CCD傳感器，也稱(chēng)為電荷耦合器件(ChargeCoupleDevices，簡(jiǎn)稱(chēng)CCD)，是固態(tài)圖像傳感器的敏感器件。像普通的MOS，TTL和其他電路傳感器一樣，它屬于集成電路，但是CCD具有光電轉(zhuǎn)換，信號(hào)存儲(chǔ)和傳輸?shù)墓δ堋?傳輸)，輸出，處理和電子快門(mén)等許多獨(dú)特功能。這是CCD傳感器的主要功能，因此它的主要應(yīng)用領(lǐng)域涉及攝影，光感測(cè)，信號(hào)處理，檢測(cè)器等。實(shí)際上，CCD傳感器可以分為幾類(lèi)。分為面陣CCD傳感器、線陣CCD傳感器、三線傳感器CCD傳感器、全幅面CCD傳感器。當(dāng)然，每個(gè)CCD傳感器都有其自身的不同特性和缺點(diǎn)，因此使用方式也不同。

對(duì)于區(qū)域CCD傳感器，其特征在于它可以以快門(mén)速度曝光快速移動(dòng)的物體，并且其結(jié)構(gòu)也分為三種不同類(lèi)型，分為幀傳輸CCD，行間傳輸性CCD，幀之間可轉(zhuǎn)移的CCD。第一類(lèi)型的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，因此容易增加像素，但是其尺寸限制了這種類(lèi)型的傳感器，并且尺寸相對(duì)較大。第二種便宜，并且這種類(lèi)型適合攝影。第三類(lèi)是前兩種類(lèi)型的組合。該結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但它具有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，也有利于攝影。線性CCD傳感器的優(yōu)點(diǎn)是：它可以處理較大像素的圖像，但缺點(diǎn)也很明顯，即只能用于拍攝固定和不移動(dòng)的物體。三線傳感器CCD傳感器主要用于某些相對(duì)高端的成像設(shè)備中，因?yàn)檫@種傳感器可以產(chǎn)生相對(duì)較高的分辨率，光譜色階的性能也更好，還有另一種所謂的交錯(cuò)式透射CCD具有連續(xù)讀取圖像的良好效果，適用于照相機(jī)和動(dòng)畫(huà)設(shè)備的應(yīng)用。

全幀(Full-Frame)CCD

半導(dǎo)體區(qū)域既可以作為光電元件，也可以作為電荷轉(zhuǎn)移器件，這有點(diǎn)違反直覺(jué)，但這正是FF CCD中發(fā)生的事情。在集成過(guò)程中，像素位置響應(yīng)入射光子積累電荷，在集成之后，電荷包垂直地通過(guò)像素位置向水平移位寄存器移動(dòng)。

一般情況下，我們通過(guò)應(yīng)用精心定時(shí)的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)獲得CCD像素?cái)?shù)據(jù)，這些時(shí)鐘信號(hào)依次在器件的電荷傳輸結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生電位阱和電位屏障。在全幀CCD中，我們需要能夠?qū)⑦@些控制電壓應(yīng)用到同樣起光電探測(cè)器作用的區(qū)域，因此，柵極電極由透明多晶硅制成。

全幀CCD相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單且易于制造，并且它們?cè)试S整個(gè)CCD表面具有光敏性。這使硅的給定區(qū)域中可以包含的像素?cái)?shù)量最大化，同時(shí)也使每個(gè)像素中實(shí)際上能夠?qū)⒐庾愚D(zhuǎn)換為電子的部分最大化。

線間傳輸(Interline-Transfer)CCD

我們需要的最后一個(gè)主要的架構(gòu)改進(jìn)是將集成電荷快速轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)區(qū)域，從而將污跡降低到可以忽略的程度。線間傳輸CCD通過(guò)提供與每個(gè)光活動(dòng)位置相鄰的存儲(chǔ)(和傳輸)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。曝光完成后，傳感器中的每個(gè)電荷包同時(shí)傳輸?shù)椒枪饷舸怪币莆患拇嫫髦小?

因此，它的CCD能夠以最小的拖影實(shí)現(xiàn)電子快門(mén)，并且像FT-ccd一樣，它們可以在讀出期間集成，從而保持較高的幀速率能力。然而，如果光生電荷在讀出過(guò)程中從光活性柱泄漏到相鄰的垂直移位寄存器中，則可能發(fā)生一些涂抹。如果應(yīng)用程序不需要高幀速率，則可以通過(guò)延遲積分直到讀出完成來(lái)消除此問(wèn)題。

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(dāng)捕捉彩色圖片時(shí)，完整的彩色圖片由多排的像素來(lái)組合成。三線CCD傳感器多用于高端數(shù)碼相機(jī)，以產(chǎn)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(dú)的陣列攝取圖像和電量轉(zhuǎn)化，允許在拍攝下一圖像時(shí)在讀取當(dāng)前圖像。交織傳輸CCD通常用于低端數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)和拍攝動(dòng)畫(huà)的廣播拍攝機(jī)。

全幅面CCD

此種CCD具有更多電量處理能力，更好動(dòng)態(tài)范圍，低噪音和傳輸光學(xué)分辨率，全幅面CCD允許即時(shí)拍攝全彩圖片。全幅面CCD由并行浮點(diǎn)寄存器、串行浮點(diǎn)寄存器和信號(hào)輸出放大器組成。全幅面CCD曝光是由機(jī)械快門(mén)或閘門(mén)控制去保存圖像，并行寄存器用于測(cè)光和讀取測(cè)光值。圖像投攝到作投影幕的并行陣列上。此元件接收?qǐng)D像信息并把它分成離散的由數(shù)目決定量化的元素。這些信息流就會(huì)由并行寄存器流向串行寄存器。此過(guò)程反復(fù)執(zhí)行，直到所有的信息傳輸完畢。接著，系統(tǒng)進(jìn)行精確的圖像重組。