画像を捉えることができます。
- 工業用検査：CCDセンサーは、製品の品質検査、表面欠陥検査などの工業用検査分野で広く使用されています。高解像度と高精度により、製品の欠陥やエラーを正確に特定できるため、製品の品質と生産効率が向上します。
- 安全監視: CCD センサーを監視システムで使用すると、セキュリティ担当者がサイトの安全を監視できるように高品質の画像を提供できます。
- 科学研究: CCD センサーは、研究室での顕微鏡観察や測定、環境モニタリングにおける生物個体群の変化の記録などの科学研究でも広く使用されています。