電荷耦合影像感測器英文解釋翻譯、電荷耦合影像感測器的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【電】 charge-coupled image sensor

分詞翻譯：

電荷耦合的英語翻譯：

【電】 charge coupling

影像的英語翻譯：

blip; image; shadow; video
【醫】 icon; image; screenage

感的英語翻譯：

affect; be obliged; feel; move; sense; touch

測的英語翻譯：

infer; measure; survey

器的英語翻譯：

implement; organ; utensil; ware
【醫】 apparatus; appliance; crgan; device; organa; organon; organum; vessel

專業解析

電荷耦合影像感測器（Charge-Coupled Device Image Sensor，簡稱 CCD），是一種利用電荷耦合器件（CCD）技術将光學影像轉換為電子信號的光電轉換器件。其核心工作原理基于半導體材料的光電效應和電荷轉移機制。

一、核心工作原理

光電轉換：當光線照射到CCD表面的感光單元（像素）時，光子激發半導體材料（通常為矽）産生電子-空穴對，形成與光強成正比的電荷包。
電荷存儲：每個像素單元包含一個微小電容（勢阱），在外部電壓控制下暫時存儲生成的電荷。
電荷轉移：通過周期性改變相鄰電極的電壓，電荷包沿預設路徑（水平/垂直移位寄存器）逐級傳遞至輸出端，形成時序電信號。
信號輸出：電荷包最終到達輸出放大器，轉換為電壓信號并數字化，生成數字圖像。

二、關鍵特性與優勢

高靈敏度與低噪聲：CCD結構減少信號讀取過程中的幹擾，適用于弱光環境（如天文觀測）。
全局快門：所有像素同時曝光，避免運動物體成像畸變。
寬動态範圍：可捕捉高對比度場景的細節。

三、典型應用場景

科學成像：顯微鏡、望遠鏡等精密儀器依賴CCD的高信噪比特性。
工業檢測：生産線上的高速、高精度視覺檢測系統。
醫療影像：X光機、内窺鏡等設備的圖像采集模塊。

四、與CMOS傳感器的對比

特性	CCD	CMOS
噪聲控制	低讀出噪聲	較高噪聲（工藝依賴）
功耗	較高（需外部驅動電壓）	較低（集成電路優化）
集成度	低（外圍電路分立）	高（單片集成ADC等）
成本	較高（制造工藝複雜）	較低（标準半導體工藝）

資料來源：

光學工程經典教材《光電成像系統設計》（R. D. Fiete, 2012）對CCD物理機制的解析

IEEE期刊論文 Charge-Coupled Device Technology for Scientific Imaging (J. R. Janesick, 2001) 詳述CCD在科研領域的優勢

索尼半導體技術白皮書《CCD與CMOS圖像傳感器比較》（2019版）的性能對比數據

網絡擴展解釋

電荷耦合影像感測器（Charge-Coupled Device，CCD）是一種将光信號轉換為電信號的半導體成像器件，以下是其核心要點：

1.定義與發明背景

CCD由貝爾實驗室的W.S.博伊爾和G.E.史密斯于1969年發明。它通過規則排列的金屬-氧化物-半導體（MOS）電容陣列捕獲光子并生成電荷，最終輸出數字信號，廣泛應用于數碼相機、天文攝影及機器視覺等領域。

2.結構與組成

光敏單元：由二維矩陣排列的MOS電容構成，每個像素對應一個光敏單元，負責将光子轉換為電子并儲存電荷。
移位寄存器：通過時鐘脈沖控制電荷包在像素間的有序轉移，類似“勢阱”機制。
輸出電路：将轉移的電荷轉換為電壓信號，并進行放大和數字化處理。

3.工作原理

光電轉換：光子照射到CCD表面時激發電子-空穴對，形成電荷包，電荷量與光照強度成正比。
電荷轉移：通過外部電壓調節勢阱深度，使電荷按順序轉移至輸出端，這一過程依賴精确的時序控制。
信號輸出：電荷包經電容器轉換為電壓信號，再通過模數轉換器（ADC）生成數字圖像。

4.性能指标

靈敏度：最小照度下的成像能力，與光敏單元效率相關。
信噪比（S/N）：信號電壓與噪聲電壓的比值，影響圖像質量。
有效像素：實際參與感光的像素數，決定分辨率。

5.優缺點與應用

優勢：高靈敏度、均勻的像素響應，適合低光環境（如天文觀測）。
局限：電荷傳輸速度受限，易出現高光溢出現象（亮區電荷擴散到相鄰像素）。
應用：數碼相機、安防監控、醫療成像等。

補充說明

CCD與CMOS傳感器的主要區别在于信號讀取方式：CCD為全局曝光+順序傳輸，而CMOS支持逐像素讀取，後者在速度和功耗上更具優勢，但CCD在成像均勻性上仍有不可替代性。

如需更詳細的技術參數或曆史發展，可參考來源（數字成像系統）及（基礎原理介紹）。