感光耦合元件（Charge Coupled  Device；CCD）影像传感器近年虽被互补性氧化金属半导体（Complementary Metal-Oxide   Semiconductor；CMOS）抢尽锋头，却仍是天文仪器与光谱仪应用首选，预料未来有望提升在一般性中阶市场与利基市场的应用规模。

　　据Photonics  Spectra网站报导，过去数十年，CCD影像感测元件逐渐被CMOS元件取代，后者已成为手机相机、监控系统等应用的主流选择。CCD感光元件敏感度高、读出杂讯（readout  noise）少，也因此主导感光元件产业30余年。

　　然而，由于CMOS感光元件技术近年大幅升级，强化解析度、读出速度，降低杂讯、价格下降等优势，导致许多感光元件市场区块从CCD转移至CMOS，包括生命科学、消费市场以及监控设备等等。

　 　BAE Systems、CMOSIS、Sony等公司纷纷砸下重金投资CMOS技术，并大力行销，现在已有许多4 MP以上、超过50   fps，而电子读出杂讯少的感光元件。不过，CCD并非毫无用武之地，CCD技术在要求高敏感度与长时间曝光的应用环境下，无非是最佳选择。

　 　例如活体分子影像（in vivo   imaging）仰赖微弱的荧光讯号，曝光时间达数分钟甚至数小时，便适合使用CCD感光元件。同样的，需要长时间曝光的天文应用，例如观星也以CCD技 术为佳。随着CCD售价持续下降、效能却不变的情况下，可望成为中阶市场热门应用。

　　若要回应目前市场需求，CCD传感器得改善更大波长范围下的敏感度。传统CCD传感器对于1，100nm以上波长缺乏敏感度，使其无法运用于短波红外线（SWIR）镜头上。

　　不过，最新InGaAs传感器使用与CMOS传感器类似的读出原理，在彻底冷却的情况下，可增强1，100 nm以上波长的量子效率（quantum  efficiency）、减少干涉现象（etaloning），提升读出速度及敏感度。

　 　另外，近年业界亦有号称敏感度最佳的电子倍增（Electron Multiplication；EM）结构CCD元件技术，简称EMCCD。像是e2v   Technologies、德仪（TI）等厂商都推出速度更快、且能提供亚电子（sub-electron）读出杂讯性能的传感器，而安森美半导体（ON  Semiconductor）也研发出新型高解析度EMCCD传感器。

　　Princeton Instruments近期推出一款高速EMCCD相机，EMCCD传感器透过影像增强器（image   intensifier），更可改善线性化（linearity）并具单一光子（photon）敏感度，成像速度高达10，000fps。不过，尽管这样  的EMCCD具单一光子敏感度，在全解析度之下仍比不上CMOS感光元件的画面更新率。

　　光谱仪业者Horiba Scientific发现，过去光学与成像技术利基市场的需求渐渐增加，目前已在许多领域成为标准。Horiba  Scientific经理指出，过去常用来作为研究工具与方法的技术，现在已有较一般性的用途，例如品质控管等等。

　 　由 于高效率侦测的需求愈来愈大，也愈来愈多人采CCD提供的多工阵列侦查（multiplexing array   detection）取代传统的单管道侦测器（single-channel detector），厂商也挹注大量资源改善动态范围（intrascenic  dynamic range）技术，成为CCD传感器发展的驱力之一。

　　而若客户要求加快读取时间又不牺牲敏感度，则可采用时间延滞集成（TDI） CCD传感器，这是较早期的CMOS传感器版本无法取代的CCD关键技术。

　　TDI技术常见于产业与远端感测应用，可在高速成像的条件之下提升讯杂比（Signal-to-Noise  Ratio；SNR）。TDI传感器可将不同时间分点的感光讯号集成起来，以达最佳杂讯效能。

　　不同厂商用不同方式整合TDI技术与CMOS，有的厂商直接整合CCD光感测元件（photosite）与CMOS影像传感器，而也有厂商会将CCD光感测元件与CMOS读出芯片制程分开，再将CCD与CMOS用3D-IC技术串接起来。

　 　目前，推动CCD感光元件技术应用的市场区块，包括光谱仪（spectroscopy）、超光谱成像（hyperspectral   Imaging）、生医成像（biomedical imaging）、显微镜、天文学、量子成像（quantum   imaging）、X-ray成像、机器视觉（machine vision）等应用。

　　综言之，CCD传感器仍坐稳光谱仪与影像研究应用等优势，而虽然相机市场风向转移至CMOS，但是随CCD制作成本降低、技术提升，可望打进一般性中阶市场与利基市场。