本文介绍了相机基于不同类型的传感器，如 CCD、CMOS 和zui近的 sCMOS（科学 CMOS），包括背照式版本。
1. 回顾 CCD、CMOS 和 sCMOS 传感器的简单指南
XIMEA 产品组合提供广泛的相机，这些相机基于不同类型的传感器，如 CCD、CMOS 和zui近的 sCMOS（科学 CMOS），包括背照式版本。一般来说，传感器有多种分辨率、传感器和像素尺寸、噪声水平、帧速率和许多其他规格。不同的应用需要或强调可能相互排除的特定参数，例如，低噪声很难与快速相结合。如果您不确定哪种类型的传感器可以获得什么性能，也许以下概述可以提供一些启示。
KAI系列CCD传感器
2. 图像传感器
广泛使用的图像传感器基于这三种技术：较旧的CCD，其次是CMOS和sCMOS。
CCD传感器 - 采用CCD技术的相机
电荷耦合器件或 CCD 是一种蚀刻在硅表面上的集成电路，形成称为像素的光敏元件。落在该表面上的光子会产生电荷，电子设备可以读取该电荷并将其转化为数字信号。
CCD 的尺寸可能会有所不同，适合不同的应用类型，通常适用于科学领域。与其他传感器一样，CCD 可以可视化为收集雨水（光子）的水桶（像素）阵列，其中每个水桶暴露在雨水中的时间相同。曝光用不同数量的光子填充像素，然后一次读取一个像素。这个过程首先将光子传输到相邻的空柱中。该列中的像素将它们的光子向下传输到zui终像素，相机的电子设备会读出该像素并将其转换为计算机可以理解和存储的数字。
无论如何，CCD 类型的传感器越来越受欢迎，在索尼宣布到 2025 年停产其产品线后，它们的使用量正在下降。
虽然速度相当慢，但它们的主要优点仍然是zui长曝光时间和 ADC 为 16 位甚至更多。XIMEA 用 CMOS 取代了 CCD 相机，并通过帕尔贴结合了热电冷却的 sCMOS 相机。这些传感器还提供带胶带盖板玻璃和不带微透镜的版本。
带全局快门的各种CMOS传感器
3. CMOS传感器 - 采用CMOS技术的相机
虽然 CCD 具有低读取噪声和暗电流、高灵敏度和高动态范围，但互补金属氧化物半导体或 CMOS 在所有这些方向上都在快速迎头赶上。过去，一个主要区别是滚动快门，它在跟踪快速运动过程中以所谓的拖尾效应困扰着 CMOS——大多数配备全局快门的新型号不再如此。此外，CMOS 还增加了其主要优势，如高速和更便宜的成本。因此，CMOS 现在是使用广泛的技术，并提供了广泛的传感器选择。
CMOS相机技术细节
然而，由于CMOS使用表面元件，因此该技术存在缺点。对于光子，可以使用微透镜将它们引导到未被金属部件覆盖的区域并恢复一些损失，但这当然是电子不可能的。此外，尽管CMOS器件可以在给定温度下产生低暗电流，但由于每个CMOS像素的读取噪声增强，这通常无关紧要。因此，CMOS 通常不会像 CCD 那样冷却。
CMOS相机模块
CMOS 传感器的一个主要优势是，特别是在板级版本中，它们非常适合用于嵌入式视觉系统。它们的速度、尺寸、重量、可更换性和其他因素也有助于创建强大的移动多摄像头设置。
Gpixel 新的科学 CMOS 传感器
4. sCMOS传感器 - 使用sCMOS技术的相机
科学CMOS（sCMOS）是一项基于下一代CMOS图像传感器（CIS）设计和制造技术的突破性技术。sCMOS技术提供了一种独特的能力，可以同时提供来自其他传感器类型的不同性能参数。
带背照式的大画幅 sCMOS 传感器
5. 背面照明 sCMOS
与 CCD 传感器一样，CMOS（和 sCMOS）有一个 BSI 版本，从背面照明。这意味着它们需要做得非常薄，这会大大降低良率，特别是对于较大的传感器，这推高了价格。低能电子可能会很快被吸收，并且电子对将在硅的本征层中产生，在那里它们很容易重新组合。然而，这一切都可以通过背薄 sCMOS 在其峰值吸收波长下的光灵敏度来补偿。它们将高达 95% 的入射光子转换为可用信号，可以使用低噪声电子设备读取。
6. 哪种技术可以为相机制造更好的图像传感器？
正如您已经猜到的那样，答案类似于关于哪种接口技术更适合应用程序的问题。这取决于应用/使用的要求以及妥协。例如，如果优先考虑高灵敏度和/或低噪声，那么就忘记高速和低价格。下表近似了一些参数，以提供更简单的概述。
CCD、CMOS和sCMOS传感器的技术规格比较
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