固态摄像机简介：视觉测量技术

2023-11-24 理论教育版权反馈

【摘要】：固态摄像机具有以下明显特点：1）全固体化、体积小、重量轻、不受电磁现象干扰。图2.29 固态摄像机一般结构组成1—物镜 2—红外滤光片 3—漫射镜片 4—玻璃保护片 5—传感器芯片 6—陶瓷衬底 7—插接件 8—电子部分 9—电源 10—信号黑白电视制式1）RS-170制式，属NTSC制式，主要应用在南美洲、北美洲和日本，场频率为60Hz，行频率为15750Hz，525行，隔行扫描方式。

固态摄像机的图像传感器是一种全固化器件，其光敏单元依据光电效应原理将光辐射的能量转换为电信号。这些光敏单元与摄像机物镜结合，即构成固态摄像机。固态摄像机的光敏器件，主要有以下类型：

1）电荷耦合器件（CCD）。有线阵扫描CCD和面阵扫描CCD两种结构。还有互补性金属氧化物半导体（Complementary Metal-oxidesemiconductor，CMOS），又称自扫描光敏二极管阵列。

2）电荷注入器件（Charge Injection Device，CID）。

3）位置传感探测器（Position Sensitive Detector，PSD）。

上述光敏器件都是感光半导体器件，即利用光敏半导体器件进行光与电的转换。其中，基于CCD的各种摄像设备使用最为广泛。固态摄像机具有以下明显特点：

1）全固体化、体积小、重量轻、不受电磁现象干扰。

2）像元几何位置精度高且不会变动。

3）可选取不同的固态图像传感器，以探测不同波长的发光物体。

1.固态摄像机性能指标

1）影像传感器（芯片）对角线尺寸及相应面积；

2）横向和竖向像素数；

3）模拟信号的传输频率；

4）视频信号的传输制式（NTSC、PAL）；

5）最低照度要求；

6）可用物镜型号；

7）电源电压；

8）作业湿度与温度；

9）功耗及外形尺寸、重量等。

2.固态摄像机的色彩生成方法(www.chuimin.cn)

固态摄像机的色彩生成方法主要有两种：

1）在图像传感器前放置一个旋转的彩色滤波轮，用滤波轮上的滤光片生成红-绿-蓝或青-品红-黄三种标准光谱带的图像，或使用三个有固定滤光片的CCD芯片。

2）利用传感器芯片各传感元所敏感的波段。

3.固态摄像机一般结构组成

如图2.29所示，在物镜1与传感器芯片5之间布置了几个光学元件。红外滤光片2用于滤去波长大于700nm的光波，这样摄像机所摄图像大体与人眼光谱范围及一般彩色感光片的光谱范围一致。漫射镜片3多为一个双折射石英板，起低通滤波作用。这些是行间传输方式的大多数摄像机所必需的部件。行间传输方式的CCD多使用电子快门。玻璃保护片4用以保护传感器芯片5。一般来说在设计物镜1时，并未综合考虑红外滤光片2和漫射镜片3的影响，因而降低了摄像机的整体性能。

4.视频信号的传输制式

（1）彩色电视制式

1）NTSC（National Television System Committee，美国国家电视标准委员会）制式，主要应用于南美洲、北美洲和日本，摄像频率为60Hz，525行，隔行扫描方式。

2）PAL（Phase Alternation Line，相位交替行）制式，主要应用于欧洲和我国。

3）SECAM（色彩顺序传送与存储）制式，主要应用于法国。

4）EIA（Electronics Industry Associa-tion，电子工业协会）制式。