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2009年諾貝爾物理學獎授予了美國科學家威拉德·博伊爾和喬治·史密斯，因為他們開啟了CCD圖像傳感器的大門，徹底革新了傳統的攝影技術，給數碼照相機安裝了電子眼，讓我們從此告別膠片成像的時代，進入了另一番五彩繽紛的世界。 那么何謂CCD，它又是怎樣實現圖像傳感功能的呢？CCD即電荷藕合器（Charge Coupled Device），它是一種大規模金屬氧化物半導體（MOS）集成電路光電器件，其基本單元是MOS光敏元。成千上萬個MOS光敏元相互獨立的分布在半導體硅片上，每一個MOS光敏元構成一個像素。當光照射在硅片上時，在光子的作用下，半導體硅產生電子-空穴對，光生電子就被附近的勢阱所吸收，而空穴被排斥出耗盡區。由于勢阱內所吸收的光生電子數量與入射到該勢阱附近的光強成正比，因此，當明暗起伏的光線照射在這些光敏元上時，光敏元就將光強的空間分布轉換為與光強成正比的、大小不等的電荷包的空間分布，即感生出一幅與光照強度相對應的“光生電荷圖像”。由于CCD電荷耦合器件直接產生的是電荷信號而不是電壓、電流信號，因此還需要利用移位寄存器將光生電荷圖像轉移出來，在輸出電路的作用下，生成幅度與光生電荷包成正比的電脈沖序列，從而將照射在CCD上的光學圖像轉換為電信號圖像，實現了CCD圖像傳感的功能。 根據結構形式的不同，CCD圖像傳感器可以分為單溝道CCD、雙溝道CCD、幀轉移結構CCD、行間轉移結構CCD等；根據光敏元件排列形式的不同，CCD圖像傳感器又可以分為線型CCD和面型CCD兩種。其中，線型CCD圖像傳感器主要用于測試、傳真和光學文字識別技術等方面。面型CCD圖像傳感器主要用于圖像的傳感，如固體攝像器件、圖像存儲和圖像處理等。 
圖為 嫦娥二號中的CCD立體相機 與其他攝像器件相比CCD不僅具有壽命長、集成度高、體積小、重量輕、靈敏度和分辨率高等特點，也具有功耗小、光譜響應范圍寬、工作電壓低、抗震性和抗沖擊性好等優勢，因此其應用前景十分廣闊。而且，CCD圖像傳感器在傳真通訊系統、光學字符識別、零件尺寸的自動測量、醫學標本分析與檢測、交通監控等民用領域及空間遙感遙測、水下掃描攝像、圖像跟蹤制導等軍事領域中也都發揮著重要作用。CCD圖像傳感器自1969年問世以來，發展十分迅速，制造技術已經成熟并已實現了商品化，器件從初期的10多萬像素已經發展至目前的幾百萬甚至上千萬像素。特別是在以數字信息發展為主題的今天，科技的發展帶動人民生活水平的提高，基于CCD圖像傳感器的數碼相機、攝像機等產品也越來越受人們的歡迎，相信在不久的將來CCD圖像傳感器又將帶給我們一個別樣的人生。 |
