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最後編輯時間: 西曆2023年03月06日 oldmiow 天文攝影單元式入門教學系列 天文攝影的感光元件 (3) : CCD與CMOS      對天文攝影或者天文觀測有所認識的人而言，拍攝影像的相機，很容易聯想上CCD (Charge Coupled Device，電荷耦合元件)，以這項元件製成的感光元件，在 西曆 1970年左右被發明，於1980年代開始，CCD感光元件 (簡稱CCD) 被大量地運用於專業的天文臺，作爲拍攝影像的工具 ，在當時，CCD算是尖端科技，取代了相對低效率的感光板，也就是一種類似底片，以銀的鹵化物感光後，產生的化學反應來記錄照射光線明暗的板子。      自西曆2000年左右，CCD感光元件也被大量應用在消費產品上，比如數位相機以及手機的相機上，但不到十年光景，到2010年左右，消費產品中CCD感光元件幾乎被CMOS ( Complementary Metal-Oxide-Semiconductor ， 互補式金屬、氧化物半導體 ) 製成的感光元件取代 ，接着，生產消費級CCD感光元件的公司，如柯達 (Kodak) 和索尼 (Sony)，也接連停產CCD，在 2020年代，已經沒有什麼消費產品會使用CCD了。      在專業的天文臺上，CCD感光元件還有一定的使用量，並依賴少數專門的供應商生產，比如Teledyne e2v， 但越來越多天文臺也逐漸應用CMOS感光元件。 而 業餘 的 天文攝影和觀測中，CCD感光元件也幾乎被CMOS感光元件取代。也就是說，現在拍攝天文的相機，就算是製冷的相機，也十有八九使用CMOS感光元件。      因此，如今把拍攝天文場景的相機，都稱作CCD，無疑是不正確的，CCD和CMOS這兩類感光元件，固然有一定的共通之處，比如可以使用類似的二極體結構來接收光，並產生電荷信號，但是怎麽讀取這些電荷信號，以及連帶的電路設計，都有不小的差異，且正式由於這些差異，最終 使得 CMOS感光元件有諸多優勢，並幾乎取代了CCD感光元件。      嚴格地說， CCD和CMOS都是寬泛的稱呼，只不過CCD從被發明伊始，就是作感光元件使...

點擊查看其他文章 ---------- oldmiow的天文器材測試 CMOS的FPN會因斷電重啟而改變?         在學習天文影像處理的時候曾看過有教學主張天文相機在斷電後重新接電啟動，本身讀出的固定紋路(FPN, fixed pattern noise)圖樣會改變，而拍攝偏置場的一大用途就是為了扣掉FPN，如果果真如此，器材曾經斷過電都需要重新拍攝偏置場，除了增加了額外的操作，也使建立天文攝影的校正場庫變得複雜。      因此我做了簡單的試驗，一批偏置場拍攝後斷電數小時再重新接電啟動相機，拍攝另一批偏置場，若第一批偏置場疊合後稱為 ImageA 而 第二批偏置場疊合後 稱為 ImageB ，則 ImageA + 常數 - ImageB = ImageC 經過差不多程度的拉伸後的 ImageA 和 ImageB 對比   拉伸後的 ImageC     ImageC 可以明顯地看出豎向的紋路被消除了(或至少是明顯減輕了)， 有理由認為豎向紋路不大會因斷電重啟而改變 。      但是這只說明了豎紋的情況，針對橫紋我再將同一批拍攝的65張圖像分成前面32張和後面33張兩組，分別疊合後相減，得到 ImageD ，如下圖    拉伸後的 ImageD       在 ImageD 中就算是同一次通電下，拍攝同一批影像分前後兩批分別疊合後做減法，橫紋依舊無法消除，這種橫紋隨不同次讀出而不同的現象在CMOS 感光元件中很普遍，而CCD感光元件不容易發生(可能在供電不穩的情況下發生)，也就是說這種主要的 橫紋信號和不同次通電幾乎沒關係 ，其本身就隨每一張的讀出變化，這可能和 CMOS感光元件 中每一列(row，橫排)共用一部分元件有關，因此有理由認為橫紋的變化來源於同橫排的共用元件本身操作的隨機波動，而FPN不受影響。      因此這個試驗可以簡單做出結論:採用CMOS感光元件的相機在不同次通電下的固定噪(FPN...