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科学级CCD相机的主要参数与发展方向
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时间:2013-07-25 17:13:41

 

        随着社会进程的不断加快,不管是工业生产,还是科学研究,对科学技术的需求度也在不断加大,机器视觉技术作为一项高科技成像技术,在如今这一社会背景下,得到了非常广泛的应用。图像传感器是机器视觉系统进行图像采集的核心工具,其中目前尤以CCD图像传感器最为常用,实现了光电转换、电荷转移与存储以及信号读取等一系列环节,因此,在现今的科学领域,科学级CCD相机是应用最为广泛的成像工具。Spectral Instruments公司自1993年成立以来,一直坚持以科学CCD技术的深层次开发以及在分析仪器和科学影像中的应用为研发生产目标,为市场提供了最优秀、最先进的仪器以及特殊周到的服务与技术支持,Spectral Instruments相机满足了众多不同用户的不同需求,为各项应用提供了最佳的解决方案。

        那么,在科学领域有着如此应用优势的科学级CCD相机都有哪些参数特性呢?下面就以Spectral Instruments相机为例来进行简单的分析。

        动态范围。动态范围指的是科学级CCD相机能够记录下来的最大信号与系统的最小可分辨像强度的比值,一般可以用数字化的灰度级来表示,例如8bit、12bit、16bit等。动态范围这一参数在科学应用中决定着相机最小可分辨光强度的大小,关系到相机能否实现完整成像。高性能的科学级CCD相机由于需要考虑全面优化的CCD芯片和驱动电路的分辨率特性,因此其动态范围一般在12bit~16bit左右,而Spectral Instruments相机的动态范围就在14bit~16bit这一范围内。

        噪声。噪声对于图像的成像质量有着直接的影响,噪声越低,对成像过程造成的干扰就越小,成像也就越清晰。另外,噪声也是限制相机灵敏度和分辨率的主要因素。高性能的科学级CCD相机的噪声通常是普通视频相机的百分之一到千分之一,Spectral Instruments相机的低噪声读出最低可达3e-RMS以下,实现了最低的暗电流和读出噪声。

        量子效率。量子效率值得是入射光信号转换成电子信号的效率,同时也是影响相机灵敏度的一个重要参数。由于科学级CCD相机没有内部增益,并不存在实际意义上的量子效率最大值100%,因此,目前高性能的科学级CCD相机的量子效率最高可达80%,是普通视频相机的3倍。

        线性度。线性度指的是CCD相机产生的电信号与入射光强之间的线性关系,是科学研究领域中必须要考虑的重要参数,高性能的科学级CCD相机的线性度要达到在整个动态范围内小于0.1%。

        尽管随着机器视觉技术的不断发展,科学级CCD相机也得到了不断地升级与优化,但是其还仍旧存在一定的发展空间,而其未来的发展方向则应从以下几个方面入手:其一,提高抗辐射能力;其二,提高帧频率;其三,提高环境适应度,包括微光环境下应用以及低温条件下应用等。

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