图像传感器的像元大小对图像质量的影响（下）
2026-06-26 来源:本站 点击次数:39
像元尺寸和满阱容量、读出噪声、暗电流
图像传感器像元的满阱容量是一个重要参数，它决定了图像传感器的总体动态，因此也决定了相机系统的动态。尽管满阱容量受像元结构、层结构和阱深度等各种参数的影响，但与光敏区域也有对应关系，像元的电容和热生暗电流也是如此。暗电流和像元电容8都会增加噪声行为，因此较大的像元也会显示较大的读出噪声。
表1：考虑满阱容量、读出噪声、暗电流
如何在像元大小和灵敏度方面比较相机性能
通常，将相同的场景成像到每个相机来进行对比是一个好主意，这意味着：
- 保持物距和照明恒定！
如果要比较相机，它们应该使用相同的分辨率，这意味着使用模拟Binning或数学求和/平均的方法，或选择感兴趣的区域（ROI功能）。
- 为所有相机保持或调整到相同的分辨率！
然后为每个相机选择合适的焦距，以让每个相机在激活的图像传感器区域看到相同的图像。
- 为每台相机选择具有合适焦距的对应镜头！
- 调整具有最大焦距、最大可用f值的镜头！
要进行适当的比较，请使用前文所述的f数公式，保持光圈D恒定，并计算其他镜头的相应 f数并尽可能调整它们 - 然后比较图像！
- 以所有镜头的光圈相等（相似）的方式调整镜头的f值！
- 比较相机的灵敏度！
像元较大的图像传感器是否比像元较小的图像传感器更灵敏？
答案是否定的，因为灵敏度与像元大小无关。在给定的光学设置中，具有较大像元的图像传感器由于较大的收集区域而以较低的分辨率提供较大的信号。但是，如果需要更灵敏的图像传感器，要查看的参数是与光谱有关的量子效率。因此，什么样的应用决定了什么样的图像传感器是最灵敏的，而非一锤定音。
尾注：
8. 因为Cypress等CMOS制造商提供的新技术可以克服所述问题，所以在本文中，对像素面积、像元电容以及kTC噪声之间的关系进行了略微简化。尽管如此，暗电流的增加依然存在，而其总和仍然遵循根据面积大小变化的规律。此外，在CCD和较新的CMOS图像传感器中，大部分噪声来自传输节点，这些噪声被相关双采样 (CDS)所抵消。
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