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，且光學填充率始終不可能達到100%。相比之下，CCD探測器的光學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。