案例库 · 工程与运营 · 技术决策 · 1969–1975
贝尔实验室的CCD将光转化为电荷，电荷再自行移出芯片
博伊尔和史密斯1969年发明的电荷耦合器件，通过像水桶队列一样逐行移动电子来解决像素读取问题，并成为数码相机的眼睛。
贝尔实验室（美国电话电报公司）
解法
1969年9月，威拉德·博伊尔和乔治·史密斯在贝尔实验室的黑板上勾勒出电荷耦合器件（CCD）的草图。他们当时在寻找一种更好的电子存储器，用于实验室的磁泡存储器竞赛；作为存储器，它很快被遗忘，但同样的机制后来成为数字成像的基础。
CCD的巧妙之处在于它如何读出图像。它不是给每个光电池都接上自己的放大器，而是通过时钟电压让每个阱中的电荷滑入相邻的阱——就像水桶队列——从而让数百万像素的阵列通过一个串行寄存器，以电信号流的形式被排空。
到1970年，博伊尔和史密斯在摄像机中演示了CCD；飞兆半导体在1972年制造了第一个100×100像素的图像传感器，第一台内置CCD的相机于1981年上市。两人因这项发明分享了2009年诺贝尔物理学奖的一半，诺贝尔委员会称其为数码相机的“电子眼”。
生效的原因
- 一个串行读出代替了每个像素一个放大器
- 电荷包随光强度线性变化
- 固态成像打败了胶片和真空管相机
- 机制从存储器研究转移到成像
取得的成效按行移动电荷，而不是给每个像素布线神来之笔
可借鉴之处
如果读取数百万个元件是难点，那就想办法让读出串行化：把数据移到单个输出端，比给每个元件接一个输出端更有效。
后续进展
CCD促成了数码相机、哈勃太空望远镜的深空图像和医学成像；后来CMOS传感器在手机中取代了它，但在对灵敏度要求高的地方，CCD仍是标准。博伊尔和史密斯因这项发明获得2009年诺贝尔物理学奖。
资料来源
- The Nobel Prize in Physics 2009 — Press release
- The Nobel Prize in Physics 2009 — Popular information
发现哪里写错了？告诉我们。