Работа с переменным освещением: новый ПЗС-матрица от ON Semiconductor
Несмотря на удобство CMOS-изображений, CCD-изображения все еще имеют свое место. И если вам действительно нужна низкая освещенность, рассмотрите устройство с технологией EMCCD, например KAE-02152.
ПЗС-матрицы и CMOS-датчики изображения преобразуют свет в электрические сигналы, но многое можно сказать о том, как эти две технологии отличаются по характеристикам производительности и реализации. Эта статья не является местом для углубленного сравнения. Вместо этого я предлагаю резюме, которое, на мой взгляд, достаточно стандартное, несмотря на то, что он, вероятно, представляет собой опасное упрощение: датчики CMOS проще в использовании, но в целом качество их изображения хуже, чем у CCD.
CCD - устройство с зарядовой связью; как вы можете видеть, термин «CCD», строго говоря, не имеет никакого отношения к визуализации. Это просто относится к движению заряда.
Пышные линии на этой диаграмме из таблицы KAE-02152 свидетельствуют о том, что заряд от ПЗС-пикселей действительно движется к периферии тепловизора и в конечном итоге к выходному выводу
Тем не менее, «CCD» стал практически полностью связан с CCD-изображениями, возможно, потому, что изображения являются единственными широко распространенными устройствами, которые зависят от технологии CCD.
Суть функциональности CCD заключается в перемещении электрического заряда из внутренней части тепловизора на выходной вывод данных изображения, который генерирует аналоговый сигнал, определяемый интенсивностью света в каждом местоположении пикселя. Цифровые изображения производятся путем выборки этого аналогового сигнала. (Очевидно, что в нужное время в выборке очень много деталей, и отслеживание того, какой образец соответствует тому пикселю, не говоря уже о тщательно сгенерированных управляющих сигналах, необходимых для поддержания движения заряда).
Следующая диаграмма дает вам представление о том, как выходной сигнал ПЗС изменяется в соответствии с заряжающими пакетами, которые перемещаются один за другим через устройство. Вы можете видеть, что движение заряда синхронизируется с тактовым сигналом H2L.
Диаграмма взята из таблицы KAE-02152
Когда ПЗС недостаточно хороша
Основной точкой продажи KAE-02152 является его универсальность в отношении условий освещения. Неожиданно поэтическая маркетинговая фраза ON Semi «от солнечного света до звездного света» - другими словами, KAE-02152 может поддерживать качество изображения, несмотря на огромные изменения интенсивности окружающего освещения.
Низкий уровень освещенности усиливается за счет использования чего-то, называемого электронно-умножающей ПЗС-матрицы, или EMCCD. Технология EMCCD усложняет то, что я не могу дать, чтобы определить, и конечным результатом является более низкий уровень шума, который позволяет повысить отношение сигнал / шум (SNR) в ситуациях с низким уровнем освещенности (поскольку низкий уровень освещенности означает низкий уровень сигнала).
Зарядные пакеты от ПЗС-пикселей могут быть проложены через обычный выход ПЗС или выход ЭМСД. Как вы знаете, какой из них использовать? // www.onsemi.com/pub/Collateral/KAE-02152-D. PDF#page=32 «target =" _ blank "> page 32 имеет определенное руководство по выбору порога.
Сохранение
Если вам действительно необходимо максимизировать качество изображения, вам нужно найти способ снизить температуру вашей ПЗС-матрицы. Техническое описание для KAE-02152 говорит о том, что более низкая температура полезна, поскольку она уменьшает темные шумы и дефекты изображения.
Диаграмма взята из таблицы KAE-02152
Мне кажется, что охлаждение ПЗС также уменьшит тепловой шум, связанный с различными другими частями устройства, но, возможно, я ошибаюсь, или, возможно, эти источники шума включены в ссылку на «шум темного тока».
В любом случае на приведенном выше рисунке вы можете видеть, что темный сигнал быстро уменьшается при понижении температуры от комнатной температуры до 0 ° C. Ясно, что тогда комнатная температура далеко не идеальна. Но это также не так идеально, чтобы ограничить ваши действия по созданию изображений зимними сценами природы.
К счастью, у ON Semi есть решение: один из двух вариантов пакета KAE-02152 включает термоэлектрический кулер. Просто имейте в виду, что ваш источник питания должен быть немного тяжелее, если вы планируете искать оптимальное качество изображения во время фотосессий в тропиках:
Графики, взятые из таблицы KAE-02152
Есть ли у вас опыт работы с EMCCD? Не стесняйтесь компенсировать мое невежество, оставив информативный комментарий.