¿Los sensores de la cámara pueden dañarse con la luz?

  

¿Los sensores de la cámara pueden dañarse con la luz?

Absolutamente. Sun + lupa, y tendrás un sensor muy melty.

Sin embargo, un solo LED es mucho menos energía. Incluso si todos la potencia que entraba en el LED se convirtió en luz (pista: no lo es) y todos de esa luz se enfocó en un punto muy pequeño, digamos un círculo de 4 mm, en el sensor de imagen (pista: no lo es), tendría un flujo de energía de 5250 W / m ^ 2, que parece mucho, pero en realidad no lo es (luz solar en la superficie de la Tierra) , desenfocado, es 1000 W / m ^ 2). Y, recuerde, debido a la eficiencia / campo de visión, es mucho menos, probablemente no más de una décima parte de eso. Entonces 500 W / m ^ 2, que, en un área muy pequeña, es completamente intrascendente.

Es difícil encontrar números definitivos en el límite de flujo de energía para los sensores de imagen (lo he intentado), pero por experiencia personal puedo decir que los sensores CMOS parecen estar bien mirando directamente al sol durante días y días. si se usa con lentes suficientemente pequeñas . El amplio patrón formado por el sol en el sensor puede restringirse a una cantidad suficientemente pequeña de energía mediante la elección juiciosa de la lente. Por supuesto, esto no se cumple con las cámaras más grandes (la lente más grande recoge más luz y el resultado es un punto quemado en el sensor). En cualquier caso, eso es todo anecdótico, y no es completamente relevante. Tu cámara estará bien.

La fotosensibilidad de los detectores de luz en una cámara no se desgasta con la luz.

La luz muy brillante puede causar daños permanentes debido al calentamiento. Es por eso que apuntar la cámara al sol es malo. La imagen del sol enfocada en un punto pequeño tiene suficiente densidad de energía para causar un calentamiento y daño local significativo.

Un LED de 3.3 V 20 mA recibe 66 mW de energía eléctrica. Solo una fracción de eso se convierte en luz, y una fracción mucho menor de eso cae sobre la lente de la cámara y se enfoca sobre el sensor de imagen. El resultado es probablemente solo unos pocos mW en el mejor de los casos. Es poco probable que cause daño, incluso si se enfoca en un lugar pequeño. Si el LED está desenfocado en la imagen, entonces la poca potencia de la luz se dispersará en un área más amplia del sensor, por lo que realmente no puede causar daños.

Sin embargo, el daño físico del sensor y la corrupción de la imagen son dos cosas diferentes. Una fuente de luz brillante en la imagen puede causar varios problemas a la imagen. Siempre hay luz que rebota entre los elementos de la lente. Estos reflejos son muy tenues en comparación con el camino directo y previsto para la luz, por lo que en su mayoría no se pueden ver. Sin embargo, si un punto es mucho más brillante que el resto de la escena, las reflexiones internas del punto brillante pueden tener un brillo significativo en relación con las partes más oscuras de la escena. Esto puede parecer una imagen fantasma del punto brillante.

El punto brillante también puede "florecer" (parece más grande de lo que realmente es) debido a que los bordes relativamente tenues siguen siendo brillantes en comparación con los componentes de la escena oscura. La luz puede propagarse un poco hacia los lados en el sensor, y siempre hay efectos de difracción, especialmente con cámaras baratas que tienen sensores pequeños y, por lo tanto, aberturas relativamente pequeñas.

Un punto brillante también puede engañar al mecanismo de autoexposición al subexponer todo lo demás.

Dependiendo de la manera exacta en que se lean los datos del sensor y de cómo funciona el mecanismo del obturador electrónico, un punto brillante puede causar una línea vertical u horizontal desde el punto hasta uno de los bordes.

La luz que brilla en la lente, incluso si no se toma una imagen directamente, ilumina la suciedad de la lente, lo que puede causar puntos o discos brillantes dispersos en varios lugares de la imagen.

Como la luz LED no causa daño real, todos estos efectos desaparecen cuando se elimina la luz brillante. Sin embargo, la luz brillante puede hacer que las imágenes que la incluyen no se puedan utilizar.

sí, existe la posibilidad de que la exposición de la cámara CCD a fuentes de luz fuertes como la radiación UV, la radiación directa y la exposición directa a los rayos láser durante largos períodos de tiempo pueda dañar el sensor CCD dentro de la cámara.

¿Cuál es el umbral de daño para un sensor de silicio / aluminio? Trabaje con calor específico de silicio a 2 picoJoules / cubic_micron por grado C. El aluminio tiene problemas por encima de 400 grados C.

¿Qué tan rápido podemos calentar un sensor, usando una lente GRANDE en un avión no tripulado, esa lente que tiene una lente objetiva de 0,1 metros * o 0,1 metros? El área es de 0.01 metro ^ 2 y admite 10 vatios del flujo solar de 1,000 vatios / metro ^ 2.

En una lente / sensor con un campo de visión de + -90 grados, el sol a 0.5 grados es 180 / 0.5 o 1/360 de los píxeles. O 1/360 de la X y de la extensión Y de la superficie plana de silicio del sensor. A 2 cm por 2 cm, la energía se enfoca en 2 cm / 360 o 20,000 micrones / 360 = 200 micras / 3,6 = 55 micrones de extensión. En X y en Y; para obtener un volumen, use también una profundidad de 55 micrones, y ahora calculamos el calor específico del cubo debajo de la imagen del sol en la superficie del sensor. Hay 166.000 micras cúbicas; a 2pJ / micra cúbica, nuestra capacidad térmica es ~~ 300,000 picoJoules o 0.3 microJoules / grado C.

¿Qué tan rápido se calentará nuestro cubo de 55 micrones? Estamos descargando 10 vatios en un lado del cubo de 55 micrones. Para 400 grados C, necesitamos 0.3uJ * 400 (0C a 400C), o 120uJoule.

Nuestra tasa de energía es de 10,000,000uJ / segundo. Divida eso en 120uJ, y aprendemos qué tan rápido la superficie del sensor se ha calentado lo suficiente como para dañar la integridad de las trayectorias metálicas de aluminio que distribuyen las señales de lectura GND y VDD y Restablecer y Fila / columna: 12 microsegundos.

Dado que 12 microsegundos es al menos 10 veces más rápido que la combinación térmica del cubo de 55 micrones, la mayor parte del calor permanece dentro de ese cubo, y nuestra parte posterior de la envoltura el cálculo es exacto.

Por lo tanto, usar lentes de monitoreo de aviones no tripulados grandes, durante la noche con los iris abiertos, es arriesgado.

Esto no es una respuesta, pero puede ser útil para alguien que busca esta pregunta. Estoy calibrando una serie de cámaras web y otros sensores de cámara. Utilicé un microscopio con cámara LED iluminada (10x-150x FYI) para mirar el sensor en uno de ellos. Luego, vi las marcas de quemaduras de los LED del microscopio en las imágenes de la cámara de prueba. Creo que no fue el silicio el que se dañó (las estadísticas sobre corrientes oscuras muestran que todos los píxeles están muy cerca de sus propiedades), pero creo que la matriz del filtro de color estaba dañada. Es, después de todo, una capa delgada y bastante delicada, lo más delgada posible. A veces se llama una matriz de Bayer. Esa es mi mejor conjetura.

Por lo tanto, desde luego no voy a utilizar LED brillantes para iluminar cuando mire a los sensores de la cámara. Estoy feliz de haber aprendido con una cámara web barata, y no con un sensor insustituible.

Otra cosa que podría pasar a lo largo. Después de ejecutar uno de estos durante la noche para recopilar estadísticas de transición detalladas, veo que algunos de los píxeles han fallado. Esta es una prueba de campo oscuro / corriente oscura, por lo que solo estoy comprobando la capacidad de recopilar datos de la matriz de sensores. Con el tiempo, (debido al calentamiento, la acumulación de carga, etc.), muchos (unos pocos miles) de píxeles generan rangos de valores cada vez más amplios. Todos estos deben estar cerca de la línea de base, pero fluctuarán al rango completo de valores (deben ser 15 y pueden llegar a 255 en cada color). Al principio pensé que podrían ser pistas de rayos cósmicos (sí, Virginia, se puede usar una cámara web para rastrear los rayos cósmicos), pero ahora me pregunto cuántos de esos eventos solo están fallando píxeles.

Nunca me rindo con ningún sensor, por lo que puedo usar los píxeles buenos para algunas cosas, y estudiar el fracaso de los demás con el tiempo para aprender aún más. No funcionará para imágenes de bebés, pero podría estar bien para observar intensidades en un experimento donde se usa una muestra aleatoria de píxeles de todos modos.

Sí, las exposiciones prolongadas (24/7) a una luz brillante (leída como brillante para tus ojos), calentarán las microlentes y el filtro de color (bayer), si corresponde. Estos 2 materiales se volverán más opacos o se deformarán cuando se calienten. Los sensores de imagen de (Re) soldadura son por lo tanto un asunto sensible. Estos defectos solo serán visibles en imágenes grises. Dañar el silicio solo ocurrirá con láseres de alta potencia y estos defectos aparecerán también en imágenes oscuras y pueden destruir columnas enteras, filas o todo el sensor. Una regla de oro es que, si duda en iluminarlo con un ojo, piénselo dos veces antes de hacerlo con un sensor de imagen.