ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МАТРИЦ

30 января 2012

Немного истории: полупроводниковые ПЗС-матрицы на базе микроэлектронных кремниевых технологий были изобретены инженерами компании Bell Telephone Laboratories в 1969 году. В отличие от всех прочих матриц, имевших запрограммированную последовательность опроса пикселов, эта обеспечивала произвольный доступ к любому из элементов в ходе сканирования. В прошлом эта особенность никак не использовалась в видеокамерах системы видеонаблюдения, однако в некоторых новых цифровых видеокамерахматрицы С D нашли себе применение. При сканировании по стандарту TSC формируемое такими матрицами изображение практически идентично получаемым при помощи сенсоров других типов.В большинстве систем видеонаблюдения и контроля используются цветные и монохромные полупроводниковые купольные камеры с ИК, работающие в диапазоне видимого света. До появления полупроводниковых матриц светочувствительные элементы камер выполнялись на электронно-лучевых трубках. Единственное сохранившееся до настоящего момента применение трубочных камер — системы ночного системы видеонаблюдения и контроля, где используются суперкремниконы с секцией докоммутацион-ного усиления. Обработка видеосигнала в трубочных уличная поворотная видеокамерах производилась полупроводниковыми электронными компонентами. Электронно-лучевые трубки осуществляли сканирование изображения при помощи движущегося электронного луча. Трубка купольные камеры с ИК представляла собой колбу с прозрачным окном, светочувствительную мишень и отклоняющую систему для управления лучом. Электронный луч осуществляет сканирование мишени, а управляют его движением отклоняющие электромагнитные катушки, расположенные снаружи колбы. Трубки изготавливались в трёх форматах — 1/2-, 2/3- и 1-дюймовом. Максимальный срок службы трубочных камер составлял всего лишь несколько лет, и сами купольные камеры с ИК страдали от эффекта «запечатывания», возникавшего при попадании в кадр яркого источника света.

При работе купольные камеры с ИК объектив фокусирует изображение на задней стороне мишени, сканируемой электронным лучом. Полупроводниковая электронная схема усиливает этот сигнал до амплитуды в 1 вольт и замешивает в него все необходимые синхроимпульсы, чтобы получить в результате стандартный композитный видеосигнал. Монохромные трубочные купольные камеры с ИКобеспечивали прекрасные показатели разрешения, поскольку поверхность мишени являлась геометрически непрерывной и однородной, а пятно электронного луча — весьма небольшим в сечении. На 2/3-дюймовых уличная поворотная видеокамерах разрешение достигало 500-600 TBJ, а на 1-дюймовых видиконах — 1000 TBJ. Монохромный видикон в своё время являлся «рабочей лошадкой» отрасли охранного системы видеонаблюдения и контроля, однако спектральный диапазон его чувствительности ограничивался полосой частот видимого света. Позднее были разработаны монохромные кремниконы и «ньювиконы» (ewvicon, патент компании Panasonic), улавливавшие также волны «ближнего» ИК-диапазона. Диапазон освещённости, в котором работали такие купольные камеры с ИК, составлял от 100 000 до 10 люкс; нижняя граница чувствительности была у них в десятки или даже сотни раз ниже, чем у обычных видиконов. Кремниевые диодные мишени имели повышенную чувствительность в красной части спектра и прилегающей к нему области ИК-лучей — это позволяло уличным поворотным видеокамерам «видеть в темноте» при применении невидимой глазу инфракрасной подсветки. Наряду с высокой чувствительностью, кремниконы обладали и более высокой устойчивостью к эффекту «запечатывания». Полупроводниковые матрицы, работающие в видимой части спектра ПЗС-матрицы пришли на смену электронно-лучевым трубкам, снизив стоимость камер, их энергопотребление и габариты; с внедрением этих сенсоров существенно повысились устойчивость в работе и надёжность камер.

По принципу действия полупроводниковые видеокамеры с ПЗС- и КМОП-матрицами кардинально отличаются от своих трубочных предшественников. Сканирование электронным лучом здесь отсутствует. Матрицы состоят из многих сотен тысяч или даже миллионов фото детекторов, расположенных в регулярном порядке по вертикали и горизонтали. Внутри каждого детектора происходит преобразование световой энергии в электрический заряд, а последовательное считывание зарядов позволяет сформировать переменный во времени электрический сигнал. У каждой матрицы имеется определённое количество элементов-фотоде-текторов (пикселов) по вертикали и горизонтали, а общее их количество определяет разрешающую способность купольные камеры с ИК. Полупроводниковые матрицы делятся на две категории — матрицы с переносом зарядов и КМОП-мат-рицы. Разновидности матриц с переносом зарядов: приборы с зарядовой связью (ПЗС, CCD), прокачкой заряда (CPD) и инжекцией заряда (CD). Наиболее популярны ПЗС- и КМОП-матрицы. ПЗС-матрицы обеспечивают качественное видеоизображение в реальном времени (30 кадров в секунду) с низким уровнем шума, широким динамическим диапазоном, высокой чувствительностью, устойчивостью к засветке и смазыванию изображения.

Эти статьи могут Вас заинтересовать:

Оставить комментарий

Перед отправкой формы:

Интересное
Поиск по сайту
Подпишитесь на наши новости!
Подпишитесь на наш RSS и будьте всегда в курсе обновлений сайта "Современная Япония"


Яндекс.Метрика