MD000045

當用一個新的圖像感測器進行初始設計時,關鍵一步是瞭解該新元件的預期用途–描述客戶希望產品如何工作的「用例」。客戶主要想元件以高幀率工作,還是在低光照條件下工作?或者它們將被優化以實現低功耗,或低讀出雜訊?有時,似乎只要列出客戶對所設計的新產品的興趣所在即可。但是產品通常不只用於一方面,當新產品的目標用例似乎將設計推向相反的方向時,事情可能變得複雜。

以新的KAI-09001圖像感測器為例。該全幀CCD像我們現有的KAF-09000圖像感測器,提供捕獲數位X光系統中圖像所需的高性能。這兩款元件都提供900萬像素解析度及大的12微米像素,提供高靈敏度、高動態範圍和低雜訊–這些特性支持捕獲關鍵細節,同時有助於限制使用的X射線劑量。

但對於新的KAF-09001,我們還想支援一個額外的用例–使數位X光系統結合一個高靈敏度的影片模式,可以在最終的高解析度捕獲前用於患者定位。這增加設備的靈敏度甚至進一步適應(相對)短的曝光時間,和提高資料的讀出速度,以即時提供這方面的資訊。

乍一看,這兩個用例似乎是矛盾的。要讀出雜訊低,您需要低速操作設備–但您需要支援影片模式的高速。為了獲得足夠的光敏感性以支援影片模式,您需要增加像素大小–減少最終圖像捕獲可提供的解析度,或增加成本。

解決這矛盾需要一點創意工程。為加快速度,我們首先將該元件的輸出數從一增加至四,從而提高了輸送量,而不需要改變現有的(經證實的)低雜訊放大器設計。我們還修改了CCD的水準寄存器的電荷容量,以支援最大的水準時脈速度的增加。這還令元件能低速運行,但當元件工作於影片模式時提供額外的頻寬。

最後,我們稍稍調節了像素數,將該新元件優化用於2 x 2和3 x 3 binning,不僅提高了成像的靈敏度(減少X射線曝光),也減少資料發送量(進一步提高畫面播放速率)用於影片模式。

總之,結果是,圖像感測器在讀出選擇方面非常靈活。對於視頻成像,像素可以binned,感測器以最快速度運行,以每秒10幀產生100萬像素的圖像流。但是,當捕獲最終圖像時,可以關閉binning,輸出速度降低,從而以低雜訊捕獲全解析度圖像,保留應用所需的重要細節。

也就是說,一個圖像感測器優化用於兩種不同的用例–就像醫生針對不同病人有不同的醫囑。

沒有留言

撰寫留言