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监控摄像机图像传感器有什么特性?

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  在闭路电视监控工程设计与施工中,根据监视现场的实际情况来正确选配监控摄像机是非常重要的一环,只有充分了解CCD图像 传感器的特性,才能解针对监控现场的具体情况及用户实际需求正确配置性价比合适的监控摄像机。
1.光谱特性
      CCD图像传感器具有很宽的感光光谱范围,其感光光谱通常可延长至红外区域,利用此特性,可以上夜间无可见光照明的情况下,用辅助红外光源照明,也可使CCD图像传感器清晰地成像。
2.分辩率
      分辩率是CCD图像传感器的最重要的特性,一般用器件的调制转移函数(MTF)表示。MTF与成像CCD传感器上的光像的空间频率有关系。
    一般来说,光像是通过傅里叶变换后所得到的周期性波动的空间频率来表示的。这和空间频率的单位一般用线对/mm(注意:CCD传感器芯片的分辩率与CCD监控摄像机的分辩率的定义是不一样的)。一个线对是两个相邻的光强度最大值之间的间隔。CCD电极的间隔同样用空间频率f。(单位数/mm)表示。通常,成像成CCD传感器上的光像的空间频率f用f/f。归一化。例如,假设成像在CCD上的光像的最大强度间为300υm,CCD传感器的单元间隔为30υm,则归一化空间频率为0.1。另外,根据奈奎斯特界限,分辩率在f/f。=0.5受到限制。
3.暗电流
       所有的图像传感器都受暗电流的影响。暗电流起因于热激发产生的电子一空穴对。光信号电荷的积累时间越长,其影呼越大。CCD器件本身的缺陷是暗电流产生的主要原因,而且这种器件本身的缺陷还使得暗电流的产生不均匀,表现为在CCD处于非光照环境下也会产生因定的图形。暗电流限制了器件的录敏度和动态范围。别外,在CCD阵列中,局部产生大暗电流的地方,多数会出现暗电流尖峰。
4.灵敏度和动态范围
       CCD图像传感器要求录敏度高,动态范转宽。CCD的灵敏度一般用最低照度来表示,所谓录敏度高即是要求期 在很低的照度下也能输出较为清晰的图像。
照度是反应光照度的一种单位,其特理意义是照射到单位面积上的光通量。照度的单位是每平方米的流明(lm)数,也叫做勒克斯(lx)
1 lx=1 lm/m2
CCD图像传感器的动态范围宽则是要求其具有把最小光量到最大光量产生的信号电菏成比例地收集到抛阱内的能力。动态范围取决于势阱能收集的最大电荷量与由噪声确定的最小电荷量之差。
5.弥散现象的控制
      由于CCD势阱对光信号电荷的收容能力有一定的限度,所以,当高照度光局部地照射CCD单元时,电荷量将从势阱溢出。此时从势阱溢出的电荷流入邻近势阱,光产生的图像就会失真。这种现象称为弥散现象。为防止弥散现象的出现,从这个势阱溢出的电荷在到达领近势阱之前必须在其近处产即吸收。在SCCD中,最简单的方法即给产生势阱的电极的相领电极加偏压使其成为存储模式,以便使溢出的电荷在那里复合而消失。另外,对SCCD和BCCD均适用的方法是采用扩散漏区,使溢出的电荷在那里被吸收,即漏区和存储单元之间建立势垒,仅吸收溢出电荷。
6.噪声
一般来说,CCD的噪声腔源有以下几种:
(1)电荷注入器件产生的噪声;
(2)电荷转移时,电荷量波动产生的噪声;
(3)电荷读出时的噪声腔。
7.灵敏度特性
       CCD的灵敏度特性用放射量单位表示很方便。各单元在T时间收集的载流子数Ns由下式表示:NS=HSAT/q其式中,H为光像的发射照度;S为有效灵敏度mA/W;A为单元面积;q为电子电荷。发射量与测量值的关系如下:1W(2856K)=20 lm图像传感器的灵敏度有时用平均量子效率表示。设硅的吸收波长在400~1100nm之单时,平均量子效率的理论值为100%,而对应的量子效率用百分比表示,测可得的光谱灵敏度特性。在表面照射的CCD中,光通过多晶硅层,使蓝光的灵敏度下降。背面照射时,CCD的厚度必须减薄到10υm左右,但若使衬底杂质浓度呈一定分布,建立起漂移电场时,可提高效率。另外,当在图像传感器表面加上多层涂层,使之具有光学透镜一样的性能时就更为有效。
8.低照度CCD传感器
       通常的摄像机器件要求在光量F很宽的范围内都具有摄像能力。CCD也能用作低照度时的图像传感器,在室温下,用满月的月度摄像最方便。在低温下,用星光的亮度也能摄像。通过采用CCD图像加强器,在不冷却CCD的情况下就能得到低照度图像传感器。它把入射光成像在光阴极上,再从光阴级上发射光电子,并用几千伏的电压加速光电子,使之在CCD的背面聚焦。通过这种方法,灵敏度能提高几千倍。
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