thumb|Một cảm biến CCD thu hình ảnh [[tia cực tím lắp trên đế nền, dùng trong thiên văn]]
Cảm biến CCD (viết tắt của Charge Coupled Device trong tiếng Anh và có nghĩa là "linh kiện tích điện kép") là cảm biến chuyển đổi hình ảnh quang học sang tín hiệu điện trong các máy thu nhận hình ảnh.
Nó là một trong hai loại cảm biến dùng phổ biến trong các máy thu ảnh kỹ thuật số hiện nay, trong đó tín hiệu được số hóa bằng chip ADC nhanh.
- Cảm biến CCD mảng diện hai chiều được sử dụng trong camera video, webcam, máy ảnh kỹ thuật số, kính nhìn đêm (Night vision),...
- Cảm biến CCD dòng đơn được dùng trong máy fax, máy scan các kiểu, và máy đo quang phổ.
Phần tử quan trọng nhất của cảm biến CCD là photodiode thực hiện chuyển đổi ánh sáng sang điện tích. Nó cùng loại với photodiode trong Pin mặt trời. Điểm khác ở chỗ được chế ra ở dạng siêu nhỏ để thu nhận điểm ảnh trong tấm ảnh chung, và ở giải pháp kỹ thuật để cho ra ảnh trung thực nhất có thể, và điểm quan trọng nhất: nó hoạt động theo cơ chế của thanh ghi dịch mà nhờ đó thu được hình ảnh của một dòng không cần nhiều đầu dây nối.
thumb|Cơ chế [[thanh ghi dịch của CCD: Chùm điện tích được thu thập trong hố điện thế nhờ điện áp dương đặt vào cực gate G. Bố trí trình tự cấp điện hợp lý sẽ chuyển được chùm điện tích]]
Lịch sử
thumb|George E. Smith và Willard Boyle, 2009
Nguyên gốc CCD được AT&T Bell Labs phát triển năm 1969 làm bộ nhớ dạng thanh ghi dịch. Tuy nhiên, người ta đã nhanh chóng nhận ra rằng linh kiện này nhạy cảm với ánh sáng và dễ dàng dùng cho thu nhận hình ảnh hai chiều. Năm 1970, Michael F. Tompsett ở Philips Research Labs phát triển và được cấp bằng sáng chế đầu tiên (Patent 4.085.456) về cảm biến CCD thu nhận hình ảnh.
Từ năm 1975 cảm biến CCD với số lượng pixel đủ cho camera TV đã được sản xuất. Từ 1983 cảm biến CCD được sử dụng cho thu hình ảnh trong thiên văn học và cho camera trên vệ tinh viễn thám.
Các nhà phát minh ra cảm biến CCD là Willard Boyle và George E. Smith được trao giải Nobel Vật lý năm 2009.
thumb|Mảng lọc màu RGB kiểu Bayer trên một cảm biến CCD
Đặc điểm cấu tạo
Cảm biến CCD thực hiện biến đổi ánh sáng tới thành tín hiệu điện nhờ các photodiode và các mạch hỗ trợ. Nó được thiết kế và chế tạo theo công nghệ vi mạch hay công nghệ microchip, trên nền đơn tinh thể silicon, tương tự các chip khác như bộ xử lý trung tâm (CPU) của máy tính, chip nhớ,...
Bề mặt chip CCD là mảng các pixel điện tử để thu nhận hình ảnh. Ví dụ chip CCD có kích thước 2.5 x 2.5 cm thì có thể có 1024x1024 hay là 2048 x 2048 pixel trên bề mặt.
thumb|Đồ thị Hiệu suất lượng tử (Quantum efficiency) theo bước sóng của CCD chip ở [[:en:Wide Field and Planetary Camera 2|Wide Field and Planetary Camera 2 trên Kính thiên văn không gian Hubble]]
Ngày nay photodiode có dạng bề mặt vuông, chữ nhật hoặc đa giác, kích thước từ 1,4 µm đến hơn 20 µm, cho phép đạt mật độ cao cỡ mega pixel cho một CCD có diện tích 1 inch vuông, mà trong khẩu ngữ quen gọi chỉ số Mega là "chấm" của máy ảnh số. Mật độ pixel xác định độ phân giải hình ảnh. Mặt khác công nghệ vi xử lý đã thực hiện nội suy điểm ảnh đến giới hạn mà độ chính xác của chuyển đổi ánh sáng sang điện tích cho phép, tức là số pixel ảnh xuất ra cao hơn số photodiode của chip.
Suất hấp thụ ánh sáng của photodiode trong CCD khá cao, đạt 70% lượng ánh sáng tới, so với phim màu chỉ cỡ 2 - 10 %. Nhờ vậy có thể chụp ảnh tại nơi thiếu ánh sáng.
Cảm biến CCD màu hoặc cảm biến dành riêng cho vùng phổ ánh sáng xác định, thì phải bố trí lọc ánh sáng.
- Cảm biến màu trong camera chuyên nghiệp thì tách ánh sáng trước khi đưa lên cảm biến, và bố trí Cảm biến riêng cho vùng phổ đó.
- Cảm biến màu thông thường thì phủ mảng lọc màu, ví dụ mảng lọc màu kiểu Bayer, song le màng lọc hấp thụ mất chừng 2/3 lượng ánh sáng.
👁️
0 | 🔗 | 💖 | ✨ | 🌍 | ⌚
thumb|Một cảm biến CCD thu hình ảnh [[tia cực tím lắp trên đế nền, dùng trong thiên văn]] **Cảm biến CCD** (viết tắt của Charge Coupled Device trong tiếng Anh và có nghĩa là "_linh
[[Cảm biến CCD|Cảm biến ảnh CCD trên một bo mạch tích hợp|thumb]] thumb|Ảnh phóng to góc cảm biến ảnh của một chiếc [[webcam]] thumb|Cảm biến ảnh trên bo mạch của chiếc Nikon Coolpix L2 6
thumb|Các loại [[cảm biến ánh sáng.]] **Bộ cảm biến** là thiết bị điện tử cảm nhận những _trạng thái_ hay _quá trình_ vật lý, hóa học hay sinh học của môi trường cần khảo sát,
**Photodetector** hay **cảm biến quang**, còn được gọi là **photosensor**, là cảm biến chuyển đổi photon của ánh sáng hoặc bức xạ điện từ thành tín hiệu điện . Chúng phân biệt với _cảm biến
**Diode quang** hay **Photodiode** là một loại _diode bán dẫn_ thực hiện chuyển đổi photon thành điện tích theo hiệu ứng quang điện. Các photon có thể là ở vùng phổ ánh sáng nhìn thấy,
phải|Hiệu ứng quang điện nhỏ|Heinrich Rudolf Hertz nhỏ|Alexander Stoletov **Hiệu ứng quang điện** là một hiện tượng điện - lượng tử, trong đó các điện tử được thoát ra khỏi nguyên tử (quang điện trong)
[[Canon PwerShot A95]] **Máy ảnh số** (ngày nay, tại Việt Nam thường gọi là **máy ảnh kĩ thuật số**) là một máy điện tử dùng để thu và lưu giữ hình ảnh một cách tự
nhỏ|phải|Quay video kỹ thuật số của hiệu Sony **Video kỹ thuật số** (_Digital video_) là biểu diễn điện tử của hình ảnh trực quan chuyển động (video) dưới dạng dữ liệu kỹ thuật số được
**Quang dẫn** là một hiện tượng quang - điện trong đó vật liệu trở nên dẫn điện hơn do sự hấp thụ bức xạ điện từ như ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, tia
phải|Thấu kính và giá của máy chụp hình khổ lớn **Nhiếp ảnh** là quá trình tạo ra hình ảnh bằng tác động của ánh sáng với phim hoặc thiết bị nhạy sáng. Nhiếp ảnh dùng
thumb|right|Quang học nghiên cứu hiện tượng [[tán sắc của ánh sáng.]] **Quang học** là một ngành của vật lý học nghiên cứu các tính chất và hoạt động của ánh sáng, bao gồm tương tác
nhỏ|300x300px| [[Eris (hành tinh lùn)|Eris, vật thể đĩa phân tán lớn nhất được biết đến (ở giữa) và vệ tinh Dysnomia của nó (bên trái của vật thể) ]] **Đĩa phân tán** (hoặc **đĩa rải
**Máy quay phim kết hợp** (camcorder) là một dụng cụ điện tử dùng để ghi ảnh động và âm thanh lên một vật lưu trữ bên trong nó. Một máy quay phim kết hợp gồm
thumb|upright=1.2|alt=Multiple lightning strikes on a city at night|[[Tia sét và chiếu sáng đô thị là hai trong những hiện tượng ấn tượng nhất của điện.]] **Điện** là tập hợp các hiện tượng vật lý đi
nhỏ|Minh họa tác dung của một bộ lọc độ đen trung tính Trong nhiếp ảnh và quang học, **bộ lọc độ đen-trung tính**, hay còn gọi là **bộ lọc ND**, là một bộ lọc dùng
**Electron** hay **điện tử**, là một hạt hạ nguyên tử, có ký hiệu là hay , mà điện tích của nó bằng trừ một điện tích cơ bản. Các electron thuộc về thế hệ thứ
nhỏ|Kính thiên văn trắc quang 0,4 m ở Borówiec thuộc UAM **Đài quan sát trắc địa** (trước đây _Trạm thiên văn rộng_, _Đài quan sát thiên văn lớn_) - một đài quan sát nằm ở
thumb|ADC 4 kênh ghép WM8775SEDS của Wolfson Microelectronics đặt trong card _Sound Blaster X-Fi Fatal1ty Pro_. **Mạch chuyển đổi tương tự ra số** hay **ADC** (viết tắt tiếng Anh: _Analog-to-Digital Converter_) là hệ thống mạch
Các **linh kiện bán dẫn** hay _phần tử bán dẫn_ là các _linh kiện điện tử_ khai thác tính chất điện tử của _vật liệu bán dẫn_, như silic, germani, và arsenua galli, cũng như
thumb|Khúc xạ kế cầm tay **Khúc xạ kế** là một thiết bị đo chiết suất (đo khúc xạ). Chiết suất của một môi trường được tính nhờ định luật Snell trong khi chỉ số khúc
thumb|Cảnh nhìn đêm hai binh sĩ Mỹ trong cuộc [[chiến tranh Iraq năm 2003.]] **Thiết bị nhìn đêm** (NVD, night-vision device) là _thiết bị quang học-điện tử_ giúp con người có thể quan sát được
thumb|Bộ xử lý DIGIC III trong máy ảnh Canon Powershot A3100 **Bộ vi mạch xử lý hình ảnh kỹ thuật số ** (tiếng Anh: Digital Imaging Intergrated Circuit, viết tắt: **DIGIC**) là một thế hệ
nhỏ|phải|Máy chụp ảnh hiệu Konica thumb|[[Canon EOS 5D Mark III, một chiếc máy ảnh gương lật phản xạ đơn ống kính kỹ thuật số]] **Máy ảnh** hay **máy chụp hình** là một dụng cụ dùng
**Tinh vân Con Cua phương Nam** (hay **WRAY-16-47** hoặc **Hen 2-104**) là một tinh vân lưỡng cực trong chòm sao Centaurus. Tinh vân này cách Trái Đất vài nghìn năm ánh sáng, và ngôi sao
nhỏ|Hình ảnh của NGC 3665 của [[Sloan Digital Sky Survey|SDSS]] **NGC 3665** là tên của một thiên hà hình hạt đậu nằm trong chòm sao Đại Hùng. Khoảng cách của nó với trái đất của
thumb|upright=1.35|alt=A Hubble photo of three gas pillars in the Eagle Nebula. Some squares in the upper-right of the image are black and contain nothing.|**_Những Cột trụ Sáng tạo_** chụp vào năm 1995 bởi [[kính viễn
**David Lincoln Rabinowitz** (sinh 1960) là một nhà thiên văn học người Mỹ, người khám phá tiểu hành tinh và là nhà nghiên cứu tại Đại học Yale. Ông đã xây dựng camera Cảm biến
**Máy ảnh tĩnh** là một loại máy ảnh dùng để chụp ảnh. Các máy ảnh cổ điển lấy sáng vào phim chụp. Các máy ảnh số dùng điện tử học, thường là cảm biến CCD
**Nhiễu xạ điện tử tán xạ ngược** (**EBSD**) là một kỹ thuật sử dụng máy quét điện tử (SEM) để nghiên cứu cấu trúc tinh thể của các vật liệu. EBSD được thực hiện trên
nhỏ|Một loài côn trùng được quan sát với một kính hiển vi kỹ thuật số. **Kính hiển vi kỹ thuật số** là một biến thể của một kính hiển vi quang học truyền thống có
**Kính thiên văn Samuel Oschin**, còn được gọi là **Oschin Schmidt**, là một kính thiên văn Schmidt kích cỡ tại Đài thiên văn Palomar ở phía bắc Hạt San Diego, California. Nó bao gồm một
**Mirage 2000** là một loại máy bay tiêm kích đa nhiệm do hãng Dassault Aviation của Pháp thiết kế và chế tạo. Nó được thiết kế vào cuối những năm của thập niên 1970 như
**Danh sách các nhà phát minh** được ghi nhận. ## Danh sách theo bảng chữ cái ### A * Vitaly Abalakov (1906–1986), Nga – các thiết bị cam, móng neo leo băng không răng ren
thumb|Lăng kính tam giác phân tách chùm ánh sáng trắng, tách ra các bước sóng dài (đỏ) và các bước sóng ngắn hơn (màu lam). Đèn sư tử ở [[Hẻm núi Linh dương|Antelope Canyon, Hoa
**HAL Dhruv** là một loại trực thăng đa nhiệm được công ty Hindustan Aeronautics Limited (HAL) của Ấn Độ phát triển và sản xuất. Dự án phát triển Dhruv được công bố lần đầu tiên
**Siêu tân tinh** (chữ Hán: 超新星) hay **sao siêu mới** (; viết tắt là **SN** hay **SNe**) là một sự kiện thiên văn học biến đổi tức thời xảy ra trong giai đoạn cuối của
**Phát hiện chuyển động** là quá trình phát hiện sự thay đổi vị trí của vật thể so với môi trường xung quanh hoặc thay đổi môi trường xung quanh một cách tương đối so
**DefTech AV8** _Gempita_ (Thunder) là một chiến xa bọc thép lội nước đa nhiệm phát triển bởi Công ty quốc phòng Malaysia DefTech và sự trợ giúp của Công ty quốc phòng Turkey FNSS. Mẫu
Chiếc **North American A-5 Vigilante** là một kiểu máy bay ném bom siêu thanh mạnh mẽ, tiên tiến hoạt động trên tàu sân bay được thiết kế cho Hải quân Hoa Kỳ. Nó phục vụ
thumb|CPU [[Intel 80486 DX2 có kích thước 12×6.75 mm.]] **Vi mạch** (tiếng Anh: _microchip_) hay **vi mạch tích hợp**, hoặc **mạch tích hợp** (tiếng Anh: _integrated circuit_, gọi tắt **IC**, còn gọi là **chip** theo
**XCB-01** (viết tắt tiếng Việt: _Xe Chiến đấu Bộ binh-01_) là một xe chiến đấu bộ binh bọc thép do Tổng cục Công nghiệp quốc phòng Việt Nam thiết kế và chế tạo, lần đầu
**Betamax** (còn gọi là **Beta**, như trong biểu tượng của nó) là một định dạng băng từ cho đoạn video tuần tự ghi âm ở mức người tiêu dùng. Nó được Sony phát triển và
**Nhật thực** () xảy ra khi Mặt Trăng đi qua giữa Trái Đất và Mặt Trời trên cùng một đường thẳng và quan sát từ Trái Đất, lúc đó Mặt Trăng che khuất hoàn toàn
**Photon** hay **quang tử** (, phōs, ánh sáng; tiếng Việt đọc là _phô tông_ hay _phô tôn_) là một loại hạt cơ bản, đồng thời là hạt lượng tử của trường điện từ và ánh
**Đại học Quốc tế Florida** là một trường đại học nghiên cứu công lập với khuôn viên chính tại University Park, Florida, Hoa Kỳ. Được thành lập vào năm 1965 bởi Quốc hội Florida, trường
**Máy quét mã vạch** là một máy thu nhận hình ảnh của mã vạch in trên các bề mặt và chuyển thông tin chứa trong mã vạch đến máy tính hay các thiết bị cần
thumb|Các nhà thiên văn nghiệp dư đang ngắm bầu trời trong thời gian diễn ra mưa sao băng [[Perseids|Perseid ]] **Thiên văn nghiệp dư** là một sở thích của những người đam mê quan sát
upright|Workflow for solving the structure of a molecule by X-ray crystallography **Tinh thể học tia X** là ngành khoa học xác định sự sắp xếp của các nguyên tử bên trong một tinh thể dựa
**Đài thiên văn phía Nam của Châu Âu** (tiếng Anh: _European Southern Observatory_ (ESO), tiếng Pháp: _Observatoire européen austral_), tên chính thức là **Tổ chức Nghiên cứu thiên văn châu Âu tại Nam Bán cầu**
**Nội soi phế quản** là kỹ thuật nội soi giúp quan sát được bên trong đường dẫn khí nhằm mục đích chẩn đoán và điều trị. Một dụng cụ (**ống soi phế quản**) được đưa