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LIGHTING 8 - maggio 2015
XV
IMAGE SENSOR
tempo reale sulla qualità delle immagini rilevate che può
essere programmato in tutte le sue funzionalità.
Nella dotazione base dei sensori d’immagine AnaFocus ci
sono i generatori interni di riferimento di tensione, corren-
te e clock e, inoltre, un’interfaccia Lvds a 1 GHz, una porta
parallela, una SPI, una Uart e una porta speciale che con-
sente la connettività diretta sensor-to-PHY senza bisogno di
Fpga verso i bus Camera Link e USB 3.0. A bordo c’è anche
un microcontrollore che semplifica la gestione dei registri
interni per i valori misurati e consente anche di fare su que-
sti valori delle statistiche in tempo reale. Inoltre, un proces-
sore d’immagine detto Network-of-Image Processor (NoIP)
offre alcune sofisticate funzionalità in tempo reale come il
bilanciamento del bianco e del nero e la compensazione
ottica delle difformità PRNU (Photo Response Non Unifor-
mity) o DSNU (Dark-Signal Non Uniformity) che servono a
rendere più chiare e nitide le immagini.
Questi dispositivi sono ideali per l’acquisizione rapida delle
immagini con elevata risoluzione anche nelle condizioni di
bassa luminosità e possono essere usati nei laser 3D, nelle
camere TDI (Time Delay Integration) e anche come sensori
Time-of-Flight, o “a tempo di volo” per la misura del tempo
che occorre a un impulso luminoso per percorrere il tragit-
to dalla camera fino a un oggetto e ritorno. AnaFocus offre i
suoi sensori stand-alone oppure integrati in sistemi completi
che definisce CMOS Vision Systems on-Chip, o VSoC, per-
ché oltre ad acquisire le immagini provvedono a elaborarle
in tempo reale eseguendo algoritmi fortemente specializzati
che consentono di scegliere quali caratteristiche delle im-
magini evidenziare e quali nascondere in base alle esigenze
applicative. Oltre a fornire gli algoritmi per alcune applica-
zioni tipiche, gli esperti AnaFocus offrono anche il supporto
per creare procedure di elaborazione immagini custom di
ogni tipo.
Occhio di lince
La nuova famiglia dei Lince5M Area-Scan Image Sensor è
caratterizzata da sensori d’immagine a rumore ultra-basso
capaci di offrire un’altissima risoluzione insieme a un’ecce-
zionale sensibilità ottica e a un’elevata dinamica di acquisi-
zione (HDR, High Dynamic Range) che possono esprimere
anche ad alta velocità. I pixel CMOS sono 2560x2048 ossia
oltre 5,2 milioni e possono essere configurati sia per una ri-
sposta lineare di 60 dB sia per una risposta dinamica quasi
lineare esaltata fino a oltre 100 dB, in entrambi i casi con
la correzione del rumore fisso Fixed Pattern Noise, FPN. Si
possono, inoltre, definire delle finestre di pixel su cui ese-
guire elaborazioni di immagine particolari e si possono an-
che implementare subroutine per la correzione dei difetti
noti con caratteristiche ben precise oppure per modificare
intenzionalmente alcune tonalità di colore.
Tutte queste funzionalità sono definibili e modificabili uti-
lizzando il microcontrollore di bordo che consente anche
di registrare traccia di tutto ciò che si fa ed eseguire delle
statistiche in tempo reale sulle immagini man mano che
vengono acquisite.
La dotazione prevede 24 canali d’interfaccia Lvds con ve-
locità di 16,59 Gbit/sec e due Lvds per il clock recovery e
per la sincronizzazione delle immagini, ma l’intero sistema
gira con un clock impostato esternamente a 9,6 MHz ed è,
inoltre, facilmente configurabile per adattarsi a un’ampia
gamma di ambienti applicativi. Nei pixel ci sono fotodio-
di pinned con dimensioni di 5x5 µm capaci di acquisire le
immagini in formato ottico di 16 mm (o 1” che significa
12,8x9,6 mm con diagonale di 16 mm) alla velocità di 250
fps (frame al secondo) con otturatore elettronico globale
(global shutter) che ha il tempo di esposizione program-
mabile, mentre il rapporto segnale/rumore SNRMAX è
contenuto in 42 dB con massimo PRNU di 0,5% e massi-
mo DSNU di 50 e-/sec a 10 DIN12bit/sec. La risoluzione si
può selezionare da 8, 10 o 12 bit e alla lunghezza d’onda di
550 nm la sensibilità ottica è di 6 V/(lux-sec) ovvero 13400
DN12bit/(lux-sec) mentre il fattore QE x FF, o Quantum
Efficiency x Fill Factor, dei pixel è del 54%. I package si pos-
sono scegliere fra il micro-PGA ceramico da 181 pin con
uscita Lvds, il CLCC ceramico da 86 pin con uscita Lvds e il
Chip Scale Package (CSP) da 90 pin con uscita CMOS, tutti
con alimentazione sia a 1,8 V sia a 3,3V, tolleranza termica
operativa estesa da -40 fino a +125 °C e consumomassimo in
piena operatività contenuto entro 2W.
Fig. 3 – I Lince5M Area-Scan Image Sensor di
Anafocus hanno 5,2 milioni di pixel capaci di
acquisire 250 fps con una risposta dinamica
standard di 60 dB ed estesa di 100 dB
Fig. 2 – Nei laboratori siti nell’ex “Pabellón de
Italia”, Anafocus ha sviluppato i suoi sensori di
immagine basati su fotodiodi a rumore ultra-basso
e caratterizzati da un’elevata sensibilità ottica