對(duì)于高光譜相機(jī)而言，相機(jī)的探測(cè)器是一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)，有的使用CCD探測(cè)器，有的使用COMS探測(cè)器。那么，CCD探測(cè)器和COMS探測(cè)器有什么區(qū)別？本文對(duì)高光譜相機(jī)的探測(cè)器CCD和COMS以及它們之間的區(qū)別作了介紹，對(duì)此感興趣的朋友可以了解一下！

高光譜相機(jī)CCD探測(cè)器：

數(shù)碼相機(jī)是使用電荷耦合器件CCD（或CMOS）作為成像部件，也是彩色相機(jī)的核心部件。CCD/CMOS是相機(jī)用來(lái)感光成像的部件，相當(dāng)于光學(xué)傳統(tǒng)相機(jī)中的膠卷。

CCD芯片（Charge Coupled Device），即電荷耦合器，是一種特殊的半導(dǎo)體材料。它是由大量的獨(dú)立光敏元件組成，這些光敏元件通常是按矩陣排列的，以百萬(wàn)像素為單位。CCD上感光組件的表面具有儲(chǔ)存電荷的能力，當(dāng)其表面感受到光線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)量的電荷。整個(gè)CCD上的所有感光組件所產(chǎn)生的信號(hào)，就構(gòu)成了一幅完整的畫面。

CCD的結(jié)構(gòu)為三層，第一層“微型鏡頭”；第二層“分色濾色片”；第三層“感光層”。

“微型鏡頭”。數(shù)碼相機(jī)成像的關(guān)鍵在于其感光層，為了擴(kuò)展CCD的采光率，必須擴(kuò)展單一像素的受光面積。但是提高采光率的辦法也容易使畫質(zhì)下降。這一層“微型鏡頭”就等于在感光層前面加上一副眼鏡。因此感光面積不再因?yàn)閭鞲衅鞯拈_(kāi)口面積而決定，而改由微型鏡片的表面積來(lái)決定。

“分色濾色片”。CCD的第二層是“分色濾色片”。目前有兩種分色方，一是RGB原色分色法，也就是Bayer分色法；另一個(gè)是CMYK補(bǔ)色分色法。RGB即三原色分色法，幾乎所有人眼可以識(shí)別的顏色，都可以通過(guò)紅、綠和藍(lán)來(lái)組成。CMYK是由四個(gè)通道的顏色配合而成，他們分別是青（C）、洋紅（M）、黃（Y）、黑（K）。目前，一般使用的彩色數(shù)碼相機(jī)主要都是使用RGB彩色濾光片，即拜爾濾鏡（Bayer filter）。每四個(gè)像素形成一個(gè)單元，一個(gè)負(fù)責(zé)過(guò)濾紅色、一個(gè)過(guò)濾藍(lán)色，兩個(gè)過(guò)濾綠色（因?yàn)槿搜蹖?duì)綠色比較敏感），結(jié)果每個(gè)像素都接收到感光訊號(hào)。

“感光層”。CCD的第三層是“感光層”，這層主要是負(fù)責(zé)將穿過(guò)濾色層的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將信號(hào)傳送到影像處理芯片還原，它是CCD的核心器件。

高光譜相機(jī)CMOS探測(cè)器：

CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）即互補(bǔ)性金屬氧化物半導(dǎo)體，其在微處理器、閃存和特定用途集成電路（ASIC）的半導(dǎo)體技術(shù)上占有絕對(duì)重要的地位。CMOS和CCD一樣也可用來(lái)感受光線變化，它通過(guò)其上帶負(fù)電和帶正電的晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)基本的成像功能，這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流可被處理芯片記錄和解讀成影像。由于大多數(shù)CMOS每個(gè)像素點(diǎn)都由一個(gè)感光電極、一個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)換單元、一個(gè)信號(hào)傳輸晶體管、以及一個(gè)信號(hào)放大器所組成，相比CCD，會(huì)給圖像帶來(lái)更大的噪聲。

高光譜相機(jī)的CCD和COMS的區(qū)別：

作為兩種最為常用的圖像傳感器，CCD和CMOS之間有著諸多的差異，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、結(jié)構(gòu)的不同

CCD傳感器中每一行中每一個(gè)像素的電荷數(shù)據(jù)都會(huì)依次傳送到下一個(gè)像素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進(jìn)行放大輸出；而在CMOS傳感器中，每個(gè)像素都會(huì)鄰接一個(gè)放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路，用類似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。它們的結(jié)構(gòu)示意圖如x下圖所示。

2、靈敏度的比較

靈敏度代表傳感器的光敏單元收集光子產(chǎn)生電荷信號(hào)的能力。CCD圖像傳感器靈敏度較CMOS傳感器高30%-50%。這主要因?yàn)镃CD像元耗盡區(qū)深度可達(dá)10mm，具有可見(jiàn)光及近紅外光譜段的完全收集能力，而CMOS的象元對(duì)紅光及近紅外光的吸收比較困難。

3、響應(yīng)速度

由于CCD采用了串行連續(xù)掃描的工作方式，可以一次性的讀出整行或者整列的數(shù)據(jù)。而CMOS采用的是單點(diǎn)信號(hào)傳輸?shù)姆绞剑ㄟ^(guò)簡(jiǎn)單的二維坐標(biāo)平面尋址技術(shù)，可以對(duì)任意的象元讀出數(shù)據(jù)，故基于CMOS技術(shù)的圖像傳感器的信號(hào)傳輸速度較快。

4、噪聲比較

CCD有專屬的數(shù)據(jù)通道，可以保證信號(hào)傳輸?shù)牟皇д?，保證了圖像的完整性。而CMOS的每個(gè)象元都直接連接到AD轉(zhuǎn)換器上，沒(méi)有專門的通道可以使用，造成了噪點(diǎn)的增加，影響了到圖像的品質(zhì)。

5、成本比較

CCD 傳感器的中一個(gè)象元的損壞就會(huì)導(dǎo)致整排或整列數(shù)據(jù)不能傳送，而 CMOS 圖像傳感器采用的是半導(dǎo)體電路常用的CMOS工藝，所以其周邊電路可以很容易的集成到芯片中，節(jié)省了成本。故 CCD 傳感器的成本要高于CMOS。

總的來(lái)說(shuō)，雖然CCD和CMOS圖像傳感器在各方面的比較中各有優(yōu)勢(shì)，但是由于CCD傳感器在靈敏度和控制噪聲方面的優(yōu)越表現(xiàn)，使它逐漸成為了圖像傳感器的主流。