圖像傳感器可將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其光電參數(shù)直接決定了成像質(zhì)量，是所有成像設(shè)備中的核心關(guān)鍵器件。圖像傳感器分為 CCD器件和CMOS 器件。CMOS圖像傳感器在幀頻、集成度、可靠性、功耗和成本等方面優(yōu)勢明顯。隨著 CMOS 技術(shù)的不斷進(jìn)步，CMOS 圖像傳感器的成像性能已接近或超越 CCD 器件，在高端工業(yè)、醫(yī)療、和科研應(yīng)用中逐步取代 CCD，成為主流圖像傳感技術(shù)。
無論是 CMOS 或 CCD 圖像傳感器，其光電參數(shù)都可依據(jù)業(yè)界成熟的 EMVA1288 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)。

圖像傳感器的主要光電參數(shù)

CMOS 和 CCD 圖像傳感器的性能指標(biāo)可分為光學(xué)指標(biāo)和電學(xué)指標(biāo)，而其成像質(zhì)量主要取決于以下光學(xué)指標(biāo)：

分辨率及像元尺寸（Resolution and Pixel size）

快門類型（Shutter Type）

量子效率（Quantum Efficiency, QE）

靈敏度（Sensitivity）

暗噪聲（Dark Noise）

滿阱容量（Full Well Capacity, FWC）

動(dòng)態(tài)范圍（Dynamic Range, DR）

暗電流（Dark Current, DC）

除上述光學(xué)指標(biāo)外，圖像傳感器的電學(xué)指標(biāo)，如幀頻、功耗、輸出格式及數(shù)據(jù)率也是設(shè)計(jì)成像系統(tǒng)時(shí)需要考慮的重要指標(biāo)。

如何選擇合適的圖像傳感器

圖像傳感器的選型是決定成像系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。在選型時(shí)，首先需要確定該成像系統(tǒng)的應(yīng)用及拍攝環(huán)境參數(shù)，如所拍攝場景的大小及在該場景下需要解析的最小物體、拍攝距離、幀頻、曝光時(shí)間、所拍攝場景內(nèi)光強(qiáng)范圍等。由上述參數(shù)可確定圖像傳感器的分辨率、像元尺寸、快門類型、幀頻和動(dòng)態(tài)范圍等關(guān)鍵光電參數(shù)。
機(jī)器視覺應(yīng)用中，一般幀頻>50fps，拍攝距離短，生產(chǎn)環(huán)境光強(qiáng)可控，曝光時(shí)間較短，一般采用全局快門圖像傳感器，除特殊應(yīng)用外，動(dòng)態(tài)范圍 60dB 可以滿足大多數(shù)機(jī)器視覺的要求。在高速自動(dòng)化生產(chǎn)線上應(yīng)用的機(jī)器視覺產(chǎn)品，對幀頻要求躲在 150-300fps 之間。由于機(jī)器視覺產(chǎn)品用量較大，對于芯片的價(jià)格有較高的要求。
安防監(jiān)控和智能交通監(jiān)控應(yīng)用：目前安防監(jiān)控和只能交通監(jiān)控應(yīng)用的主要趨勢是低照度、星光級(jí)相機(jī)，主要關(guān)注夜晚成像分辨能力，以減少對 LED 照明/補(bǔ)光的依賴。這要求傳感器具有高靈敏度和低暗噪聲。另外室外場景光強(qiáng)范圍寬，對于圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍也有較高要求。該類應(yīng)用中，因?yàn)槎嗯臄z運(yùn)動(dòng)物體，一般采用全局快門芯片。
長曝光時(shí)間應(yīng)用，如天文應(yīng)用、熒光成像等，要求像元尺寸較大，噪聲低、靈敏度高、并對傳感器的暗電流，尤其在深度制冷后的暗電流有較高要求，從而能夠采集微弱的生物光信號(hào)并得到信噪比較高的圖像。該類應(yīng)用中多采用卷簾快門。
數(shù)字成像應(yīng)用：如單反相機(jī)、中畫幅相機(jī)等對傳感器的綜合性能要求較高、一般采用卷簾快門芯片。數(shù)字成像對芯片的色彩還原度、光角度相應(yīng)也有較高要求。因?yàn)闅v史原因，數(shù)字成像行業(yè)往往沿用膠片攝影評價(jià)體系，如 F-Stop, ISO 等，一般不采用 EMVA1288 評價(jià)圖像傳感器芯片性能。
航天航空應(yīng)用：在航空或低軌航天應(yīng)用，因?yàn)槲矬w在焦平面移動(dòng)速度較快，因此往往采用全局快門芯片，或 TDI 芯片（時(shí)間延遲積分）成像。對高軌航天應(yīng)用，因?yàn)槟繕?biāo)物體在焦平面上尺寸較小且相對靜止，也可以采用成像質(zhì)量更好的卷簾快門芯片。某些對靈敏度要求高的應(yīng)用，也采用卷簾快門芯片，另外，航空航天應(yīng)用對器件的可靠性、抗輻照能力、功耗、微光或近紅外靈敏度、滿阱、響應(yīng)均勻度也有較高要求。