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1、感光耦合组件应用【建筑工程类独家文档首发】感光耦合组件应用电荷耦合组件（英文： Charge-coupled Device,缩写：CCD是一种集成电 路，上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将图像转变成数字信号。经 由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。CCD广泛应用在数字摄影、天文学，尤其是光学遥测技术（ Photometry ）、光学 与频谱望远镜，和高速摄影技术如幸运成像。应用含格状排列像素的CC应用于数码相机、光学扫瞄仪与摄影机的感光组件。 其光效率可达70% （能捕捉到70%勺入射光），优于传统软片的2%因此CCD 迅速获得天文学家的大量采用。图像经透镜成像
2、于电容数组表面后，依其亮 度的强弱在每个电容单位上形成强弱不等的电荷。传真机或扫瞄仪用的线性CCD$次捕捉一细长条的光影，而数码相机或摄影机所用的平面式CC则一次捕捉一整张图像，或从中截取一块方形的区域。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，电信号传入放大器，转变成电位。如此周著复始，直到整个图像都转 成电位，取样并数字化之后存入存储器。存储的图像可以传送到打印机、存 储设备或显示屏。经冷冻的 CC胴时在1990年代初亦广泛应用于天文摄影 与各种夜视设备，而各大型天文台亦不断研发高像数 CCD 以拍摄极高解像之 天体照片。CC堆天文学方
3、面有一种奇妙的应用方式， 能使固定式的望远镜发挥有如带 追踪望远镜的功能。方法是让CCD1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 CCDt星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CCM多能感应红外线，所以派生出红外线图像、 夜视设备、零照度 （或趋近零照度）摄影机/照相机等。为了减低红外线干扰，天文用CC用以液态氮或半导体冷却，因室温下的物体会有红外线的黑体辐射效应。CCD对红外线的敏感度造成另一种效应，各种配备CCD勺数码相机或录影机若没 加装红外线滤镜，很容易拍到遥控器发出的红外线。降低温度可减少电容数 组上的暗电流，增进 CC堆低照度的
4、敏感度，甚至对紫外线和可见光的敏感 度也随之提升（信噪比提高）。温度噪声、暗电流（dark current ）和宇宙辐射都会影响 CCDl1面的像素。 天文学家利用快门的开阖，让 CC位次曝光，取其平均值以缓解干扰效应。 为去除背景噪声，要先在快门关闭时取图像信号的平均值，即为暗框（ dark frame）。然后打开快门，取得图像后减去暗框的值，再滤除系统噪声（暗点 和亮点等等），得到更清晰的细节。天文摄影所用的冷却 CCD豺目机必须以接环固定在成像位置， 防止外来光线 或震动影响；同时亦因为大多数图像平台生来笨重，要拍摄星系、星云等暗 弱天体的图像，天文学家利用自动导星技术。大多数的自动导星
5、系统使用额 外的不同轴CCD测任何图像的偏移，然而也有一些系统将主镜接驳在拍摄 用之CCD®机上。以光学设备把主镜内部份星光加进相机内另一颗CCDt星设备，能迅速侦测追踪天体时的微小误差，并自动调整驱动马达以矫正误差 而不需另外设备导星。彩色相机一般的彩色数码相机是将拜尔滤镜（Bayer filter ）力口装在CCD±。每四个 像素形成一个单元，一个负责过滤红色、一个过滤蓝色，两个过滤绿色（因为人眼对绿色比较敏感）。结果每个像素都接收到感光信号，但色彩分辨率不如感光分辨率。用三片CC于口分光棱镜组成的3CC晾统能将颜色分得更好，分光棱镜能把 入射光分析成红、蓝、t三种色光
6、，由三片 CC略自负责其中一种色光的呈 像。所有的专业级数字摄影机，和一部份的半专业级数字摄影机采用3CCD技术。截至2005年，超高分辨率的CCD&片仍相当昂贵，配备3CCD勺高解析静态 照相机，其价位往往超出许多专业摄摄影者的预算。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。这类多次成像的照像机 只能用于拍摄静态物品。结语：任何一个人，都要必须养成自学的习惯，即使是今天在学校的学生， 也要养成自学的习惯，因为迟早总要离开学校的！自学，就是一种独立学习， 独立思考的能力。行路，还是要靠行路人自己。努力学习，勤奋工作，让青 春更加光彩。 本文由王敏老师编辑整理，感谢大家的支持！