傳感器是高光譜成像儀重要的組成部分，CCD和CMOS是高光譜成像儀最為常用的兩種圖像傳感器，二者都是利用光敏二極管的感光原理進行光電轉(zhuǎn)換。那么，二者之間有什么區(qū)別？本文對高光譜成像儀CCD傳感器和CMOS傳感器性能做了比較。

高光譜成像儀CCD傳感器和CMOS傳感器工作原理：

CCD和CMOS傳感器是目前光譜成像中主要使用的兩種探測器。二者都是利用光敏二極管的感光原理進行光電轉(zhuǎn)換，除了制造工藝外CCD 和CMOS的主要差別在于電荷讀出的方式。CCD和CMOS探測器的工作原理示意如下圖所示，CCD的信號電荷到達讀出端口之前需要經(jīng)過多次的轉(zhuǎn)移，然后在讀出端口將信號電荷轉(zhuǎn)換成電壓值讀出，CMOS 直接在像元內(nèi)部將信號電荷轉(zhuǎn)換為電壓值，然后每一個像素通過X-Y坐標(biāo)系選通后直接讀出。

高光譜成像儀CCD傳感器和CMOS傳感器性能比較：

在用于光譜成像時，CCD相對于CMOS探測器主要存在以下幾方面的優(yōu)勢：

1.光學(xué)填充因子高

高分辨率的高光譜成像儀對探測器有著較高的感光能力需求。CMOS的像元上集成了尋址寄存器、放大器等部件，光填充因子較低，雖然可以采用加裝微透鏡或提高光刻技術(shù)的方法加以改善，但工藝復(fù)雜性隨之大大提高，削弱了CMOS圖像傳感器的成本優(yōu)勢，且光學(xué)填充率始終不可能達到100%。相比之下，CCD探測器的光學(xué)填充率通常都能夠達到100%，在相同的像元尺寸下感光能力更強。

2.量子效率曲線平滑

COMS器件在由于制造工藝和芯片結(jié)構(gòu)的原因，通常量子效率曲線會出現(xiàn)類似震蕩的線型。光譜響應(yīng)的不平滑性在目標(biāo)光譜識別上會帶來很大障礙，在振蕩谷底處波段的信噪比會降低，嚴重影響了光譜圖像的質(zhì)量和應(yīng)用價值。而CCD器件制作工藝避免了光譜震蕩的問題，光譜響應(yīng)曲線較為平滑。

3.動態(tài)范圍大

CMOS探測器由于像元集成度高，內(nèi)部線路復(fù)雜和工藝不完善等原因造成較大的固定圖像噪聲和讀出噪聲，影響了探測器動態(tài)范圍。而CCD的制作工藝更為完善，暗電流較小，采用電荷轉(zhuǎn)移讀出機制，像元經(jīng)過多次轉(zhuǎn)移從相同的讀出放大器端口讀出，像元的輸出信號均勻性較好且總的噪聲可以很好的控制，在相同的滿阱容量下動態(tài)范圍更大。