工业相机根据芯片类型

CCD和CMOS

通常情况下,工业相机根据芯片类型可分为CCD和CMOS两种。

 

图:光子到电子的转化过程 (a) CCD; (b) CMOS

CCD和CMOS的比较如下图所示:

图:CCD和CMOS比较

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1 CCD

CCD传感器接收到光照后,将光信号转化为电信号,并产生与光强相关的电流(模拟信号)。在CCD传感器中,每个感光元件不进行进一步的处理,而是直接输出到垂直寄存器,然后传送到水平寄存器,在经过放大器放大后统一输出。由于感光元件产生的电信号非常微弱且存在电压损耗,无法直接进行模数转换,因此这些输出数据需要经过CCD传感器中的放大器进行统一放大处理。经过放大器处理后,每个像素的电信号强度都获得相同幅度的增大,从而减少噪点。然后,通过模数转换芯片将信号转换为数字信号,并以二进制数字图像矩阵的形式输出给专门的DSP处理芯片。

2 CMOS

与CCD的工作方式相比,CMOS传感器中的每个感光元件直接整合了放大器和模数转换逻辑。当感光二极管接收光照并产生模拟的电信号后,电信号首先由感光元件内部的放大器放大,然后直接转换为相应的数字信号。因此,在CMOS传感器中,每个感光元件都可以产生最终的数字输出,并将合并后的数字信号直接传递给DSP芯片进行处理。由于放大器是模拟器件,很难保证每个像素的放大率完全一致,导致放大后的图像数据无法在最终的输出结果中准确反映拍摄的物体,使得CMOS传感器的品质明显低于CCD传感器。不过,目前这方面的技术已经得到了大幅改善。