|
На заводе компании ЭВС выпущена первая серия новых телевизионных камер VAC-136-USB (и бескорпусные варианты: VAA-136-USB, VAI-136-USB), которые пришли на смену устаревшим VAC-135-USB. В камерах установлена черно-белая КМОП матрица формата 1/3 дюйма нового поколения с разрешением 1280 х 960 пикселей. Печатная плата камеры имеет размеры 42 х 42 мм и может быть легко обрезана до размера 32 х 32 мм, что удобно при установке камеры в малогабаритные корпуса.
Рис. 1. Телевизионная камера VAC-136-USB (слева) и печатная плата камеры (в центре и справа).
Новые камеры обладают чувствительностью 0,005 люкс при частоте кадров 25 Гц. Устанавливаемый в камеру VAC-136-USB новейший КМОП фотоприемник обладает такой же высокой чувствительностью, как широко известная черно-белая матрица ПЗС ICX-429ALL формата 1/2 дюйма, применяемая в камерах фирм Watec и SONY и других. Учитывая, что размер пикселя КМОП матрицы составляет 3,75 х 3,75 мкм (площадь пикселя 14 мкм²), а матрицы ICX-429ALL 8,8 х 8,3 мкм (площадь пикселя 73 мкм²), можно считать, что чувствительность новой КМОП матрицы в пересчете на единицу площади в 5 раз превышает чувствительность одной из лучших черно-белых ПЗС матриц.
Рис. 2 Изображения тест-таблицы (вверху) и фрагмента (внизу) формируемые телевизионными камерами VAC-136-USB (слева) и WAT-902H (справа) при освещенности 0,005 люкс, объективе F1,2 и при частотах кадров 25 Гц.
Сравнивая изображения на рис. 2 видно, что разрешающая способность КМОП и ПЗС камер при освещенности 0,005 люкс лимитирована шумом считывания и ограничивается в таких условиях значением около 350 ТВЛ. Отношение сигнал/шум у обеих камер при освещенности 0,005 люкс составило 20 дБ (10 раз).
При увеличении уровня освещенности разрешающая способность камер увеличивается и достигает своего максимального значения (ограничиваемого числом пикселей) при освещенностях, начиная примерно с 0,1 люкс и выше.
Рис. 3 Изображения тест-таблицы (вверху) и фрагмента (внизу) формируемые телевизионными камерами VAC-136-USB (слева) и WAT-902H (справа) при освещенности 100 люкс, объективе F1,2 и при частотах кадров 25 Гц.
Сравнивая изображения на рис. 3 видно, что разрешающая способность камеры VAC-136-USB составляет 850 ТВЛ, а камеры WAT-902H - 550 ТВЛ.
Еще одним преимуществом камеры VAC-136-USB является высокая стойкость к световым перегрузкам. Известно, что в матрицах ПЗС при переполнении потенциальных ям фоточувствительной секции возникает эффект блюминга - растекания зарядового изображения. Другим недостатком является смазывание изображения по вертикали при высоких уровнях освещенности и минимальных экспозициях, возникающее из-за прямого (паразитного) проникновения света в секцию хранения матрицы ПЗС. В матрицах КМОП благодаря "светоустойчивому" механизму считывания сигнала оба этих отрицательных эффекта отсутствуют.
Рис. 4 Изображения абажура настольной лампы мощностью 75 Вт формируемые телевизионными камерами VAC-136-USB (слева) и WAT-902H (справа) при установленном объективе F1,2 и при частотах кадров 25 Гц.
На левом изображении рис. 4 видно, что эффекты блюминга и смазывания изображения в матрице КМОП отсутствуют. Нужно отметить, что при сверх больших перегрузках (при попадании Солнца в поле зрения телевизионной камеры), телекамеры на матрицах ПЗС с объективами без автодиафрагмы, как правило, полностью теряют изображение. В такой же ситуации телекамера VAC-136-USB, выполненная с использованием КМОП матрицы формирует нормальное изображение.
Основные параметры телевизионной камеры VAC-136-USB приведены в таблице :
|
Параметр |
|
|
|
|
Наименование камеры |
VAA-136-USB |
VAI-136-USB |
VAC-136-USB |
|
Крепление объектива |
M12 |
C/CS mount |
C/CS mount |
|
Размеры |
42х42х28 мм
32х32х28 мм |
42х42х28 мм
32х32х28 мм |
50х63х57 мм |
|
Масса (без объектива) |
20 г |
30 г |
120 г |
|
Формат передачи изображения |
RGB 24 (черно-белый) |
|
Тип КМОП матрицы |
Aptina™, CMOS, формат 1/3 дюйма (6 мм) |
|
Число активных элементов |
1280 (H) x 960 (V) |
|
Размер элемента |
3,75 мкм (H) х 3,75 мкм (V) |
|
Частота кадров (режим 1280 x 960) |
30 Гц |
|
Диапазон регулировки АРУ |
36 дБ |
|
Диапазон регулировки АРВН |
0,000034 - 0,034 сек |
|
Чувствительность (с/ш = 20 дБ, F1,2) |
0,005 люкс (25 Гц), 0,001 люкс (4 Гц) |
|
Максимальная освещенность (F 1,2) |
32000 люкс |
|
Максимальное отношение сигнал/шум |
44 дБ |
|
Потребляемый ток (не более) |
160 мА |
|
Режимы работы: |
640х480, - 8, 16, 25, 32, 50, 64 Гц
800x600, - 6.25, 12.5, 20, 30, 40, 50 Гц
1280x720, - 5, 10, 15, 20, 30, 40 Гц
1280x960, - 4, 8, 12.5, 16, 25, 30 Гц |
Габаритные размеры камер VAA-136-USB и VAI-136-USB приведены на рисунках 5 и 6:
Рис. 5 Чертеж телевизионной камеры VAA-136-USB.
Рис. 6 Чертеж телевизионной камеры VAI-136-USB.
Телевизионная камера VAC-136-USB может применяться как для задач наблюдения, так и для измерения параметров оптического изображения. В первом случае, камера устанавливается в режим автоматических регулировок и сама подстраивается при изменении уровня освещенности. Для задачи измерения требуется фиксировать параметры камеры и обеспечить линейную характеристику видеотракта. В закаладках драйвера камеры VAC-136-USB имеются возможности включать ручные, либо автоматические регулировки усиления и времени экспозиции.
Рис. 7 Закладки драйвера "EVS Video Option" (слева) и "EVS Control Options" (справа).
В закладке "EVS Video Option" можно изменять основные параметры при выводе изображения : яркости, контрастность и четкость (коррекция верхних частот), а также выставлять параметр "гамма" от 0,45 до 1. При установке единичного значения гамма характеристики обеспечивается линейность усилительного тракта камеры. Закладка драйвера "EVS Control Options" позволяет устанавливать как автоматический, так и ручной режим работы камеры. Движки "Level AE/AG" и "Loop AE/AG" задают порог срабатывания и гистерезис систем автоматического регулирования. С помощью движков "Gain" и "Exposure" можно вручную установить фиксированные значения коэффициента усиления и времени экспозиции. Переключателями "Analog Gain" и Analog Gain add" можно дополнительно увеличить коэффициент усиления видеотракта при необходимости.
Рис. 8 Закладки драйвера "Свойства" (слева) и "Video Mode" (справа).
С помощью закладки драйвера "Свойства" можно установить формат изображения и частоту кадров выходного сигнала. Формат изображения также можно установить из закладки "Video Mode".
Матрица КМОП телевизионных камер VAC-136-USB, VAA-136-USB и VAI-136-USB имеет стандартную для кремниевых приборов спектральную характеристику, расположенную в области видимого диапазона длин волн и ближнего ИК до 1,1 мкм. Поэтому, при работе камер в условиях малых уровней освещенности можно эффективно использовать постоянную ИК подсветку в диапазоне от 850 до 950 нм. В отличии от ПЗС камер, реализующих режим так называемого глобального затвора, импульсную подсветку в камере, выполненной на КМОП фотоприемнике, работающей со скроллинг затвором, использовать более сложно.
Рис. 9. Спектральная характеристика фотоприемника телевизионных камер VAC-136-USB, VAA-136-USB и VAI-136-USB.
Телевизионные камеры VAC-136-USB, VAA-136-USB и VAI-136-USB питаются от USB порта компьютера, потребляя ток, который зависит от режима работы, но не превосходящий 160 мА. Для обеспечения максимального быстродействия камер следует выбирать компьютер с процессором не хуже Core2Duo с частотой не менее 2 ГГц. Драйвер камеры поддерживает 32-х битные операционные системы Windows XP, Vista, 7, 8. Следует отметить, что в операционных системах Windows Vista, 7 и 8 режим 1280 х 960 при подключении к порту USB 2.0 поддерживается только с частотой кадров 16 Гц и менее. Для достижения максимальной частоты кадров 30 Гц в операционных системах Vista, 7 и 8 в этом режиме следует использовать порты USB 3.0 компьютера, или ноутбука.
Более подробная информация о камерах имеется в Datasheet, размещенных на нашем сайте. Так же, в разделе "Загрузка ПО" / Downloads, можно найти новейшие версии драйверов для USB камер ЭВС.
|
