發布日期：2022-04-26 點擊率：65
在電磁波譜內，紅外線位于可見光和微波之間。紅外線波長范圍廣，為750 nm至14,000 nm。通常將其分為近紅外(NIR)、短波紅外(SWIR)、中波紅外(MWIR)和長波紅外(LWIR)。盡管SWIR波段中的紅外輻射對于人眼不可見，但它與物體相互作用的方式與可見波長類似。
大多數SWIR相機傳感器都是基于InGaAs材料，通過將光子轉換成電子，與硅基CCD或CMOS傳感器工作方式相同–所以被稱為量子探測器。InGaAs傳感器由銦、鎵、砷化物光電二極管和硅基讀出集成電路(ROIC)組成。
圖1：InGaAs傳感器工作原理
InGaAs光電二極管中的帶隙能量通常小于硅基像素中的帶隙能量。因此，在相似溫度條件下它產生的暗電流更大。
暗電流對圖像質量的影響
在沒有光照射的狀態下，傳感器中流動的電流稱之為暗電流(例如產生信號)。它是由InGaAs材料中的電子的熱激發效應引起的。不同傳感器之間的暗電流的絕對值可能差別很大。傳感器溫度越高，暗電流越大。根據經驗來看，溫度每上升9°C，它的絕對值就增加一倍。
例如，在20°C和45°C傳感器溫度下，分別使用相同的相機拍攝相同的照片，直方圖會顯示非常不同的結果。在45°C傳感器溫度下，最小值更高(0為黑色，255為白色)，平均值也是如此。在20°C時，沒有飽和像素(最大值254)，而在45°C時則有相當多的飽和像素。
溫度對光譜靈敏度的影響
傳感器溫度對SWIR相機的光譜靈敏度也有很大影響。當傳感器溫度降低40°C(從25°C到-15°C)時，會導致光譜靈敏度向低波長移動約25 nm。這對于在靈敏度曲線的低端或高端操作的應用可能至關重要。當要求靈敏度高于1.700 nm時，傳感器溫度不應太低(20°C以下)。雖然暗電流(和噪聲)隨溫度升高而增加，但是頻譜高端的信號也許會更好。
圖2：不同傳感器溫度下的成像質量對比
傳感器溫度控制至關重要
溫度水平影響光譜靈敏度和暗電流。暗電流則對圖像質量(黑電平和噪聲)有很大影響。對于圖像質量要求高的應用，以及在靈敏度曲線的低端或高端操作時，溫度控制至關重要。
為了準確監測和控制溫度，Allied Vision所有的Goldeye短波紅外相機都在如下位置安裝了三個溫度傳感器：
//InGaAs傳感器外殼內部
//傳感器板上
//主板上
此外，Allied Vision的Goldeye相機還提供高級功能，來對這些影響進行校正和最小化(比如高級背景校正)。
為了平衡環境溫度和傳感器溫度之間的溫差，并且將傳感器溫度穩定在設定范圍內，大多數Goldeye相機都配備了熱電冷卻裝置。可用的冷卻設備有：
//TEC1：單級熱電傳感器冷卻(例如：Goldeye G / CL-033 TEC1)
//TEC2：雙級熱電傳感器冷卻(例如：Goldeye G / CL-032 Cool TEC2)
//附加冷卻風扇(例如：Goldeye G / CL-032 Cool TEC2)
不僅如此，Goldeye Cool型號還將傳感器封裝在氮氣填充的冷卻室中(例如：Goldeye G / CL-008 Cool TEC1)。這樣做的目的是防冷凝，使其適用于容易發生冷凝現象的環境(即高濕度、高環境溫度)。
關于Goldeye系列短波紅外相機
Goldeye系列相機是德國Allied Vision公司旗下的短波紅外(SWIR)相機。該系列相機分為兩個版本：緊湊型無風扇耐用工業版和具有充氮冷卻室的先進科技版。大部分 Goldeye 相機均配備有主動熱電冷卻裝置(TEC)，以減少噪音并延長曝光時間以獲得穩定的圖像質量。對于無需傳感器冷卻的應用，也可選擇高性價比的無主動電熱冷卻裝置(TECless)版本。Goldeye 相機具有高線性度和大動態范圍，能夠以較高幀率運行并拍攝噪點極低的圖像。所有型號均有 GigE 版本或Cameralink版本可選。
