A fény elváltozást okoz, ezt már az ókorban is megfigyelték a gyümölcsök elszíneződésekor. Ezt arányosan, hosszú időtartamig tartóssá tenni volt nehéz. A fényképezés úttörői kezdetben fémlemezre, üveglapra, majd celluloidra hordtak fel fényérzékeny anyagot.

A CCD fényérzékeny érzékelő (töltéscsatolt eszköz), amely a szkennerekben, analóg és digitális fényképezőgépekben és videokamerákban egyaránt használnak. Maga a CCD csak a fényerősség mérésére alkalmas analóg eszköz, ennek jelét digitalizálva szürke árnyalatos képet kapunk. Színes képek előállításához vörös, zöld és kék (RGB) szűrőkkel bontják fel a képet az elsődleges alapszínekre. Általában plusz egy zöld szűrő található még a CCD-mátrixon, ami a kontraszt javítását segíti.

Mind a CMOS, mind a CCD esetén a fény érzékelése igen apró fényérzékeny alkatrészekkel, fotodiódákkal történik. Minél több fény jut a fotodiódára, annál nagyobb áram folyik át rajta, feltöltve így a vele sorba kapcsolt miniatűr kondenzátort. A kép rögzítésének első szakasza a fotonok gyűjtése, mely tulajdonképpen az expozíció. Az érzékelő cellákban a beérkező fotonok számával arányos töltésmennyiség halmozódik fel. A második ütemben a töltéscsomagokat a mátrix oszlopain végigléptetik, ki a lapka szélére, ahol sorban a sarok felé haladnak, s egymás után, mint analóg jel jutnak a feldolgozó áramkörbe, majd a digitális kamerákban a CCD jele erősítés után egy analóg/digitális átalakítóra kerül, majd különféle képjavító műveletek után megszületik a digitális kép.

A feldolgozás során a kép minőségét rontja a CCD-ben keletkező termikus eredetű zaj, sötétáram, valamint az analóg áramkörök zaja. A CCD összes pixele nem kerül kiolvasásra csak az ún. effektív pixelszámnak megfelelő mennyiség. Azonban a szélső néhány pixelt egy fekete maszk takarja. Az itt lévő érzékelőket nem éri fény, ezek a fekete szintnek, a „nullának" megfelelő jelet adják az elektronika számára. A szokásos 4:3-as oldalarány (celluloid filmnél 2/3 arány) megtartása végett további pixelek maradnak ki a végleges képből.

A CCD (Charge-Coupled Device, azaz töltés-csatolt eszköz) egy analóg jelek továbbítására szolgáló elektronikai alkatrész-lánc (analóg shift regiszter). Fényérzékenysége révén a fényt elektronikus jelekké alakító eszköz, mely egymáshoz csatolt kondenzátorokból álló integrált áramkört tartalmaz. Külső áramkör segítségével minden kondenzátor képes átadni a töltését a szomszédjának, így kiolvasható a kép. A CCD-ket nemcsak a digitális fényképezés és videózás területén, hanem csillagászatban is alkalmazzák. Két fő csoportot különbözetünk meg: a CCD- t és a CMOS-t.

A leggyakrabban a CCD-t alkalmazzák, míg ritkábban CMOS-ból (Complemetary Metal Oxide Semiconductor) építik fel a gépet. A CMOS és a CCD esetében is a fény érzékelése igen apró fényérzékeny alkatrészekkel, fotodiódákkal oly módon történik, hogy a fotodiódára jutó fénnyel arányos formában folyik át rajta áram, ezáltal nagyobb mértékben töltődik a vele sorba kapcsolt miniatűr kondenzátor. A CCD és a CMOS közötti legnagyobb különbség a gyártási eljárásban található; a CMOS áramkörök előállítása egyszerűbb és olcsóbb, a CCD-k gyártása pedig bonyolultabb és költségesebb. A CCD-k előnye a CMOS- rendszerhez képest, a nagyobb érzékenysége, hátránya viszont a jelentős teljesítményfelvétel. Egy CCD érzékelő akár 5-6 Watt fogyasztású, a CMOS kivitelben a mindössze 0,5 Watt lehet.

A CCD jellemzői

- Spektrálérzékenység azt mutatja meg, hogy az ember által látható hullámhosszokat mennyire pontosan viszik át. (Pl. a CCD sokkal érzékenyebb a vörös tartományban, mint az emberi szem.)

- A linearitás elve azt képviseli, hogy megvilágítás növekedése hatására arányosan megnövekedett jelet adjon a detektor.

- A dinamikusság értéke a megjelenített legfényesebb és leghalványabb képpontok fényességarányát adja meg.

- Felbontás, érzékelő felület 15 mm, átlagos pixelmérettel számolva a felbontás 66 vonal/mm, ami elmarad néhány, akár 300-400 vonal/mm-es felbontást elérő fotoemulzióktól.

- Az érzékelő felületének nagyságát a pixelméret és a pixelszám határozza meg. Ez általában néhány tized és pár cm² között mozog, a legnagyobbaké is csak 36 cm², ami szintén elmarad az óriási, több száz cm²-es fotolemezekétől. Szinte csak ezen a két területen van hátránya a CCD-knek a hagyományos technikával szemben.

- Sötétáram, hibák az elektronok nem csak fotonok hatására keletkeznek, hanem a hőmozgás során is elszabadulhatnak, s ez a filmeknél ismert „alapfátyol"-hoz hasonlóan jelenik meg a képen.

 

A számítástechnikai értelemben bemeneti egységek azok a perifériák, amelyek képesek adatot továbbítani a számítógépbe. Számtalan fajtájuk létezik, a vonalkód leolvasótól a billentyűzetig. A leggyakrabban használatos bemeneti egységek: A billentyűzet, mely segítségével az adatok karakterek formájában vihetők be a gépbe, a megfelelő gomb lenyomásával. Az ún. mutató eszközök családjába tartozó egér használata során azt mozgatnunk kell az asztalon, s erre reagál az éppen futó program.

A lapolvasó (szkenner) vizuális formában meglevő adatok bevitelét teszi lehetővé. Segítségével juttathatunk be a számítógépbe olyan ábrákat, szövegeket, amelyek papíron vannak. A szkenner pontról pontra letapogatja a képet, s ennek eredményét adja át a gépnek. Működése során azt a tényt használja ki, hogy a kép világos pontjairól több fény verődik vissza, mint a sötétekről. A szkennerek minőségének megítélése során igen fontos adat az, hogy egy inch (25.4 mm) papíron hány különböző pontot képes felismerni, azaz mekkora felbontással rendelkezik. Ezt a jellemzőt pont/inch-ben azaz DPI-ben (Dot Per Inch) szokás megadni.
Lapolvasók változatai: síkágyas, kézi lapolvasó, lap-áthúzós, dobscanner (nyomdai), diafilm olvasó.

Síkágyas szkenner esetében az olvasófej az egyik esetben egy fénycsövet és egy tükröt mozgat az üvegfelület alatt. A fix érzékelőhöz tükrök segítségével jut el a fény (egy lencse kicsinyíti le a CCD méretére). A LED-es (CIS: Compact Image Sensor) technológia estében fénycső helyett itt LED-ek működnek, az olvasófej tartalmazza az érzékelőt. Egy 300 DPI-s szkenner egy inchnyi papíron 300 pontot képes megkülönböztetni. Manapság a 300-600 DPI-s értékek a jellemzőek, de a nyomdászatban ettől lényegesen nagyobb felbontású szkennerek használatosak.