¿Qué es un dispositivo acoplado cargado?

Un dispositivo acoplado cargado (CCD) permite el transporte de señales analógicas cargadas eléctricamente a través de diferentes condensadores configurados en serie. Este dispositivo está controlado por una señal de reloj que oscila entre los estados alto y bajo. Todo el sistema actúa como un registro de desplazamiento que tiene sus entradas y salidas unidas en serie, lo que permite utilizar un dispositivo acoplado cargado como una forma de retrasar las señales analógicas. El uso más común de estos dispositivos es para sensores de luz fotoeléctrica que están vinculados a señales analógicas paralelas. Esta tecnología es la base de cómo funcionan las cámaras digitales, las grabadoras de video y los teléfonos con imagen.

En 1961, Eugene F. Lally, investigador del Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, California, escribió un artículo llamado Orientación en mosaico para viajes interplanetarios . Exploró la idea de usar una serie de detectores ópticos que implementaron procesamiento digital para crear una fotografía. En 1969, los científicos Willard Boyle y George E. Smith, trabajando en AT&T Bell Labs en Murray Hill, Nueva Jersey, desarrollaron un dispositivo acoplado cargado para usar como tecnología de memoria. Usando esta tecnología, otras compañías pronto desarrollaron formas de capturar el efecto fotoeléctrico y crear imágenes electrónicas.

La forma en que un dispositivo acoplado cargado funciona para capturar imágenes es enfocando una imagen que se proyecta desde una lente en una matriz de capacitores fotoactivos. Esto da como resultado que cada condensador acumule una carga eléctrica que sea proporcional a la intensidad de la luz de la imagen. Esto captura una imagen bidimensional que se transfiere a un amplificador de carga, que a su vez lo convierte en voltaje. Esta imagen se almacena digitalmente en un módulo de memoria y se puede acceder más tarde.

Un dispositivo acoplado con carga básica es eficiente en la captura de luminancia, pero tiene dificultades para reproducir el color. Para resolver este problema, las cámaras digitales modernas usan un dispositivo llamado máscara de Bayer sobre el CCD. Vincula cuatro píxeles en bloques y filtra diferentes niveles de luminancia en diferentes colores. Estos píxeles son de color, uno rojo, uno azul y dos verdes, porque el ojo humano puede identificar el verde más fácilmente que otros colores.

Otra tecnología que se desarrolló a principios del siglo XXI consiste en chips de dispositivos acoplados cargados de alta resolución que pueden usar más color de luminancia en diferentes tamaños de apertura. Lo logra implementando un dispositivo llamado prisma dicroico, que divide cada color en sus componentes nativos. Los prismas dicroicos se han utilizado en algunas cámaras digitales y videocámaras.