CCD/CMOS相机基础知识

CCD/CMOS相机基础知识

主要技术指标：

1. 像元尺寸
   概念：像元尺寸是指传感器上单位像元的物理宽度和高度。
   性能：它既能影响相机的灵敏度，也会影响科学相机捕获细节（采样率）的能力。在弱光成像中，增加像素尺寸可以大大提高相机的感光度，提升灵敏度，从而减少曝光时间、降低对光照条件的要求。
   每个光学系统都有一个对应的最小像素尺寸，这种情况下，即使选择更小像元尺寸的相机，不仅细节分辨率不会有所提升，还会降低成像灵敏度。

图像像素大小 = 像元尺寸/光学系统总放大倍数

2. 读出噪声
   概念：科学相机测量它在一次信号采集中捕获到的每个像素的光子数量时，总是存在一定程度的误差。这种不准确性被称为读出噪声。
   影响：读出噪声以电子数(e-)表示。弱光成像（拉曼）相机一般要求1~3e-，光子数在几十个光子的低光照水平。对于高光照，每个像素捕获数千个光子，因此小于5e-的读取噪声就可以被忽略。
   由于相机像素的并行结构，所有CMOS相机都表现出从像素到像素的读取噪声值分布。因此，有时在规格表上引用e-来表示读取噪声的两个值。指定中值即50%的像素具有等于或低于该值的读出噪声，并引出了相机典型读出噪声值。均方根(RMS)值指定了整个读出噪声分布的均方根，可以深入了解未包含在Median测量中的高读出噪声像素的范围。
   一些专门的弱光成像相机有一个低噪声模式，称为相关多采样模式或CMS。在这种模式下，帧率的降低是为了更精确的信号测量，读出噪声数值仅在1.1e-(Median )/ 1.2e- (RMS)左右。

3. 满阱容量(深度)
   概念