紅外相機(jī)CCD和CMOS測(cè)試效果比較

更新時(shí)間：2022-02-21 點(diǎn)擊次數(shù)：2639

紅外相機(jī)的“底"——CCD和CMOS的5個(gè)區(qū)別。我們常說(shuō)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(lái)說(shuō)，傳感器就是其核心，是相機(jī)感受光線(xiàn)并把光線(xiàn)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(lái)表示和存儲(chǔ)。

相關(guān)產(chǎn)品推薦成像、感光儀器

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(wàn)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(guò)USB 數(shù)據(jù)線(xiàn)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(jué)、顯微接口、測(cè)量相機(jī)、天文相機(jī)等）。

光譜范圍	400-1700nm
鏡頭	F1.4/26mm，C-mount
視場(chǎng)范圍	25°
信噪比	48dB
規(guī)格	CMOS 1/3 inch
格式1	1280 x 1024 (15Hz or 7Hz)
格式2	640 x 480 (60Hz or 30Hz)
幀頻	CCIR標(biāo)準(zhǔn)(25fps)
數(shù)據(jù)接口	USB2.0
標(biāo)準(zhǔn)件包括	CONTOUR-IR CMOS相機(jī)、濾波片、定距環(huán)、工具箱

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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(guò)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。

參數(shù)	單位	指標(biāo)
相機(jī)規(guī)格	/	Cam-1550-IR463125
工作波長(zhǎng)	nm	1480-1600nm
像素大小	um	3.75微米x3.75微米
最大分辨率	NA	1296(h)x964(V)
動(dòng)態(tài)范圍	dB	56.77
傳輸速率	mbit/s	480
動(dòng)態(tài)范圍	位	9.43
最小輸入功率	UW	10
測(cè)量時(shí)間	S	<2s(1 s with smaller measurement ranges)
視頻數(shù)據(jù)輸出	/	8位和16位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)
模數(shù)轉(zhuǎn)換器模擬裝置	/	12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器
部分圖像模式	/	基于格式7的像素分類(lèi)和感興趣區(qū)域模式
儀器設(shè)備接口	V	5針Mini-bUSB2.0數(shù)碼接口，用于相機(jī)控制、視頻數(shù)據(jù)傳輸和電源
電腦配置要求	NA	PC running Windows 7, 8, or 10, 1 GB available RAM, USB 2.0 (or later) port, monitor, pointing device
預(yù)熱時(shí)間	Min	<5
溫度	°C	+15°C to +30°C (-10°C to +70°C storage)
壓力	mm	500-900
潮濕度	%	≤90% R.H. at+40°C(no condensation)
圖像傳感器型號(hào)	NA	索尼漸進(jìn)式掃描接口線(xiàn)間傳輸ICX445 1/3 Exview HAD CCDTM
重量	Kg	14 lbs
供電需求	/	90-264 VAC, 47-63 Hz, 50 VA max

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(kāi)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(kāi)激光器，功率在2mw 左右。在軟件界面上觀察光斑圖像。

1550nm

四、900-1700nm短波紅外InGaAs銦鎵砷相機(jī)

1、產(chǎn)品介紹

筱曉光子提供的線(xiàn)陣/面陣，近紅外相機(jī)/短波紅外相機(jī)/銦鎵砷相機(jī)，采用銦鎵砷（InGaAs）材料，在非制冷條件下，仍然在近紅外波段（NIR，SWIR）擁有高靈敏度，量子效率高達(dá)80%。光譜探測(cè)范圍是900-1700nm短波紅外波段，并可擴(kuò)展到400-1700nm和1000-2500nm。

參數(shù)型號(hào)	MPCAM-990SWIR-TEC
傳感器類(lèi)型	1.3MP In Ga As Image Sensor
接口	USB 3.0 Bulk Transfer
輸出位深度	12bit
幀速率	72fps(12bit)
快門(mén)速度	20.3µsec.～2sec.
同步系統(tǒng)	Internal Synchronization
透鏡支架	C Mount
供電	DC5V USB BUS Power
功率消耗	Under Approx.11W
環(huán)境條件	操作溫度濕度: 10~40°C / 10~80%(Non-condensing) 存儲(chǔ)溫度濕度: 0~60°C /10~95%(Non-condensing)
外形尺寸	71.6(W)x61.5(H)x78.0(D)mm ※Lens, Tripod and cables not included
重量	About 440g