电荷耦合器件的基本功能是（电荷耦合器件）

1、电荷耦合器件是用来记录图像而不是摄影基础图像的电子元件。CCD像素中包含的电量与入射到像素上的光强度成正比。CCD记录光的效率约为70%，远高于传统底片的2%，因此可以大大缩短天文观测的时间。

2、电荷耦合器件简称CCD。作为集成电路，CCD上有很多有序排列的电容，可以感知光线，将图像转换成数字信号。通过外部电路的控制，

(相关资料图)

3、每个小电容器可以将它携带的电荷转移到相邻的电容器。CCD广泛应用于数字摄影和天文学，尤其是光学遥测、光学和光谱望远镜以及高速摄影。

4、电荷耦合器件的结构

5、微型镜头

6、CCD成像的关键在于它的感光层。为了扩大CCD的点亮率，需要扩大单个像素的受光面积。但是，提高点亮率的方法也容易降低图像质量。这层“微透镜”相当于在感光层前面加了一副眼镜。

7、所以感光面积不再由传感器的开口面积决定，而是由微透镜的表面积决定。

8、分色滤光器

9、CCD的第二层是“分色滤镜”。目前分色方法有两种，一种是RGB原色分色法，一种是CMYK补色分色法。这两种方法各有利弊。首先我们来了解两种分色法的概念，RGB就是三色分色法。

10、几乎所有人眼能识别的颜色都可以由红、绿、蓝组成，RGB的三个字母分别是红、绿、蓝，说明RGB分色法是通过调整这三个通道的颜色形成的。除了CMYK，

11、这是由四个通道的颜色组成的，即青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)和黑色(K)。在印刷行业，CMYK更适合，但其调整后的颜色没有RGB多。

12、原色CCD的优点是画质锐利，色彩真实，缺点是有噪点。相比之下，补色CCD有一个Y黄色滤色器，在色彩分辨率上更用心，但牺牲了部分图像的分辨率。

13、感光层

14、CCD的第三层是“感光板”，主要负责将经过滤色层的光源转换成电信号，并将信号传输到图像处理芯片还原图像。

15、CCD分类

16、线型CCD面型CCD又称全幅式CCD、阵列型CCD。面型CCD的嚗光方式有以下三种。

17、相机内的CCD元件

18、单CCD芯片三次嚗光：即通过三色滤镜轮盘分别将红蓝绿三色光投射在CCD上，三次采集后合成得到影像。这种方式得到的影像质量很高，但三次嚗光，不能用于拍摄动态影像。

19、三CCD芯片一次嚗光：三个CCD芯片，分别感应红绿蓝三色光(或其中两片感应绿色光，另一片感应红蓝光)，自然光通过分光棱镜系统将三色光分别投影在CCD上，一次嚗光得到完整影像。

20、这种方式得到的影像质量和单芯片三次嚗光一样，而一次嚗光可拍摄动态影像。缺点是三CCD的成本很高，分光棱镜的制作技术难度也很大。

21、单CCD芯片一次嚗光：CCD上组合排列感应三种色光的像素，一次嚗光后得到影像，由于人眼对绿色最为敏感，通常CCD上的感绿色像素最多。这种方式的影像质量最低，但受成本的限制和对动态影像的拍摄要求，

22、市面上主流产品大都采用单CCD芯片一次嚗光。

23、CCD的应用

24、近年来，CCD器件及其应用技术的研究取得了惊人的进展，特别是在图像传感和非接触测量领域的发展更为迅速。随着CCD技术和理论的不断发展，CCD技术应用的广度与深度必将越来越大。

25、CCD是使用一种高感光度的半导体材料集成，它能够根据照射在其面上的光线产生相应的电荷信号，在通过模数转换器芯片转换成“0”或“1”的数字信号，这种数字信号经过压缩和程序排列后，

26、可由闪速存储器或硬盘卡保存，可对被测物体进行准确的测量、分析。

27、CCD最常应用于数码相机、光学扫瞄仪与摄影机的感光元件。能捕捉到70%的入射光，优于传统菲林底片的2%，其优越的性能迅速获得天文学家的大量采用。

28、传真机所用的是线型CCD，传真机或扫瞄仪用的线性CCD每次捕捉一细长条的光影。一旦完成曝光的动作，控制电路会使电容单元上的电荷传到相邻的下一个单元，到达边缘最后一个单元时，电荷讯号传入放大器，

29、转变成电位。如此周着复始，直到整个影像都转成电位，取样并数位化之后存入内存。储存的影像可以传送到打印机、储存设备或显示器。

30、数码相机或摄影机所用的是面型CCD，一次捕捉一整张影像，或从中撷取一块方形的区域。一般的彩色数码相机是将拜尔滤镜( Bayer filter )加装在CCD上。每四个像素形成一个单元，

31、一个负责过滤红色、一个过滤蓝色，两个过滤绿色，但是效果一般。用三片CCD和分光棱镜组成的3CCD系统能将颜色分得更好，分光棱镜能把入射光分析成红、蓝、绿三种色光，由三片CCD各自负责色光的呈像。

32、所有的专业级数位摄影机，和一部份的半专业级数位摄影机采用3CCD技术。目前，超高分辨率的CCD芯片仍相当昂贵，配备3CCD的高解析静态照相机，其价位往往超出许多专业摄影者的预算。

33、因此有些高档相机使用旋转式色彩滤镜，兼顾高分辨率与忠实的色彩呈现。这类多次成像的照相机只能用于拍摄静态物品。

34、CCD同时也广泛应用于天文摄影与各种夜视装置，而各大型天文台亦不断研发高像素CCD以拍摄极高解像之天体照片。CCD能使固定式的望远镜发挥有如带追踪望远镜的功能。

35、方法是让CCD上电荷读取和移动的方向与天体运行方向一致，速度也同步，以CCD导航不仅能使望远镜有效纠正追踪误差，还能使望远镜记录到比原来更大的视场。一般的CCD大多能感应红外线，

36、所以衍生出红外线影像、夜视装置、零照度(或趋近零照度)摄影机/照相机等。因室温下的物体会有红外线的黑体辐射效应，天文用CCD常以液态氮或半导体冷却。

本文到此结束，希望对大家有所帮助。

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