O que é sensor CCD? Entenda a tecnologia usada em câmeras e equipamentos profissionais
CCD é um tipo de sensor de imagem que já foi muito usado em câmeras digitais e tem vantagens para aplicações profissionais; saiba como ele funciona
O sensor CCD (dispositivo de carga acoplada) captura fotos ao converter luz em carga elétrica. Este chip de silício usa uma combinação de pixels e capacitores diferente de sensores CMOS, com melhor desempenho sob pouca luz.
Índice
Histórico e aplicações
O primeiro sensor CCD funcional foi demonstrado em 1970 por Gil Amelio, Michael Francis Tompsett e George Smith. Esta tecnologia foi largamente usada em câmeras nos anos 80, por oferecer maior qualidade de imagem e sensibilidade à luz; mas perdeu espaço para os sensores CMOS a partir da década de 90.
Ainda assim, os sensores CCD são utilizados em microscópios e em áreas profissionais que exigem imagens de alta qualidade, como astronomia e biomedicina.
O mercado global de câmeras CCD valia US$ 1,02 bilhão em 2017, e pode dobrar para US$ 2,06 bilhões até 2030, segundo a consultoria Dataintelo. As principais fabricantes atualmente são Sony, Sharp, Misumi, Panasonic e Framos.
Como funciona um sensor de imagem CCD
O sensor CCD é feito de pixels que coletam a luz, para então convertê-la em uma carga elétrica. Esta carga é transformada em um sinal digital, que é lido para reconstruir a imagem.
Todo sensor CCD possui estes quatro componentes:
- pixels (ou fotodiodos) organizados em fileiras, em um formato de matriz;
- capacitores ligados aos pixels, e conectados uns aos outros (acoplados);
- amplificador de sinal elétrico;
- conversor analógico-digital.
A imagem é projetada através da lente da câmera na área composta pelos pixels. Quanto mais megapixels, maior a resolução da imagem.
Os pixels ficam conectados a um capacitor; e cada capacitor acumula uma carga elétrica proporcional à intensidade da luz. Esse sinal elétrico é transferido para o capacitor vizinho, sucessivamente, até chegar ao final da fileira; e é convertido em tensão elétrica.
Por sua vez, esta tensão é enviada como um sinal analógico até um amplificador. O sinal amplificado passa por um conversor analógico-digital e vira um sinal digital.
Vantagens e desvantagens do CCD
Os sensores CCD têm como principal vantagem a maior sensibilidade à luz. No entanto, uma desvantagem é o custo mais alto de fabricação.
De modo resumido, temos:
- Melhor desempenho em baixa luminosidade: a sensibilidade à luz tende a ser mais alta no CCD sem necessidade de aumentar o ISO, o que resulta em desempenho melhor em astrofotografia;
- Maior custo de fabricação: sensores CCD são mais caros e mais complexos de produzir;
- Menor eficiência energética: sensores CCD podem consumir até 100 vezes mais energia do que sensores CMOS, o que pode levar a problemas de aquecimento na câmera, afetando negativamente a qualidade da imagem.
