無感光元件冷卻功能的 SWIR 相機

無 TEC 感光元件的 SWIR 相機優勢

• 由於不需要內部冷卻，因此相機外殼可採用較小的設計

• 價格大幅降低

• 沒有會產生空氣亂流的風扇，在無塵室中特別有利

• 沒有風扇帶來的震動，可避免測量誤差

• 無需熱電冷卻模組或風扇，能耗更低

• 只需一條連接線即可操作，也可使用 USB 線材。

感光元件溫度與訊噪比

影像品質各個方面的相關性，很大程度上取決於應用的需求。對於某些應用而言，最重要的是最小程度的雜訊；而對於其他應用而言，要求的是最大的動態範圍。還有一些應用則需要識別出最細小的結構。這就是為什麼不只一個參數，而是有多個參數用來代表影像品質。在這種情況下，僅有溫度的影響以及暗電流雜訊是相關的，因此 SNR 是影像品質變化的適當量化指標。由於 SNR 只考量均質表面，因此還必須考慮結構和邊緣輪廓。

具有代表性感光元件溫度的相機設定

為了比較影像品質，我們使用四種不同的相機設定，並以典型的感光元件溫度，在最大取像速度下進行比較：

• 未冷卻，未固定的相機，感光元件溫度約為 60 °C

• 未冷卻，未固定的相機，感光元件溫度約為 45 °C

• 使用壓縮空氣冷卻器的主動式冷卻相機 ，感光元件溫度約 33 °C

• 具備 TEC 感光元件的相機，感光元件溫度約為 15 °C

曝光時間低於 10 毫秒

一系列的多次測量結果顯示，TEC 感光元件在曝光時間少於 10 ms 時，在影像品質方面並無優勢。此曝光時間相對就等於拍攝連續影像的 100 fps 取像速度。SenSWIR 技術已經將傳統 InGaAs 感光元件的典型問題降至最低。

即使以 10 ms 的曝光時間，來比較非常不同的感光元件溫度 (15 °C vs. 60 °C) 時，也無法確定 TEC 與未冷卻 SenSWIR 感光元件的影像品質有任何特別的差別。訊噪比 (SNR) 也沒有顯著差異。在結構或邊緣輪廓的定性檢視中，也可以看到相同的結果。

因此，感光元件冷卻並未帶來決定性的優勢；在此曝光時間範圍內，暗電流的影響可以忽略不計。約 80% 的 SWIR 應用，都使用這種短曝光時間。

曝光時間超過 10 毫秒

曝光時間越長，感光元件溫度造成的影響就越大。感光元件溫度升高時，暗電流的影響會增加，訊噪比會降低，導致影像品質變差。主要原因是畫素缺陷，也就是所謂的「熱點」，也就是影像中的白點。感光元件溫度越高，曝光時間越長，發生的熱點就越多，即固定圖樣雜訊 (FPN)。同時，較高的暗電流也會增加所謂的暗電流拍攝雜訊，即隨機雜訊 (RN)。

TEC 感光元件通常可改善超過 10 ms 曝光時間的影像品質。然而，無 TEC 感光元件的缺點，可以透過一個 外部冷卻解決方案 ‌與 專用韌體 這取決於各自的應用設定和影像品質要求。因此，值得檢查無冷卻 SenSWIR 感光元件的影像品質，是否足以在應用中自其優點獲益。

減少畫素誤差的 Pixel Correction Beyond

我們獨特的 Pixel Correction Beyond 演算法，專為消除工業 SWIR 成像中常見的畫素誤差而開發。結合影像內容並靈活調整修正強度，可獲得明顯更佳的 SWIR 影像效果。

減少光暈效果

在極端條件下，例如感光元件溫度達到 60 °C、曝光時間超過 100 ms，就會出現所謂的「光暈熱點」。這是由於熱點輻射到其他畫素而產生的熱點群。在這種情況下，可以使用「光暈抑制」功能，這是Sony SenSWIR 特有的功能。儘管只在約 50% 的情況下才會成功，但可將光暈熱點的發生率降至最低。光暈熱點是否構成問題，必須依據個別應用來決定。

PGI 可降低雜訊並提高影像銳利度

我們久經考驗的 PGI Feature Set 提供了另一種影像品質最佳化的方式。降噪功能可在不影響邊緣的情況下減少隨機雜訊。為了補償影像模糊的問題， 銳化功能可用於強調邊緣，並進一步最佳化影像的銳利度。這樣就可以根據檢測任務來個別調整影像品質。

Pixel Correction Beyond 與降噪

Pixel Correction Beyond 與降噪的結合對邊緣輪廓有什麼影響？與簡單的降噪演算法不同，高低強度 (灰階) 值等級之間的漸層和振幅都會保留下來。在較強的降噪效果下，應該注意的是影像中的模糊可能會增加。在此必須小心平衡降噪和銳化的參數。

無 TEC 相機具有許多優點

一般認為 TEC 感光元件在 SWIR 成像中總是能帶來更佳影像品質，這並不正確。反之，是由特定的應用來決定。例如，在曝光時間小於 10 ms 時，TEC-SenSWIR 感光元件與無冷卻 SenSWIR 感光元件相比，在影像品質方面並無任何優勢。另一方面，使用 TEC 感光元件的相機也有許多缺點。針對較長的曝光時間，我們的冷卻配件與相機功能的結合解決方案，可提供具成本效益的替代方案，足以取代配備 TEC 感光元件的高價相機。視應用而定，此解決方案可達到配備 TEC 感光元件相機的影像品質。因此值得您仔細研究，找出適合您個別應用的最佳解決方案。