工业相机市场上主要有两种图像传感器:CCD传感器和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传感器现在不仅已经赶上CCD传感器,甚至还超越了它们。这两种传感器的主要区别在于它们的技术设计。
我们首先来比较一下这两种传感器的工作原理:
相机传感器使用称为“像素”的图像元件来检测光线。对于像素,一个常见的类比是想象一系列收集雨水的桶。
巨大的差异体现在传感器的读取方式上!
CCD图像传感器会顺序读取每个像素。
在我们的水桶类比中,水从一个水桶倒到下一个水桶,就像老式消防队传递水桶一样。
CMOS图像传感器会并行读取每个像素。这意味着CMOS相机读取速度可比同类CCD相机快100倍。
由于集成了评估电子器件,CMOS传感器与CCD相比具有以下优势:
- 与同尺寸CCD相比,帧率非常高
- 功耗显著降低
- 无伪影,即不会出现CCD常见的(图像源)意外差异,如光晕和拖影。
- 对光线要求更低:敏感的历史文献和书籍可以特别温和地进行数字化,因为在拍摄过程中可以显著降低光照强度。
- 由于可以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/ROI提供了更多选择。
- 相机尺寸更小,因为评估逻辑可以集成在同一芯片上(片上系统)。
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