Skip to main content

Extended Image Sensing Technologies

Article Category

Article available in the folowing languages:

Nowe czujniki na potrzeby systemów wizyjnych nowej generacji dla sektorów ochrony, medycyny i motoryzacji

Zapotrzebowanie na czujniki obrazu w samochodach, urządzeniach Internetu rzeczy, medycynie oraz zastosowaniach związanych z ochroną i monitoringiem stawia firmy przed koniecznością ulepszenia zintegrowanych systemów. W ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu opracowano przełomowe czujniki obrazu, które powinny zwiększyć funkcjonalność przyszłych systemów wizyjnych.

Gospodarka cyfrowa

Kolejna generacja systemów kamer, która wejdzie na rynek za pięć lat, będzie w całości oparta na nowatorskich technologiach. Aby tego dokonać, uczestnicy finansowanego przez Unię Europejską projektu EXIST zbadali i opracowali nowe technologie czujników obrazu i systemów stworzonych z myślą o rozwiązaniach przyszłości. Nowe rozwiązania odznaczają się wysoką szybkością, niewielkimi wymiarami, możliwością wyboru pasma oraz niskimi kosztami. Czujnik obrazu o różnorodnych zaletach TDI (Time Delay Integration) to technika obrazowania stosowana, gdy obiekt lub scena przesuwa się liniowo przed matrycą światłoczułą i gdy zawartość sceny nie zmienia się w krótkim okresie czasu. Technologią wykorzystywaną powszechnie do obsługi analogowych danych pikselowych TDI jest matryca CCD. Jest ona stosowana głównie w inspekcji przemysłowej, naukach przyrodniczych i systemach wizyjnych. Partnerzy projektu opracowali nowe rozwiązanie, które łączy piksele CCD TDI z zaawansowanymi sterownikami typu metal-tlenek-półprzewodnik (CMOS) i odczytem w jednym układzie scalonym, umożliwiając budowę matrycy światłoczułej oferującej jednocześnie funkcje CCD oraz CMOS. „Ta wyjątkowa technologia łączy w sobie bezszumowe odbieranie i nadawanie w domenie ładunku technologii CCD oraz potencjał integracji systemu i szybki odczyt, który może zapewnić tylko CMOS”, tłumaczy Piet De Moor, specjalista ds. rozwoju biznesu w firmie IMEC. Inne czujniki o wysokiej rozdzielczości W ramach projektu powstał również nowy czujnik 4K wraz z łańcuchem przetwarzania obrazu 4K. W wyniku tych prac wprowadzono na rynek kamerę nadawczą LDX86N. Zbudowano również dwa inne czujniki o wysokich rozdzielczościach, wynoszących kolejno 32 i 14 megapikseli. Wytrzymały obiektyw zmiennoogniskowy UHDTV i cyfrowe sprzętowe przetwarzanie obrazu przy pomocy układu FPGA opracowane w ramach projektu powstały z myślą o przetwarzaniu obrazów o wysokiej rozdzielczości. Wiele produktów jest już dostępnych lub wkrótce będzie dostępnych na rynku, w tym między innymi nowa kamera nadawcza 4K, pełnoklatkowy obiektyw filmowy, małe kamery 4K i 8K UHDTV do zastosowań związanych z monitoringiem oraz wizją przemysłową, nowa matryca o rozdzielczości 14 megapiskeli do wykorzystania w zastosowaniach wizji przemysłowej oraz nowa wielopasmowa matryca TDI o dużej szybkości. Kompaktowe kamery i czujniki o wysokiej rozdzielczości mogą być wykorzystywane w zastosowaniach związanych z bezpieczeństwem oraz systemami wizyjnymi. „Dążenie do poprawy rozdzielczości telewizorów wiąże się nierozłącznie z ulepszeniami w dziedzinie nadawania”, mówi De Moor. Tylne podświetlenie zapewnia maksymalną czułość Zdecydowana większość matryc światłoczułych jest zaprojektowana pod kątem przekształcania światła padającego na przednią stronę matrycy w elektrony. Ostatnie postępy w zakresie rozmieszczenia elementów światłoczułych spowodowały, że powstały matryce z tylnym podświetleniem, zwiększające ilość przechwytywanego światła, co oznacza poprawę wydajności przy słabym oświetleniu. Wykorzystując te najnowsze osiągnięcia, partnerzy projektu opracowali hiperspektralne struktury filtrujące, przetwarzane na poziomie wafli na dostępnych w rynku komercyjnym matrycach światłoczułych. Filtry te mogą być dodawane w celu zwiększenia osiągów związanych z obrazowaniem TDI. Połączenie obrazowania w kolorze i w bliskiej podczerwieni W ramach projektu EXIST powstała też nowa matryca wykorzystująca pomiar czasu przemieszczania światła, łącząca kolorowe filtry RGB i wąskopasmowe filtry bliskiej podczerwieni. Ta przełomowa platforma integracji filtrów optycznych umożliwi opracowanie rozwiązań do wielu zastosowań w takich dziedzinach, jak medycyna, przemysł, monitoring bezpieczeństwa i motoryzacja, a także rzeczywistość wirtualna i rozszerzona, gdzie sygnały bliskiej podczerwieni muszą być wyodrębniane i nakładane na kolorowe obrazy. Partnerzy projektu zaprezentowali już multispektralny stos filtrów łączący światło bliskiej podczerwieni i światło widzialne na matrycy przeznaczonej do zastosowania w laparoskopii. Dzięki wprowadzeniu do technologii matryc światłoczułych nowych technologii opartych na innowacyjnych materiałach, projektach i koncepcjach, projekt EXIST przyczyni się do zwiększenia ich udziału w rynku, a także zwiększenia zatrudnienia i inwestycji w innowacyjny sprzęt, materiały i produkcję urządzeń półprzewodnikowych.

Słowa kluczowe

EXIST, matryca światłoczuła, bezpieczeństwo, TDI (Time Delay Integration), matryca CCD, metal-tlenek-półprzewodnik (CMOS), bliska podczerwień, laparoskopia, Internet rzeczy, systemy wizyjne

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania