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

高光譜相機CCD探測器：

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

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，以百萬像素為單位。CCD上感光組件的表面具有儲存電荷的能力，當其表面感受到光線時，會產(chǎn)生相應(yīng)量的電荷。整個CCD上的所有感光組件所產(chǎn)生的信號，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)碼相機成像的關(guān)鍵在于其感光層，為了擴展CCD的采光率，必須擴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為傳感器的開口面積而決定，而改由微型鏡片的表面積來決定。

“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；另一個是CMYK補色分色法。RGB即三原色分色法，幾乎所有人眼可以識別的顏色，都可以通過紅、綠和藍來組成。CMYK是由四個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)碼相機主要都是使用RGB彩色濾光片，即拜爾濾鏡（Bayer filter）。每四個像素形成一個單元，一個負責過濾紅色、一個過濾藍色，兩個過濾綠色（因為人眼對綠色比較敏感），結(jié)果每個像素都接收到感光訊號。

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

高光譜相機CMOS探測器：

CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）即互補性金屬氧化物半導(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)上占有絕對重要的地位。CMOS和CCD一樣也可用來感受光線變化，它通過其上帶負電和帶正電的晶體管來實現(xiàn)基本的成像功能，這兩個互補效應(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每個像素點都由一個感光電極、一個電信號轉(zhuǎn)換單元、一個信號傳輸晶體管、以及一個信號放大器所組成，相比CCD，會給圖像帶來更大的噪聲。

高光譜相機的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)在以下幾個方面：

1、結(jié)構(gòu)的不同

CCD傳感器中每一行中每一個像素的電荷數(shù)據(jù)都會依次傳送到下一個像素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進行放大輸出；而在CMOS傳感器中，每個像素都會鄰接一個放大器及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)生電荷信號的能力。CCD圖像傳感器靈敏度較CMOS傳感器高30%-50%。這主要因為CCD像元耗盡區(qū)深度可達10mm，具有可見光及近紅外光譜段的完全收集能力，而CMOS的象元對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采用的是單點信號傳輸?shù)姆绞?，通過簡單的二維坐標平面尋址技術(shù)，可以對任意的象元讀出數(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，可以保證信號傳輸?shù)牟皇д妫ＷC了圖像的完整性。而CMOS的每個象元都直接連接到AD轉(zhuǎn)換器上，沒有專門的通道可以使用，造成了噪點的增加，影響了到圖像的品質(zhì)。

5、成本比較

CCD 傳感器的中一個象元的損壞就會導(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。

總的來說，雖然CCD和CMOS圖像傳感器在各方面的比較中各有優(yōu)勢，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。