CCD-Sensoren

CCD-Sensoren sind lichtempfindliche elektronische Bauelemente, übersetzt also ladungsgekoppelte Bauelemente. CCD ist die Abkürzung von Charge-coupled Device, welches im CCD-Sensor Verwendung findet. Heute werden CCD-Sensoren hauptsächlich als Bildsensor bei Videokameras, Scannern und digitalen Fotoapparaten verwendet. Denn ursprünglich wurden die CCD-Sensoren im Jahre 1969 für die Datenspeicherung entwickelt. Es wurde aber schnell bemerkt, dass die CCD-Sensoren lichtempfindlich sind und man mit ihnen auf sehr einfache Weise ein zweidimensionales Bild erfassen kann. Ab 1975 wurden dann die ersten CCD-Sensoren erfolgreich in Geräten für diese Verwendung eingesetzt. Für die Erfindung des CCD-Sensors wurden Willard Boyle und George E. Smith schließlich im Jahre 2009 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Wie funktioniert nun der Sensor? In jedem Sensor wird Licht in elektrische Ladung umgewandelt, indem Lichtstrahlen also Photonen in dort befindlichen Siliziumkristallen absorbiert werden und elektrische Ladungen – was als Photoeffekt bezeichnet wird –  erzeugen. Die spektrale Empfindlichkeit eines CCD Sensors unterscheidet sich von der des menschlichen Auges, daher muss man den Spektralbereich durch Filter entsprechend anpassen. Die meisten CCD sind Flächensensoren zur Aufnahme von Bildern. Um die zwischengespeicherte Ladung weiterzuverarbeiten, wird sie in das vertikale CCD, dem vertikalen Schieberegister, übernommen und mit der Zeilenfrequenz vertikal verschoben. Am Ende des Vorgangs wird das Signal dem Ausleseverstärker zugeführt. Die Tatsache, dass das Ausgangssignal viele Ähnlichkeiten mit dem Signal herkömmlicher Bildaufnahme-Röhren hat, erleichtert es Bildaufnahme-Röhren durch CCD-Sensoren zu ersetzen.