紅外相機(jī)的“底"——CCD和CMOS的5個(gè)區(qū)別。我們常說的“底"，或者成像器件，或者感光元件都是同一個(gè)概念——傳感器。對(duì)于相機(jī)來說，傳感器就是其核心，是相機(jī)感受光線并把光線轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)的部件。數(shù)碼相機(jī)就是將外部影像的每一個(gè)像素用這些電子信號(hào)來表示和存儲(chǔ)。

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一、CMOS和CCD的區(qū)別

1、靈敏度差異

由于CMOS傳感器的每個(gè)象素由四個(gè)晶體管與一個(gè)感光二極管構(gòu)成(含放大器與A/D轉(zhuǎn)換電路)，使得每個(gè)象素的感光區(qū)域遠(yuǎn)小于象素本身的表面積，因此在象素尺寸相同的情況下，CMOS傳感器的靈敏度要低于CCD傳感器。

2、成本差異

由于CMOS傳感器采用一般半導(dǎo)體電路常用的CMOS工藝，可以輕易地將周邊電路(如AGC、CDS、Timing generator、或DSP等)集成到傳感器芯片中，因此可以節(jié)省外圍芯片的成本。

由于CCD采用電荷傳遞的方式傳送數(shù)據(jù)，只要其中有一個(gè)象素不能運(yùn)行，就會(huì)導(dǎo)致一整排的數(shù)據(jù)不能傳送，因此控制CCD傳感器的成品率比CMOS傳感器困難許多，因此，CCD傳感器的成本會(huì)高于CMOS傳感器。

3、分辨率差異

CMOS傳感器的每個(gè)象素都比CCD傳感器復(fù)雜，其象素尺寸很難達(dá)到CCD傳感器的水平，因此，當(dāng)我們比較相同尺寸的CCD與CMOS傳感器時(shí)，CCD傳感器的分辨率通常會(huì)優(yōu)于CMOS傳感器的水平。

4、噪聲差異

由于CMOS傳感器的每個(gè)感光二極管都需搭配一個(gè)放大器，而放大器屬于模擬電路，很難讓每個(gè)放大器所得到的結(jié)果保持一致，因此與只有一個(gè)放大器放在芯片邊緣的CCD傳感器相比，CMOS傳感器的噪聲就會(huì)增加很多，影響圖像品質(zhì)。

5、功耗差異

CMOS傳感器的圖像采集方式為主動(dòng)式，感光二極管所產(chǎn)生的電荷會(huì)直接由晶體管放大輸出，但CCD傳感器為被動(dòng)式采集，需外加電壓讓每個(gè)象素中的電荷移動(dòng)，而此外加電壓通常需要達(dá)到12~18V。

因此，CCD傳感器除了在電源管理電路設(shè)計(jì)上的難度更高之外(需外加 power IC)，高驅(qū)動(dòng)電壓更使其功耗遠(yuǎn)高于CMOS傳感器的水平。

綜上所述，CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都優(yōu)于CMOS傳感器，而CMOS傳感器則具有低成本、低功耗、以及高整合度的特點(diǎn)。

二、近紅外CMOS數(shù)字相機(jī)產(chǎn)品介紹及測(cè)試

1、產(chǎn)品介紹

美國(guó)近紅外CMOS 數(shù)字照相機(jī)，帶USB2.0接口，設(shè)計(jì)用于個(gè)人電腦或筆記本電腦上。USB2.0接口高達(dá)400兆/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率使得我們能夠在計(jì)算機(jī)上對(duì)圖片靈活的實(shí)時(shí)操縱，即使是在百萬像素下設(shè)置的幀格式。該相機(jī)采用最新CMOS 傳感器，提高了相機(jī)的敏感度，每個(gè)照相單元中都含有微透鏡和級(jí)聯(lián)式增強(qiáng)。相機(jī)在使用時(shí)通過USB 數(shù)據(jù)線與電腦連接。該相機(jī)廣泛應(yīng)用于科學(xué)、醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域（如技術(shù)設(shè)備、機(jī)器視覺、顯微接口、測(cè)量相機(jī)、天文相機(jī)等）。

波長(zhǎng)響應(yīng)

2、實(shí)驗(yàn)測(cè)試及結(jié)果

操作步驟：

（1）安裝CMOS 軟件和驅(qū)動(dòng)程序，打開軟件界面；

（2）安裝1550nm激光器，輸出光纖連接到光纖準(zhǔn)直器；

（3）打開激光器，功率在20mW左右。對(duì)準(zhǔn)相機(jī)的小孔，在軟件界面上觀察測(cè)試光斑。

左：1310nm；右：1550nm

三、經(jīng)濟(jì)型近紅外數(shù)字相機(jī)(1480-1600nm)

1、產(chǎn)品介紹

CAM-1550IR適用于經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的實(shí)時(shí)紅外成像應(yīng)用的照相機(jī)，利用我們現(xiàn)有的技術(shù)，我們開發(fā)了CAM-1550IR在1550nm處優(yōu)化了最高靈敏度，理想情況下適用于通信頻帶的波束定位/對(duì)準(zhǔn)，發(fā)射器、激光器、高速光纖或直接成像通過一個(gè)附加的鏡頭。Caml-適配器使用時(shí)輕松且經(jīng)濟(jì)地調(diào)整相機(jī)在1550nm處使用。

相機(jī)傳感器涂層吸收的靈敏度

2、實(shí)驗(yàn)測(cè)試及結(jié)果

操作步驟：

（1）安裝相機(jī)軟件，連接USB，打開軟件界面；

（2）安裝激光器，輸出光纖連接到光纖準(zhǔn)直器；

（3）打開激光器，功率在2mw 左右。在軟件界面上觀察光斑圖像。

1550nm

相機(jī)傳感器涂層的吸收靈敏度

結(jié)論：通過三種相機(jī)對(duì)1550nm激光器的測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)InGaAs銦鎵砷相機(jī)測(cè)出來的光斑邊緣更清晰，效果更好。