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電荷耦合元件 CCD (Charge-coupled Device )
班級:光電二乙 姓名:施品丞 499L0032 吳俊毅 499L0072 施佶廷 499L0086 指導老師:葉義生
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目錄 前言 原理 應用 發展 結論 資料來源
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前言 CCD電荷耦合元件,是一種類似積體電路(IC)的半導體電子元件，主要材質為矽半導體，通常以百萬像素為單位。
左圖為CCD放大圖 右圖為CCD IC模組
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原理 數位相機規格裡含有多少百萬像素，指的就是CCD的解析度，也代表著有多少感光元件。感光元件的表面具有儲存電荷的能力，能將感測到的光訊號轉換成電荷訊號，並將電荷反應在元件上，整個CCD上所有感光元件所產生的訊號，就構成了一個完整的畫面。
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CCD結構 CCD有三層結構 第一層是『微型鏡頭』，它可以使感測器所受到的感光面積變大，進而使感光度大幅提升。
第二層是『分色濾色片』， CCD 本身就是光電感應器，透過分色濾片，CCD 可以分開不同光線的『成分』，所以這層的作用是幫助 CCD 具備色彩辨識的能力。
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第三層『感光匯流層』，這層主要是將穿透濾色層的光源轉換成電子訊號，並將訊號傳送到影像處理晶片，將影像還原。
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量子效率 將光子轉換成電子的效率 以人為例:假如進入眼睛有100顆光子人眼可以辨識並轉換成影像的有三顆那量子效率就是3%
以CCD的話則是將光子轉換為電子的效率最為重要 因為那就是影響資料儲存的關鍵，從最早期的正面入射型效率最高約40％到後期，厚背面入射的CCD達到80％以上的高量子效率
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CCD 類型 (Area)面型CCD (Line)線型CCD-是以單線CCD感光成像，一次掃描一行，多使用步進馬達移動，常為掃描機使用。
(TDI)線型CCD-此種CCD的特色就在於可以追尋單一點進行多次曝光，在統合為影像訊號進行儲存。
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CCD的暗電流 (dark current)
一般來說，溫度每上升十度暗電流會上升一倍，所以大約二十度的溫差所產生的雜訊，就會相差一百萬倍，所以暗電流也是不可小覷的。
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應用 CCD主要應用於數位相機，掃描機和攝影機的感光元件。
CCD的攝影機更能利用各種濾鏡拍攝到人眼及傳統攝影機所無法拍攝到的影像，如:近紅外線(near-IR/波長0.75至2.5μm)，等…不可見光。 另外在太空中衛星望遠鏡，也是採用多片高解析度CCD晶片組合成一鏡頭來拍攝廣闊的太空，並利用特殊的技術使CCD能追隨太空中移動的星體，而不需校正機器移動或星體的位移值，較適合長時間曝光。
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紅外線於CCD之應用
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發展 目前而言大多數的數位相機多採用CCD作為感光元件，然而CCD不能單單只考慮小型化及高畫素化，更要注重於色彩的表現、動態範圍的擴張、反應的速度以及雜訊產生的降低總總與數位影像色彩相關的議題。
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結論 目前科學級的CCD 晶片具有大於2048 × 4096 像素 ，最高量子效率超過85％，讀出的雜訊少於5 個電子，且幾乎沒有暗電流，而受惠於技術的進步 ，廉價的數位相機也普及於大眾。 影像的紀錄在彈指之間即可輕易完成，可以說CCD不但時平凡大眾的相機，更是人類觀看太空的眼睛將。
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資料來源 數位攝影講座 維基百科-感光耦合元件
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攝影學苑 影像技術大躍進－談CCD的發明 衛迅科技－紅外線攝影機 Youtube
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END 謝謝大家的聆聽
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