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Les caméras ultra-rapides obtiennent des capteurs d’image CMOS de la NEXTRANGE ENTRECTIONNÉ

by Nouvelles

Développer des capteurs d’image complémentaires à ultra-high-vitesse en métal-oxyde de métal (CMOS) est difficile pour de nombreuses raisons. À des fréquences d’images très élevées, le temps disponible pour capturer chaque image (temps d’intégration) est extrêmement court, ce qui limite gravement la quantité de photons qui interagissent avec le capteur d’image pendant chaque cadre. Par conséquent, les capteurs d’image à grande vitesse nécessitent une très haute sensibilité (efficacité quantique), donc aucun photons ne se gaspille.

Il est également nécessaire de capturer et de retirer rapidement les électrons du signal généré pour éviter le brouillage de l’image capturée avec des trames suivantes, alias LAG. Une fois qu’un signal est détecté, il doit être traité et transmis du capteur d’image au système de la caméra. La quantité de données enregistrées par un capteur d’image à haute résolution à haute résolution fonctionnant à une vitesse ultra-timide peut dépasser de loin la bande passante de centaines de données les plus rapides disponibles en parallèle, donc de nouvelles solutions sont nécessaires pour garantir les données du signal capturées n’est pas perdu.

Conception du capteur d’image CMOS

La détection des signaux faibles consiste à maximiser le rapport signal / bruit. En plus de maximiser l’efficacité quantique, il est tout aussi important de minimiser les sources de bruit dans le capteur, de sorte que le signal relativement faible fourni par la lumière disponible limitée peut être détectée au-dessus du fond de bruit. Mais l’exécution des circuits d’échantillonneur, des pré-amplificateurs et des convertisseurs analogiques-numériques dans un capteur d’image à grande vitesse a tendance à augmenter le bruit.

La conception de ces circuits – y compris les géométries et la disposition des transistors individuels – doit être optimisé en ce qui concerne la vitesse, le bruit et la diaphonie. Il nécessite une connaissance approfondie des processus de conception et de fabrication de circuits de signal mixte utilisés, ainsi que de simulation et de vérification significatives à l’aide d’outils de conception de logiciels de pointe.

S’appuyant sur notre équipe de spécialistes des CMOS expérimentés, SI Sensors conçoit des capteurs d’image qui abordent la limite de ce qui est physiquement possible. Pour l’imagerie ultra-rapide, nous avons conçu de nouvelles structures dans la photodiode pour créer des champs de dérive qui augmentent la vitesse des électrons de signal pour leur permettre d’être balayés hors de la photodiode et échantillonnés beaucoup plus rapidement. Cela améliore considérablement la résolution temporelle de ces capteurs et permet d’obtenir la détection des photons et le transfert d’électrons signal-électrons à la résolution de la nanoseconde.

Nous développons plusieurs méthodes pour stocker les données de signal détectées sur la puce, ce qui permet à l’imagerie en mode rafale de capturer plus de données que possible pour transmettre en temps réel. Une méthode que nous affinons est l’intégration de la technologie de dispositif couplé de charge (CCD) dans les capteurs d’image CMOS, appelés CCD-in-CMOS.

Les CCD permettent de stocker le signal dans le domaine de charge, avant la conversion de tension et la numérisation ultérieure. Ces conversions de signal limitent la fréquence d’images des capteurs d’image conventionnels. Traditionnellement, CCD-in-CMOS a été utilisé pour imiter la fonction des CCD dans un capteur d’image CMOS pour les applications comme une intégration de retard (TDI), mais nous utilisons le stockage CCD comme mémoire analogique et tableaux de souvenirs de stockage CCD pour chaque pixel dans le capteur d’image. Cette architecture peut permettre de capturer des milliers d’images à une résolution temporelle nanoseconde avec une plage dynamique élevée et stockée comme charge de signal avec un bruit très faible.

Une fois la séquence de capture d’image terminée, le réseau CCD est lu et échantillonné de manière conventionnelle à une vitesse relativement basse, ce qui minimise à nouveau le bruit. Les pré-amplificateurs de CMOS, les circuits de conversion analogique-numérique et les interfaces série à grande vitesse sont ensuite utilisées pour transmettre les données de signal à grande gamme dynamique au système de caméra avec une grande intégrité.

L’utilisation de la technologie CCD-in-CMOS combine les meilleurs attributs des capteurs CCD et CMOS. La technologie hybride améliore considérablement les capacités de l’imagerie en mode rafale pour permettre une vitesse de capture ultra-rapide avec une sensibilité et une qualité d’image sans précédent, ce qui le rend idéal pour les applications qui nécessitent une capture et une analyse d’image à grande vitesse.

Caractéristiques et avantages clés

Mode ultra-rapide est capable de capturer des millions de cadres par seconde, ce qui est idéal pour observer les événements transitoires rapides dans la recherche scientifique, les tests industriels et les diagnostics médicaux.

Sensibilité élevée et faible bruit Fourni par les capteurs CCD-in-CMOS assurez un rapport signal / bruit élevé et des images claires et détaillées, même dans des conditions de faible luminosité.

Gestion efficace des donnéesactivé par avancé sur place Mécanismes de stockage et de lecture, réduit la complexité du système.

Applications polyvalentesDe l’enregistrement vidéo à grande vitesse à l’imagerie hyperspectrale, la technologie CCD-in-CMOS est adaptable à divers besoins d’imagerie.

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