Dyfais synhwyrydd delwedd yw camera CCD (gwefr - cypledig) Dyfais Synhwyrydd Delwedd sy'n seiliedig ar dechnoleg lled -ddargludyddion. Ei egwyddor dylunio craidd yw dal delweddau optegol yn ddigidol trwy drosi ffotodrydanol a mecanweithiau trosglwyddo gwefr. Ers ei gyflwyno yn y 1970au, mae technoleg CCD wedi dod yn offeryn allweddol mewn delweddu gwyddonol ac archwiliad diwydiannol oherwydd ei sensitifrwydd uchel, sŵn isel, a nodweddion ymateb llinellol rhagorol.
Mae dyluniad camera CCD yn dechrau gydag integreiddio arae ffotodiode. Pan fydd golau'n canolbwyntio ar wyneb y sglodyn CCD trwy lens optegol, mae'r ffotonau digwyddiad yn cael eu hamsugno gan yr unedau ffotosensitif (picseli) sy'n gorchuddio'r swbstrad silicon, gan ysgogi electron - parau twll. Mae ffynhonnau potensial cyffordd PN ym mhob picsel yn dal yr electronau ffotogenaidd, gan ffurfio pecynnau gwefr sy'n gymesur â dwyster y golau. Mae'r broses hon yn cyflawni trosi signalau optegol yn gychwynnol yn signalau trydanol, gan gyflawni effeithlonrwydd cwantwm sy'n fwy na 70%, gan sicrhau canfod golau gwan yn effeithiol.
Trosglwyddo gwefr yw mecanwaith arloesol craidd y CCD. Mae cofrestrau sifft fertigol a llorweddol wedi'u lleoli o dan yr arae picsel. Mae newidiadau potensial electrod cloc - yn achosi i'r pecynnau gwefr symud mewn modd wedi'i dargedu rhwng y ffynhonnau posib. Mae'r cofrestrau fertigol yn trosglwyddo tâl rhes wrth res i'r nodau darllen allan ar ymyl y sglodyn, tra bod y cofrestrau llorweddol yn allbwn y gwefr yn gyfresol i'r analog - i - trawsnewidydd digidol (ADC). Mae'r modd trosglwyddo "ras gyfnewid casgen" hon yn osgoi ymyrraeth trylediad gwefr ac, wedi'i gyfuno â tharian blodeuog gwrth --, yn cadw crosstalk i lai na 0.1%.
Mae'r modiwl prosesu signal yn perfformio samplu dwbl cydberthynol (CDS) ar y signal foltedd analog allbwn i ddileu sŵn ailosod a sŵn patrwm sefydlog. Mae CCDs modern yn defnyddio ar araeau microlens sglodion - i gynyddu ffactor llenwi a defnyddio strwythurau wedi'u goleuo'n ôl - i wella ymateb golau fioled glas -. Mewn cymwysiadau amgylchedd eithafol fel synhwyro o bell awyrofod, mae CCDs wedi'u hoeri yn defnyddio oeri thermoelectric i leihau tymereddau gweithredu i is na -70 gradd, gan leihau cerrynt tywyll i gyn lleied â 0.01 electronau yr eiliad.
O safbwynt dylunio, mae camerâu CCD yn sicrhau meintioli ystadegau ffoton yn union ar lefel y picsel trwy optimeiddio cydgysylltiedig cylchedau trin gwefr soffistigedig a systemau optegol. Er gwaethaf datblygiad cyflym synwyryddion CMOS yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae CCDs yn cynnal safle technolegol anadferadwy mewn delweddu gwyddonol, ac mae eu hegwyddorion dylunio yn parhau i ddylanwadu ar ddatblygiad synwyryddion delwedd newydd.
