紅外相機(jī)的“底"——CCD和CMOS的5個區(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概念——傳感器。對于相機(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)化為電子信號的部件。數(shù)碼相機(jī)就是將外部影像的每一個像素用這些電子信號來表示和存儲。
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一、CMOS和CCD的區(qū)別
1、靈敏度差異
由于CMOS傳感器的每個象素由四個晶體管與一個感光二極管構(gòu)成(含放大器與A/D轉(zhuǎn)換電路)，使得每個象素的感光區(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)，只要其中有一個象素不能運(yùn)行，就會導(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傳感器的成本會高于CMOS傳感器。
3、分辨率差異
CMOS傳感器的每個象素都比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，CCD傳感器的分辨率通常會優(yōu)于CMOS傳感器的水平。
4、噪聲差異
由于CMOS傳感器的每個感光二極管都需搭配一個放大器，而放大器屬于模擬電路，很難讓每個放大器所得到的結(jié)果保持一致，因此與只有一個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式，感光二極管所產(chǎn)生的電荷會直接由晶體管放大輸出，但CCD傳感器為被動式采集，需外加電壓讓每個象素中的電荷移動，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)品介紹及測試
1、產(chǎn)品介紹
美國近紅外CMOS 數(shù)字照相機(jī)，帶USB2.0接口，設(shè)計(jì)用于個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)上對圖片靈活的實(shí)時操縱，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，每個照相單元中都含有微透鏡和級聯(lián)式增強(qiáng)。相機(jī)在使用時通過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 |
波長響應(yīng)
2、實(shí)驗(yàn)測試及結(jié)果
操作步驟：
（1）安裝CMOS 軟件和驅(qū)動程序，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。對準(zhǔn)相機(jī)的小孔，在軟件界面上觀察測試光斑。
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/對準(zhǔn)，發(fā)射器、激光器、高速光纖或直接成像通過一個附加的鏡頭。Caml-適配器使用時輕松且經(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 | 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) |
| 動態(tài)范圍 | dB | 56.77 |
| 傳輸速率 | mbit/s | 480 |
| 動態(tài)范圍 | 位 | 9.43 |
| 最小輸入功率 | UW | 10 |
| 測量時間 | 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 | NA | 索尼漸進(jìn)式掃描接口線間傳輸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
| 參數(shù)型號 | MPCAM-990SWIR-TEC |
| 傳感器類型 | 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 |
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1550nm激光器的測試，我們發(fā)現(xiàn)InGaAs銦鎵砷相機(jī)測出來的光斑邊緣更清晰，效果更好。
(空格分隔,最多3個,單個標(biāo)簽最多10個字符)
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