Podstawowa struktura i zasada działania CCD

Jeśli przetniemy CCD, odkryjemy, że jego struktura przypomina kanapkę. Pierwsza warstwa to mikrosoczewka, druga warstwa to filtr rozdzielający kolory, a trzecia warstwa to światłoczuła szyna.

1. 1. Pierwsza warstwa CCD to soczewka. Ma to na celu skuteczne zwiększenie liczby pikseli CCD, ale także zapewnienie, że pojedynczy piksel nadal się kurczy, aby utrzymać standardowy rozmiar CCD. Dlatego obszar odbioru światła pojedynczego piksela musi zostać powiększony. Jednak zwiększenie apertury w celu zwiększenia obszaru odbioru światła faktycznie pogarsza jakość obrazu. Dlatego otwór przysłony można zwiększyć tylko do pewnego limitu, w przeciwnym razie CCD stanie się produktem gorszej jakości. Aby rozwiązać ten problem, na każdym fotodiodzie (pojedynczym pikselu) instalowane są maleńkie soczewki. Ten projekt jest jak zakładanie okularów na CCD. Obszar światłoczuły nie jest już określany przez obszar otwarcia czujnika, ale przez powierzchnię mikrosoczewki. W ten sposób można uwzględnić rozmiar pojedynczego piksela, a otwór przysłony można zwiększyć pod względem specyfikacji, dzięki czemu czułość można znacznie poprawić.

2. 2. Druga warstwa CCD to filtr rozdzielający kolory. Obecnie istnieją dwie metody rozdzielania kolorów: jedna to metoda rozdzielania kolorów podstawowych RGB, a druga to metoda rozdzielania kolorów uzupełniających CMYG. Obie metody mają swoje wady i zalety. Jednak pod względem wyjścia stosunek CCD kolorów podstawowych do uzupełniających wynosi około 2:1. Zaletą CCD kolorów podstawowych jest ostrość obrazu i prawdziwe kolory, ale wadą jest problem z szumem. Dlatego czułość ISO aparatów DC, które zazwyczaj używają CCD kolorów podstawowych, prawdopodobnie nie przekroczy 400. Porównawczo, CCD kolorów uzupełniających ma dodatkowy żółty filtr Y, który zapewnia większą szczegółowość w rozdzielczości kolorów, ale poświęca część rozdzielczości. Pod względem wartości ISO, CCD kolorów uzupełniających może tolerować wyższą czułość i zazwyczaj można ją ustawić powyżej 800. (Zobacz poniższy rysunek dla tych dwóch metod rozdzielania kolorów)

   Podstawowa struktura i zasada działania CCD (Rysunek 2)

   Schemat rozdzielania kolorów

3. 3. Trzecia warstwa CCD to szyna światłoczuła. Ta warstwa jest głównie odpowiedzialna za konwersję źródła światła przenikającego przez warstwę filtra kolorów na sygnały elektryczne i przesyłanie sygnałów do chipa przetwarzania obrazu w celu odtworzenia obrazu.