logotypen
 
 

IN FOCUS

IP suojaan ulkoiseen muistiin

Monet markkinoilla olevat mikro-ohjaimet tarjoavat tallennuskapasiteettia muutamien megatavujen verran, mikä vaikuttaa merkittävästi tuotteen hintaan. Sopiva vaihtoehtoinen ratkaisu on käyttää ulkoista muistia, jota voidaan hankkia suuremmissa määrissä selvästi edullisempaan hintaan ja useilla eri kapasiteettivaihtoehdoilla – yleensä muutamasta megatavusta satoihin megatavuihin.

Lue lisää...

Globaalin sulkimen CMOS-kuva-anturit ovat konenäössä hallitsevassa asemassa hyvästä syystä: niiden optinen suorituskyky vastaa CCD-kennojen ja rullasulkimien suorituskykyä ja lisäksi niillä on puolellaan monia etuja.

Artikkelin on kirjoittanut ams:n sovellusinsinööri Pieterjan Daelemans. Hän on vastannut yrityksessä globaalin sulkijan kuva-antureista kuuden vuoden ajan.

CCD-kennojen ja rullasuljinanturien korvaaminen globaalilla tai täsmäsulkimella yleistyy monilla alueilla, myös alhaisemman resoluution markkinoilla. Erittäin suurissa resoluutioissa CCD-kennot ovat yhä hallitsevassa asemassa, mutta alhaisemman resoluution kameroissa on käynnissä selvä siirtymä CMOS-kennoihin, mikä johtaa yksinkertaisempiin kamerasuunnitteluihin ja niiden toimintaan samalla, kun kehys- tai ruutunopeus kasvaa. Samalla siirrytään globaaliin sulkimeen.

Kuva 1. CMV50000-kenno edestä.

Yksi esimerkki kehityksestä on ams:n CMV-tuoteperhe, joka käyttää patentoitua 8T-pikselirakennetta (8 transistoria/pikseli) todellisella CDS-tekniikalla (Correlated Double Sampling) ja liukuhihnoitetulla globaalilla sulkimella. Tämän kaltaiset globaalin sulkimen ratkaisut tarjoavat laajan valikoiman resoluutioita. CMV-perheen tapauksessa resoluutiot yltävät VGA:sta aina 20 megapikseliin. Perheen uusin jäsen on CMV50000, 47,5 miljoonan pikselin kuva-anturi, joka kykenee toimimaan jopa 30 ruudun nopeudella täydellä resoluutiolla 35 millin optisessa formaatissa (36,43 × 27,62 mm).

Käyttämällä 7920 × 6004 pikselin matriisia 4,6 mikrometrin 8T-pikselikoossa CDS-näytteistyksellä nämä uudet anturit tuovat kameroihin lisää suorituskykyä ja toiminnallisuutta. Jopa pienemmällä pikselikoolla päästään samanlaiseen ja jopa parempaa suorituskykyyn. Anturi on varustettu 12-bittisellä AD-muuntimella, sen kohinataso on hyvin alhainen (8,8e) ja yksittäisen pikselin korkea lineaarinen varaustaso (14500e) johtaa 64 desibelin dynaamiseen alaan. Pimeä virta (dark current) on alhainen (66e/s 60°C:ssa), millä yhdessä piirille integroidun mustan värin optisen lukituksen (clamp) ansiosta päästään pitkiin, joka useiden sekuntien valotusaikoihin, jopa ilman jäähdytystä.

Kennollaan ams tarjoaa suunnittelijalle piirille integroidun rivinkorjauksen, joka tuottaa puhtaan kuvan suoraan anturista. Pikseleitä yhdistämällä (binning) voidaan kasvattaa täyttä varaustasoa noin 58 tuhanteen elektroniin, jolloin signaali-kohina-suhde kaksinkertaistuu ja kirkkaissa kuvissa nähdään enemmän yksityiskohtia. ams:n anturi tarjoaa myös limitettyä (interleaved) HDR-valotusmoodia jopa 10 mittauspisteellä, tarkan piirille integroidun lämpötila-anturin, useita laukaisinmoodeja ja jopa nelinkertaisen analogisen vahvistuksen, joita kaikkia voidaan ohjata yksinkertaisilla SPI-rekistereillä. Tähän se yltää 30 ruudun nopeudella täydellä resoluutiolla, tai jopa nopeammin pienemmällä ruudulla.

35 millin optisen formaatin takia käyttäjät voivat hyödyntää standardeja objektiiveja, mikä yksinkertaistaa järjestelmän suunnittelua.

Kuva 2: CMV50000-lohkokaavio.

Sovellukset

Näiden seuraavan sukupolven CMOS-kuva-anturien suuri resoluutio, nopeus ja suorituskyky tekevät niistä ihanteellisia korkealaatuisiin konenäkösovelluksiin, litteiden näyttöjen tarkastukseen, turvasovelluksiin, ilmailusovelluksiin, älykkäisiin liikennejärjestelmiin ja vastaaviin.

Konenäkö

Globaalin sulkimen CMOS-anturin tekee ihanteellisiksi konenäkösovelluksiin suuri tarkkuus, globaali suljintekniikka ja nopeat kehysajat. Suuri resoluutio tarkoittaa, että käyttäjät voivat joko kasvattaa tarkistusaluetta tai saada enemmän yksityiskohtia näkyviin. Aiempiin antureihin verrattuna uudet versiot voivat parantaa joko aluetta tai yksityiskohtien näkemistä jopa 12-kertaiseksi.

Kun uusissa antureissa kohina on alhainen ja analoginen vahvistus 4-kertainen, pienet yksityiskohdat näkyvät jopa hankalissa valaistusoloissa. 35 millin optisen formaatin ansiosta kameroissa voidaan lisäksi käyttää standardia optiikkaa.

Litteiden näyttöjen tarkistus

Kun litteiden näyttöjen tarkistus tulee yhä automatisoidummaksi, tarvitaan prosessissa yhä enemmän suorituskykyisiä kuva-antureita. Televisioiden, älypuhelimien ja muiden laitteiden näyttöjen fyysinen koko kasvaa ja samoin resoluutio (eli 4K- ja 8K-tasoon) ja lisäksi pikselitiheys kasvaa, minkä takia tarve suuren resoluution tarkistusjärjestelmille kasvaa nopeasti.

Suurten näyttöjen lisäksi myös mikronäytöillä varustettujen laitteiden (älykellot, AR-lasit, IoT-laitteet) määrä on kasvamassa. Näissä pienissä näytöissä ei saa olla virheitä, sillä loppukäyttäjä huomaisi ne välittömästi. Lisäksi nykyaikaiset tekniikat (OLED, kvanttipistenäytöt, miniledit) ovat yleistymässä ja ne vaativat yhä enemmän suorituskykyä tarkistusjärjestelmältä.

Suuren resoluution CMOS-ratkaisut mahdollistavat yhä suurempien ja resoluutioltaan tarkempien näyttöjen tarkistamisen tai useiden pienten näyttöjen testaamisen samalla kertaa, mikä lyhentää testaukseen kuluvaa aikaa. Käyttäjät voivat testata kokonaiset 8K-näytön 1:1-suhteessa valon tasaisuuden osalta, ja testata kokonaisia 4K- tai 2K-näyttöjä 4:1- tai 16:1-näytteistyssuhteella tarkistaakseen yksittäisten pikselien toiminnan.

Verrattuna muihin saman resoluution kuva-antureihin ams:n CMV50000-piirin kehysnopeus on 30 ruutua sekunnissa (fps), mikä auttaa lyhentämään testausaikaa. Useampi alhaisemman resoluution kamera optiikoineen voidaan nyt korvata yhdellä suuriresoluutioisella kameralla, mikä alentaa järjestelmäkustannuksia.

Uusien kuva-anturien alhainen kohina, erinomainen dynaaminen ala ja korkea signaali-kohinasuhde tekevät niistä ihanteellisia valon tasaisuuden testaamisessa, jossa varjostumat ovat pienikonstrastisia ja esiintyvät asteittain koko näytöllä. Samoin OLED-pikselien valovoiman testaamiseen, jossa emittoitu valo vaihtelee pikselistä toiseen, uudet anturit sopivat hyvin.

Erinomainen kuvanlaatu erittäin alhaisella pimeällä virralla ja mustan lukituksella tekee pitkistä valotusajoista mahdollisia ja tämä yhdessä 4-kertaisen analogisen vahvistuksen kera tuo esiin jopa hienoimmatkin valon vuotamiset näytöstä. Pikseleitä yhdistämällä (tämä on optiona) CMV50000-anturi kaksinkertaistaa signaali-kohinasuhteen, mikä tekee vieläkin enemmän kirkkaiden kuvien variaatioista näkyviksi.

Ilmakuvaus

Toinen sovellusalue, missä nämä uuden globaalin sulkimen CMOS-kuva-anturit tulevat loistamaan, on ilmakuvaus. Suuren 35 millin formaatin ja suuren resoluution ansiosta antureilla päästään joko tarkempaan kuvaan (GSD eli Ground Sample Distance) tai korkeammalla lentävään droneen.

Rullasulkimen käyttö drone-lennokeissa aiheuttaa ns. hyllyvän videokuvan, koska suljin siirtyy valotusajan aikana ja saa kuvan vääristymään. Tämä häiriö vaikuttaa kuvan tarkkuuteen ja se pitää myöhemmin poistaa (tai korvata mekaanisella sulkimella). Globaali suljin, joka aloittaa ja lopettaa joaisen pikselin valottamisen samanaikaisesti, poistaa tämän ongelman kokonaan. Tämän ansiosta drone voi lentää nopeammin ja liikkua vapaammin ja silti tuottaa häiriöttömiä kuvia.

Tämänkaltaisissa CMOS-antureissa voidaan helposti hidastaa kehysnopeutta tehonkulutuksen, kaistanleveyden, tallennustilan ja kameran monimutkaisuuden vähentämiseksi, mikäli täyttä 30fps-tallennusta ei tarvita.

Anturin toimintalämpötila on -40°…+70°C, joten niitä voidaan käyttää ilmakuvauksen usein vaatimissa vaikeissa olosuhteissa.

Video/televisiolähetykset

Koska CMOS-kuva-antureissa on sekä harmaasävy- että RGB-vaihtoehtoja, yhdessä 35 millin formaatin ja suuren resoluution (> 8K UHD) kanssa ne ovat ihanteellisia video- ja yleisradiosovelluksiin. Esimerkiksi ans:n CMV50000 voi toimia 40 kehyksen sekuntinopeudella 8K-resoluutiolla (7680 × 4320).

Suuren resoluution ansiosta käyttäjät voivat joko skaalata 4H- (tai HD) -resoluution ja parantaa kuvan laatua lisää tai valita yhden tai useamman 4K-tai HD-rajauksen tuottaakseen kuvaan rajatun toiminta-alueen terävällä 4K- tai HD-tarkkuudella (digitaalisella suurennoksella).

Alhainen kohina, laaja dynamiikka-alue ja piirille integroidut korjaustekniikka tuotavat korkealaatuista kuvaa suoraan anturista samalla, kun globaali sulin varmistaa, että nopea liike kuvassa tallennetaan ilman häiriötä.

Evaluointipaketti

CMV50000-anturille on olemassa arviointipaketti. Sen avulla voidaan vangita ja tallentaa täyden resoluution kuvia täydellä nopeudella nopean kortille integroidun muistin ansiosta. Nämä raakakuvat voidaan siirtää PC:lle myöhempää tarkastelua varten. Evaluointikortti käyttää USB 3.0 -yhteyttä ja yhteensopiva USB3Vision-standardardin kanssa. Sen mukana tulee helppokäyttöinen ohjelmisto (joka pohjaa NI MAX -ohjelmistoon) ja se on helppo integroida testausjärjestelmään kuva-anturin lopullista arviointia varten.

Kuva 3. CMV50000 EVK -anturikortti.

Tulevat sukupolvet

Suurempien resoluutioiden vaatimus kasvaa koko ajan, samoin yhä pienempien ja kevyempien kameroiden tarve. Näihin vaatimuksiin voidaan päästä vain pienentämällä pikselikokoa. Pienemmän pikselikoon uskotaan kuitenkin pienentävän suorituskykyä. ams:llä me työskentelemme kutistaaksemme pikselikokoa samalla, kun pidämme suorituskyvyn korkeana. Tämä polku vie kohti suorituskykyisiä ja suuriresoluutioisia kameroita, jotka silti ovat pieniä ja kevyitä, eivät tarvitse suurta, kallista optiikkaa ja jotka voidaan asentaa yhä pienempiin tiloihin.

MORE NEWS

PDF:stä tuli suosittu tapa hyökätä sähköpostiin

Kyberrikolliset ovat löytäneet uuden, tehokkaan keinon kiertää tietoturvasuojaukset: PDF-tiedostot. Check Point Researchin tuoreen tutkimuksen mukaan jo 22 % haitallisista sähköpostiliitteistä on PDF-muodossa. Samalla 68 % kyberhyökkäyksistä alkaa edelleen sähköpostista, mikä tekee PDF:stä entistä houkuttelevamman hyökkäysvälineen.

Uuden sirun avulla kännykkä voi tietää sijaintinsa sentin tarkkuudella

Nykyisten GPS-järjestelmien tarkkuus on vain muutamia metrejä, mutta uusi teknologia voi viedä paikannuksen tarkkuuden senttimetriluokkaan. Purdue Universityn ja Chalmersin teknillisen yliopiston tutkijat ovat kehittäneet sirupohjaisen aaltokampatekniikan, joka voi mullistaa navigoinnin, autonomiset ajoneuvot ja tarkat mittausjärjestelmät.

Uusi salaus suojaa jo tämän päivän kuituyhteyksiä kvanttikoneilta

Kvanttitietokoneiden uhka nykyiselle tietoturvalle on herättänyt huolta laajasti: tulevaisuudessa ne voivat murtaa laajasti käytössä olevat salausmenetelmät. Nyt Karlsruhen teknillisen instituutin (KIT) tutkijat ovat kehittäneet ratkaisun, joka tuo kvanttiturvallisen salauksen jo olemassa oleviin kuituyhteyksiin – ilman kalliita erikoislaitteita.

Tekoäly alkaa valvoa Pohjoismaihin tulevaa dataa

Tiedon valtaväylistä Pohjoismaissa vastaava GlobalConnect ottaa käyttöön kehittyneen tekoälypohjaisen valvontajärjestelmän. Yhtiö investoi ScienceLogicin alustan käyttöönottoon, jonka avulla voidaan reaaliaikaisesti seurata verkon toimintaa ja ratkaista ongelmia ennen kuin ne ehtivät vaikuttaa käyttäjiin.

Uusi fotonipiiri kiihdyttää tekoälyn prosessoinnin huippunopeuteen

Amerikkalainen teknologia-alan yritys Lightmatter on julkaissut uudenlaisen fotoniikkaan perustuvan superpiirin, joka lupaa mullistaa tekoälyn infrastruktuurin. Passage M1000 -niminen piiri mahdollistaa ennennäkemättömän nopean tiedonsiirron tekoälylaskennassa, avaten tien entistä suuremmille ja tehokkaammille AI-malleille.

Trumpin politiikka voi nostaa seuraavan iPhonen hintaa jopa 40 prosenttia

USA Todayn mukaan Applen iPhonet saattavat kallistua jopa 43 prosenttia Yhdysvaltain presidentin Donald Trumpin uusien tullien seurauksena. Trump ilmoitti keskiviikkona laajasta uudesta tullisuunnitelmasta, jonka tavoitteena on vauhdittaa yhdysvaltalaista tuotantoa. Tämä sisältää 34 prosentin lisätullit Kiinasta tuotaville tuotteille, mikä nostaa kokonaistullin 54 prosenttiin – korkeimmaksi Yhdysvaltain historiassa Kiinaa kohtaan.

Tänä vuonna jo joka viides uusi auto kulkee sähköllä

Sähköautojen suosio jatkaa kasvuaan haasteista ja epäilyksistä huolimatta. Uusimpien tilastojen mukaan vuonna 2025 jo 18 % maailmanlaajuisista autokaupoista kohdistuu sähköautoihin – kolme kertaa enemmän kuin viisi vuotta sitten.

Microsoft lähti liikkeelle 50 vuotta sitten BASIC-tulkista

Microsoft juhlii tänä vuonna 50-vuotista taivaltaan, ja juhlan kunniaksi yhtiön perustaja Bill Gates julkaisi alkuperäisen ohjelmakoodin, joka käynnisti koko teknologiayrityksen – Altair BASIC -tulkin. Gatesin mukaan kyseessä on "siistein koodi, jonka olen koskaan kirjoittanut".

Rohde lisäsi tehoa EMC-mittauksiin

Rohde & Schwarz on julkaissut päivitetyn version ELEKTRA-ohjelmistostaan, joka tuo lisää tehoa ja automaatiota EMC-mittauksiin. Uusi ohjelmistoversio tukee kaikkia ajankohtaisia EMC-standardeja eri toimialoilla – mukaan lukien kaupallinen elektroniikka, autoteollisuus, langattomat järjestelmät, puolustus ja ilmailu.

Tekoäly vaikuttaa lähes joka toiseen työpaikkaan

Tekoäly on nopeasti nousemassa maailman talouksien uudeksi moottoriksi – ja murroksen keskiössä ovat työmarkkinat. YK:n kauppa- ja kehitysjärjestön (UNCTAD) tuoreen Technology and Innovation Report 2025 -julkaisun mukaan jopa 40 prosenttia maailman työpaikoista on alttiina tekoälyn vaikutuksille. Se voi tarkoittaa joko työn automatisointia tai sitä, että työtehtävät muuttuvat perustavalla tavalla.

Tamperelaissiru purkaa useampia audiovirtoja kuin mikään muu prosessori

Tamperelainen VLSI Solution on julkaissut uuden sukupolven audioprosessorin, joka asettaa uudet standardit äänenkäsittelylle sulautetuissa järjestelmissä. VS1073-uutuuspiiri pystyy purkamaan ja käsittelemään enemmän äänenpakkausmuotoja kuin mikään muu prosessori markkinoilla – mukaan lukien uudet tuetut formaatit kuten ALAC, DSD, Opus ja AC-3.

Uusi LUMI-supertietokone yllättää: kylkeen tulee kvanttitietokone

Suomeen rakennetaan maailman tehokkainta tekoälysupertietokonetta, ja sen rinnalle kehitetään nyt myös täysin uusi kvanttilaskenta-alusta. LUMI AI Factory -hankkeen johtaja Pekka Manninen vahvistaa, että uusi huippuluokan laskentaympäristö käynnistyy keväällä 2027.

Samsungin uusin tuo tekoälyn jäässä oleville tablettimarkkinoille

Tablettimarkkinat hakevat suuntaa, mutta Samsung uskoo tekoälyyn. Yhtiö julkaisi 2. huhtikuuta uuden Galaxy Tab S10 FE -sarjan, joka tuo älykkäät ominaisuudet yhä useamman käyttäjän ulottuville. Vaikka markkina kokonaisuudessaan junnaa lähes paikallaan, Samsung pyrkii herättelemään sitä AI-pohjaisella tuottavuudella ja kevyellä muotoilulla.

Trumpin tullit aiheuttavat suurta epävarmuutta puolijohdealalla

Yhdysvaltain presidentti Donald Trump on ilmoittanut uusista tullipolitiikoista, jotka uhkaavat horjuttaa puolijohdeteollisuuden globaaleja toimitusketjuja. Trumpin hallinto on määrännyt 10 prosentin perustullin kaikkiin tuontituotteisiin ja jopa 32 prosentin tullit valikoiduille maille, kuten Taiwanille. Vaikka Taiwanin puolijohteet ovat toistaiseksi tullivapaita, alan toimijat elävät epävarmuudessa mahdollisista tulevista muutoksista.

Maailman ensimmäisessä MEMS-kompassissa ei ole liikkuvia osia

Ranskalainen teknologiayritys SBG Systems on esitellyt maailman ensimmäisen MEMS-pohjaisen gyrokompassin, joka kykenee määrittämään suunnan ilman GNSS-apua ja täysin ilman liikkuvia osia. Tämä inertianavigoinnin läpimurto avaa uuden luvun tarkassa ja kompaktissa paikannuksessa, erityisesti merenkulun ja robotiikan sovelluksissa.

Cadence demosi eurooppalaisvoimin kehitettyä ajoneuvojen SoC-piiriä

Euroopassa pitäisi vähentää riippuvuutta sekä kiinalaisesta että amerikkalaisesta tekniikasta. Muutaman viikon takaisilla Nürnbergin Embedded World -messuilla nähtiinkin tähän suuntaan kasvavia versoja. Esimerkiksi Cadence ja saksalainen Dream Chip Technologies esittelivät uuden sukupolven älykkään SoC-järjestelmäpiirin ajoneuvosovelluksiin.

LUMI-tekoälytehdas on yksi ensimmäisiä Euroopassa

LUMI-tekoälytehdas avaa uuden luvun eurooppalaisessa tekoälyn kehityksessä yhdistämällä huipputeknologian, asiantuntijuuden ja yhteistyön ainutlaatuiseksi kokonaisuudeksi. Tekoälyhubin fyysiset tilat sijoittuvat Espoon Otaniemeen Aalto-yliopiston yhteyteen, ja laskennan ydin toimii Kajaanissa, missä nykyinen LUMI-supertietokone tarjoaa maailmanluokan suorituskykyä tekoälykehitykselle.

Jyväskylän ylioppilaskylään maailman nopein opiskelijanetti

Kotimainen valokuituyhtiö Lounea toteutti Jyväskylän yliopiston ylioppilaskunnan Soihtu-asuntoihin huippumodernit nettiyhteydet. Opiskelijakylä nousi kerralla maailman kärkeen tarjoamalla asukkailleen poikkeuksellisen nopeat verkkoyhteydet. 

Painetun elektroniikan tutkija TactoTekin teknologiajohtajaksi

Oululaistaustainen elektroniikkayhtiö TactoTek on nimittänyt tekniikan tohtori Pälvi Apilon uudeksi teknologiajohtajakseen. Apilo on ollut osa TactoTekin asiantuntijatiimiä vuodesta 2018 ja toiminut viimeksi yhtiön ennakoinnin ja tutkimuksen johtajana.

Linuxista tulee parempi pelaajille

Linux-kernelin tuore 6.14-päivitys lupaa merkittäviä suorituskykyparannuksia Windows-pelejä pelaaville Linux-käyttäjille. Ytimeen on tuotu parannettu NTsync-ajuri, jonka ansiosta Wine- ja Proton-yhteensopivuuskerrosten kautta ajettavat pelit voivat hyötyä jopa satojen prosenttien teholisästä tietyissä tilanteissa.

Maksupäätteen kosketusnäyttö vaatii vahvan tietoturvan

Kosketusnäyttö on olennainen osa jokaista nykyaikaista maksujärjestelmää ja myyntipisteen POS-päätettä (point of sale terminal). Sen tietoturvaan on kiinnitettävä erityistä huomiota.

Lue lisää...

Tekoäly vaikuttaa lähes joka toiseen työpaikkaan

Tekoäly on nopeasti nousemassa maailman talouksien uudeksi moottoriksi – ja murroksen keskiössä ovat työmarkkinat. YK:n kauppa- ja kehitysjärjestön (UNCTAD) tuoreen Technology and Innovation Report 2025 -julkaisun mukaan jopa 40 prosenttia maailman työpaikoista on alttiina tekoälyn vaikutuksille. Se voi tarkoittaa joko työn automatisointia tai sitä, että työtehtävät muuttuvat perustavalla tavalla.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
 R&S -seminaari: 5G Advanced & Beyond
Oulussa 13.5.2025
Espoossa 14.5.2025
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025

Seminaareihin ilmoittautuminen ja tiedustelut:
asiakaspalvelu@rohde&schwarz
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 

ETNinsta

THIS SPACE TEMPORARILY LEFT BLANK
 
article