Бокшанский В.Б., Карасик В.Е. Расчет характеристик фоточувствительных приборов с зарядовой связью (2001) (1095913), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Основные справочные данные,касающиеся наиболее распространенных источников приведены в [6,9].4. Расчетспектральнойплотностиоблученностивплоскостичувствительных элементов ФПЗС-матрицы раздельно для каждогоисточника излучения, попадающего в поле зрения ФПЗС-камеры сиспользованием основных законов фотометрии.5. Расчет среднего числа фотоэлектронов, образующихся в результатевоздействия фотонов монохроматического излучения (см. раздел 1)и приведенных к одной ячейке ФПЗС-матрицы.6. Проведение интегрирования по длинам волн и определениесреднего числа фотоэлектронов ni , приведенных к одной ячейкеФПЗС-матрицы раздельно для каждого i-го источника излучения.7.
Определение фотонного шума входного излучения – см. Пример 2.8. Определение среднеквадратического значения темнового шума наосновании паспортных характеристик ФПЗС-камеры (минимальнойоблученности,паспортногоотношениясигнал/шум,диафрагменного числа объектива F). В этом случае можновоспользоваться либо формулами (2.4), (2.5), либо таблицей 1.9. Определение искомого аппаратного отношения сигнал/шум µ поформуле (2.2).Необходимо отметить, что практически любой прибор, содержащийФПЗС-матрицу, включает в себя и другие оптические и электронныекомпоненты, оказывающие существенное влияние на аппаратное отношениесигнал/шум µ.
Кроме того, как было показано в разделе 3, выходной сигналÓ Бокшанский В.Б., Карасик В.Е.PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com2002 г.46Расчет характеристик фоточувствительных приборов с зарядовой связьюФПЗС-матрицы (как и других оптических компонент) сильно зависит отпространственно-частотного спектра входного оптического сигнала. Дляучета реакции всей системы в зависимости от пространственной частоты~вводят понятие системной передаточнойфункцииH sys (ν x , ν y ) ,представляющей собой произведение передаточных функций N отдельныхпреобразующих звеньев:~H sys (ν x , ν y ) =~∏ H i (ν x , ν y ) .i =1... NТогда выражение для аппартного отношения сигнал/шум с учетомсистемной передаточной функции будет иметь вид:∆n c ~~µ' = µH sys (ν x , ν y ) = 20 lgH sys (ν x , ν y ) .nΣ −шНесмотря на многообразие оптико-электронных приборов и систем,использующих в приемном канале ФПЗС-матрицу, их можно разделить натри основные группы:1.
Изображающие системы, в которых конечным звеном являетсячеловек-оператор.2. Изображающие системы, в которых конечным звеном являетсятехническая система (например, компьютер робота).3. Измерительные системы.При расчете систем последних двух групп используется рассмотренноевыше понятие аппаратного отношения сигнал/шум, которое сравнивается снекоторым пороговым значением µпор. В случае изображающей системы, гдеконечнымзвеномявляетсячеловек-оператор,используетсяпонятиевоспринимаемого отношения сигнал/шум, в котором учитываются не толькотехнические характеристики системы, но и особенности зрительноговосприятия изображения человеком на экране монитора. С понятиемвоспринимаемого отношения сигнал/шум тесно связано понятие минимальноразрешаемогоконтраста(МРК),применимогоÓ Бокшанский В.Б., Карасик В.Е.PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.comпринаблюдении2002 г.47Расчет характеристик фоточувствительных приборов с зарядовой связьючередующихся черно-белых полос.
Подробно о расчете воспринимаемогоотношения сигнал/шум и МРК изложено в работе [1].В заключение необходимо отметить, что в большинстве практическихслучаев проектирования систем, содержащих ФПЗС-матрицу, стоят задачиопределения качества изображения, предельной дальности действия иливидения, точности определения координат и т.д. Решение перечисленныхзадач невозможно без определения аппаратного отношения сигнал/шум.Ó Бокшанский В.Б., Карасик В.Е.PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com2002 г.48Расчет характеристик фоточувствительных приборов с зарядовой связьюПриложение 1Основные технические характеристики типовой ФПЗС-матрицыНаименование прибора: SONY ICX055AL; формат – 1/3”; кремниевая;Диапазон изменения времени накопления:100 мкс … 20 мсТип переноса: строчно-кадровый (interline)Напряжение на регистрах переноса: +5 В;Напряжение на затворе узла считывания: +5 В;Число активных элементов: 796 х 582; всего элементов: 812 х 596;Размеры одного фоточувствительного элемента 9,8 мкм х 6,3 мкм;Размеры кристалла: 6,0 мм х 4,96 мм;Темновой видеосигнал: U т = 2 мВ;Диапазон рабочих температур: -10 … + 60 °С;При определении пороговой освещенности должен использоватьсятест-объект с яркостью 706 кд/м2 с цветовой температурой 3200 К.ФПЗС-матрица выпускается в корпусах 2-х типов:Ó Бокшанский В.Б., Карасик В.Е.PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com2002 г.49Расчет характеристик фоточувствительных приборов с зарядовой связьюПриложение 2Основные технические характеристики одноплатной ФПЗС-камеры(без объектива)Модель: АСЕ-S360C; изготовитель: КС&C (Ю.
Корея)• Формат ФПЗС-матрицы1/3”• Число элементов• Минимальная освещенность592 x 5120,1 лк / F2,0• Отношение сигнал/шум48 дБ• Разрешающая способность420 твл.• Телевизионный стандарт• Напряжение питанияССIR+ 9 … + 15 В• Потребляемый ток• Время накопления160 мА50 мкс … 18 мс (автомат)• Динамический диапазон4 ⋅ 105• Размер одного элемента10 x 10 мкм• Размер фоточувствительной зоны4,9 х 4,0 мм• Рабочий диапазон температур-20 … +50 °С* Минимальная освещенность измерялась при использовании эталонногоисточника с коррелированной цветовой температурой 2700 К.** Спектральная характеристика ФПЗС-матрицы представлена на рис.
12.***Указанныйдинамическийдиапазондостигаетсякакзасчетавтоматического регулирования времени накопления, так и за счетприменения схемы автоматического регулирования усиления (АРУ).Ó Бокшанский В.Б., Карасик В.Е.PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com2002 г.50Расчет характеристик фоточувствительных приборов с зарядовой связьюПриложение 3Технические характеристики современных ФПЗС-камер (без объектива)Одноплатные ФПЗС-камерыМодельХарактеристики ФПЗС-матрицыГабаритыACE-S360BSony 1/3", 0.05 лк/F2.0, 420 твл, DC 9-15В30x30ммACE-S360P1Sony 1/3", 0.05 лк/F2.0, 420 твл, DC 9-15В30x30ммACE-S340BSony 1/3", 0.1 лк/F2.0, 420 твл, DC 9-15В32x32ммACE-340P1Sony 1/3", 0.1 лк/F2.0, 420 твл, DC 9-15В32x32ммACE-540BSony 1/3", 0.01 лк/F1,2, 600 твл, DC 9-15В32x32ммСTC-275Sony 1/4", 0.4лк/F2.0, 410 твл, DC 8-14 В27х27 ммCTC-4200Sony 1/3", 0.05 лк/F1.4, 410 твл, DC 9-15 В30x30ммМалогабаритные ФПЗС-камеры в корпусеМодельХарактеристики ФПЗС-матрицыГабаритыKPC-S190SB1Sony 1/3", 0.05 лк/F2.0, 420 твл, DC 9-15В∅ 19х50 ммKPC-S190SP1Sony 1/3", 0.05 лк/F2.0, 420 твл, DC 9-15В∅ 19х41 ммKPC-S190SWSony 1/3", 0.05 лк/F2.0, 420 твл, DC 9-15В∅ 19х52 ммKPC-S400BSony 1/3", 0.05 лк/F2.0, 420 твл, DC 9-15В30x30x28 ммKPC-S500P1Sony 1/3", 0.05 лк/F2.0, 420 твл, DC 9-15В25x25x18ммMK-3340Sharp 1/3”, 0,1 лк/F2.0, 420 твл, полусфера125х64 ммCRC-61 CSharp 1/3”, 0,1 лк/F2.0, 380 твл-СTC-225 RSharp 1/3", 0.5 лк/F2.0, 380 твл,∅ 22х43 ммМВК-16Sony 1/3",0.1лк, 420 твл, DC 12В, -50+50° С∅ 25х90 ммÓ Бокшанский В.Б., Карасик В.Е.PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com2002 г.51Расчет характеристик фоточувствительных приборов с зарядовой связьюФПЗС-камеры в корпусе высокого качестваМодельПараметрыKC-381CGSony 1/3", 0.02 лк/F1.2, 600 твл,авто/ручн.строб, вход синхрон.,12ВKC-383CKC-B1010CDцифр.BLCBLC-вкл/отклSony 1/2",0.02 лк/F1.2, 600 твл,авто/ручн.строб, вход синхр.,12ВKC-583CПримечан.Sony 1/3", 0.02 лк/F1.2, 600 твл,авто/ручн.строб, AC 85-265ВKC-581CGГабаритыBLC-Sony 1/2", 0.02 лк/F1.2, 600 твл,вкл/отклцифр.
BLCавт/ручн.уст.строба, AC 85-265В-Sony1/2"ExwaveHAD, 600 твл,45x45 ммBLC-авто0.05 лк/0.75, С/Ш 50 дБ,12 ВKC-1001CSony1/2"ExwaveHAD, 600 твл,0.002 лк/0.75, авт/руч.строб, 12 ВKC-1001CGвкл/откл-Sony ½"ExwaveHAD, 600 твл, 0.002лк/0.75, авт/руч.строб, AC 85-265 BMTV-13W1C-аналог KC-1001C, дополнительновход синхронизацииKC-1003CBLCBLC-авто-Sony 1/3",0.04лк/F1.2, 600/690 твл.(повышенное), C/Ш 60дб тип. 52 дБBLC-авто50x50x120мин., OSD-меню, DC12 В, 120МАMTV-12W1C Sony 1/2",0.025лк/F1.2, 600/690 твл.(повышенное), C/Ш 60дБ тип./52дБBLC-авто50x50x120мммин., OSD-меню, DC12 В, 120МАKPC-600BHSony 1/3", 0.01 лк/F1.2, 600 твл.34х34х88ммBLC-автоDC9-15ВПримечания:• BLC – (Back Light Compensation) – компенсация яркого фона для случая,когда наблюдаемый объект темнее, чем фон.• ручн.
строб – возможность вручную устанавливать время накопления Тн.Ó Бокшанский В.Б., Карасик В.Е.PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com2002 г.52Расчет характеристик фоточувствительных приборов с зарядовой связьюЛитература1. Карасик В.Е., Орлов В.М. Лазерные системы видения: Учебное пособие.М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. 352 с.2. Мосягин Г.М., Немтинов В.Б., Лебедев Е.Н.
Теория оптико-электронныхсистем. М.: Машиностроение, 1990. 432 с.3. Основы электроники / Пер. с яп.; Под ред. К.М. Голанта. М.: Мир, 1988.288 с.4. Полупроводниковые фотоприемники: Ультрафиолетовый, видимый иближний инфракрасный диапазоны спектра / И.Д. Анисимова, И.М.Викулин, Ф.А. Заитов и др.; Под ред. В.И. Стафеева. М.: Радио и связь,1984. 216 с.5. Носов Ю.Р., Шилин В.А. Основы физики приборов с зарядовой связью. М.:Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. 320 с.6. Ишанин Г.Г. Приемники излучения.
Л.: Машиностроение. Ленингр. отдние, 1986. 175 с.7. Полупроводниковая оптоэлектроника. / Пер. с англ.; Под ред. С.А.Медведева. М.: Мир, 1976. 432 с.8. Пресс Ф.П. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью. М.: Радиои связь, 1991. 264 с.9. Справочник по инфракрасной технике: В 4 т. Т. 1. Физика ИК-излучения. /Пер. с анг. под ред. М.М. Мирошникова, Н.В. Васильченко. М.: Мир.1995. 606 с.10. Справочник по инфракрасной технике: В 4 т. Т. 2. Проектированиеоптических систем.
/ Пер. с анг. под ред. Н.В. Васильченко, М.М.Мирошникова. М.: Мир. 1998. 347 с.11. Справочник по инфракрасной технике: В 4 т. Т. 2. Приборная база ИКсистем. / Пер. с анг. под ред. Н.В. Васильченко, М.М. Мирошникова. М.:Мир. 1999. 347с.Ó Бокшанский В.Б., Карасик В.Е.PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com2002 г.53Расчет характеристик фоточувствительных приборов с зарядовой связью12. Janesik J. R. Sientific charge-coupled devices.
SPIE press. Bellingham, WA,2001. 908 p.13. Kopeika N.S. A system engineering approach to imaging. SPIE OpticalEngineering Press. Bellingham, WA, 1998. 679 p.Ó Бокшанский В.Б., Карасик В.Е.PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com2002 г.54.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
