[经验]

怎么使用新的KAF-09001图像传感器

2018-10-24 09:06:31

1462 安森美图像传感器

当用一个新的图像传感器进行初始设计时，关键一步是了解该新器件的预期用途–描述客户希望产品如何工作的“用例”。客户主要想器件以高帧率工作，还是在低光照条件下工作？或者它们将被优化以实现低功耗，或低读出噪声？有时，似乎只要列出客户对所设计的新产品的兴趣所在即可。但是产品通常不只用于一方面，当新产品的目标用例似乎将设计推向相反的方向时，事情可能变得复杂。

以新的KAI-09001图像传感器为例。该全帧CCD像我们现有的KAF-09000图像传感器，提供捕获数字X光系统中图像所需的高性能。这两款器件都提供900万像素分辨率及大的12微米像素，提供高灵敏度、高动态范围和低噪声–这些特性支持捕获关键细节，同时有助于限制使用的X射线剂量。
但对于新的KAF-09001，我们还想支持一个额外的用例–使数字X光系统结合一个高灵敏度的视频模式，可以在最终的高分辨率捕获前用于患者定位。这增加设备的灵敏度甚至进一步适应（相对）短的曝光时间，和提高数据的读出速度，以实时提供这方面的信息。
乍一看，这两个用例似乎是矛盾的。要读出噪声低，您需要低速操作设备–但您需要支持视频模式的高速。为了获得足够的光敏感性以支持视频模式，您需要增加像素大小–减少最终图像捕获可提供的分辨率，或增加成本。

解决这矛盾需要一点创意工程。为加快速度，我们首先将该器件的输出数从一增加至四，从而提高了吞吐量，而不需要改变现有的（经证实的）低噪声放大器设计。我们还修改了CCD的水平寄存器的电荷容量，以支持最大的水平时钟速度的增加。这还令器件能低速运行，但当器件工作于视频模式时提供额外的带宽。
最后，我们稍稍调节了像素数，将该新器件优化用于2 x 2和3 x 3 binning，不仅提高了成像的灵敏度（减少X射线曝光），也减少数据发送量（进一步提高帧速率）用于视频模式。
总之，结果是，图像传感器在读出选择方面非常灵活。对于视频成像，像素可以binned，传感器以最快速度运行，以每秒10帧产生100万像素的图像流。但是，当捕获最终图像时，可以关闭binning，输出速度降低，从而以低噪声捕获全分辨率图像，保留应用所需的重要细节。
也就是说，一个图像传感器优化用于两种不同的用例–就像医生针对不同病人有不同的医嘱。