CCD

Charge Couple Device. In questi sensori, l’effetto fotoelettrico permette l’emissione di elettroni dopo che il sensore è stato colpito da fotoni alle lunghezze d’onda a cui è sensibile. Questa carica viene trasferita all’output del sensore e convertita in un segnale elettrico e salvato.

Ogni produttore ha la sua tecnica di produzione, e varia il modo in cui la carica si muove all’interno del sensore.

I pixel trasformano la luce in carica elettrica, e poi questa, una volta raccolta nell’ultima riga, viene convertita in segnale elettrico analogico. Il segnale viene poi convertito in digitale esternamente al sensore.

Range dinamico: 60/80dB.

La differenza principale tra i vari sensori, è il modo in cui le linee vengono scansionate e il modo in cui la carica viene immagazzinata.

• Full frame
• Frame transfer sensor
• interline sensor

Full frame

I pixel catturano lal luce, la carica si sposta attraverso i pixel per raggiungere il registro di readout.

Vantaggi:

• il sensore è principalmente attivo, quindi molto efficiente
• Sensibilità molto alta
• ottimo per applicazioni scientifiche

Svantaggi:

• suscettibile al rumore di smear durante la fare di readout
• no shutter elettronico
• no possibilità di triggerare il sensore

Frame transfer

Metà sensore è parte attiva, mentre l’altra metà è elettronica di readout.

Vantaggi:

• area attiva pixel non hanno zone di ombra
• sensibilità molto alta
• ottimo per applicazioni scientifiche

Svantaggi:

• maggiore dimensione chip
• suscettibile al rumore di smear
• no shutter elettronico
• no trigger sensore

Interline transfer

Come frame transfer metà è attivo e l’altra metà è elettronica di readout. Ha un design differente.

Vantaggi:

• è possibile triggerare il sensore
• applicazioni per oggetti in movimento e fermi
• non suscettibile al rumore di smear

Svantaggi:

• maggiore dimensione del chip
• fattore di fill basso, con zone di ombra
• bassa sensibilità
• non funziona bene con luce IR

Rumore e artefatti

CCD soffre di artefatti.

• Blooming: oggetti estremamente luminosi. La carica del pixel stesso va ad influenzare quelli circostanti
• Smear: oggetti estremamente luminosi, ed è visto come una riga luminosa verticale. Si crea nel passaggio lungo lo shift register
• Rumore termico: quando il sensore è molto caldo, può essere che lo stesso pixel esposto alla stessa luce dia due valori diversi.