各有所長 解讀四大類面陣工業(yè)相機之特點

時間:2013-06-07

來源:中國機器視覺商城

導(dǎo)語:面陣相機按照其圖像傳感器的結(jié)構(gòu)或排列方式的不同,分為幀轉(zhuǎn)移、隔列轉(zhuǎn)移、線轉(zhuǎn)移以及全幀轉(zhuǎn)移四種類型,而每種類型的面陣相機都有著各自的特點。

工業(yè)相機是機器視覺系統(tǒng)必不可少的核心組件,其也有很多不同的類別和不同的分類標準。而按其傳感器的結(jié)構(gòu)特性不同,工業(yè)相機可以分為面陣相機與線陣相機兩種。其中,面陣相機是以面為單位來進行圖像采集的成像工具,可以一次性獲取完整的目標圖像,具有測量圖像直觀的優(yōu)勢,在目標物體的形狀、尺寸,甚至溫度等方面的測量應(yīng)用上發(fā)揮著至關(guān)重要的成像作用。

面陣相機按照其圖像傳感器的結(jié)構(gòu)或排列方式的不同,分為幀轉(zhuǎn)移、隔列轉(zhuǎn)移、線轉(zhuǎn)移以及全幀轉(zhuǎn)移四種類型,而每種類型的面陣相機都有著各自的特點。下面就由中國機器視覺商城(www.china-vision.com.cn)的小編為您一一講解吧!

1、幀轉(zhuǎn)移面陣相機

幀轉(zhuǎn)移面陣相機的CCD圖像傳感器是由成像區(qū)、暫存區(qū)和水平移位寄存器這三部分構(gòu)成的,成像區(qū)是由并行排列的若干個電荷耦合溝道組成的,暫存區(qū)的結(jié)構(gòu)和單元數(shù)目都與成像區(qū)相同,暫存區(qū)與水平移位寄存器均被金屬鋁所遮蔽。在使用幀轉(zhuǎn)移面陣相機進行成像時,被攝目標物體會經(jīng)物鏡成像到傳感器中的成像區(qū),進入場正程,在此期間,被攝光學(xué)圖像將轉(zhuǎn)變成電荷包“圖像”并進行累積。隨后進入場逆程,此時,成像區(qū)中所積累的信號電荷會迅速轉(zhuǎn)移到暫存區(qū)。再一次進入場正程后,暫存區(qū)與水平讀出寄存器就會在這個階段按行周期工作,在行逆程期間,暫存區(qū)的信號電荷會產(chǎn)生一行的平行移動,在行逆程結(jié)束進入行正程期間后,暫存區(qū)的電荷位置保持不變,水平讀出寄存器最終輸出一行視頻信號,實現(xiàn)成像。幀轉(zhuǎn)移面陣相機的特點就在于其結(jié)構(gòu)簡單、填充因子較大以及勢阱容量較高,但快門速度不快等方面。

 

2、隔列轉(zhuǎn)移面陣相機

隔列轉(zhuǎn)移面陣相機的CCD圖像傳感器的成像單元是呈二維排列的,其中每列成像單元都會被遮光的讀出寄存器及溝阻隔開,同時,成像單元與讀出寄存器之間還有轉(zhuǎn)移控制柵。隔列轉(zhuǎn)移面陣相機是在PAL電視制式模式下進行工作的,在場正程期間,成像區(qū)會進行光積分,同時,移位寄存器會將每一列的信號電荷向水平移位寄存器中轉(zhuǎn)移。進入場逆程期間后,轉(zhuǎn)移柵上會產(chǎn)生一個正脈沖,再將成像區(qū)的信號電荷并行地轉(zhuǎn)移到垂直寄存器中。轉(zhuǎn)移到讀出寄存器的光生電荷會向水平讀出寄存器中轉(zhuǎn)移,而水平讀出寄存器就會快速地將其經(jīng)輸出放大器輸出,最終在輸出端得到與光學(xué)圖像對應(yīng)的一行行的視頻信號,完成整個成像過程。隔列轉(zhuǎn)移面陣相機與幀轉(zhuǎn)移面陣相機相比,轉(zhuǎn)移速度較快,但像元密度較低。

3、線轉(zhuǎn)移面陣相機

線轉(zhuǎn)移面陣相機的CCD圖像傳感器與前面兩種相機相比,取消了存儲區(qū),多了一個線尋址電路。其成像單元是一行行地緊密排列成面陣的,與幀轉(zhuǎn)移面陣相機CCD的成像區(qū)類似,但其每一行都有確定的地址。線轉(zhuǎn)移面陣相機的CCD圖像傳感器中沒有水平讀出寄存器,只有一個垂直放置的輸出移位寄存器,當線尋址電路選中某一行成像單元時,驅(qū)動脈沖就會將該行的光生電荷包移入輸出寄存器,再由輸出寄存器經(jīng)輸出放大器輸出,從而完成成像。線轉(zhuǎn)移面陣相機具有有效光敏面積大、轉(zhuǎn)移速度快、轉(zhuǎn)移效率高的優(yōu)勢,但電路較為復(fù)雜也使得其應(yīng)用范圍受到了很大的限制。

4、全幀轉(zhuǎn)移面陣相機

相比之下,全幀轉(zhuǎn)移面陣相機的CCD圖像傳感器的結(jié)構(gòu)就相對簡單多了,其沒有暫存區(qū),也沒有垂直移位寄存器。它提供了最大的填充因子,每個像元既可以收集光電荷,又能實現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移。在電荷輸出的過程中,電荷逐行向下行移動,依次輸出,因此在電荷輸出時需要機械快門進行遮光。全幀CCD提供了最大的滿阱容量,但由于順序輸出使幀頻受到限制,同時在電荷垂直下移過程中要考慮抗光暈問題。全幀轉(zhuǎn)移面陣相機最大的特點就在于其體積小,可以微型化,非常適合應(yīng)用于醫(yī)用以及工業(yè)電子內(nèi)窺鏡中。

面陣CCD相機的優(yōu)點是可以獲取二維圖像信息,測量圖像直觀,因此有著廣泛的應(yīng)用,如面積、形狀、尺寸、位置,甚至溫度等的測量等。獲取詳細產(chǎn)品信息及相關(guān)技術(shù)資料,敬請登錄中國機器視覺商城 www.china-vision.com.cn,咨詢熱線:4000-4000-816。

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