市场上用于工业相机的图像传感器主要有两种:CCD 和 CMOS 传感器。
CCD 传感器(电荷耦合器件)和 CMOS 传感器(互补金属氧化物半导体)都能将光(光子)转换为电信号(电子)。在性能方面,CMOS 传感器不仅已经赶上,甚至超越了 CCD 传感器。这两种传感器类型的主要区别在于其技术设计。
我们首先来比较这两种传感器的工作原理:
相机传感器使用称为“像素”的成像元件来捕捉光线。关于像素,一个流行的类比是想象一排收集雨水的桶。
关键在于传感器如何读取!

CCD 传感器仅按顺序读取每个像素。
在我们的类比中,水就像老式消防队一样,从一个桶倒到下一个桶,直到被测量。

CMOS 传感器则并行读取每个像素。这使得 CMOS 相机的读取速度比同类 CCD 相机快 100 倍。

由于集成了评估电子元件,CMOS 传感器与 CCD 传感器相比具有以下优势:
- 与同尺寸CCD相比,帧速率极高
- 功耗显著降低
- 避免了所谓的伪影,即与图像源之间无意产生的差异,例如CCD典型的“溢光”(Blooming)和“拖影”(Smearing)现象不会出现。
- 光照需求更低:敏感的历史文献和书籍可以得到特别温和的数字化处理,因为拍摄时的光照强度可以大幅降低。
- 由于通过直接寻址单个像素进行灵活读取,CMOS传感器为像素合并(Binning)和局部扫描/感兴趣区域(Partial Scan/ROI)提供了更多可能性。
- 摄像头尺寸更小,因为评估逻辑可以集成在同一芯片上(系统级芯片)。