Теле Фото Техника : Новые USB 2.0 мегапиксельные камеры ЭВС серии 830

Новости отрасли

На главную / Все новости / Все новости раздела

Дата : 29 июня 2011 года | просмотров: 362

Новые USB 2.0 мегапиксельные камеры ЭВС серии 830

На заводе ЭВС начат серийный выпуск новой линейки USB 2.0, цветных, 3-х мегапиксельных камер VEA-830, VEI-830 и VEM-830, выполненных на основе 1/3 дюймовой КМОП матрицы, изготовленной по технологии BSI (Back Side Illumination). Из рисунка 1 видно, что в матрицах BSI (засветка с обратной стороны) свет проходит меньшее число слоев материала, чем в обычных матрицах FSI (фронтальная засветка). В результате, чувствительность матриц BSI получается выше, а светорассеивание меньше, чем у стандартных КМОП матриц. Ранее матрицы BSI (в основном, ПЗС) были дорогостоящими из-за сложной технологии глубокого травления материала подложки. В новых КМОП BSI приборах реализована новая технология, в которой вместо процедуры травления производится напыление (поверх коммутационных электродов) высококачественного слоя поликремния, в котором формируются чувствительные фотодиоды матрицы (рис. 1). В результате, стоимость новых BSI фотоприемников оказывается такой же, как у приборов FSI предыдущего поколения.

Рис.1 Структурные схемы матриц FSI и BSI

USB 2.0 камеры ЭВС серии 830 предназначены в первую очередь для встраивания в различные измерительные приборы (детекторы банкнот, насадки на микроскоп, специализированные телевизионные камеры и т.д.). Особенностью новых камер является возможность работы, как в автоматическом, так и в управляемом от компьютера режимах работы. Доступно большое количество регулировок, которые можно реализовать, открывая различные вкладки драйвера

Рис.2 Вкладки драйвера "EVS Video Option" (слева) и "EVS Control Option" (справа).

С помощью вкладки "EVS Video Option" (Рис 2 слева) можно осуществлять управление основными параметрами изображения: яркостью, контрастностью, четкостью, ручным балансом белого, автоматическим балансом белого, насыщенностью, включением адаптированного RAW формата, переключением коэффициентов гамма коррекции. С помощью вкладки "EVS Control Option" (Рис 2 справа) можно управлять основными параметрами аналогового тракта и цифрового процессора телевизионной камеры: коэффициентом усиления (или включением режима автоматической регулировки усиления), временем экспозиции (или включением режима автоматического регулирования экспозиции), дополнительным регулированием времени экспозиции (T Line), порогом срабатывания и гистерезисом автоматических регулировок усиления и экспозиции ("Level AEAG" и "Loop AEAG"), включением дополнительного каскада усиления.

Рис.3 Вкладки драйвера "Свойства" меню "Video Capture Filter" (слева) и "Свойства" меню "Video Capture Pin" (справа).

С помощью вкладки "Свойства" меню "Video Capture Filter" (Рис.3 слева) можно переключать режимы интерполяции алгоритма фильтра Байера, в широком диапазоне регулировать уровень "черного", что обеспечивает в этой камере возможность 20-ти кратного увеличения контраста изображения при наблюдении
малоконтрастных объектов, а также управлять параметрами камеры по регистру I2C. Вкладка "Свойства" меню "Video Capture Pin" (Рис.3 справа) позволяет изменять формат изображения телевизионной камеры от 640 х 480 до 2048 х 1536 а также дискретно (в 2, 4 и 8 раз) уменьшать частоту кадров по сравнению с максимальным значением.

Телевизионные камеры серии 830 выполнены на печатной плате размерами 32 х 32 мм (рис. 4). Возможно два варианта исполнения камер с установленным разъемом mini-USB и без него. В последнем случае вместо разъема mini-USB используется миниатюрный 4-х контактный разъем с
шагом 1,25мм.

Рис.4 Печатная плата телевизионных камер VEA(I,M)-830 (слева и в центре) и камера VEM-830 (справа).

На печатную плату камеры могут устанавливаться стандартные держатели объектива М12 (для моделей VEA-830 и VEM-830), а также CS-mount (для модели VEI-830). В камерах могут быть использованы как объективы с постоянной, так и с автоматической диафрагмой типа VD. Для подключения кабеля объектива служит дополнительный 3-х контактный разъем на плате камеры. Благодаря использованию в камере матрицы стандартного типоразмера (1/3 дюйма) значительно облегчается выбор объективов, которые могут быть как мегапиксельные, так и стандартные (при установке форматов не более 600 х 600).

Телевизионные камеры серии 830 могут работать в 8-ми форматах выводимого изображения от 640 х 480 до 2048 х 1536 и с различными частотами кадров от 9 Гц до 46 Гц.

Указанные в таблице максимальные частоты кадров в каждом режиме можно дискретно уменьшать в 2, 4 и 8 раз из вкладки драйвера "Video Capture Pin". Например, в режиме 640 х 480 доступны следующие частоты кадров: 46 Гц, 23 Гц, 11,5 Гц и 5,75 Гц. При работе с камерой следует также учитывать, что в различных режимах изменяется относительное поле зрения (графа "Относительное поле зрения по горизонтали" таблицы 1). Полное поле зрения (100% от всей фоточувствительной области матрицы) обеспечивается только в режиме 1600 х 1200. В других режимах поле зрения меньше 100% (рис. 5). Это обусловлено различными механизмами формирования режима работы матрицы в различных форматах (различное сочетание суммирования и прореживания пикселей).

Рис.5 Относительные поля зрения для различных режимов работы телевизионных USB 2.0 камер серии 830.

Разрешающая способность телевизионных камер серии 830 зависит от установленного формата изображения (рис. 6 и рис. 7).

Рис.6 Изображения, формируемые телевизионными камерами серии 830 при освещенности на объекте 100 люкс (сверху) и фрагменты вертикального клина (снизу).

Рис.7 Изображения, формируемые телевизионными камерами серии 830 при освещенности на объекте 100 люкс (сверху) и фрагменты вертикального клина (снизу).

Разрешающая способность цветной телевизионной камеры также зависит от качества примененного алгоритма байеровской фильтрации. В телевизионных камерах серии 830 имеется возможность отключения встроенного алгоритма байеровской фильтрации и выдачи на выход данных в адаптированном RAW формате. В этом случае достигается максимальная разрешающая способность телевизионной камеры (рис. 8). Переключение между режимами RGB и RAW осуществляется с помощью переключателя "Color" во вкладке драйвера.

Рис.8 Изображения, формируемые телевизионными камерами серии 830 при установке режима RGB (слева), RAW (в центре) и вкладка драйвера с переключателем "Color", необходимого для переключения между режимами RGB и RAW (справа).

На рис. 8 видно, что разрешающая способность камеры работающей в формате 2048 х 1536 увеличивается с 1100 ТВЛ до 1250 ТВЛ при переходе из RGB в адаптированный RAW режим.

Чувствительность телевизионных камер серии 830, как и всех камер с использованием КМОП матриц значительно меньше зависит от частоты кадров и суммирования сигналов пикселей, чем чувствительность ПЗС камер. Это объясняется тем, что чувствительность КМОП матриц в отличии от ПЗС ограничивается не флуктуационным шумом, а в большей степени темновым током и коммутационной помехой. Поэтому, чувствительность камер серии 830 во всех режимах, приведенных в таблице 1, отличается друг от друга не более чем в 2 раза. При дальнейшем снижении частоты кадров до 8-ми раз (такая возможность заложена во вкладке драйвера "Video Capture Pin") чувствительность также увеличивается в значительно меньшей степени чем в ПЗС, не более чем в 2 раза. Тем не менее, чувствительность новых камер серии 830, выполненных на BSI матрице КМОП оказывается выше, чем у камер ЭВС предыдущего поколения, что иллюстрирует рис. 9.

Рис.9 Изображения, формируемые телевизионной камерой VEI-830 (слева), VEC-135 (в центре) и VEC-535 (справа) при освещенности на тест-таблице 0,3 люкс, частоте кадров 15 Гц и при установленном объективе с относительным отверстием F1,2.

Для увеличения чувствительности камер серии 830 возможно использование их в черно-белом режиме работы. В этом случае, отрезающий ИК составляющие спектра фильтр не наклеивается на фоточувствительную поверхность матрицы. Чувствительность цветной КМОП матрицы в ближней ИК области оказывается близкой к черно-белым аналогам. В результате, телевизионная камера VEI-830 обеспечивает чувствительность 0,1 люкс при работе в черно-белом режиме (рис. 10), что соответствует чувствительности черно-белой камеры VAC-135 производства ЭВС, выполненной на черно-белой КМОП матрице.

Рис.10 Изображения, формируемые телевизионной камерой VEI-830, работающей в черно-белом режиме (слева) и черно-белой камеры ЭВС VAC-135 (справа) при освещенности на тест-таблице 0,1 люкс, частоте кадров 15 Гц и при установленном объективе с относительным отверстием F1,2

Одним из важных достоинств телевизионных камер серии 830 является заложенная в драйвере возможность регулирования контраста в усилительном тракте до 20 раз. Наибольший эффект достигается при наблюдении камерой малоконтрастных изображений, например, рассматривание образцов под микроскопом в режиме большого увеличения (рис. 11).

Рис.11 Изображения, формируемые телевизионными камерами VAC-135 (слева) и VEI-830, (в центре), установленными на микроскоп МБС-10 в режиме максимального увеличения и вкладка драйвера камеры VEI-830 с движком регулирования уровня черного - BLC (справа).

Другими приложениями режима увеличения контраста являются наблюдения при плохой видимости в сложных погодных условиях (дождь, туман, снег), криминалистические исследования (чтение документов в запечатанном бумажном конверте), улучшение качества затертых отпечатков пальцев и т.п.

Выводы:

1. Новая линейка USB 2.0 мегапиксельных телевизионных камер серии 830 построенная на новейших матрицах КМОП с технологией BSI (засветка с обратной стороны подложки) обеспечивает высокие чувствительности 0,3 люкс в цветном режиме и 0,1 люкс в черно-белом режиме.

2. Использование мегапиксельной матрицы КМОП стандартного типоразмера (1/3 дюйма) обеспечивает широкий выбор объективов, как мегапиксельных, так и стандартных.

3. Малые размеры печатной платы камер (32 х 32 мм) позволяют устанавливать ее даже в малогабаритные измерительные приборы, или в корпуса камер минимальных размеров, что упрощает сборку и снижает стоимость изделий.

4. Большой выбор поддерживаемых разрешений от 640 х 480 до 2048 х 1536 (3 мегапикселя), а также широкий диапазон возможных частот кадров (до 46 Гц) позволяет оптимально адаптировать камеру к решаемой задаче наблюдения.

5. Возможность 20-ти кратного регулирования контраста изображения в усилительном тракте позволяет значительно улучшить качество изображения при наблюдении малоконтрастных изображений (наблюдение через микроскоп, наблюдения в сложных погодных условиях и т.д.)

www.evs.ru/publ_1.php?st=16

На главную / Все новости / Все новости раздела

		Главная \| E-mail \| 18.04.2024

	Главная страница \| О журнале \| Авторам \| Редколлегия \| Контакты

	Научно-технический интернет-журнал Свидетельство о регистрации Эл № ФС 77-31314