Senzori de Imagine

Aceste informaţii iniţiale sunt destinate celor care se ocupa cu aplicaţiile de depistare a imaginilor CCD, dorind sa obtina o privire suplimentara in interiorul mecanismelor de funcţionare si principiile senzorului CCD. Nu se intentioneaza oferirea unui studiu exhaustiv cu teorii detaliate si se presupune ca se foloseşte un CCD pe baza de silicon. Se presupune de asemenea ca un sistem de detectare, iluminat frontal este de asemenea folosit. Exista câteva referinţe detaliate in concluzie.

1. Introducere

Photo 1. A Kodak technician examines silicon wafers containing image sensors during the manufacturing process. Two Kodak KAI-0371M high-resolution CCD image sensors (right) provided the eyes for the Sojourner rover as it navigated the surface of the planet Mars. A Kodak KAI-0371CM provided full-color images of the ground and soil samples collected by the Sojourner.

See sidebar: The Vision of the Sojourner

Ca multe alte tehnologii, dispozitivul cuplat-încărcat a fost propus ca un fel de creatura si a ajuns ceva complet diferit. Inventat spre sfarsitul anilor 1960 de către cercetătorii de la Laboratoarele BELL, a fost creat ca un nou tip de circuit de memorie pentru PC si s-a demonstrat in anii 1970, ca in acest scop a fost creat. Aparent, s-a observat ca acest dispozitiv are si alte posibile aplicaţii, incluzând procesarea semnalului si formarea de imagini, ultima apăruta datorita sensibilitatii siliconului la lumina, care răspunde la lungimile de unda mai mici 1.1 m (spectrum-ul vizibil se încadrează intre 0.4 m si 0.7 m). prima descoperire a acestui dispozitiv ca un element de memorie a dispărut, iar locul a fost luat de către abilitatea de a detecta lumina, transformând CCD intr-un element prim al tehnologiei bazat pe senzori de imagine. Asemenator circuitelor integrate, acest dispozitiv porneşte pe baza unor plăcute de silicon ca sunt procesate cu o serie de etape care definesc funcţiile variate in interiorul circuitului. Fiecare plăcuta conţine mai multe dispozitive identice (chipuri), fiecare capabila de a tine imobila un dispozitiv funcţional. Chipurile selectate, bazate pe o varietate de teste preliminare de sortare sunt apoi tăiate de la plăcute si împachetate pentru a fi folosite in sistem. Scopul acestor informaţii iniţiale sunt acelea de a familiariza cititorul cu informaţiile de baza referitoare la formarea de imagini CCD. Discuţiile calitative descrise reflecta aplicaţiile de formare a imaginii pe baza de silicon in spectrul vizibil.

2. Formate CCD

Formarea de imagini poate fi realizata folosind 3 tehnici de baza: scanarea unui punct, scanarea unei linii si scanarea unei zone. Dispozitivele CCD pot lua, prin definiţie, forma unor formate de scanare: linii sau zona.

2.1 Scanarea unui punct

Folosind un singur detector de celule sau pixeli, o imagine poate fi scanata prin detectarea informaţiei scena la coordonate XY discrete. Avantajele acestui lucru ar fi o rezoluţie mare, uniformitatea măsurării de la un loc la altul si costul/simplitatea detectorului. Dezavantajele includ erorile de înregistrare din mişcarea XY a detectorului, ratele scanării unei rame datorita numărului repetat de expuneri si complexitatea sistemului datorita sistemului X-Y (de văzut fig. 1)

2.2 Scanarea unei linii

O aranjare a detectorilor de celule singure pot fi plasate de-a lungul unei singure axe astfel încât scanarea se realizează doar intr-o direcţie. In acest caz, este capturata o linie de informaţii si citirile următoare înainte de a trece la linia index. Lungimea fizica a unui scaner linear CCD este limitat doar de mărimea fasiilor de silicon utilizate pentru a fabrica dispozitivul. Aceasta limitare este câteodată depasita prin montarea mai multe CCD lineare, cap la cap pentru a mari lungimea totala. Scanarea unei linii este mult mai imbunatatita ca timp decât cea a unui punct. Alte beneficii includ o rezolutie mare si mai puţine mecanisme de scanare sofisticate. Totusi, distanţarea pixelilor si mărimea este intr-o singura direcţie de limitare a rezoluţiei. Precizia măsurătorii la fiecare pixel are ne-uniformitati , care trebuie ocazional factorizate in afara sistemului. Timpii de scanare , de forma secundelor sau minutelor sunt inca nepotrivite pentru multe aplicaţii , iar costul dispozitivelor lineare CCD sunt considerabil mai scumpa decât detectorii simpli de celule. Numărul finit al chipurilor CCD pentru fiecare fasie de silicon si partile mobile rezultate, pierdute dictează costurile de la variaţiile de procesare.

2.3 Scanarea unei arii

Doua aranjari dimensionale ale detectorilor pot fi create astfel incat întreaga imagine poate fi captata la o singura expunere, eliminând necesitatea de orice miscare de catre detector. Scanerele de zona sunt capabili de a produce cea mai mare rata –rama cu cea mai mare cantitate de precizie in înregistrare intre pixeli. Complexitatile sistemului sunt de asemenea menţinute la un nivel minim. Totuşi, rezoluţia este limitata in doua direcţii. Alte dezavantaje includ performante de semnal scăzute si costuri deoarece mai puţin dispozitive pot fi poziţionate pe o plăcuta si mobilitatea este inerent mai mica pentru un număr de motive.