एक CCD (चार्ज - युग्मित डिवाइस) कैमरा सेमीकंडक्टर तकनीक पर आधारित एक इमेज सेंसर डिवाइस है। इसका मुख्य डिजाइन सिद्धांत फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण और चार्ज ट्रांसफर मैकेनिज्म के माध्यम से ऑप्टिकल छवियों को डिजिटल रूप से कैप्चर करना है। 1970 के दशक में इसकी शुरुआत के बाद से, सीसीडी तकनीक इसकी उच्च संवेदनशीलता, कम शोर और उत्कृष्ट रैखिक प्रतिक्रिया विशेषताओं के कारण वैज्ञानिक इमेजिंग और औद्योगिक निरीक्षण में एक महत्वपूर्ण उपकरण बन गई है।
एक सीसीडी कैमरा का डिजाइन एक फोटोडायोड सरणी के एकीकरण के साथ शुरू होता है। जब प्रकाश एक ऑप्टिकल लेंस के माध्यम से CCD चिप की सतह पर केंद्रित होता है, तो घटना फोटॉन को फोटोसेंसिटिव इकाइयों (पिक्सेल) द्वारा अवशोषित किया जाता है, जो सिलिकॉन सब्सट्रेट को कवर करता है, इलेक्ट्रॉन - छेद जोड़े को उत्तेजित करता है। प्रत्येक पिक्सेल के भीतर पीएन जंक्शन संभावित कुओं ने फोटोजेनरेटेड इलेक्ट्रॉनों को कैप्चर किया, जिससे प्रकाश की तीव्रता के लिए आनुपातिक चार्ज पैकेट बनते हैं। यह प्रक्रिया विद्युत संकेतों में ऑप्टिकल संकेतों के प्रारंभिक रूपांतरण को प्राप्त करती है, 70%से अधिक एक क्वांटम दक्षता प्राप्त करती है, जिससे कमजोर प्रकाश का प्रभावी पता चलता है।
चार्ज ट्रांसफर CCD का मुख्य अभिनव तंत्र है। ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज शिफ्ट रजिस्टर पिक्सेल सरणी के नीचे स्थित हैं। घड़ी - संचालित इलेक्ट्रोड संभावित परिवर्तन चार्ज पैकेट को संभावित कुओं के बीच लक्षित तरीके से स्थानांतरित करने के लिए। ऊर्ध्वाधर रजिस्टर चिप के किनारे पर रीडआउट नोड्स के लिए पंक्ति द्वारा चार्ज चार्ज को ट्रांसफर करता है, जबकि क्षैतिज रजिस्टर क्राइश रेफरी से एनालॉग - से - डिजिटल कनवर्टर (ADC) के लिए चार्ज आउटपुट करता है। यह "बैरल रिले" ट्रांसमिशन मोड चार्ज डिफ्यूजन हस्तक्षेप से बचता है और, एक एंटी - ब्लूमिंग शील्ड के साथ संयुक्त, क्रॉसस्टॉक को 0.1%से कम रखता है।
सिग्नल प्रोसेसिंग मॉड्यूल रीसेट शोर और फिक्स्ड पैटर्न शोर को खत्म करने के लिए आउटपुट एनालॉग वोल्टेज सिग्नल पर सहसंबद्ध डबल सैंपलिंग (सीडीएस) करता है। आधुनिक CCDs - चिप माइक्रोलेंस सरणियों पर उपयोग करते हैं जो भरण कारक को बढ़ाने के लिए और नीले - वायलेट प्रकाश प्रतिक्रिया को बढ़ाने के लिए - को वापस नियोजित करने के लिए - को रोजगार देते हैं। एयरोस्पेस रिमोट सेंसिंग जैसे चरम पर्यावरण अनुप्रयोगों में, कूल्ड CCDs ऑपरेटिंग तापमान को कम करने के लिए थर्मोइलेक्ट्रिक कूलिंग का उपयोग करते हैं, जो कि -70 डिग्री से नीचे -70 डिग्री तक कम हो जाता है, डार्क करंट को प्रति सेकंड 0.01 इलेक्ट्रॉनों के रूप में कम करता है।
एक डिजाइन के नजरिए से, सीसीडी कैमरे परिष्कृत चार्ज हेरफेर सर्किट और ऑप्टिकल सिस्टम के समन्वित अनुकूलन के माध्यम से पिक्सेल स्तर पर फोटॉन आंकड़ों की सटीक मात्रा का ठहराव प्राप्त करते हैं। हाल के वर्षों में सीएमओएस सेंसर के तेजी से विकास के बावजूद, सीसीडी वैज्ञानिक इमेजिंग में एक अपूरणीय तकनीकी स्थिति बनाए रखते हैं, और उनके डिजाइन सिद्धांत नए छवि सेंसर के विकास को प्रभावित करते हैं।
