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2015
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工业相机特性参数详解
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2015-11-20 11:12:44来源: 中国视觉网

 

  Dark current暗电流

  指的是在无光照的情况下,因为传感器像素因为半导体绝缘层的漏电而导致的信号电流。这在CCD器件就是直接的导致噪声,CMOS器件在采用有源像素的技术情况下,也对整体累计的噪声有贡献,但权重比较小。
产生暗电流的主要原因是:耗尽的硅衬底中电子自价带至导带的本征跃迁,少数载流子在中性体内的扩散及Si-SiO2界面引起的暗电流。在大多数情况下,以Si-SiO2界面引起的暗电流第三种原因产生的暗电流为主。为了减小暗电流,应采用缺陷尽可能少的晶体和减少玷污。另外,暗电流还与温度有关。温度越高,热激发产生的载流子越多,暗电流就越大。

  Smear拖影
  在帧转移型CCD中,由光敏区向存贮区转移电荷时,光敏区在场逆程的光积分电荷被带到下一场信号中,或者硅片深处的光生载流子向邻近势阱扩散,从而致使图像模糊,这种现象称为拖影。拖影将使图像对比度下降。在行转移型CCD中,光敏单元被转移单元(垂直移位寄存器)所隔开。在场消隐期间,光敏单元的电荷移到转移单元,当图像经寄存器以水平速率移位时,过载光敏单元的剩余量可能泄漏到寄存器中,所形成的拖影也会导致图像模糊。在对黑色背景中的明亮目标进行成像时,拖影现象最为明显。通常用电平值的大小(dB)表示拖影的程度,也可用百分比表示。

  Time Noise时间积分噪声
  指相机像敏面在无光照情况下,在时间轴上累计的噪声的RMS在A/D量化后的等效灰度值(DN,Digital Number,A/D量化后的灰度值)。噪声来源比较多,比如常见的有热噪声、像素读出噪声、数据量化噪声等。这些都是随机噪声。MV-D1024-80的该指标是< 0.5 DN RMS @ 8bit,这是指在无光照情况下,噪声RMS在经过8位A/D量化后<0.5个灰度值。把这个量转化为电压就比较清楚了。对于MV-D1024-80,量化电压为1.4V,精度为8位,则噪声的RMS值<1.4V/256 *0.5=2.73mv。

  Fixed Pattern Noise固定模式噪声
  该噪声称为固定模式噪声,它是因为CMOS光电传感器在制造工艺过程中,因为化学刻蚀、掩膜等工艺过程在传感器面阵的不同区域很难达到完全一致性,所以传感器不同区域的像素的感光特性参数有一定的差异,尤其是传感器尺寸在1英寸时,如有源像素的内置放大器放大倍数等参数会有细微的差异,这种差异导致读出的图像信号有一个固定的背景模式噪声。固定模式噪声可通过相机的前置信号处理电路和后续的DSP处理算法来消除。新开发的ICS系列相机的内置电路已经有消除固定模式噪声的功能。

  Spectral sensitivity光谱灵敏度或光谱响应区域
  指相机像敏面对不同波长的光的响应灵敏度,对现代CMOS和CCD器件而言,因为都是在硅片上制作的传感器,它们的光谱响应都集中在可见和近红外区。对PhotonFocus的CMOS传感器而言,其光谱响应区域在400nm -1000nm

  Sensitivity on sensor传感器灵敏度
  指相机的传感器在产生有效信号(≥1DN)输出时的最低光照强度。25nW/cm2@ T int =33ms是指相机对光照积分时间为33ms时,能输出有效信号的最低光强是每平方厘米上光功率为25nW。

  Minimum illumination最低照度
  最低照度是衡量相机灵敏度的重要指标。它表示当降低环境光照度降低至一定程度,而使相机所输出的视频信号电平低到某一规定值时,所对应的环境照度。例如:当环境照度降低至0.04lx时,CCD相机所输出的视频信号的幅值降为最大幅值的50%,则称CCD相机的最低照度为0.04x(F1.2)。当环境照度继续降低,CCD相机所输出视频图像的像质将难以保证。 CCD相机的最低照度与所使用镜头的最大相对孔径有关,在提供相机最低照度的同时,应注明测试时所所使用镜头的相对孔径。 

  Sensor responsivity相机响应度
  相机响应度是指相机在某波长的光的固定光强照度下,探测到的信号强度。左边的参数可解释为:630nm的单色光照射下,每平方厘米的光强是1nJ,相机8Bit量化时得到的信号强度是1.2DN(灰度值),等价于无任何增益情况下每产生1DN的信号输出,需要的光照度是每秒0.6mLux,或每秒1Lux的照度可产生相机输出信号强度为1600DN。

  Sensor clock传感器时钟
  指相机传感器的驱动时钟主频率,频率越高,相机的读出速度越高,帧频越高,但导致噪声增大,这时相机的有关电路要求增高。

  Sensor tap传感器抽头
  指相机传感器上信号读出点的多少,一般为单抽头,但高速相机为了提高读出速度,会采用多抽头,多抽头会提高传感器的设计制作和相机后续电路匹配的难度。
   

  Pixel clock像素时钟
  指相机像素的驱动时钟频率,参考传感器主时钟。

  Camera tap相机抽头相机驱动电路的读出抽头,即读出电路到A/D的抽头数。

  Analog gain模拟增益
  模拟增益是指信号从相机的传感器读出到A/D量化之间有个模拟的放大器,该放大器的增益可以调节,放大倍数可在1~4间调节。这在相机应用与低照度的环境下有提高信号的作用。Configuration通讯配置口
  采用RS232格式的与相机通讯进行对相机有关参数的配置。
 
 

  Trigger modes触发模式
  主控自由运行触发模式:由相机内部定义的曝光时间触发相机。
  被动触发模式:
  外电平高低控制曝光时间的被动触发
  外触发信号边缘触发控制曝光时间的被动触发
  外曝光启动/停止控制曝光时间的被动触。

  Interface电气输出接口
  输出接口的标准:CameraLink 或LVD。

  Lens mount透镜安装接口
  相机物镜有两种安装接口,即C-mount和CS-mount。C-mount接口的相机可以安装C-mount和CS-mount接口的物镜,而CS-mount接口的相机只能安装同样接口的物镜。

 (文章转自湖南科天健光电技术有限公司)