CCD Funktionsweise

CCD – Irrweg aus Speicher und Licht

In den 60er Jahren experimentierten einige Firmen auf der Suche nach neuen Speichermöglichkeiten auch mit Anordnungen von Fotodioden. Das wurde mittlerweile verworfen, bei Laborversuchen erkannte man aber die einzigartige Kombination von Lichtempfindlichkeit und Spannungsweiterleitung. Werden Fotodioden in einer Reihe nebeneinander angeordnet, lässt sich ihr Spannungswert mit Hilfe von Schieberegistern schön nacheinander auslesen. Heißt also: Werden Fotodioden nicht nur nebeneinander sondern auch noch übereinander angeordnet, gibt es eine große lichtempfindliche Fläche, die nach Spalten oder Zeilen ausgelesen werden kann. Vom Grundsatz sind wir damit schon beim CCD angelangt: Die Abkürzung Charge Coupled Device heißt korrekt übersetzt: Ladungsträgergekoppelte Schaltung und bezeichnet genau diese Vorgehensweise.

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CCD – Vor- und Nachteile

Die einzelnen Punkte des CCD werden immer nacheinander ausgelesen, geht bei einem Punkt etwas schief, sind auch andere Teile betroffen. Schlimm ist z. B. zuviel Licht. Erst fängt der Punkt an, seine Ladung ein wenig auf die Nachbarpixel zu übertragen, bei noch mehr Licht ist oftmals eine komplette Reihe nicht mehr zu gebrauchen. Kenner bezeichnen diese Vorgänge als „Blooming (Aufblühen)“ und „Smear (Verschmieren)“. Außerdem besitzt jedes CCD-Feld direkt daneben die Auslese-Elektronik, das kostet Platz. Ein Vorteil der CCD-Technik war gerade in den Anfängen ihre Homogenität: Dadurch, dass faktisch alle Ladungen durch die gleichen Verstärker laufen, werden sie auch alle gleich verändert. Grün im oberen Teil des Bildes sieht also aus wie Grün im unteren Teil des Bildes. Auch das Rauschen wird dadurch reduziert, obwohl CCDs von Haus aus relativ lichtempfindlich sind.

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