Apa itu charge-coupled device (CCD)?
Charge-coupled device (CCD) adalah sirkuit terpadu yang sensitif terhadap cahaya dan menangkap gambar dengan mengubah foton menjadi elektron. Sensor CCD membagi elemen gambar menjadi piksel. Setiap piksel dikonversi menjadi muatan listrik yang intensitasnya berhubungan dengan intensitas cahaya yang ditangkap oleh piksel tersebut.
Selama bertahun-tahun, CCD menjadi sensor pilihan dalam berbagai perangkat, tetapi secara bertahap digantikan oleh sensor gambar berbasis teknologi complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS).
CCD ditemukan pada tahun 1969 di Bell Labs—sekarang bagian dari Nokia—oleh George Smith dan Willard Boyle. Namun, penelitian awal mereka lebih berfokus pada memori komputer, dan baru pada tahun 1970-an Michael F. Tompsett, yang juga bekerja di Bell Labs, menyempurnakan desain CCD agar lebih cocok untuk pencitraan.
Setelah itu, CCD terus mengalami peningkatan oleh Tompsett dan peneliti lainnya, meningkatkan sensitivitas cahaya dan kualitas gambar secara keseluruhan. CCD segera menjadi teknologi utama dalam pencitraan digital.
Apa fungsi charge-coupled device?
Area kecil yang sensitif terhadap cahaya diukir pada permukaan silikon untuk menciptakan array piksel yang mengumpulkan foton dan menghasilkan elektron. Jumlah elektron di setiap piksel sebanding dengan intensitas cahaya yang ditangkap piksel tersebut. Setelah semua elektron dihasilkan, mereka mengalami proses pemindahan yang mengarah ke simpul keluaran, di mana mereka diperkuat dan dikonversi menjadi tegangan.
Dulu, CCD mampu menghasilkan gambar berkualitas lebih baik dibandingkan jenis sensor lainnya, termasuk sensor berbasis teknologi CMOS. Oleh karena itu, CCD digunakan dalam berbagai perangkat, seperti pemindai, pemindai kode batang, mikroskop, peralatan medis, dan teleskop astronomi. CCD juga digunakan dalam visi mesin untuk robot, pengenalan karakter optik (OCR), pemrosesan foto satelit, dan pencitraan radar di bidang meteorologi.
Selain itu, CCD digunakan dalam kamera digital untuk menghasilkan resolusi lebih tinggi dibandingkan teknologi lama. Pada tahun 2010, kamera digital dapat menghasilkan gambar dengan lebih dari satu juta piksel dan dijual dengan harga di bawah 10 juta rupiah. Istilah megapiksel muncul untuk menggambarkan kamera semacam ini.
CCD vs. sensor CMOS
Meskipun CCD awalnya lebih unggul, sensor CMOS semakin banyak digunakan di industri dan kini menjadi pilihan utama dalam produk konsumen untuk menangkap gambar. Sensor CMOS lebih mudah dan lebih murah untuk diproduksi dibandingkan sensor CCD. CMOS juga lebih hemat energi dan menghasilkan lebih sedikit panas.
Namun, sensor CMOS memiliki reputasi lebih rentan terhadap noise gambar, yang dapat mempengaruhi kualitas dan resolusi. Meski begitu, kualitasnya telah meningkat secara signifikan dalam beberapa tahun terakhir, dan sensor CMOS kini mendominasi pasar sensor gambar.
Walaupun sensor CMOS semakin populer, sensor CCD masih digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan presisi tinggi dan sensitivitas cahaya yang besar. Misalnya, sensor CCD tetap digunakan dalam peralatan medis, ilmiah, dan industri. Bahkan Teleskop Luar Angkasa Hubble masih menggunakan sensor CCD. Namun, tren teknologi lebih mengarah ke CMOS, sehingga masa depan CCD masih belum pasti.