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光學相機選型指南
2025-04-08
精密光路中探測部分至關重要，如何挑選探測設備，需要關注哪些參數(shù)，今天小編與大家共同學習。
探測相機由感光層、控制電極層、數(shù)據(jù)處理層和顯示層組成。光線通過鏡頭到達相機感光層，傳感器感知、收集、記錄光信息并傳遞到電極，電極層利用模數(shù)轉(zhuǎn)換將實際探測信息轉(zhuǎn)換為待處理電子信息，經(jīng)過電路進行數(shù)字信號處理形成原始圖像，經(jīng)過電信號控制實時觸發(fā)點亮顯示屏完成圖像顯示。
1、信息探測和處理
相機的感光傳感器常見有PMT（光電倍增管）、CCD（電荷耦合器）和COMS（互補金屬氧化物半導體）。PMT探測靈敏度高、響應速度快且成本低，但探測結果受入射光影響較大，在單點探測場景中使用廣泛。
CCD和CMOS多用于面陣和線陣相機，探測速度快，信噪比和靈敏度高。CCD可實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、信息存儲、延時和將電信號按順序傳送等功能，且集成度高、功耗低。CMOS是通過電壓控制的數(shù)字集成電路的放大器件，集成度高，功耗低，成像速度快，成本更低。CMOS和CCD的區(qū)別在于CMOS傳感器可以在單像素完成電荷電壓的轉(zhuǎn)換，集成度更高。
2、圖像處理
相機感光傳感器上的獨立像素點定義為像元，單位為微米μm，在相機拍照視野相同情況下，像元尺寸越大，單個像素感光靈敏度越高，對光的感知和捕捉能力越強，但相應的整體分辨率越低，清晰度越低。像元尺寸與感光面尺寸關系為：
\( \begin{cases} 像元尺寸（寬） = 傳感器尺寸（寬） / 分辨率（寬）\\ 像元尺寸（高） = 傳感器尺寸（高） / 分辨率（高） \end{cases} \)
圖像由像素組成，像素數(shù)量越多表示感光采樣越密，圖像細節(jié)展示越豐富，相機感知能力通常用分辨率描述：
\( 相機分辨率=行像素數(shù)×列像素數(shù) \)
3、數(shù)據(jù)接口
將圖像傳輸至終端需要傳輸圖像的數(shù)字信號，像素數(shù)越多，信號傳輸時間越長，常用RJ-45連接器將設備連接到網(wǎng)絡。隨著科學技術的革新和工業(yè)硬件的不斷升級，網(wǎng)線接口的數(shù)據(jù)傳輸效率更高、速度更快、穩(wěn)定性更強，如千兆網(wǎng)口、2.5G網(wǎng)口或萬兆網(wǎng)口，千兆網(wǎng)口可實現(xiàn)1000 Mb/s的傳輸效率，2.5G網(wǎng)口可實現(xiàn)2500 Mb/s的傳輸效率，萬兆網(wǎng)口傳輸速率為千兆網(wǎng)口的十倍，可大大縮短圖像傳輸時間及圖像延時。還有相機采用標準USB 3.0接口與計算機相連，可實現(xiàn)4臺相機同時工作。
4、工作波段
不同探測器的光譜響應特性與探測器材料類型有關，常見的材料典型工作波段如下： 硅：400~1100 nm，銦鎵砷：800~1700 nm，砷化銦：2.15~3.5 μm，碲鎘汞：2~12 μm，砷化稼：500~850 nm。工作的帶寬表明該探測器能響應的光功率變化頻率，光譜響應度通過探測器靈敏度描述。
晶萃光學JCOPTIX提供多種光學探測相機，包括萬兆網(wǎng)相機、GigE相機、USB相機、近紅外相機，并于近期推出全新紫外系列相機。可見光相機均提供黑白和彩色型號可選；InGaAs近紅外系列相機具有大靶面、高分辨率和對紅外波段的高響應度和靈敏度，適用于熒光成像、激光光斑跟蹤成像、半導體檢測、太陽能電池檢測、高光譜成像等場景；紫外相機支持紫外光（UV）波段觀測，適用于電子3C、自動化半導體、物流掃碼、智能交通、生物醫(yī)療、包裝印刷等領域。相機均帶有C Mount 標準內(nèi)螺紋，便于利用晶萃光學JCOPTIX標準轉(zhuǎn)接件轉(zhuǎn)接有標準SM1螺紋的光機件搭建光路或拓展功能，HALCON、VisionPro等視覺探測軟件可免安裝驅(qū)動直接使用，易于系統(tǒng)集成。
晶萃光學JCOPTIX自主設計開發(fā)了標準相機控制軟件JCam，基本功能包括相機控制、圖像實時顯示與采集、注釋測量與分析、數(shù)據(jù)保存與回放和圖像處理，支持單張存儲、時間序列存儲和視屏錄制。軟件內(nèi)置豐富的注釋和測量功能，用戶可使用特殊圖形工具進行圖像快速表征和局部分析，支持其他任意尺寸的ROI自定義分辨率、對比度和伽馬調(diào)節(jié)、飽和度調(diào)節(jié)、白平衡校正、黑電平校正、自定義死點坐標校正、ISP圖像處理加速、3D降噪、自定義LUT表、幀率調(diào)節(jié)、自定義相機名稱等功能拓展 。齊全的圖像屬性查看功能可直接展示性能相機參數(shù)，確保圖像環(huán)境一致。標準相機控制軟件支持Windows，Linux和ARM Linux操作系統(tǒng)，且自帶C/C++和LabVIEW驅(qū)動，用戶可以利用控制軟件便捷操作相機或使用API和SDK進行二次開發(fā)，支持外觸發(fā)模式且自帶可編輯IO接口，可與其他硬件直接配合使用。