Betriebsart und Eigenschaften von CMOS -Sensoren | Baumer Frankreich, Unterschied zwischen einem CCD -Sensor und einem CMOS -Sensor – VSB -Blog
Unterschied zwischen CCD -Sensor und CMOS -Sensor
Contents
- 1 Unterschied zwischen CCD -Sensor und CMOS -Sensor
- 1.1 Betriebsmodus und Eigenschaften von CMOS -Sensoren
- 1.2 Betriebsart, Eigenschaften und Vergleich der Leistung von Kameras und Sensoren gemäß dem EMVA 1288 -Standard
- 1.3 Betriebsprinzip
- 1.4 Leistungsvergleich
- 1.5 Unterschied zwischen CCD -Sensor und CMOS -Sensor
- 1.6 Der CCD -Sensor
- 1.7 Der CMOS -Sensor
- 1.8 Andere Faktoren spielen auf Qualität
- 1.9 Kostenloses Zitat
- 1.10 Kontaktiere uns
5) Quantenausbeute [%]
Ein Bildsensor verwandelt Photonen in Elektronen. Die Umwandlungsrate, Quantenausbeute (QE), hängt von der Wellenlänge ab. Je höher die Anzahl der in Elektronen verwandelten Photonen, desto mehr Sensor ist photosensitiv und desto mehr Informationen, die im Bild emittiert werden, ist hoch. Die gemessenen Werte einer Kamera können sich von den Daten des Herstellers des Herstellers p unterscheiden. ex. Im Falle einer Schutzglase oder eines Filters.
Betriebsmodus und Eigenschaften von CMOS -Sensoren
Betriebsart, Eigenschaften und Vergleich der Leistung von Kameras und Sensoren gemäß dem EMVA 1288 -Standard
Betriebsprinzip
Bildsensoren verwandeln Photonen durch photoelektrische Effekt in elektrische Last. Im Gegensatz zu den CCD-Sensoren (Geräteladelad-lastfrei) verwandeln die CMOS-Sensoren (komplementäre Metalloxid-Halbleiter) die Lasten, die bereits auf dem Pixel sind, in Spannung. Dies wird verstärkt, quantifiziert und in digitaler Form übertragen.
Aktuelle CMOS -Sensoren verführen mit ihren hohen Bildern und ihrer hervorragenden Bildqualität. Sie ermöglichen es effiziente Industriekameras, eine genaue Analyse der Bilder durchzuführen. Aufgrund des technologischen Fortschritts ersetzten sie CCD -Sensoren in den meisten Anwendungen.
Die folgende Präsentation gibt einen Überblick über das grundlegende Betriebsprinzip und die wesentlichen Merkmale von CMOS -Sensoren.
1) volle Kapazität [e – – ] und Sättigungskapazität [e – –
Stellen Sie sich vor, ein Pixel ist ein “Eimer” und dass die volle Kapazität die maximale Anzahl von Elektronen ist, die in diesem “Eimer” angesammelt werden können. Die Sättigungskapazität, die wirklich für die Charakterisierung einer Kamera verwendet wird, wird direkt im Bild der Kamera gemessen. Der Wert ist im Allgemeinen niedriger als die volle Kapazität, um Nichtlinearitäten zu vermeiden. Hohe Sättigungskapazität ermöglicht längere Belichtungszeiten. Ein überlagertes Pixel wird auf den maximalen digitalen DN -Wert eingestellt und enthält daher keine nützlichen Informationen.
2) Absolute Empfindlichkeitsschwelle [e – –
Der absolute Empfindlichkeitsschwellenwert (AST, absolute Empfindlichkeitsschwelle) beschreibt die minimale Anzahl von Photonen (minimale nachweisbare Strahlung), für die die Kamera nützliche Informationen im Bild von Rauschen unterscheiden kann. Dies bedeutet, dass je niedriger der Schwellenwert ist, desto empfindlicher die Kamera. Die absolute Empfindlichkeitsschwelle umfasst die Quanteneffizienz, Dunkelgeräusche sowie photonische Rauschen und muss berücksichtigt werden, wenn niedrige Licht verwendet wird, anstatt die Quantenausbeute zu berücksichtigen.
Der absolute Empfindlichkeitsschwellenwert entspricht dem Wert des Schwellenwerts, für den SNR 1 wert ist (Signaläquivalent zu Rauschen).
3) zeitloses Geräusch der Dunkelheit [e – –
Jedes Pixel erzeugt ein Signal (dunkel), auch wenn der Sensor nicht beleuchtet ist. Elektronen werden in jedem Pixel sogar ohne Licht erzeugt, wenn die Belichtungszeit und die Temperaturanstieg. Die Variation des Dunkelheitssignals wird als das Rauschen der Dunkelheit beschrieben (gemessen in Elektronen). Eine niedrige Dunkelheit der Dunkelheit ist für die meisten Anwendungen vorteilhaft. Das Geräusch der Dunkelheit mit photonischem Rauschen und Quantifizierungsrauschen beschreibt das Rauschen einer Kamera.
4) Dynamik [DB]
Dynamik ist das Verhältnis zwischen der maximalen und minimalen Anzahl messbarer Elektronen der Sättigungskapazität. Hohe dynamische Kameras können gleichzeitig detaillierte Informationen zu dunklen und klaren Bereichen desselben Bildes liefern. Aus diesem Grund ist eine hohe Dynamik besonders wichtig, wenn das Bild dunkle und klare Bereiche hat oder sich die Beleuchtungsbedingungen schnell ändern.
5) Quantenausbeute [%]
Ein Bildsensor verwandelt Photonen in Elektronen. Die Umwandlungsrate, Quantenausbeute (QE), hängt von der Wellenlänge ab. Je höher die Anzahl der in Elektronen verwandelten Photonen, desto mehr Sensor ist photosensitiv und desto mehr Informationen, die im Bild emittiert werden, ist hoch. Die gemessenen Werte einer Kamera können sich von den Daten des Herstellers des Herstellers p unterscheiden. ex. Im Falle einer Schutzglase oder eines Filters.
5) Maximales Signalausgang (SNRMAX) [DB]
Das Verhältnis von Signal-Out (SNR) ist das Verhältnis zwischen dem Wert von Grau (korrigiert für dunkles Rauschen) und dem Klang des Signals. Es wird oft in DB ausgedrückt. Der SNR hängt hauptsächlich vom K -Koeffizienten und dem Geräusch der Dunkelheit ab und nimmt mit der Anzahl der Photonen zu. Das maximale SNR (SNRMAX) wird erreicht, wenn das Pixel die maximale Anzahl von Elektronen der möglichen Sättigungskapazität angesammelt hat.
7) Keffict K (DN/e – ))
Eine Kamera verwandelt die Elektronen (e -) des Bildsensors in den numerischen Wert (DN) in den numerischen Wert (DN). Diese Umwandlung wird durch die allgemeine Amplifikation k des Systems angezeigt, die im numerischen Wert (DN) durch Wahl (E -) ausgedrückt wird: K -Elektronen sind erforderlich, um den Grauwert eines DN zu erhöhen. Der K -Koeffizient hängt vom thermischen Design und der Elektronik der Kamera ab. Ein besserer K -Koeffizient kann die Linearität auf Kosten der Sättigungskapazität verbessern.
Leistungsvergleich
Mit dem EMVA 1288 -Standard definiert die EMVA (European Machine Vision Association) eine einheitliche und objektive Mess- und Charakterisierungsmethoden für Bildsensoren und Kameras in der industriellen Bildverarbeitung und fördert somit die Vergleichbarkeit zwischen Kamerasverteidigern.
Unterschied zwischen CCD -Sensor und CMOS -Sensor
Der Bildsensor ist eine der Hauptkomponenten beeinflussen Qualität einer Kamera. Es sorgt für die Umwandlung von Lichtsignalen in elektrische Signale. In der Videoüberwachung finden wir Zwei Technologien: der CCD -Sensor (geladenes gekoppeltes Gerät) und der CMOS -Sensor (Komplementäres Metalloxid -Halbleiter).
Der CCD -Sensor
CCD -Technologie war speziell entwickelt, vor über 20 Jahren für das Kino und deshalb Für die Kamerasbranche.
Er ist aus bessere Qualität als ein CMOS -Sensor vor allem in Bezug auf seine Lichtempfindlichkeit Dies ermöglicht eine bessere Bildwiedergabe selbst in der Unterbelichtung.
Ein nicht standardmäßiger Herstellungsprozess und die Schwierigkeit bei der Integration in Kameras machen Technologie CCD Eine komplexere und damit teurere Technologie.
Ein CCD -Sensor verbraucht mehr Energie und die resultierende Wärmeerzeugung fördert das Erscheinungsbild von Parasitäre Signale (kompensiert durch Kühlsysteme). Wir sehen auch a Phänomen namens “verschmieren”, Vertikale Spur beim Dreharbeiten eines übermäßig leuchtenden Objekts.
Der CMOS -Sensor
Technologie CMOs wurde erstellt, um sich in Computer zu integrieren, Es ist einfacher und neuer.
Sie kommt Heute Reife und die Qualität des Renderings liegt in der Nähe der CCD -Technologie.
Aufgrund der Einfachheit ihrer Technologie und des geringen Energieverbrauchs, Die CMOS -Sensoren sind günstiger und ermöglichen es Ihnen, Kameras zu geringeren Kosten zu haben. Die aktuelle Grenze der CMOs liegt in ihrem Niedrige Lichtempfindlichkeit. Sobald wir unbeleuchtete Szenen filmen, führt dies dazu Ein Bild entweder sehr dunkel oder voller “Rauschen” (Parasiten). Wir sehen auch in einigen Fällen, Bildverzerrungen bei schnellen Bewegungen.
Andere Faktoren spielen auf Qualität
Abschließend, Wir können das sagen CMOS Technology (neuere) Reife Aber das in der Bestimmte Domäne der Videosurveillanzkameras, die CCD -Technologie nicht (noch) gleich In Bezug auf Sensitivität und qualitative Darstellung des Bildes.
Beachten Sie, dass die Qualität der Videobilder auch mit der Qualität des Ziels und den zugehörigen Technologien verknüpft ist: Amplification Control (AGC), White Compensation Software (AWB), Automatic Counter -Day Management (WDR).
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