Mr. OH!主述
ANAN
策劃
CCD大解剖
我們在數位攝影講座 第2講 的時候簡單討論了CCD和CMOS的定義與原理，不少同學對CCD還存在些疑問。Mr.OH!就利用這個機會，再幫同學們補充一些CCD和數位相機相關知識。首先我們就從 CCD的基礎結構開始：
CCD元件
同學們如果沒事可以回去把數位相機撬開仔細看看 CCD的 長相！不過，Mr.OH!可不保證你一定裝得回去。左圖是Minolta DiMAGE 7 5.2百萬畫素 CCD 感光元件的近攝特寫。事實上幾乎所有的數位相機型錄，都以這種方式刊載CCD的描述。在某方面來說，容易誤導同學以為CCD只是一塊『晶片』而已。
但實際上 CCD是和處理器做成一個完整的元件（見下圖 - Minolta DiMAGE 7）。這樣的設計可以確保數位相機『元件化』，降低維修和檢查的成本（也就是說可以運用電腦偵測元件運作，一旦自我檢查出特定元件問題，直接更換整部元件，而不需要再一個個去測試單體，簡單省事）。
CCD的三明治結構
切開CCD，你會發現CCD的傑構就像三明治一樣，第一層是『微型鏡頭』，第二層是『分色濾色片』以及第三層『感光匯流層』。同學們一定很奇怪，為什麼『鏡頭』會直接做在CCD上呢？
CCD第一層『微型鏡頭』
- 摘自SONY網站
其實，這是一個英語翻譯上的語誤：『ON-CHIP MICRO LENS』是1980年初，由SONY領先發展出來的技術。 這是為了有效提升CCD 的總畫素，又要確保單一畫素持續縮小以維持CCD的標準體積。因此，必須擴展單一畫素的受光面積。但利用提高開口率來增加受光面積，反而使畫質變差。所以，開口率只能提升到一定的極限，否則CCD將成為劣品。為改善這個問題 SONY率先在每一感光二極體上（單一畫素）裝置微小鏡片。這個設計就像是幫CCD掛上眼鏡一樣，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。如此一來，可以同時兼顧單一畫素的大小，又可在規格上提高了開口率，使感光度大幅提升。
原色 CCD / 補色 CCD
CCD的第二層是『分色濾色片』，目前有兩種分色方式，一是 RGB 原色分色法，另一個則是 CMYG補色分色法。這兩種方法各有利幣。不過以產量來看，原色和補色CCD的比例約在 2：1左右。
原色CCD的優勢在於，畫質銳利，色彩真實，但缺點則是雜訊問題。因此，同學們可以注意，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解析度，而在ISO值上，補色CCD可以容忍較高的感度，一般都可設定在 800以上。
感光層
CCD的第三層是『感光匯流片』，這層主要是負責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。
CCD技術的向上提昇
談到CCD的技術，就不能不提到日本 SONY公司！現今的數位相機中，除了少部分廠商如：OLYMPUS和 FujiFilm之外，幾乎都得倚靠SONY提供 CCD 原件 。國內業界，包括：華晶，普利爾等...雖已有製作CCD的相關技術，但在畫素和良率上，仍不及日本大廠的技術領先。
Mr.OH!概略的介紹獨特的 SONY CCD技術，供同學們參考：
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SUPER HAD CCD (1996年)
隨著CCD單位面積的限制，加上CCD的畫素要求不斷提昇。1989年開發的微型鏡片技術，已經無法再提升感光度。如果改以CCD元件內部放大器讓放大倍率提升，卻會使雜訊也同步提高，畫質將受影響，而不可行。為此，SONY再將微型鏡片技術進化，改良使用材質，調整鏡片形狀，使光利用率提高。透過此點，提升光利用效率以及感光度的設計，保持雜訊不至隨著畫素增加而提昇，這個技術後來被SONY命名為 SUPER HAD CCD ，至今還一直沿用。
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EXVIEW HAD CCD (1998年)
98年以後，數位相機堂堂邁入300萬畫素的階段。但相關CCD設計已經進入了瓶頸。不管是單一畫素的大小或是『微型鏡片』的設計都無法有效的提昇CCD的效能。此時的CCD發展開始朝向兩個不同的方向：一是更改CCD的面積大小，以容納更多畫素（當然此舉勢必影響到許多數位相機包含外觀與鏡頭的設計，工程頗大），另一個則是讓CCD可以偵測到可見光以外的紅外線波長，再透過IC進行光電轉換和數據偏移。
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轉換成增強影像資料而用。使數位相機的可見光範圍擴展到紅外線的波長。這種方法果然使CCD的感光能力大幅提高，即使在黑暗的環境下使用這項技術的數位相機也可得到清晰的照片。 同學們如果有興趣，可以回家把電視遙控器拿出來（紅外線才有用），把電燈關調將遙控器的發射端對準數位相機的鏡頭，同時按下快門和遙控器電源。在拍下的數位照片中你就可以看到數位相機記錄下紅外線的情形了。當然，前提是你的數位相機必須採用這項設計。
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