像元尺寸和滿阱容量、讀出噪聲、暗電流

圖像傳感器像元的滿阱容量是一個重要參數(shù)，它決定了圖像傳感器的總體動態(tài)，因此也決定了相機(jī)系統(tǒng)的動態(tài)。盡管滿阱容量受像元結(jié)構(gòu)、層結(jié)構(gòu)和阱深度等各種參數(shù)的影響，但與光敏區(qū)域也有對應(yīng)關(guān)系，像元的電容和熱生暗電流也是如此。暗電流和像元電容⁸都會增加噪聲行為，因此較大的像元也會顯示較大的讀出噪聲。

表 5：考慮滿阱容量、讀出噪聲、暗電流

如何在像元大小和靈敏度方面比較相機(jī)性能

通常，將相同的場景成像到每個相機(jī)來進(jìn)行對比是一個好主意，這意味著：

• 保持物距和照明恒定！

如果要比較相機(jī)，它們應(yīng)該使用相同的分辨率，這意味著使用模擬Binning或數(shù)學(xué)求和/平均的方法，或選擇感興趣的區(qū)域（ROI功能）。

• 為所有相機(jī)保持或調(diào)整到相同的分辨率！

然后為每個相機(jī)選擇合適的焦距，以讓每個相機(jī)在激活的圖像傳感器區(qū)域看到相同的圖像。

• 為每臺相機(jī)選擇具有合適焦距的對應(yīng)鏡頭！

• 調(diào)整具有最大焦距、最大可用 f 值的鏡頭！

要進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋容^，請使用前文所述的 f 數(shù)公式，保持光圈 D 恒定，并計(jì)算其他鏡頭的相應(yīng) f 數(shù)并盡可能調(diào)整它們 - 然后比較圖像！

• 以所有鏡頭的光圈相等（相似）的方式調(diào)整鏡頭的 f 值！

• 比較相機(jī)的靈敏度！

像元較大的圖像傳感器是否比像元較小的圖像傳感器更靈敏？

答案是否定的，因?yàn)殪`敏度與像元大小無關(guān)。在給定的光學(xué)設(shè)置中，具有較大像元的圖像傳感器由于較大的收集區(qū)域而以較低的分辨率提供較大的信號。但是，如果需要更靈敏的圖像傳感器，要查看的參數(shù)是與光譜有關(guān)的量子效率。因此，什么樣的應(yīng)用決定了什么樣的圖像傳感器是最靈敏的，而非一錘定音。

尾注：

8. 因?yàn)?Cypress 等 CMOS 制造商提供的新技術(shù)可以克服所述問題，所以，在本文中，對像素面積、像元電容以及 kTC 噪聲之間的關(guān)系進(jìn)行了略微簡化。盡管如此，暗電流的增加依然存在，而其總和仍然遵循根據(jù)面積大小變化的規(guī)律。此外，在 CCD 和較新的 CMOS 圖像傳感器中，大部分噪聲來自傳輸節(jié)點(diǎn)，這些噪聲被相關(guān)雙采樣 (CDS)所 抵消。