什么是CCD傳感器？工作原理是？類型有哪些？

1.CCD傳感器

CCD(Charge-coupled Device)傳感器又叫作電荷耦合器件圖像傳感器，該傳感器是最早由美國科學家在20世紀70年代提出的概念，它是一種特殊的傳感器，絕大多數傳感器最后的輸出結果是以電壓信號或電流信號呈現，而CCD傳感器輸出的結果是電荷信號，這就是它的特殊之處。CCD傳感器的特點是像素集成度高、體積小、功耗小、靈敏度高、性能穩定、抗沖擊等，目前已經被廣泛應用在非接觸測量和圖像識別等領域。

2.CCD傳感器工作原理

CCD傳感器的工作實際上就是電荷運動的過程，主要包括電荷的產生、存儲、轉移和檢測，其中最主要的就是電荷的存儲和轉移這兩個過程。MOS電容器或者光電二極管是CCD傳感器的基本組成單元，其基本構成單元包含了傳感器的所有功能。

當電容器兩端加上正向偏置電壓時，因空穴載流子帶正電，正電荷會對其發生排斥，其會被排斥到半導體區域之外，會產生一處帶大量負電荷的空間，該區域被為耗盡區，因具有電場強度梯度，可以收集電荷，所以也稱勢阱。在工作時，當CCD接收到光信號，MOS電容器的勢阱中便會流入光子，電子所在的區域因吸收了光子的能量變得靈活，可以讓電場進一步吸引電子，另外排斥空穴，從而實現光子到電子電荷的轉換。通常情況下，入射光子的數量與勢阱中收集到電荷數量呈線性關系，因而可以光子的數據可以通過對電荷的數量的檢測來算出。

3.CCD傳感器類型

(1)線陣CCD

線陣CCD：用一排像素掃描過圖片，做三次曝光——分別對應于紅、綠、藍 三色濾鏡，正如名稱所表示的，線性傳感器是捕捉一維圖像。初期應用于廣告界拍攝靜態圖像，線性陣列，處理高分辨率的圖像時，受局限于非移動的連續光照的物體。

(2)面陣CCD

面陣CCD的結構一般有3種。第一種是幀轉性CCD。它由上、下兩部分組成，上半部分是集中了像素的光敏區域，下半部分是被遮光而集中垂直寄存器的存儲區域。其優點是結構較簡單并容易增加像素數，缺點是CCD尺寸較大，易產生垂直拖影。第二種是行間轉移性CCD。它是CCD的主流產品，它們是像素群和垂直寄存器在同一平面上，其特點是在1個單片上，價格低，并容易獲得良好的攝影特性。第三種是幀行間轉移性CCD。它是第一種和第二種的復合型，結構復雜，但能大幅度減少垂直拖影并容易實現可變速電子快門等優點。

(3)三線傳感器CCD

三線傳感器CCD：在三線傳感器中，三排并行的像素分別覆蓋RGB濾鏡，當捕捉彩色圖片時,完整的彩色圖片由多排的像素來組合成。三線CCD傳感器多用于高端數碼相機，以產生高的分辨率和光譜色階。

交織傳輸CCD：這種傳感器利用單獨的陣列攝取圖像和電量轉化，允許在拍攝下一圖像時在讀取當前圖像。交織傳輸CCD通常用于低端數碼相機、攝像機和拍攝動畫的廣播拍攝機。

(4)全幅面CCD

全幅面CCD：此種CCD具有更多電量處理能力,更好動態范圍，低噪音和傳輸光學分辨率，全幅面CCD允許即時拍攝全彩圖片。全幅面CCD由并行浮點寄存器、串行浮點寄存器和信號輸出放大器組成。全幅面CCD曝光是由機械快門或閘門控制去保存圖像，并行寄存器用于測光和讀取測光值。圖像投攝到作投影幕的并行陣列上。此元件接收圖像信息并把它分成離散的由數目決定量化的元素。這些信息流就會由并行寄存器流向串行寄存器。此過程反復執行,直到所有的信息傳輸完畢。接著，系統進行精確的圖像重組。

目前廣泛應用的CCD傳感器主要有兩大類，即線陣CCD傳感器和面陣CCD傳感器。

以上梳理了CCD傳感器的定義、類型及工作原理，希望對你有所幫助，如果你想了解更多相關內容，敬請關注三個皮匠報告的行業知識欄目。

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