Charge-coupled device

CCD in een camera

Een charge-coupled device (Nederlands: 'ladinggekoppeld component', afkorting CCD) is een chip die elektromagnetische straling omzet in elektrische lading. De chip bestaat uit reeksen van kleine condensatoren verbonden door elektronische schakelaars. Door de schakelaars beurtelings open en dicht te zetten kunnen ladingen van de ene naar de andere kant getransporteerd worden. Een oude benaming van dit principe is "bucket brigade device", verwijzend naar de emmertjesbrigade die vroeger bij brand emmers met water doorgaf.

Schakeling

CCD's worden toegepast als vertragingslijn in onder andere televisieontvangers maar zijn vooral bekend als de chip die een fotografisch beeld kan omzetten in een elektrisch signaal. Hierbij wordt gebruikgemaakt van door fotonen gegenereerde elektronen die in de zeer kleine condensators verzameld worden. De chip bevat hier verscheidene rijen CCD's die onderling ook weer gekoppeld zijn.

Door elektrische spanningen op een bepaalde manier aan te brengen kunnen er in sommige condensatortjes elektronen verzameld worden en in sommige niet. De condensatoren die geen lading kunnen verzamelen dienen ervoor om condensatoren die wel lading kunnen verzamelen elektrisch van elkaar te scheiden. De condensatortjes die aan licht blootgesteld worden verzamelen een bepaalde lading elektronen, afhankelijk van de hoeveelheid licht. Zij vormen beeldpunten of pixels en bepalen met het lenzenstelsel de resolutie (het scheidend vermogen) van de CCD.

Verplaatsing van de lading in een CCD

De lading wordt naar het uitleescircuit getransporteerd door de spanningen op de condensatoren op een slimme manier te schakelen. Voor oude, analoge videocamera's werd dit signaal zonder veel nabewerking rechtstreeks als videosignaal afgeleverd, voor digitale foto- en videocamera's wordt het eerst gedigitaliseerd.

Verwerking

De CCD bevindt zich achter de lens van een digitale camera. Het opgevangen licht wordt omgezet in een elektrisch signaal. Dit signaal wordt vervolgens door een andere chip omgezet in een digitaal signaal, bestaande uit uitsluitend enen en nullen. Deze laatste gegevensvorm kan door de computer begrepen worden.

Software-interpolatie voor kleurweergave

Een