Aparaty i kamery
Przetworniki cyfrowe
Cała historia rozpoczęła się w laboratoriach Bell Telephone, gdzie Willard Boyle i George Smith prowadzili badania nad nowym sposobem rejestracji obrazu. W 1969 roku udało im się stworzyć pierwszy przetwornik wykorzystujący tzw. fotoelektryczny efekt wewnętrzny i skonstruować "kamerę" zbudowaną z ośmiu pikseli ułożonych w jednym rzędzie. Pierwsza kamera w pełnym tego słowa znaczeniu powstała w 1973 roku i była wyposażona w matrycę 100x100 pikseli. W kolejnych latach technologia nieco się rozwinęła i obecnie rozmiary matryc liczone są raczej w mega pikselach (milionach pikseli).
Obecnie przetworniki cyfrowe produkuje się wykorzystując dwie techniki: CCD - Charge Coupled Device(przetwornik oparty na rozwiązaniu Boyla i Smitha) oraz CMOS - Complementary Metal Oxide Semiconductor. W budowie i szczegółach działania (szczególnie w sposobie odczytu sygnału) obydwie konstrukcje nieco się różnią, ale podstawowa idea jest taka sama - piksele przetwornika tworzą elementy światłoczułe, w których pod wpływem światła powstają ładunki elektryczne. Wielkość zgromadzonego ładunku jest proporcjonalna do ilości fotonów, które padły na dany piksel (natężenia światła). Sygnał taki jest wzmacniany przez tzw. wzmacniacz odczytu, następnie zamieniony na postać cyfrową przez przetwornik analogowo-cyfrowy i w takiej formie może być odczytany przez układy rejestrujące lub wykonujące dalszą obróbkę (rys.2.1.).
Rys.2.1. Schemat przetwornika optycznego
Stosując spore uproszczenie przetwornik optyczny można porównać do wielu pojemników ustawionych obok siebie (to odpowiednik pikseli), do których pada deszcz (każda kropla jest odpowiednikiem pojedynczego fotonu). Po pewnym czasie w każdym pojemniku zgromadzi się pewna ilość wody (odpowiednik ładunku elektrycznego). Odczytany poziom (zamiana sygnału na cyfrowy) będzie określał intensywność (natężenie) opadów nad poszczególnymi fragmentami całej matrycy. Taka "meteorologiczna" analogia sprawdza się przy próbie wyjaśniania wielu zjawisk związanych z przetwornikami i będę jeszcze do niej wracał.
