背景介紹
CCD
發展簡介
CCD CCD是於1969年由美國貝爾實驗室（Bell Labs）的維拉·波義耳(Willard S. Boyle）和喬治·史密斯（GeorgeE. Smith）所發明的。當時貝爾實驗室正在發展影像電話和半導體氣泡式記憶體。將這兩種新技術結合起來後，波義耳和史密斯得出一種裝置，他們命名為“電荷‘氣泡’元件”（Charge "Bubble" Devices）。這種裝置的特性就是它能沿著一片半導體的表面傳遞電荷，便嘗試用來做為記憶裝置，當時只能從暫存器用“注入”電荷的方式輸入記憶。但隨即發現光電效應能使此種元件表面產生電荷，而組成數位影像。 到了70年代，貝爾實驗室的研究員已經能用簡單的線性裝置捕捉影像，CCD就此誕生。有幾家公司接續此一發明，著手進行進一步的研究，包括快捷半導體（Fairchild Semiconductor）、美國無線電公司（RCA）和德州儀器（Texas Instruments）。其中快捷半導體的產品領先上市，於1974年發表500單元的線性裝置和100x100像素的平面裝置。
1、HAD感測器
HAD(HOLE-ACCUMULATION DIODE)感測器是在N型基板，P型，N+2極體的表面上，加上正孔蓄積層，這是SONY獨特的構造。由於設計了這層正孔蓄積層，可以使感測器表面常有的暗電流問題獲得解決。另外，在N型基板上設計電子可通過的垂直型隧道，使得開口率提高，換句換說，也提高了感度。在80年代初期，索尼將其領先使用在可變速電子快門產品中，在拍攝移動快速的物體也可獲得清晰的圖象。
2、ON-CHIP MICRO LENS
80年代後期，因為CCD中每一像素的縮小，將使得受光面積減少，感度也將變低。為改善這個問題，索尼在每一感光二極體前裝上微小鏡片，使用微小鏡片後，感光面積不再因為感測器的開口面積而決定，而是以微小鏡片的表面積來決定。所以在規格上提高了開口率，也使感亮度因此大幅提升。
3、SUPER HAD CCD
進入90年代後期以來，CCD的單位面積也越來越小，1989年開發的微小鏡片技術，已經無法再提升感亮度，如果將CCD組件內部放大器的放大倍率提升，將會使雜訊也被提高，畫質會受到明顯的影響。索尼在CCD技術的研發上又更進一步，將以前使用微小鏡片的技術改良，提升光利用率，開發將鏡片的形狀最最佳化技術，即索尼SUPERHAD CCD技術。基本上是以提升光利用效率來提升感亮度的設計，這也為日前的CCD基本技術奠定了基礎。
4、NEW STRUCTURE CCD
在攝影機的光學鏡頭的光圈F值不斷的提升下，進入到攝影機內的斜光就越來越多，使得入射到CCD組件的光無法百分之百的被聚焦到感測器上，而CCD感測器的感度將會降低。1998年索尼公司為改善這個問題，將彩色濾光片和遮光膜之間再加上一層內部的鏡片。加上這層鏡片後可以改善內部的光路，使斜光也可以被聚焦到感光器。而且同時將矽基板和電極間的絕緣層薄膜化，讓會造成垂直CCD畫面雜訊的訊號不會進入，使SMEAR特性改善。
5、EXVIEW HAD CCD
比可視光波長更長的紅外線光，也可以在半導體矽晶片內做光電變換。可是至當前為止，CCD無法將這些光電變換後的電荷，以有效的方法收集到感測器內。為此，索尼在1998年新開發的“EXVIEW HAD CCD”技術就可以將以前未能有效利用的近紅外線光，有效轉換成為映像資料而用。使得可視光範圍擴充到紅外線，讓感亮度能大幅提高。利用“EXVIEWHAD CCD”組件時，在黑暗的環境下也可得到高亮度的照片。而且之前在矽晶板深層中做的光電變換時，會漏出到垂直CCD部分的SMEAR成分，也可被收集到感測器內，所以影響畫質的雜訊也會大幅降低。
發明者榮譽
2006年元月，波義耳和史密斯獲頒電機電子工程師學會（IEEE）頒發的Charles Stark Draper獎章，以表彰他們對CCD發展的貢獻。
台北時間2009年10月6日，2009年諾貝爾物理學獎揭曉，瑞典皇家科學院諾貝爾獎委員會宣布將該獎項授予一名中國香港科學家高錕(Charles K. Kao）和兩名科學家維拉·博伊爾（Willard S. Boyle）和喬治·史密斯（George E. Smith）。科學家Charles K. Kao 因為“在光學通信領域中光的傳輸的開創性成就” 而獲獎，科學家因博伊爾和喬治-E-史密斯因“發明了成像半導體電路——電荷藕合器件圖像感測器CCD” 獲此殊榮。
功能特性
CCD圖像感測器可直接將光學信號轉換為模擬電流信號，電流信號經過放大和模數轉換，實現圖像的獲取、存儲、傳輸、處理和復現。其顯著特點是：1.體積小重量輕；2.功耗小，工作電壓低，抗衝擊與震動，性能穩定，壽命長；3.靈敏度高，噪聲低，動態範圍大；4.回響速度快，有自掃描功能，圖像畸變小，無殘像；5.套用超大規模積體電路工藝技術生產，像素集成度高，尺寸精確，商品化生產成本低。因此，許多採用光學方法測量外徑的儀器，把CCD器件作為光電接收器。CCD從功能上可分為線陣CCD和面陣CCD兩大類。線陣CCD通常將CCD內部電極分成數組，每組稱為一相，並施加同樣的時鐘脈衝。所需相數由CCD晶片內部結構決定，結構相異的CCD可滿足不同場合的使用要求。線陣CCD有單溝道和雙溝道之分，其光敏區是MOS電容或光敏二極體結構，生產工藝相對較簡單。它由光敏區陣列與移位暫存器掃描電路組成，特點是處理信息速度快，外圍電路簡單，易實現實時控制，但獲取信息量小，不能處理複雜的圖像（線陣CCD如右圖所示）。面陣CCD的結構要複雜得多，它由很多光敏區排列成一個方陣，並以一定的形式連線成一個器件，獲取信息量大，能處理複雜的圖像。
性能參數
CCD CCD的光譜靈敏度取決於量子效率、波長、積分時間等參數。量子效率表征CCD晶片對不同波長光信號的光電轉換本領。不同工藝製成的CCD晶片，其量子效率不同。靈敏度還與光照方式有關，背照CCD的量子效率高，光譜回響曲線無起伏，正照CCD由於反射和吸收損失，光譜回響曲線上存在若干個峰和谷。
2.CCD的暗電流與噪聲
CCD暗電流是內部熱激勵載流子造成的。CCD在低幀頻工作時，可以幾秒或幾千秒的累積（曝光）時間來採集低亮度圖像，如果曝光時間較長，暗電流會在光電子形成之前將勢阱填滿熱電子。由於晶格點陣的缺陷，不同像素的暗電流可能差別很大。在曝光時間較長的圖像上，會產生一個星空狀的固定噪聲圖案。這種效應是因為少數像素具有反常的較大暗電流，一般可在記錄後從圖像中減去，除非暗電流已使勢阱中的電子達到飽和。
晶格點陣的缺陷產生不能收集光電子的死像素。由於電荷在移出晶片的途中要穿過像素，一個死像素就會導致一整列中的全部或部分像素無效；過渡曝光會使過剩的光電子蔓延到相鄰像素，導致圖像擴散性模糊。
3.轉移效率和轉移損失率
電荷包從一個勢阱向另一個勢阱轉移時，需要一個過程。像素中的電荷在離開晶片之前要在勢阱間移動上千次或更多，這要求電荷轉移效率極其高，否則光電子的有效數目會在讀出過程中損失嚴重。
引起電荷轉移不完全的主要原因是表面態對電子的俘獲，轉移損失造成信號退化。採用“胖零”技術可減少這種損耗。
4.時鐘頻率的上、下限
下限取決於非平衡載流子的平均壽命，上限取決於電荷包轉移的損失率，即電荷包的轉移要有足夠的時間。
CCD 表征同一幅圖像中最強但未飽和點與最弱點強度的比值。數字圖像一般用DN表示。
6.非均勻性
表征CCD晶片全部像素對同一波長、同一強度信號回響能力的不一致性。
7.非線性度
表征CCD晶片對於同一波長的輸入信號，其輸出信號強度與輸入信號強度比例變化的不一致性。
8.時間常數
表征探測器回響速度，也表示探測器回響的調製輻射能力。時間常數與光導和光伏探測器中的自由載流子壽命有關。
9.CCD晶片像素缺陷
a.像素缺陷：對於在50%線性範圍的照明，若像素回響與其相鄰像素偏差超過30%，則為像素缺陷。
b.簇缺陷：在3*3像素的範圍內，缺陷數超過5個像素。
c.列缺陷：在1*12的範圍內，列的缺陷超過8個像素。
d.行缺陷：在一組水平像素內，行的缺陷超過8個像素。
電荷轉移
光電荷的轉移途徑有CCD表面溝道（SCCD)和體溝道（BCCD,也稱為埋溝道CCD)兩種方式。表面溝道CCD的電荷轉移途徑距離半導體-絕緣體分界面較近，工藝簡單，動態範圍大，但信號電荷的轉移受表面態的影響，轉移速度和轉移效率低，工作頻率一般在10MHz以下。為了消除這種現象，以提高CCD的工作速度，用離子注入方法轉移溝道的結構，從而使勢能極小值脫離界面而進入襯底內部，形成體內的轉移溝道，避免了表面態的影響，這就是體溝道CCD.體溝道CCD的轉移效率大大提高，工作頻率可高達100MHz，且能做成大規模器件。
主要套用
CCD 含格狀排列像素的CCD套用於數位相機、光學掃瞄儀與攝影機的感光元件。其光效率可達70%（能捕捉到70%的入射光），優於傳統菲林（底片）的2%，因此CCD迅速獲得天文學家的大量採用。
傳真機所用的線性CCD影像經透鏡成像於電容陣列表面後，依其亮度的強弱在每個電容單位上形成強弱不等的電荷。傳真機或掃瞄儀用的線性CCD每次捕捉一細長條的光影，而數位相機或攝影機所用的平面式CCD則一次捕捉一整張影像，或從中擷取一塊方形的區域。一旦完成曝光的動作，控制電路會使電容單元上的電荷傳到相鄰的下一個單元，到達邊緣最後一個單元時，電荷訊號傳入放大器，轉變成電位。如此周而復始，直到整個影像都轉成電位，取樣並數位化之後存入記憶體。儲存的影像可以傳送到印表機、儲存設備或顯示器。
當前，超高解析度的CCD晶片仍相當昂貴，配備3CCD的靜態照相機，其價位往往超出許多專業攝攝影者的預算。因此有些高檔相機使用旋轉式色彩濾鏡。
經冷凍的CCD同時在1990年代初亦廣泛套用於天文攝影與各種夜視裝置，而各大型天文台亦不斷研發高像素CCD以拍攝極高解像之天體照片。
CCD在天文學方面有一種奇妙的套用方式，能使固定式的望遠鏡發揮有如帶追蹤望遠鏡的功能。方法是讓CCD上電荷讀取和移動的方向與天體運行方向一致，速度也同步，以CCD導星不僅能使望遠鏡有效糾正追蹤誤差，還能使望遠鏡記錄到比原來更大的視場。
一般的CCD大多能感應紅外線，所以衍生出紅外線影像、夜視裝置、零照度（或趨近零照度）攝影機/照相機等。為了減低紅外線干擾，天文用CCD常以液態氮或半導體冷卻，因室溫下的物體會有紅外線的黑體輻射效應。CCD對紅外線的敏感度造成另一種效應，各種配備CCD的數位相機或錄影機若沒加裝紅外線濾鏡，很容易拍到遙控器發出的紅外線。降低溫度可減少電容陣列上的暗電流，增進CCD在低照度的敏感度，甚至對紫外線和可見光的敏感度也隨之提升（信噪比提高）。
溫度噪聲、暗電流（dark current）和宇宙輻射都會影響CCD表面的像素。天文學家利用快門的開闔，讓CCD多次曝光，取其平均值以緩解干擾效應。為去除背景噪聲，要先在快門關閉時取影像訊號的平均值，即為"暗框"(dark frame）。然後打開快門，取得影像後減去暗框的值，再濾除系統噪聲（暗點和亮點等等），得到更清晰的細節。
天文攝影所用的冷卻CCD照相機必須以接環固定在成像位置，防止外來光線或震動影響；同時亦因為大多數影像平台生來笨重，要拍攝星系、星雲等暗弱天體的影像，天文學家利用"自動導星"技術。大多數的自動導星系統使用額外的不同軸CCD監測任何影像的偏移，然而也有一些系統將主鏡接駁在拍攝用之CCD相機上。以光學裝置把主鏡內部份星光加進相機內另一顆CCD導星裝置，能迅速偵測追蹤天體時的微小誤差，並自動調整驅動馬達以矯正誤差而不需另外裝置導星。
感應紅外
其實在CCD中，本來就對紅外光有感應，能看到紅外線，例如：使用黑白攝像機，在關掉明亮電燈的情況下，開啟紅外燈，馬上可以看到影像。這是由於黑白攝像機本來就沒顏色，但在現實使用的彩色CCD多數看不到紅外線。其實，彩色CCD也能識別和感應到紅外線，但會干擾到D.S.P （影像處理主晶片）的運算以導致”偏色”，因此，在彩色CCD中為了讓其不“偏色”，在彩色CCD上頭黏的那片濾光片，讓它不能接收紅外線。
從380nm-645nm 穿透率是約93%，剛好就是可見光的範圍（紫-靛-藍-綠-黃-橙-紅），就是彩虹的顏色嘛！ 600多nm是紅色光，在它往右以”外”，就叫”紅外線”，是”紅色以外的光” 不是紅色的光，因為眼睛已經看不到了，再來，380nm左右我們眼睛看到的是紫色，在380nm往左以”外”，就叫”紫外線”.
數位相機
概述
CCD 簡介
用三片CCD和分光稜鏡組成的3CCD系統能將顏色分得更好，分光稜鏡能把入射光分析成紅、藍、綠三種色光，由三片CCD各自負責其中一種色光的呈像。所有的專業級數位攝影機，和一部份的半專業級數位攝影機採用3CCD技術。
發展
一款面陣CCD CCD它使用一種高感光度的半導體材料製成，能把光線轉變成電荷，通過模數轉換器晶片轉換成數位訊號，數位訊號經過壓縮以後由相機內部的閃速存儲器或內置硬碟卡保存，因而可以輕而易舉地把數據傳輸給計算機，並藉助於計算機的處理手段，根據需要和想像來修改圖像。CCD由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。當CCD表面受到光線照射時，每個感光單位會將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產生的信號加在一起，就構成了一幅完整的畫面。
CCD在攝像機里是一個極其重要的部件，它起到將光線轉換成電信號的作用，類似於人的眼睛，因此其性能的好壞將直接影響到攝像機的性能。衡量CCD好壞的指標很多，有像素數量，CCD尺寸，靈敏度，信噪比等，其中像素數以及CCD尺寸是重要的指標。像素數是指CCD上感光元件的數量。攝像機拍攝的畫面可以理解為由很多個小的點組成，每個點就是一個像素。顯然，像素數越多，畫面就會越清晰，如果CCD沒有足夠的像素的話，拍攝出來的畫面的清晰度就會大受影響，因此，理論上CCD的像素數量應該越多越好。但CCD像素數的增加會使製造成本以及成品率下降，而且在現行電視標準下，像素數增加到某一數量後，再增加對拍攝畫面清晰度的提高效果變得不明顯，因此，一般一百萬左右的像素數對一般的使用已經足夠了。
單CCD攝像機是指攝像機里只有一片CCD並用其進行亮度信號以及彩色信號的光電轉換，其中色度信號是用CCD上的一些特定的彩色遮罩裝置並結合後面的電路完成的。由於一片CCD同時完成亮度信號和色度信號的轉換，因此難免兩全，使得拍攝出來的圖像在彩色還原上達不到專業水平的要求。為了解決這個問題，便出現了3CCD攝像機。3CCD，顧名思義，就是一台攝像機使用了3片CCD。我們知道，光線如果通過一種特殊的稜鏡後，會被分為紅，綠，藍三種顏色，而這三種顏色就是我們電視使用的三基色，通過這三基色，就可以產生包括亮度信號在內的所有電視信號。如果分別用一片CCD接受每一種顏色並轉換為電信號，然後經過電路處理後產生圖像信號，這樣，就構成了一個3CCD系統。
和單CCD相比，由於3CCD分別用3個CCD轉換紅，綠，藍信號，拍攝出來的圖像從彩色還原上要比單CCD來的自然，亮度以及清晰度也比單CCD好。但由於使用了三片CCD，3CCD攝像機的價格要比單CCD貴很多。
四色CCD是索尼公司在2003年推出的一種CCD新技術。四色即紅 綠 藍 品紅（RGBE）相對與傳統的三色（紅 綠 藍），四色CCD的色彩還原錯誤率進一步降低。因而使色彩還原更逼真。首款採用四色CCD的數位相機是SONY DSC—F828數位相機規格表中的CCD一欄經常寫著“1/2.7英寸CCD”等。這裡的“1/2.7英寸”就是CCD的尺寸，實際上就是CCD對角線的長度。
現有的數位相機一般採用1/2.7英寸、1/2.5英寸和1/1.8英寸等尺寸的CCD。CCD是受光元件（像素）的集合體，接收透過鏡頭的光並將其轉換為電信號。在像素數一樣的情況下，CCD尺寸越大單位像素就越大。這樣，單位像素可以收集更多的光線，因此，理論上可以說有利於提高畫質。
但是，數位相機畫質的好壞不僅是由CCD決定的。鏡頭以及通過CCD輸出的電信號形成圖像的電路的性能等也能夠影響到相機的畫質。所謂的“大尺寸CCD=高畫質”是不正確的。例如，雖然1/2.7英寸比1/1.8英寸尺寸小，但配備1/2.7英寸CCD的數位相機並沒有受到畫質不好的批評。
當今，袖珍數位相機日趨小巧輕便，出於設計上的考慮，其中大多採用1/2.7英寸的小型CCD。
順便說一句，1/2.7英寸的“型”有時也寫作“inch”，不過，在這裡不是普通的“1英寸=25.4mm”。由於結合了CCD亮相前攝像機上使用的攝像管和顯示方式，因此，習慣上採用比較特殊的尺寸。1/2.7英寸為6.6mm，1/1.8英寸約為9mm。
數碼攝像
選擇分類
CCD結構及工作原理（來源於中國儀器超市）的資料：
CCD結構包含感光二極體、並行信號積存器、並行信號暫存器、信號放大器、模數轉換器等項目，將分別敘述如下；
1． 感光二極體（Photodiode）
2． 並行信號積存器（Shift Register）：用於暫時儲存感光後產生的電荷。
3． 並行信號暫存器（Transfer Register）：用於暫時儲存並行積存器的模擬信號並將電荷轉移放大。
4． 信號放大器：用於放大微弱電信號。
5． 模數轉換器：將放大的電信號轉換成數位訊號。
CCD的工作原理由微型鏡頭、分色濾色片、感光層等三層，將分別敘述如下；
1. 微型鏡頭
微型鏡頭為CCD的第一層，我們知道，數位相機成像的關鍵是在於其感光層，為了擴展CCD的採光率，必須擴展單一像素的受光面積。但是提高採光率的辦法也容易使畫質下降。這一層“微型鏡頭”就等於在感光層前面加上一副眼鏡。因此感光面積不再因為感測器的開口面積而決定，而改由微型鏡片的表面積來決定。
2. 分色濾色片
分色濾色片為CCD的第二層，目前有兩種分色方式，一是RGB原色分色法，另一個則是CMYK補色分色法這兩種方法各有優缺點。首先，我們先了解一下兩種分色法的概念，RGB即三原色分色法，幾乎所有人類眼睛可以識別的顏色，都可以通過紅、綠和藍來組成，而RGB三個字母分別就是Red,Green和Blue，這說明RGB分色法是通過這三個通道的顏色調節而成。再說CMYK，這是由四個通道的顏色配合而成，他們分別是青（C）、洋紅（M）、黃（Y）、黑（K）。在印刷業中，CMYK更為適用，但其調節出來的顏色不及RGB的多。
原色CCD的優勢在於畫質銳利，色彩真實，但缺點則是噪聲問題。因此，大家可以注意，一般採用原色CCD的數位相機，在ISO感光度上多半不會超過400。相對的，補色CCD多了一個Y黃色濾色器，在色彩的分辨上比較仔細，但卻犧牲了部分影像的解析度，而在ISO值上，補色CCD可以容忍較高的感光度，一般都可設定在800以上
3. 感光層
感光層為CCD的第三層，這層主要是負責將穿過濾色層的光源轉換成電子信號，並將信號傳送到影像處理晶片，將影像還原。
CCD晶片就像人的視網膜，是攝像頭的核心。日前中國尚無能力製造，市場上大部分攝像頭採用的是日本SONY、SHARP、松下、富士等公司生產的晶片，對於韓國三星等也有能力生產，但質量就要稍遜一籌。因為晶片生產時產生不同等級，各廠家獲得途徑不同等原因，造成CCD採集效果也大不相同。在購買時，可以採取如下方法檢測：接通電源，連線視頻電纜到監視器，關閉鏡頭光圈，看圖像全黑時是否有亮點，螢幕上雪花大不大，這些是檢測CCD晶片最簡單直接的方法，而且不需要其它專用儀器。然後可以打開光圈，看一個靜物，如果是彩色攝像頭，最好攝取一個色彩鮮艷的物體，查看監視器上的圖像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。好的CCD可以很好的還原景物的色彩，使物體看起來清晰自然；而殘次品的圖像就會有偏色現象，即使面對一張白紙，圖像也會顯示藍色或紅色。個別CCD由於生產車間的灰塵，CCD靶面上會有雜質，在一般情況下，雜質不會影響圖像，但在弱光或顯微攝像時，細小的灰塵也會造成不良的後果，如果用於此類工作，一定要仔細挑選。
1．依成像色彩劃分
彩色攝像機：適用於景物細部辨別，如辨別衣著或景物的顏色。
黑白攝像機：適用於光線不充足地區及夜間無法安裝照明設備的地區，在僅監視景物的位置或移動時，可選用黑白攝像機。對於成像要求較高的科學研究，一般也會選擇黑白相機，因為很多相機拍攝出來的圖片比彩色照片更接近真實的物體（因為彩色圖片都是經過濾光片處理過的圖片，而黑白照片是由未處理的光線形成的照片）
2．依解析度靈敏度等劃分
影像像素在38萬以下的為一般型，其中尤以25萬像素（512*492）、解析度為400線的產品最普遍。
影像像素在38萬以上的高解析度型。
3．按CCD靶面大小劃分
CCD晶片已經開發出多種尺寸：
日前採用的晶片大多數為1/3”和1/4”。在購買攝像頭時，特別是對攝像角度有比較嚴格要求的時候，CCD靶面的大小，CCD與鏡頭的配合情況將直接影響視場角的大小和圖像的清晰度。
1英寸——靶面尺寸為寬12.7mm*高9.6mm，對角線16mm。
2/3英寸——靶面尺寸為寬8.8mm*高6.6mm，對角線11mm。
1/2英寸——靶面尺寸為寬6.4mm*高4.8mm，對角線8mm。
1/3英寸——靶面尺寸為寬4.8mm*高3.6mm，對角線6mm。
1/4英寸——靶面尺寸為寬3.2mm*高2.4mm，對角線4mm。
4．按掃描制式劃分
PAL制、NTSC制。中國採用隔行掃描（PAL）制式（黑白為CCIR），標準為625行，50場，只有醫療或其它專業領域才用到一些非標準制式。另外，日本為NTSC制式，525行，60場（黑白為EIA）。
5．依供電電源劃分
110VAC（NTSC制式多屬此類）；
220VAC
24VAC
12VDC
9VDC（微型攝像機多屬此類）。
6．按同步方式劃分
內同步：用攝像機內同步信號發生電路產生的同步信號來完成操作。
外同步：使用一個外同步信號發生器，將同步信號送入攝像機的外同步輸入端。
功率同步（線性鎖定，line lock）：用攝像機AC電源完成垂直推動同步。
外VD同步：將攝像機信號電纜上的VD同步脈衝輸入完成外VD同步。
多台攝像機外同步：對多台攝像機固定外同步，使每一台攝像機可以在同樣的條件下作業，因各攝像機同步，這樣即使其中一台攝像機轉換到其他景物，同步攝像機的畫面亦不會失真。
7．按照度劃分，CCD又分為：
普通型 正常工作所需照度1~3LUX
月光型 正常工作所需照度0.1LUX左右
星光型 正常工作所需照度0.01LUX以下
紅外型 採用紅外燈照明，在沒有光線的情況下也可以成像
主要指標
CCD CCD像素，是CCD的主要性能指標，它決定了顯示圖像的清晰程度，解析度越高，圖像細節的表現越好。CCD是由面陣感光元素組成，每一個元素稱為像素，像素越多，圖像越清晰。日前市場上大多以25萬和38萬像素為劃界，38萬像素以上者為高清晰度攝像機。
水平解析度。彩色攝像機的典型解析度是在320到500電視線之間，主要有330線、380線、420線、460線、500線等不同檔次。解析度是用電視線（簡稱線TV LINES）來表示的，彩色攝像頭的解析度在330~500線之間。解析度與CCD和鏡頭有關，還與攝像頭電路通道的頻頻寬度直接相關，通常規律是1MHz的頻頻寬度相當於清晰度為80線。頻帶越寬，圖像越清晰，線數值相對越大。
最小照度，也稱為靈敏度。是CCD對環境光線的敏感程度，或者說是CCD正常成像時所需要的最暗光線。照度的單位是勒克斯（LUX），數值越小，表示需要的光線越少，攝像頭也越靈敏。月光級和星光級等高增感度攝像機可工作在很暗條件，2~3lux屬一般照度，日前也有低於1lux的普通攝像機問世。
掃描制式。有PAL制和NTSC制之分。
攝像機電源。交流有220V、110V、24V，直流為12V 或9V。
信噪比。典型值為46db，若為50db，則圖像有少量噪聲，但圖像質量良好；若為60db，則圖像質量優良，不出現噪聲。
視頻輸出。多為1Vp-p、75Ω，均採用BNC接頭。
鏡頭安裝方式。有C和CS方式，二者間不同之處在於感光距離不同。
可調整性
同步方式的選擇
A、對單台攝像機而言，主要的同步方式有下列三種：
內同步——利用攝像機內部的晶體振盪電路產生同步信號來完成操作。
外同步——利用一個外同步信號發生器產生的同步信號送到攝像機的外同步輸入端來實現同步。
電源同步——也稱之為線性鎖定或行鎖定，是利用攝像機的交流電源來完成垂直推動同步，即攝像機和電源零線同步。
B、對於多攝像機系統，希望所有的視頻輸入信號是垂直同步的，這樣在變換攝像機輸出時，不會造成畫面失真，但是由於多攝像機系統中的各台攝像機供電可能取自三相電源中的不同相位，甚至整個系統與交流電源不同步，此時可採取的措施有：
均採用同一個外同步信號發生器產生的同步信號送入各台攝像機的外同步輸入端來調節同步。
調節各台攝像機的“相位調節”電位器，因攝像機在出廠時，其垂直同步是與交流電的上升沿正過零點同相的，故使用相位延遲電路可使每台攝像機有不同的相移，從而獲得合適的垂直同步，相位調整範圍0~360度。
自動增益控制
所有攝像機都有一個將來自CCD的信號放大到可以使用水準的視頻放大器，其放大量即增益，等效於有較高的靈敏度，可使其在微光下靈敏，然而在亮光照的環境中放大器將過載，使視頻信號畸變。為此，需利用攝像機的自動增益控制（AGC）電路去探測視頻信號的電平，適時地開關AGC，從而使攝像機能夠在較大的光照範圍內工作，此即動態範圍，即在低照度時自動增加攝像機的靈敏度，從而提高圖像信號的強度來獲得清晰的圖像。
背景光補償
通常，攝像機的AGC工作點是通過對整個視場的內容作平均來確定的，但如果視場中包含一個很亮的背景區域和一個很暗的前景目標，則此時確定的AGC工作點有可能對於前景目標是不夠合適的，背景光補償有可能改善前景目標顯示狀況。
當背景光補償為開啟時，攝像機僅對整個視場的一個子區域求平均來確定其AGC工作點，此時如果前景目標位於該子區域內時，則前景目標的可視性有望改善。
電子快門
在CCD攝像機內，是用光學電控影像表面的電荷積累時間來操縱快門。電子快門控制攝像機CCD的累積時間，當電子快門關閉時，對NTSC攝像機，其CCD累積時間為1/60秒；對於PAL攝像機，則為1/50秒。當攝像機的電子快門打開時，對於NTSC攝像機，其電子快門以261步覆蓋從1/60秒到1/10000秒的範圍；對於PAL型攝像機，其電子快門則以311步覆蓋從1/50秒到1/10000秒的範圍。當電子快門速度增加時，在每個視頻場允許的時間內，聚焦在CCD上的光減少，結果將降低攝像機的靈敏度，然而，較高的快門速度對於觀察運動圖像會產生一個“停頓動作”效應，這將大大地增加攝像機的動態解析度。
白平衡
白平衡只用於彩色攝像機，其用途是實現攝像機圖像能精確反映景物狀況，有手動白平衡和自動白平衡兩種方式。
A、自動白平衡
連續方式——此時白平衡設定將隨著景物色彩溫度的改變而連續地調整，範圍為2800~6000K。這種方式對於景物的色彩溫度在拍攝期間不斷改變的場合是最適宜的，使色彩表現自然，但對於景物中很少甚至沒有白色時，連續的白平衡不能產生最佳的彩色效果。
按鈕方式——先將攝像機對準諸如白牆、白紙等白色目標，然後將自動方式開關從手動撥到設定位置，保留在該位置幾秒鐘或者至圖像呈現白色為止，在白平衡被執行後，將自動方式開關撥回手動位置以鎖定該白平衡的設定，此時白平衡設定將保持在攝像機的存儲器中，直至再次執行被改變為止，其範圍為2300~10000K，在此期間，即使攝像機斷電也不會丟失該設定。以按鈕方式設定白平衡最為精確和可靠，適用於大部分套用場合。
B、手動白平衡
開手動白平衡將關閉自動白平衡，此時改變圖像的紅色或藍色狀況有多達107個等級供調節，如增加或減少紅色各一個等級、增加或減少藍色各一個等級。除次之外，有的攝像機還有將白平衡固定在3200K（白熾燈水平）和5500K（日光水平）等檔次命令。
色彩調整
對於大多數套用而言，是不需要對攝像機作色彩調整的，如需調整則需細心調整以免影響其他色彩，可調色彩方式有：
紅色—黃色色彩增加，此時將紅色向洋紅色移動一步。
紅色—黃色色彩減少，此時將紅色向黃色移動一步。
藍色—黃色色彩增加，此時將藍色向青藍色移動一步。
藍色—黃色色彩減少，此時將藍色向洋紅色移動一步。
相機參數
●像素：這個是常見的參數。在晶片確定的情況下，像素越高，靈敏度越低，兩者是反比關係。
●動態範圍：實際上這個參數取決於另外2個參數。動態範圍=20Xlog10(滿阱電子/總噪音）這個參數越高也表征CCD的靈敏度越高。
●滿阱電子：從動態範圍的計算看的出來，滿阱電子數越大越好。
●噪音：簡單理解就是雜信號，有讀出噪聲和暗噪聲,讀出噪聲相機電子元件處理圖象時的額外噪音，與電子效率有關。
●製冷：CCD工作時溫度會升高，這會產生噪音，尤其是長時間曝光（若螢光拍攝等情況需要較長的曝光時間），如果把溫度降低，可以減少這類噪音，所以大家看到有冷CCD。製冷方式有很多，比如裝風扇、半導體製冷、水循環製冷，還有用液氮製冷的，製冷越低，降噪越好，但是成本也就越高。
●灰階：一般是寫的多少bit，這個值高點好些，這樣在一些層次比較多或者不容易區分的圖片的拍攝上會有幫助，常見的是醫院血液科的血塗片拍攝：紅血球非常薄而且多，經常在鏡下觀察時會發現有不少是有重疊的，人眼還比較好區分重疊的部分，但是換到CCD上面的話，基本需要12bit以上了，最好是14bit的。對於做灰度分析或者螢光定量分析的，灰階還是高點好。
●晶片尺寸：因為像素和靈敏度的反比關係，所以晶片尺寸自然是大的好些。
●速度：這個自然是越快越好，不過要注意區分：速度分為讀出速度，預覽速度，採集速度；讀出速度高不一定預覽、採集就快，因為它還受後面接口、電腦等的影響；預覽速度受解析度影響，採集速度相對好點，因為他的變動基本上就只有電腦配置高低影響了。
●接口：最常用的是 USB接口，1394其次，還有就是串口。
●binning：這是提高CCD預覽、採集的常見方法，支持的binning越高，速度也就能提的更高，不過會犧牲解析度——其實它就是把幾個像素當作一個像素計算，比如2X2，就是把4個像素當作一個像素；11、曝光時間：支持的時間越長，在拍攝弱光的時候會好些；至於說最小曝光時間，原理上可以側面反應CCD的靈敏度，但是需要參考的條件比較多。
●GAIN：一個信號放大的參數，GAIN越大，所需要的曝光時間也就越短，但是相應的噪音也就會增加。
主要技術參數解釋
1． 什麼是CCD攝像機？
CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件）的縮寫，它是一種半導體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動等優點。
2． CCD攝像機的工作方式
被攝物體的圖像經過鏡頭聚焦至CCD晶片上，CCD根據光的強弱積累相應比例的電荷，各個像素積累的電荷在視頻時序的控制下，逐點外移，經濾波、放大處理後，形成視頻信號輸出。視頻信號連線到監視器或電視機的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。
3．解析度的選擇
評估攝像機解析度的指標是水平解析度，其單位為線對，即成像後可以分辨的黑白線對的數目。常用的黑白攝像機的解析度一般為380-600，彩色為380-480，其數值越大成像越清晰。一般的監視場合，用400線左右的黑白攝像機就可以滿足要求。而對於醫療、圖像處理等特殊場合，用600線的攝像機能得到更清晰的圖像。
4．成像靈敏度
通常用最低環境照度要求來表明攝像機靈敏度，黑白攝像機的靈敏度大約是0.02-0.5Lux（勒克斯），彩色攝像機多在1Lux以上。0.1Lux的攝像機用於普通的監視場合；在夜間使用或環境光線較弱時，推薦使用0.02Lux的攝像機。與近紅外燈配合使用時，也必須使用低照度的攝像機。另外攝像的靈敏度還與鏡頭有關，0.97Lux/F0.75相當於2.5Lux/F1.2相當於3.4Lux/F1.參考環境照度： 夏日陽光下 100000Lux 陰天室外 10000Lux 電視台演播室 1000Lux 距60W檯燈60cm桌面300Lux 室內日光燈100Lux 黃昏室內 10Lux 20cm處燭光 10-15Lux 夜間路燈 0.1Lux
5． 電子快門
電子快門的時間在1/50-1/100000秒之間，攝像機的電子快門一般設定為自動電子快門方式，可根據環境的亮暗自動調節快門時間，得到清晰的圖像。有些攝像機允許用戶自行手動調節快門時間，以適應某些特殊套用場合。
6． 外同步與外觸發
外同步是指不同的視頻設備之間用同一同步信號來保證視頻信號的同步，它可保證不同的設備輸出的視頻信號具有相同的幀、行的起止時間。為了實現外同步，需要給攝像機輸入一個複合同步信號（C-sync）或複合視頻信號。外同步並不能保證用戶從指定時刻得到完整的連續的一幀圖像，要實現這種功能，必須使用一些特殊的具有外觸發功能的攝像機。
7． 光譜回響特性
CCD器件由矽材料製成，對近紅外比較敏感，光譜回響可延伸至1.0um左右。其回響峰值為綠光（550nm），分布曲線如右圖所示。夜間隱蔽監視時，可以用近紅外燈照明，人眼看不清環境情況，在監視器上卻可以清晰成像。由於CCD感測器表面有一層吸收紫外的透明電極，所以CCD對紫外不敏感。彩色攝像機的成像單元上有紅、綠、蘭三色濾光條，所以彩色攝像機對紅外、紫外均不敏感。
8． CCD晶片的尺寸
CCD的成像尺寸常用的有1/2"、1/3"等，成像尺寸越小的攝像機的體積可以做得更小些。在相同的光學鏡頭下，成像尺寸越大，視場角越大。晶片規格 成像面大小（寬X高） 對角線 1/2 6.4x4.8mm 8mm 1/3 4.8x3.6mm 6mm
9 .像素
這個是常見的參數。在晶片確定的情況下，像素越高，靈敏度越低，兩者是反比關係，所以像素不是越高越好，在像素夠用的情況下應儘量優先確保靈敏度。
其它問題
對於細節沒有寫清楚。首先，對於光線的處理沒有寫清楚，包括微型鏡頭是一個什麼樣的鏡頭（凸透鏡？），光線匯聚到象素？其次，對於分色濾色片的描述更模糊，如果是RGB，是有三個濾色片還是一個濾色片分時控制過慮的顏色來處理不同顏色的亮度？如果是三個濾色片，肯定會分為三層，每層要加上一個象素，這種方案基本可以否決。因此，應該是分時控制濾色，這樣的一個後果是比3CC的處理速度要慢很多（因為要控制濾色片的濾色），還要考慮一個區別就是通過控制濾色片的濾色效果是否有靜態濾色片（暫時稱為鏡頭濾色片，不能通過控制動態濾色）濾色效果好，這可能就是3CCD單CCD在成像上的區別。最後，對於3CCD的象素計算和單CCD如何對比也沒有說明。3CCD的原理是通過三稜鏡分光（RGB），然後投射的不同的CCD上面（個人認為3CCD和單CCD使用的CCD應該不是一樣的，3CCD使用的可能沒有濾色片，當然，也可以使用和單CCD一樣有濾色片的，這樣成本可能增加），這樣的一個後果是由一個CCD的象素決定了整個拍攝畫面的象素，而並不是廠家吹噓的畫面象素是單個CCD×3。這樣一來，松下的3CCD實際上是以犧牲畫面象素來換取色彩還原。象素當然可以通過數學插值的方式來補充，所以，對外看到的畫面象素和其他的單CCD的畫面象素一樣，如果放大，可能3CCD的畫面就比單CCD（同樣象素）的模糊，不知道有人測試過沒有。
關於CCD格式：CCD檔案是CloneCD生成的文本，記錄著CD/DVD光碟鏡像的屬性。CCD檔案僅僅是光碟鏡像檔案的說明檔案，所以必須配合光碟鏡像使用，如IMG+CCD+SUB。
可以使用WinMount打開。
工業類型
概述
CCD是60年代末期由貝爾試驗室發明。開始作為一種新型的PC存儲電路，很快CCD具有許多其他潛在的套用，包括信號和圖像（矽的光敏性）處理。
類型
CCD 是在薄的矽晶片上處理一系列不同的功能，在每一個矽晶片上分布幾個相同的IC等可產生功能的元件，被選擇的IC從矽晶片上切下包裝在載體裡用在系統上。總結下來，CCD主要有以下幾種類型：
一、面陣CCD：
允許拍攝者在任何快門速度下一次曝光拍攝移動物體。
面陣CCD可以在一次曝光中以任意的快門速度來捕捉動態對象，創建二維的影像，其主要套用在高階數位相機、保全監視器和攝錄機等方面。
二、線陣CCD：
用一排像素掃描過圖片，做三次曝光——分別對應於紅、綠、藍 三色濾鏡，正如名稱所表示的，線性感測器是捕捉一維圖像。初期套用於廣告界拍攝靜態圖像，線性陣列，處理高解析度的圖像時，受局限於非移動的連續光照的物體。廣泛套用於掃瞄器及複印機之類的處理靜態圖像的場合
三、三線感測器CCD：
在三線感測器中，三排並行的像素分別覆蓋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感測器多用於高端數位相機，以產生高的解析度和光譜色階。
四、交織傳輸CCD：
這種感測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通常用於低端數位相機、攝像機和拍攝動畫的廣播拍攝機。
五、全幅面CCD：
此種CCD具有更多電量處理能力，更好動態範圍，低噪音和傳輸光學解析度，全幅面CCD允許即時拍攝全彩圖片。全幅面CCD由並行浮點暫存器、串列浮點暫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，並行暫存器用於測光和讀取測光值。圖像投攝到作投影幕的並行陣列上。此元件接收圖像信息並把它分成離散的由數目決定量化的元素。這些信息流就會由並行暫存器流向串列暫存器。此過程反覆執行，直到所有的信息傳輸完畢。接著，系統進行精確的圖像重組。
數位相機曝光的整個流程：
1． 機械快門打開，CCD曝光
2． 在CCD內部光信號轉為電信號
3． 快門關閉，阻塞光線。
4． 電量傳送到CCD輸出口轉化為信號。
5． 信號被數位化，數字資料輸入記憶體。
6． 圖像資料被進行處理，顯示在LCD或電腦上。
面陣數位相機如何解決彩色圖像的曝光？
1．三塊CCD同時曝光的方法
第一種方法是採取了三塊CCD晶片同時曝光的方法，它可以在一次曝光拍攝的同時，捕捉到所有的彩色信息。當光線通過鏡頭射向CCD表面的時候，由一個特製的稜鏡式分光鏡，將影像的成像光速成分射到三個不同的CCD平面。每一個CCD只記錄紅綠藍色光中一種色光的彩色信息，並且只再現一種色彩，然後通過軟體的對準處理，合成為一幅完整的全彩色畫面。
由於人類的眼睛對於光譜綠色波段的光色最為敏感，有些數位相機在安排濾色片的時候使用兩排綠濾色片來記錄綠光信息，而使用第三排紅色和藍色的馬賽克濾色片來分別記錄紅光和藍光的信息。由於紅色和藍色信息存在間隙，這裡需要由計算機採取的插值計算方法來增加附加它的彩色信息。
2．單一晶片三次曝光的拍攝方式
面陣排列數位相機捕捉彩色信息的第二種方法是“單一晶片三次曝光的拍攝方式”。採取這樣的方法時，數位相機鏡頭的前方需要安裝一個濾色片轉輪，拍照時必須通過轉輪中的紅綠藍三塊濾色片，分別做三次單獨的曝光，分別記錄下紅綠藍光的彩色信息。最後照相機的軟體將三次曝光的影像信息結合在一起，構成為全彩色的影像。
使用這樣的方法時，由於是用三次曝光來記錄彩色信息，顯然，攝影者使用這樣一台面陣的數位相機，就只能局限於拍攝靜態物體。此外，由於三次拍攝條件可能出現的差異，很可能產生數位相機的軟體不能適當重新組合影像的問題。特別是曝光過程中，光源發生的波動也都會改變影像的彩色平衡。三次曝光的數位相機可以用來拍攝動態的單色影像（包括黑白照片），這是因為在濾色片轉輪上，除了三塊紅綠藍濾色之外，還有一塊透明的濾色片，它是用來黑白影像做單次曝光拍攝時使用的。由於只需要一次曝光，因而它可以拍攝動態物體。
3．單晶片一次曝光的拍攝方式
第三種方式是“單晶片一次曝光的拍攝方式”。在這一方式中，每一單個的像素都以兩種方式覆蓋著不同的紅，綠，藍色濾色片，一種是條紋覆蓋法，另一種是馬賽馬克圖案交錯覆蓋法。有些晶片上的綠濾色片多於紅色和藍色濾色片，這是因為需要去適應人眼視覺在可見光譜中對綠色更為敏感的特點。這樣，較多地使用綠色濾色片可以改善影像的解析度。
每一個感光的像素只能捕獲一種彩色，它需要從相鄰的像素那裡獲得更多的彩色信息，這是採取插值的計算方法實現的。如果不正確的彩色信息被賦值於像素之中，那么插值的效果也會出現問題，這通常在高反差影像的邊緣部分表現得最為明顯，比如黑色的文字，常常會出現彩色的鑲邊。
CCD在圖像運作的三大角色：
1． 曝光，通過離散的像素將光信號變為電信號。
當入射光以光子的形式落在像素陣列上時，就獲得一個圖像。每一個光子相對應的能量被矽吸收就發生反應產生一個（電子-孔）電量組，每一個像素所能收集到的電子數，線性地取決於光亮的程度和曝光的時間，非線性的取決於波長。
2． 電量轉移，在CCD內部進行電量轉移。
一旦電量被集中並保持在像素的結構中，就一定會使在物理上與像素分離的偵測放大器得到電量，當一個像素的電量移動時，同時相對應的像素的電量都會移動。電量對電壓的轉換並輸出放大
專業術語
charg coupled device (CCD) :電荷耦合器件
其他簡稱
文化社區
中央文化區（Central Culture District，簡稱CCD），是指隨著經濟發展到一定階段，位於城市中心地帶，並具有城市一流生活素質、高尚人文內涵和完美生態環境的居住區域。中央文化區由若干功能區組成，可滿足城市主流人群集中居住、消費、娛樂、教育需求，在西方已開發國家，中央文化區已經存在和發展了若干年，如紐約的曼哈頓中央花園、巴黎的香榭麗舍大道等，而在國內，上海的“徐家匯——虹橋”、深圳的香蜜湖、武漢的首義片區等也開始朝著這一方向發力。
基督教舞
當代基督教舞蹈（Contemporary Christian Dance），與快節奏的CCM(Contemporary Christian Music：當代基督教音樂）相結合的CCD，它是用全身去跳的律動。讚美律動，也是一種比較現代化和有影響力的福音傳播方式，它能將人們從生活以及其他的壓力中釋放出來，用最直接的身體去敬拜讚美神，帶來無盡的喜樂和平安。
補償深度
碳酸鈣補償深度CCD(Carbonate Compensation Depth），是指在海洋中的某一深度，碳酸鈣的溶解和沉澱達到平衡，在這一深度之下，碳酸鈣的溶解大於沉澱，從而在這一深度之下就不再有碳酸鈣沉積物能夠保留下來。而CCD的深度大約是3000~4000米，而太平洋的平均深度是4280米，大西洋為3339米，所以太平洋的很多部分其深度都大於CCD，從而使其深海沉積物中不存在碳酸鈣，而大西洋則存在。
蜜蜂消失
CCD，英文全稱Colony Collapse Disorder，譯為“蜂群崩潰失調”或“蜜蜂突然消失”，是一種導致蜂巢內的大批量工蜂突然消失的現象，原因至今仍不明確。有研究表明CCD 可能與以色列急性麻痹病毒（Israeli acute paralysis virus）有關；也有提出導致CCD 的因素可能包括：郊區城市化、殺蟲劑、農藥、蟲害、蜜蜂營養不良、蜂群飼養管理不當、真菌感染、免疫力不足、轉基因農作物、氣候變暖、電磁波輻射等，仍不清楚是單一原因，還是由多個因素組合引起；亦未能確定CCD 是否是一種新的自然現象，還是過去曾出現，但影響不顯著，未引起關注的現象。
