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高速工业相机特性介绍及其差异(2)

菜鸟
2015-10-13 09:07:44    评分

当前应用最广泛的数字工业相机有CCD 数字工业相机和CMOS 数字工业相机两大类。

  CMOS 数字工业相机

CMOS Complimentary Metal Oxide Semiconductor (互补型金属氧化半导体)的简称,CMOS CCD 传感器一样,是在Si(硅)半导体材料上制作的。新一代CMOS 采用有源像素设计,每个像元由一个能够将光子转化成电子的光电二极管、一个电荷/电压转换器、一个重置和一个选取晶体管,以及增益放大器组成。CMOS 传感器结构排列上像是一个计算机内存DRAM 或平面显示器,覆盖在整块CMOS 传感器上的金属格子将时钟信号、读出信号与纵队排列输出信号相互连接。CMOS 图像传感器的每个像元内集成的电荷/电压转换器把像元产生的光电荷转换后直接输出电压信号,以类似计算机内存DRAM 的简单X-Y 址技术的方式读出信号,这种方式允许CMOS 从整个排列、部分甚至单个像素来读出信号,这一点是和CCD 完全不一样的, 也是CCD 做不到的。另外,内置的电荷/电压转换器实时把光电二极管生成的光电荷转换成电压信号,原理上消除了“Blooming”和“Smear”效应,使强光对相邻像元的干扰降到很小

新一代CMOS 传感器像元内部集成的放大器增益是可程控的,可设定像元内部集成放大器的增益特性,让其根据入射光信号的强弱调整增益水平,使放大器特性不再仅是线的。

现代CMOS 相机具有多种输出模式:线性模式、双斜率模式、对数模式和γ校正模式等,不同的输出模式,对应的信号动态范围不同,可适应不同的使用要求。如瑞士PhotonFocus采用其专利的LinLogTM 技术后,像元放大器特性增益特性可程控设置为多类对数特性,动态范围提高很大,最大动态范围可达120dB

在焊接应用中,观测区域辐射光强的差异很大,光强动态范围通常大于100dB。对这

种光强变化剧烈的应用,CMOS 因为没有“Blooming”,“Smear”效应,通过设定像元放大器增益特性尽可能扩展其动态范围,获取焊接熔池的清晰图像有了可能。


图 CMOS传感器采用线性对数模式下在强光照射时拍摄灯泡图像的清晰度优于CCD传感器

——本篇完,感谢关注,下期更精彩!——




关键词: 高速相机     工业相机     CCD     CMOS    

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