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标题: [原创]在迷茫中艰难抉择---红外摄像机(持续更新) [打印本页]

作者: AONY    时间: 2010-4-11 23:34
标题: [原创]在迷茫中艰难抉择---红外摄像机(持续更新)

   

    就红外技术本身来说,据传说,目前已经非常成熟了。具体资料网上搜索一大把,在此不再累述。但是为什么到了大众安防业就那么多的反对声音呢?个人认为,红外技术本身成熟是事实,不成熟的是思维和消费能力。

 

    要想说清楚为什么红外线摄像机的效果不好,我们需要首先搞清楚下面等几个问题。

   

1.传感器(CCD,CMOS)的灵敏度

2.传感器(CCD,CMOS)光谱范围

3.传感器(CCD,CMOS)滤光片透光率和折射率及反射率
4.DSP (数字信号处理器)的处理能力
5.光学传输路径及介质损耗
6.红外线光源设备材料及发光效率

7.红外线的光谱范围

8.红外线的功率大小

9.红外线的发射角度及聚焦损耗

10.红外光源配套电源功率

......

  

   :传感器(CCD,CMOS)的灵敏度

   事实上地球上目前能做CCD,CMOS光电图像传感器的厂家很多。 有的是专于高解析的如视频成像,如:广播电视,工业及监控成像。有的是专于图形扫描复制,如:传真机,复印机.

   国际主流的CCD厂商:

1   SONY              CCD

2   SHARP            CCD

3   SANYO            CCD

4   PANNASONIC   CCD

5   FUJI                CCD

6   PHOTO            CMOS

7   MICRON          CMOS

8   SAMSUNG       CCD

9   AGILENT         CMOS

10 BIMOMORPHIC CMOS

11 DALSA            CMOS

12 ESS TECH       CMOS

13 FILLFACTORY  CMOS

14 FOVEON          CMOS

15 IC-MEDIA        CMOS

16 KODAK           CMOS

17 MOTOROLA     CMOS

18 NATIONAL       CMOS

19 OMNIVISION    CMOS

20 PIXIM              CMOS

21 SARNOFF        CMOS

22 SMAL CAMEAR CMOS

23 SYMAGERY      CMOS

24 ZORAN            CMOS

25 NEC                CCD

26 TOSHIBA         CCD

27 TI                   CCD

28 PHILIPS           CCD

29

.FORD

.EGG·Retion

.RETCCN

.EEV

.THOMSON

..敏通

..中国电子科技集团公司第四十四研究所

........

     总之多了,手都写软了

 

     从上面的销售排名我们可以看出,SONY的销量是当之无愧的冠军,从侧面也反映了它的市场营销和技术实力以及对这块产品的重视。

 

     当然了,说技术最高端,SONY就不是了,他只是在工业及民用市场领先。

     现在我们来看看他的发展历程:

   

  CCD图像传感器经过近30年的发展,目前已经成熟并实现了商品化。CCD图像传感器从最初简单的8像元移位寄存器发展至今,已具有数百万至上千万像元。由于CCD图像传感器具有很大的潜在市场和广阔的应用前景,因此,近年来国际上在这方面的研究工作进行得相当活跃,美国、日本、英国、荷兰、德国、加拿大、俄罗斯、南韩等国家均投入了大量的人力、物力和财力,并在CCD图像传感器的研究和应用方面取得了令人瞩目的成果。美国和日本的器件和整机系统已进入了商品化阶段。
  
  从1993年德州仪器公司报道1024×1024像元虚相CCD开始,目前CCD像元数已从100万像元提高到2000万像元以上。福特空间公司还推出了2048×2048、4096×4096像元帧转移CCD。在摄像机方面,日电公司制成了4096×5200像元的超高分辨率CCD数字摄像机,分辨率高达1000×1000条TV线。加拿大达尔萨(Dalsa)公司报道了5120×5120像元帧转移CCD。荷兰菲利浦成像技术公司研制成功了7000×9000像元CCD。1997年美国EG&G·Retion研制出6144×6144、8192×8192像元高分辨率CCD图像传感器。亚利桑那大学报道了9126×9126像元CCD,1999年欧洲南部天文开发成功8184×8196像元多光谱、宽视场CCD摄像器件,并计划在2001年开发出16000×16000像元的CCD。1998年日本采用拼接技术开发成功了16384×12288像元即(4096×3072)×4像元的CCD图像传感器。目前美国、日本、德国和法国的部分公司已开发出长线阵和大面阵可见光CCD图像传感器,其主要技术指标如表5所列。另外,法国、美国和日本的部分公司还研制出具有多针相模式工作的CCD(即MPP-CCD)图像传感器.                                                   


  从近几年的发展趋势看,CCD图像传感器像元数的竞争实际上等于像元尺寸缩小的竞争。比如:1998年日本松下电器产业开发出微型CCD图像传感器,其芯片尺寸为1.1mm×1.34mm,组装后的尺寸小至1.2mm×1.5mm。这一小型CCD技术可广泛用于视频摄像机以外的领域,其市场规模为:1997年视频摄像机用1000万个,PC用300万个,PDA用100万个,数字静物摄像机用200万个,监视用100万个,其它用240万个,预计到2005年,视频摄像机用1500万个,PC用2500万个,PDA用5000万个,数字静物摄像机用1200万个,监视用700万个,其他用2400万个。
  
  CCD传感器在视频影像机以外的应用显著增多,其主要原因是器件超小型之故。以前封装的整体外形尺寸较大,而通过将芯片焊接在柔软的带上实现了小型化。其像元尺寸为4μm×4μm,也比原来有大幅度减小。总像元数为231(H)×217(V),分辨率为水平200TV线,垂直160TV线(都是理论值),功耗5mW。因此,对CCD图像传感器来讲,其像元数的竞争实际上是像元尺寸缩小的竞争。
  
  CCD是目前技术最成熟,应用最广泛的图像传感器。自80年代中期实现40万以下像元CCD的规模生产后,目前CCD已转向大面阵、小像元、紫外光谱响应方面,以便能适应数字照相机、数字摄像机、扫描仪以及其它科学领域的需要。
  
  在科学应用领域,1024×1024像元以上大面阵CCD图像传感器大量用于太空探测、地质、医学、生物科学以及遥感、遥测、低空侦察等。泰克公司和喷气推进实验室的2048×2048像元面阵CCD最早用于新一代哈勃太空望远镜摄谱仪和固定天文观测站。美国Recon光学公司开发的5040×5040像元CCD摄像机能在一万米高空进行拍摄试验,空间分辨率达1.57英寸。继美国轨道公司和加拿大达尔莎传感器公司1994年研制成功单片集成5120×5120像元CCD后,荷兰菲利浦光电子中心在6英寸晶片上研制出9000×7000像元CCD阵列,最近美国亚利那大学研制的CCD芯片,分辨率已达9126×9126的空前高度。CCD的成本高低与像元大小和大面阵有关,目前最小像元尺寸为3.24μm×3.275μm,38万像元阵列正趋向于1/6英寸以下芯片尺寸。X射线CCD以非晶硅材料为主,可见光至紫外区扩展光谱则以普通CCD背面减薄技术为主。
  
  为了开发单片式低成本摄像机,目前的CCD传感器的研究重点也更多地转向互补金属氧化物半导体(CMOS)有源像素图像传感器(APS)[10][11]方面,这种器件在21世纪将成为数字照相机、摄像机和高清晰度电视(HDTV)的关键器件。CMOS-APS的最大优点是在工作中勿需电荷逐级转移,回避了影响CCD性能的主要参数—电荷转换效率(CTE)。90年代初,美国的洛克威尔公司、得克萨斯仪器公司、喷气推进实验室/加洲理工学院(JPL/Caltech)及日本的东芝、奥林巴斯、佳能等公司均开发了多种APS的基本结构。目前最成熟的有CMOS-APS和电荷调制器件(CMD)[11][15]。APS的另一突出优点是无需CCD那样高的驱动电压,能使各种信号处理电路与摄像器件实现单片集成,这是未来相机小型化、低成本、低功耗的关键。目前成像阵列已取得突破性进展,1996年德州仪器的体电荷调制器件(BCMD)图像传感器阵列达到687(H)×499(V)像素,奥林巴斯光学公司的CMD图像传感器达2048(H)×2048(V)像素。其后,贝尔实验室、MIT、JPL、Photobit等相继报道了256×256、512×512、1024×1024、1040×1040、1296×750像元的CMOS-APS,像元尺寸7.5μm×7.5μm,芯片尺寸16.3mm×16.3mm,由三个晶体管和一个光电二极管构成。现在把时钟电路、A/D转换器,输出放大器等与传感器阵列集成在一个单片衬底上的研究也在同时进行之中。

国内研制水平及状况 
  国内CCD图像传感器的研制工作也在稳步地进行。目前第一代普通线阵CCD图像传感器(光敏元为MOS结构)和第二代对蓝光响应特性好的(光敏元为光电二极管阵列)CCPD均已形成128、256、512、1024、1728、2048、2500像元的系列产品,在实验室已做出了3456、4096像元的CCPD样品;面阵CCD图像传感器已研制出32×32、75×100、108×108、150×150、320×230、256×320、512×320、491×384、580×394、512×512、600×500、756×581、800×800像元器件。在实验室已研制出了1024×1024,2048×2048像元的器件,基本上形成了系列化产品。随着器件性能的改进,CCD摄像机也将得到迅速发展。
  除可见光CCD图像传感器外,国内目前还研制出了线阵64、128、256、1024像元和面阵32×64、128×128、256×256像元硅化铂肖特基势垒红外CCD(Ptsi桽BIR CCD)。目前国内正在研制和开发的CCD有:512×512像元X射线CCD、512×512像元光纤面板耦合CCD像敏器件、512×512像元帧转移可见光CCD、1024×1024像元紫外CCD、1024像元X射线CCD、 512×512像元PtSi桽BIR CCD、微光CCD和多光谱红外CCD等。但由于受经费、设备等因素影响,国内CCD图像传感器的研究进展尚不够迅速,目前还没有生产能力,与国际先进水平相比差距很大。就CCD的应用潜力而言,也最多不过发挥了1%左右。据悉,信息产业部下属研究所目前已从美国和俄罗斯引进可见光和红外CCD芯片生产线并开展试验工作,这将大大促进我国CCD芯片的产业化进程。

 

     看清楚没有?16000*16000=25600万像素,比较恐怖,我们现在市场上的监控摄像机主流的是:29W,44W,47W像素,还有近来热炒的百万,3百万像素的CMOS摄像机。

 

     所以说,决定市场不单单是技术实力,还有开发目标定位等因素。也就是说,人家的东西根本就没有考虑给你每个行业每个人使用。上游开发商如此,作为应用层面的我们,还在瞎无病呻吟什么呢?

   

    鉴于我们所处的行业,接下来还是专门看看我们的大众监控摄像机的CCD和CMOS.

   

    说起监控市场主流的CCD,那也是种类繁多,数不胜数。先搞几个最常用的。

    查阅参数要注意以下几个最重要的指标:图像的清晰度和最低照度就要靠它们了!关心红外夜视效果的朋友们注意了,SONY没有貌似未提供感应红外线的曲线图。

    1.芯片尺寸Image size   

    2.有效像数Number of effective pixels  

    3.敏感度Sensitivity (F5.6)

 

 

  

  

    

  

  

 

  

   

    

 

     

 

  

  

[此贴子已经被作者于2010-4-13 23:58:54编辑过]

作者: dqniulei    时间: 2010-4-12 08:36
好大一个沙发,不错,支持
作者: 吴国露    时间: 2010-4-12 08:48
第一次 有这么靠前的位置。。。  好东西 赞一个
作者: yangqifu    时间: 2010-4-12 10:24
要有人做一个场景分析,哪种红外机、参数应用何种场景就好了
作者: 爱yue    时间: 2010-4-13 07:32

 CCD是目前技术最成熟,应用最广泛的图像传感器。自80年代中期实现40万以下像元CCD的规模生产后,目前CCD已转向大面阵、小像元、紫外光谱响应方面,以便能适应数字照相机、数字摄像机、扫描仪以及其它科学领域的需要。

 

 

 

   应用 确实广泛,技术也成熟,郁闷就是没有自己的 ccd



作者: AONY    时间: 2010-4-13 23:54
有我们自己的CCD,最后面:中国电子科技集团公司第四十四研究所
作者: 重剑无锋    时间: 2010-4-14 08:18
CCD还能走多远?
作者: aero105    时间: 2010-4-14 08:36
好东西当然要顶。
作者: jiankang168168    时间: 2010-4-14 08:52

搞了10几年安防开发,就没见过我们自己CCD,我估计我们这一辈是见不到了,国家根本不重视的。


作者: fjland1124    时间: 2010-4-14 09:09

顶个 好东西啊


作者: dbkdz    时间: 2010-4-14 12:15
好帖子啊。顶啊!!!
作者: szxsm    时间: 2010-4-21 12:32
专业,谢谢楼主的贡献!!
作者: BBQ2010    时间: 2010-4-21 12:37

帖子不错,市场定位于产品选择才是王道。红外摄像机的研发本身就是为了适应市场而来。

 

 

但是真正相对高端的应用确并非如此~


作者: lgmvip    时间: 2010-6-14 12:31
搬出成年老豆腐来看看,哈哈
作者: 追忆似水年华    时间: 2010-6-14 15:27
 红外技术本身成熟是事实,不成熟的是思维和消费能力。
+++++++++++++++++
同意,红外成像技术至少也有五六十年的历史了。

有我们自己的CCD,最后面:中国电子科技集团公司第四十四研究所
+++++++++++++++++
等着用上他们的CCD还不如等SONY倒闭更加现实一点。这个44所的东西听说了快有20年了。到现在还是听说。。。

CCD还能走多远?
+++++++++++++++++
至少能比所有的山寨高清(包括“行业领先“的那种)企业走得更远。
就像人人都不喜欢现有隔行扫描CCD的锯齿效果一样,在发明新的更高感光度的成像技术之前,大家还都得乖乖的忍着。


作者: 维瑞特    时间: 2010-6-14 22:00

有点技术含量,顶一下


作者: francocai    时间: 2010-6-20 21:27
我们只要好的适用的产品,并不是越贵参数越高越好
作者: good1168    时间: 2010-6-20 21:41
 是啊,很难看到自己的技术
作者: lot    时间: 2010-6-21 09:03
好东西,学习了
作者: AONY    时间: 2012-1-11 00:56
闭关修炼并投入到几个月时间紧张的产品研发工作中,现在模拟产品线基本完成,准备抽时间完成本贴,还是要逐步更新。因为要马上投入到高清产品线的开发工作。




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