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監控攝像機圖像傳感器有什么特性?

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  在閉路電視監控工程設計與施工中,根據監視現場的實際情況來正確選配監控攝像機是非常重要的一環,只有充分了解CCD圖像 傳感器的特性,才能解針對監控現場的具體情況及用戶實際需求正確配置性價比合適的監控攝像機。
1.光譜特性
      CCD圖像傳感器具有很寬的感光光譜范圍,其感光光譜通常可延長至紅外區域,利用此特性,可以上夜間無可見光照明的情況下,用輔助紅外光源照明,也可使CCD圖像傳感器清晰地成像。
2.分辯率
      分辯率是CCD圖像傳感器的最重要的特性,一般用器件的調制轉移函數(MTF)表示。MTF與成像CCD傳感器上的光像的空間頻率有關系。
    一般來說,光像是通過傅里葉變換后所得到的周期性波動的空間頻率來表示的。這和空間頻率的單位一般用線對/mm(注意:CCD傳感器芯片的分辯率與CCD監控攝像機的分辯率的定義是不一樣的)。一個線對是兩個相鄰的光強度最大值之間的間隔。CCD電極的間隔同樣用空間頻率f。(單位數/mm)表示。通常,成像成CCD傳感器上的光像的空間頻率f用f/f。歸一化。例如,假設成像在CCD上的光像的最大強度間為300υm,CCD傳感器的單元間隔為30υm,則歸一化空間頻率為0.1。另外,根據奈奎斯特界限,分辯率在f/f。=0.5受到限制。
3.暗電流
       所有的圖像傳感器都受暗電流的影響。暗電流起因于熱激發產生的電子一空穴對。光信號電荷的積累時間越長,其影呼越大。CCD器件本身的缺陷是暗電流產生的主要原因,而且這種器件本身的缺陷還使得暗電流的產生不均勻,表現為在CCD處于非光照環境下也會產生因定的圖形。暗電流限制了器件的錄敏度和動態范圍。別外,在CCD陣列中,局部產生大暗電流的地方,多數會出現暗電流尖峰。
4.靈敏度和動態范圍
       CCD圖像傳感器要求錄敏度高,動態范轉寬。CCD的靈敏度一般用最低照度來表示,所謂錄敏度高即是要求期 在很低的照度下也能輸出較為清晰的圖像。
照度是反應光照度的一種單位,其特理意義是照射到單位面積上的光通量。照度的單位是每平方米的流明(lm)數,也叫做勒克斯(lx)
1 lx=1 lm/m2
CCD圖像傳感器的動態范圍寬則是要求其具有把最小光量到最大光量產生的信號電菏成比例地收集到拋阱內的能力。動態范圍取決于勢阱能收集的最大電荷量與由噪聲確定的最小電荷量之差。
5.彌散現象的控制
      由于CCD勢阱對光信號電荷的收容能力有一定的限度,所以,當高照度光局部地照射CCD單元時,電荷量將從勢阱溢出。此時從勢阱溢出的電荷流入鄰近勢阱,光產生的圖像就會失真。這種現象稱為彌散現象。為防止彌散現象的出現,從這個勢阱溢出的電荷在到達領近勢阱之前必須在其近處產即吸收。在SCCD中,最簡單的方法即給產生勢阱的電極的相領電極加偏壓使其成為存儲模式,以便使溢出的電荷在那里復合而消失。另外,對SCCD和BCCD均適用的方法是采用擴散漏區,使溢出的電荷在那里被吸收,即漏區和存儲單元之間建立勢壘,僅吸收溢出電荷。
6.噪聲
一般來說,CCD的噪聲腔源有以下幾種:
(1)電荷注入器件產生的噪聲;
(2)電荷轉移時,電荷量波動產生的噪聲;
(3)電荷讀出時的噪聲腔。
7.靈敏度特性
       CCD的靈敏度特性用放射量單位表示很方便。各單元在T時間收集的載流子數Ns由下式表示:NS=HSAT/q其式中,H為光像的發射照度;S為有效靈敏度mA/W;A為單元面積;q為電子電荷。發射量與測量值的關系如下:1W(2856K)=20 lm圖像傳感器的靈敏度有時用平均量子效率表示。設硅的吸收波長在400~1100nm之單時,平均量子效率的理論值為100%,而對應的量子效率用百分比表示,測可得的光譜靈敏度特性。在表面照射的CCD中,光通過多晶硅層,使藍光的靈敏度下降。背面照射時,CCD的厚度必須減薄到10υm左右,但若使襯底雜質濃度呈一定分布,建立起漂移電場時,可提高效率。另外,當在圖像傳感器表面加上多層涂層,使之具有光學透鏡一樣的性能時就更為有效。
8.低照度CCD傳感器
       通常的攝像機器件要求在光量F很寬的范圍內都具有攝像能力。CCD也能用作低照度時的圖像傳感器,在室溫下,用滿月的月度攝像最方便。在低溫下,用星光的亮度也能攝像。通過采用CCD圖像加強器,在不冷卻CCD的情況下就能得到低照度圖像傳感器。它把入射光成像在光陰極上,再從光陰級上發射光電子,并用幾千伏的電壓加速光電子,使之在CCD的背面聚焦。通過這種方法,靈敏度能提高幾千倍。
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