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TECH INSIGHT
SMARTER VISION
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- ELETTRONICA OGGI
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GENNAIO
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FEBBRAIO
2017
zioni superiori in presenza di scarso illuminamento. È
richiesta la sincronizzazione fra il trasferimento di linea
e il movimento dell’oggetto, per evitare aloni e difetti
dell’immagine. Le velocità dei fotogrammi possono es-
sere molto alte, essendoci solo poche linee da leggere.
In una matrice bidimensionale che contiene un grande
numero di linee, le dimensioni della matrice costitu-
iscono un fattore che determina la velocità massima
dei fotogrammi. Alcuni sensori consentono la lettu-
ra dei pixel in parallelo per migliorare le prestazioni.
I sensori 2D possono anche effettuare finestrature o
analisi in Regioni di Interesse, per leggere i pixel uni-
camente in una particolare area dell’immagine. Questo
può aumentare le prestazioni reali in applicazioni in
cui le informazioni di interesse risiedono all’interno di
una piccola area dell’immagine catturata, come nei si-
stemi avanzati di guida assistita (ADAS), nei sistemi di
sorveglianza o negli apparecchi scientifici.
Avendo determinato il formato di acquisizione delle
immagini e la risoluzione richiesta, l’intensità dei pi-
xel costituisce l’aspetto successivo più importante da
considerare. L’intensità definisce l’area del pixel che è
disponibile per raccogliere la carica creata dai fotoni
incidenti. I pixel di intensità minore raccolgono meno
carica in un determinato periodo di tempo, e perciò
potrebbero richiedere tempi di integrazione più lunghi
per catturare un’immagine. Ciò può compromettere le
prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione o in
presenza di oggetti in rapido movimento.
La velocità di cattura delle immagini e le prestazioni
nelle condizioni di illuminazione previste sono an-
che determinate dalla tecnologia del sensore e dalla
scelta di un tipo di sensore a illuminazione frontale
o retroilluminato. In questo caso il parametro chiave
è l’efficienza quantica (QE), che esprime il numero di
elettroni prodotti in relazione al numero di fotoni che
colpiscono il sensore. Di norma la QE
del sensore scelto dovrebbe essere il
più possibile alta all’interno dello spet-
tro di interesse.
L’assorbimento, la riflessione e la tra-
smissione sono i criteri chiave che in-
fluenzano la QE di un sensore.
In un sensore illuminato frontalmente, i
fotoni colpiscono il lato frontale, ma le
caratteristiche circuitali come le linee
metalliche o i gate in polisilicio posso-
no schermare alcuni pixel ottenendo di
conseguenza una QE più bassa. I sen-
sori retroilluminati costituiscono un tipo
alternativo di sensore, e sono opportu-
namente assottigliati sul lato posteriore
per ricevere fotoni sulla superficie po-
steriore, evitando così la presenza di
ostruzioni. Questi dispositivi forniscono
tipicamente una QE superiore.
Il rumore nei sensori
L’aspetto successivo da considerare
è il rumore tollerabile all’interno del
sensore di immagini. Esistono tre prin-
cipali sorgenti di rumore:
Il rumore del dispositivo è transitorio
per natura e include il rumore impulsi-
vo e il rumore introdotto dagli amplifi-
catori in uscita e dai circuiti di reset.
Il rumore a schema fisso (FPN) è per sua natura spa-
ziale ed è legato alle risposte diverse dei pixel quando
sono soggetti alla stessa intensità di illuminazione. Fra
le tecniche per compensare il rumore FPN, una delle
più popolari è il campionamento doppio correlato del
segnale di uscita.