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，它決定了圖像傳感器的總體動態，因此也決定了相機系統的動態。盡管滿阱容量受像元結構、層結構和阱深度等各種參數的影響，但與光敏區域也有對應關系，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性能

通常，將相同的場景成像到每個相機來進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，它們應該使用相同的分辨率，這意味著使用模擬Binning或數學求和/平均的方法，或選擇感興趣的區域（ROI功能）。

• 為所有相機保持或調整到相同的分辨率！

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

• 為每臺相機選擇具有合適焦距的對應鏡頭！

• 調整具有最大焦距、最大可用 f 值的鏡頭！

要進行適當的比較，請使用前文所述的 f 數公式，保持光圈 D 恒定，并計算其他鏡頭的相應 f 數并盡可能調整它們 - 然后比較圖像！

• 以所有鏡頭的光圈相等（相似）的方式調整鏡頭的 f 值！

• 比較相機的靈敏度！

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，因為靈敏度與像元大小無關。在給定的光學設置中，具有較大像元的圖像傳感器由于較大的收集區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，要查看的參數是與光譜有關的量子效率。因此，什么樣的應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. 因為 Cypress 等 CMOS 制造商提供的新技術可以克服所述問題，所以，在本文中，對像素面積、像元電容以及 kTC 噪聲之間的關系進行了略微簡化。盡管如此，暗電流的增加依然存在，而其總和仍然遵循根據面積大小變化的規律。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點，這些噪聲被相關雙采樣 (CDS)所 抵消。