La structure de base et le principe de fonctionnement du CCD

Si vous ouvrez un CCD, vous constaterez que sa structure ressemble à un sandwich. La première couche est une micro-lentille, la deuxième couche est un filtre de séparation des couleurs, et la troisième couche est un bus photosensible.

1. 1. La première couche du CCD est la lentille. Ceci permet d'augmenter efficacement les pixels du CCD, tout en assurant que chaque pixel continue de rétrécir pour maintenir la taille standard du CCD. Par conséquent, la zone de réception de lumière d'un seul pixel doit être agrandie. Cependant, augmenter le rapport d'ouverture pour agrandir la zone de réception de lumière dégrade en fait la qualité de l'image. Par conséquent, le rapport d'ouverture ne peut être augmenté que jusqu'à une certaine limite, sinon le CCD deviendra un produit de qualité inférieure. Pour résoudre ce problème, des lentilles minuscules sont installées sur chaque photodiode (pixel unique). Cette conception s'apparente à la pose de lunettes sur un CCD. La zone photosensible n'est plus déterminée par la surface d'ouverture du capteur, mais par la surface de la micro-lentille. De cette manière, la taille d'un seul pixel peut être prise en compte, et le rapport d'ouverture peut être augmenté en termes de spécifications, améliorant ainsi considérablement la sensibilité.

2. 2. La deuxième couche du CCD est un filtre de séparation des couleurs. Il existe actuellement deux méthodes de séparation des couleurs : la méthode de séparation des couleurs primaires RVB et la méthode de séparation des couleurs complémentaires CMJG. Les deux méthodes ont leurs avantages et leurs inconvénients. Cependant, en termes de sortie, le rapport des CCD à couleurs primaires et à couleurs complémentaires est d'environ 2:1. L'avantage des CCD à couleurs primaires est la netteté de l'image et la fidélité des couleurs, mais le désavantage est le problème du bruit. Par conséquent, la sensibilité ISO des appareils photo numériques utilisant généralement des CCD à couleurs primaires ne dépassera probablement pas 400. Comparativement, le CCD à couleurs complémentaires dispose d'un filtre de couleur jaune Y supplémentaire, offrant une résolution de couleur plus détaillée, mais au détriment d'une partie de la résolution. En termes de valeur ISO, le CCD à couleurs complémentaires peut tolérer une sensibilité plus élevée, généralement réglable au-dessus de 800. (Voir l'image ci-dessous pour ces deux méthodes de séparation des couleurs)

   Structure de base et principe de fonctionnement du CCD (Figure 2)

   Diagramme de séparation des couleurs

3. 3. La troisième couche du CCD est le bus photosensible. Cette couche est principalement responsable de la conversion de la source lumineuse traversant la couche de filtre de couleur en signaux électroniques et de la transmission de ces signaux à la puce de traitement d'image pour restaurer l'image.