Партнеры
Очумелые ручки. Техническое обслуживание и ремонт систем ОПС Сайт по ремонту радиоэлектронной аппаратуры.Схемы,статьи,форум.

Принципы повышения чувствительности сенсоров в видеокамерах

[Всего голосов: 1    Средний: 5/5]

С момента появления первых телевизионных передающих трубок, разработчиков интересовали вопросы повышения чувствительности сенсоров, разрешения и общего качества изображения. Первым шагом к возникновению камер ночного видения, в их современном понимании, стало появление трубок-суперкремниконов (ST). На их основе были разработаны суперкремниконы с до коммутационным усилением ST, до наших дней возглавляющие «хит-парад» по показателям светочувствительности, что способствует хорошей чувствительность видеокамеры.

 

Трубочные камеры ночного видения имеют весьма высокое разрешение при отображении статических сцен; они дожили до нового века на множестве объектов и до сих пор успешно используются в системах охраны государственной границы и в ряде рентгеновских досмотровых комплексов на авиационном транспорте. Однако большинство применяемых в наши дни камер ночного видения основано на сочетании ЭОП первого, второго и третьего поколений с уличными поворотными видеокамерами на ПЗС-матрицах.
 Принцип усиления света
Суперкремникон (ST) состоит из фотокатода, электронно-оптического устройства переноса изображений (электростатического либо магнитного) и покрытого люминофором экрана. Изображение с экрана по оптоволоконному переходнику подаётся на фотокатод трубочной видеокамеры.

Камерная трубка суперкремникона использует в качестве первичного сенсора фотокатод, для усиления яркости электронного изображения — кремниевую диодную мишень, бомбардируемую электронами, а для формирования видеосигнала — сканирующий луч. Наиболее необычным элементом трубки является кремниевая мишень, усиливающая поток электронов в 3000 и более раз.

Чувствительность  видеокамерыСхема устройства супервидикона (а) и мишеней секвидикона (б) и суперкремникона (в): 1 — телевизионный объект; 2 — объектив; 3 — входное окно (волоконно-оптический диск); 4 — фотокатод; 5 — траектории фотоэлектронов; 6 — анод секции переноса изображения; 7 — сигнальная пластина; 8 — мишень; 9 — коммутирующий электронный луч; 10 — электроннооптическая система секции считывания; 11 — траектории вторичных электронов, созданных фотоэлектроном в теле мишени секвидикона; 12 — база мишени суперкремникона (Si n-типа); 13 — мозаика из элементов с проводимостью p-типа; 14 — разделительный слой SiO2 ; 15 — сплошное резистивное покрытие.

Мишень устроена точно так же, как в видиконах и кремниконах: это двухмерная матрица диодов с р-п переходом, развёрнутых к сканирующему лучу. Диоды играют роль временной памяти, в которой хранится информация об изображении в ходе сканирования мишени электронным лучом. Комбинация суперкремникона с ЭОП на основе оптоволоконного сопряжения доводит чувствительность прибора почти до теоретических пределов.

Похожие статьи  Гибридные цифровые видеорегистраторы – HDVR

Ограничения разрешения камер на базе суперкремниконов связаны с количеством кремниевых фотодиодов, размещаемых на диаметре однодюймовой вакуумной трубки; этот предел составляет примерно 700 ТВЛ. Однако разрешение не является единственно важным параметром в уличных поворотных видеокамерах ночного видения. Здесь важна ещё и инерционность экспонирования изображения во времени, нарастающая по мере падения освещённости сцены. Технически временная инерционность определяется как процентная доля остаточного сигнала в третьем подряд чёрном поле с момента считывания сигнала. У трубочных камер ночного видения этот параметр довольно высок.

 

Купольные камеры с ИК на ПЗС с до коммутационным усилением практически не обладают инерционностью считывания, так как накопленные зарядовые пакеты в результате сканирования полностью выводятся из элементов накопления. Перегрузка по яркости Электронно-оптические преобразователи являются элементами устройств наблюдения, предназначенных для работы в условиях почти полной темноты, поэтому их применение в присутствии ярких источников света не предполагается. ЭОП на вакуумных трубках обладают всеми недостатками, свойственными передающим телевизионным трубкам. Длительное воздействие ярких источников света приводит к «запечатыванию» изображения на люминесцентном экране либо к локальному выгоранию слоя люминофора в местах интенсивного воздействия на него потока вторичных электронов.

 

Оптимальные условия эксплуатации таких ЭОП — относительно равномерная и весьма низкая освещённость сцены: берег водоёма в пасмурную лунную ночь, тёмный парк и т.п. Грузовой терминал или автостоянка в число таких объектов не вписываются, поскольку в сценах такого рода чаще всего присутствуют осветительные приборы. При попадании в объектив яркого источника света общий уровень входного контраста изображения резко увеличивается, что приводит к понижению информативности изображения — пропаданию деталей и появлению искажений. При превышении типичной для работы ЭОП яркости в тысячу раз трубочные камеры ночного видения становятся малопригодными к эксплуатации.

Для борьбы с описанным эффектом используются объективы с автоматической диафрагмой — они позволяют компенсировать перезасветку, расширяя рабочий диапазон освещённостей для камеры . При возрастании яркости на входе устройства отверстие диафрагмы уменьшается. Устройства формирования изображений, предназначенные для работы в ночных условиях, имеют разную степень устойчивости к перезасветке. Однако практически во всех случаях попадания в кадр ярких источников света отображение объектов на остальной (слабо освещённой) части сцены существенно теряет в контрасте и, соответственно, в информативности. ЭОП первого поколения страдают от перегрузки по свету наиболее сильно; в последующих поколениях приборов вопрос ограничения яркости решён на конструктивном уровне.

(Visited 18 times, 1 visits today)
carcam.ru