ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT
Oct 29/9 30/9 # Rohde supersquare
 
ECF23 videos
  • Hans Andersson, Acal BFi
ECF22 videos
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Timo Poikonen, congatec
  • Kimmo Järvinen, Xiphera
  • Sigurd Hellesvik, Nordic Semiconductor
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Andrea J. Beuter, Real-Time Systems
  • Ronald Singh, Digi International
  • Pertti Jalasvirta, CyberWatch Finland
ECF19 videos
  • Julius Kaluzevicius, Rutronik.com
  • Carsten Kindler, Altium
  • Tino Pyssysalo, Qt Company
  • Timo Poikonen, congatec
  • Wolfgang Meier, Data-Modul
  • Ronald Singh, Digi International
  • Bobby Vale, Advantech
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Zach Shelby, Arm VP of Developers
ECF18 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan CTO
  • Heikki Ailisto, VTT
  • Lauri Koskinen, Minima Processor CTO
  • Tim Jensen, Avnet Integrated
  • Antti Löytynoja, Mathworks
  • Ilmari Veijola, Siemens

ETNtv

Watch ECF videos

logotypen

 2022  # square  (4)
TMSNet  advertisement
ETNdigi
May # Farnell sajt skyskrapa
A la carte
AUTOMATION DEVICES EMBEDDED NETWORKS TEST&MEASUREMENT SOFTWARE POWER BUSINESS NEW PRODUCTS
ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT US CONTACT
Tweet

TECHNICAL ARTICLES

Yhdistelmäkenno näkee tarkasti myös pimeässä

Tietoja
Kirjoittanut Veijo Ojanperä
Julkaistu: 12.12.2017
  • Komponentit

Kahta eri teknologiaa yhdistävä IT-EMCCD-kuvakenno näkee tarkasti sekä yön pimeydessä että kirkkaassa päivänvalossa. Laajan dynamiikan ansiosta yhdellä kameralla voidaan siten kuvata tarkasti näkymiä, jotka sisältävät sekä erittäin pimeitä että kirkkaita kohtia.

Artikkelin kirjoittaja Michael DeLuca toimii ON Semiconductor -yhtiön kuva-anturiryhmässä uusien anturituotteiden markkinoille tuonnista vastaavana johtajana. Hän on työskennellyt digitaalisen kuvankäsittelyn parissa jo ensimmäisten digikameroiden kehittämisestä lähtien ja keskittyy nykyään CCD- ja CMOS-pohjaisten kuva-anturien markkinointitehtäviin.

Erittäin niukassa valossa toimivien kuvantamisjärjestelmien suorituskyvylle ratkaisevan tärkeitä parametreja ovat kuvakennon herkkyys ja dynamiikka, olipa kyseessä sitten pimeälle kujalle sijoitettu valvontakamera tai vähäistä fluoresenssia havainnoiva mikroskooppi. Kuva-anturin herkkyys muodostuu itse asiassa useasta eri tekijästä kuten kohinasta, vasteesta, kvanttihyötysuhteesta ja kuvansieppausajasta. Ne yhdessä määrittävät pienimmän valomäärän, joka kameralla voidaan havaita.

Esimerkiksi 30 kuvan sekuntinopeudella tavanomainen kuvakenno kykenee sieppaamaan kuvia muutaman luksin valaistusvoimakkuuksilla, mikä vastaa täydenkuun tai iltahämärän valaistusta. Toinen määräävä parametri on kuva-anturin dynamiikka-alue, joka määrittää yhdellä kertaa mitattavissa olevan valomäärän koko vaihtelualueen pienimmästä suurimpaan. Jos kuvia halutaan saada hallitsemattomissa valaistusoloissa kuten pimeällä kujalla öiseen aikaan, tarvitaan sekä hyvää herkkyyttä että laajaa dynamiikkaa. Herkkyyttä tarvitaan, jotta päästään näkemään syvälle varjoisimpiin sopukoihin ja dynamiikkaa kirkkaimmin valaistujen kohtien sieppaamiseen kuvan yksityiskohtia menettämättä.

Tällaisten kohteiden asettamat vaatimukset voidaan täyttää IT-EMCCD-yhdistelmärakennetta hyödyntävällä kuva-anturilla. Siinä yhdistyvät IT-tyyppisen (Interline Transfer) CCD-kuvakennon ja elektronien monistusta hyödyntävän EMCCD-kennon (Electron Multiplication CCD) parhaat puolet. IT-CCD muodostaa kennolle suorituskykyisen alustan tarjoamalla yhtenäisen kuva-alan ja elektronisen suljintekniikan, jonka avulla kuvia voidaan siepata ja dataa lukea erittäin nopeasti. Tämän ansiosta myös nopeasti liikkuvien kohteiden kuvaaminen onnistuu ilman liikkeen aiheuttamia virheitä kuvassa. EMCCD puolestaan vahvistaa erittäin niukasti valaistuista kohteista siepatut signaalit niin, että ne nousevat luontaisen pohjakohinatason yläpuolelle. Tehollinen pohjakohinataso saadaan näin painetuksi alle yksittäisten elektronien aiheuttaman signaalitason, joten kuvainformaatiota voidaan siepata lähes pimeistä kohteista. Nämä kaksi teknologiaa yhdistävä IT-EMCCD tarjoaa siten joustavuutta, jonka ansiosta yhdellä kameralla voidaan kuvata samalla kertaa näkymää, josta osa on lähes pimeää (luksin murto-osia) ja osa kirkkaasti valaistua.

Kuva 1 havainnollistaa yhdistelmätekniikan suorituskykyä hyvin niukassa valossa. Kuva on siepattu 0,01 luksin valaistuksessa, joka vastaa noin neljäsosaa kuun antamasta valaistuksesta kirkkaana yönä. Tavallisen CMOS-kuvakennon tuottamassa kuvassa taustakohina peittää häiritsevästi yksityiskohtia. Sen sijaan IT-EMCCD-anturin tuottama kuva säilyttää yksityiskohdat paljon terävämpinä näinkin niukassa valaistuksessa.

 

Kuva 1. Tavanomaisella CMOS-kennolla ja IT-EMCCD-yhdistelmäanturilla siepattujen kuvien vertailu. Kuvat on otettu 0,01 luksin valaistuksessa käyttäen f2-objektiivia ja 33 millisekunnin valotusaikaa.

Tämän teknologiayhdistelmän tarjoama laajennettu dynamiikka-alue käy hyvin ilmi kuvasta 2. Siinä kohdetta valaistaan ainoastaan kirkkaalla valolla vasemmalta niin, että kuvan kirkkaus vähenee oikealle siirryttäessä. Tavanomainen CCD-kenno sieppaa kuvadataa kirkkaista kohdista hyvin, mutta kohina peittää kuvan varjokohtia oikeassa reunassa. Tavanomainen EMCCD-anturi puolestaan selviää varjokohdista hyvin, mutta kirkas valo vasemmalla aiheuttaa voimakasta yliohjautumista, joka rikkoo kuvan yhtenäisyyden. IT-EMCCD-kenno puolestaan selviää parhaiten näistä kolmesta kuva-anturista hyödyntämällä CCD:n tuottaman informaation kirkkaista kohdista ja EMCCD:n tuottaman datan kuvan pimeimmistä kohdista. Tämä laajentaa yhdistelmäkennon dynamiikka-aluetta merkittävästi verrattuna kumpaan tahansa tekniikkaan sellaisenaan. IT-EMCCD-anturilla koko laaja dynamiikka voidaan näin hyödyntää samassa kuvassa.

Kuva 2. Samasta kohteesta siepatut kuvat tavanomaisella CCD-kennolla, tavanomaisella EMCCD-anturilla ja IT-EMCCD-yhdistelmäanturilla.

Tämä yhdistelmä tarjoaa IT-EMCCD-anturille ominaisuuksia, joille ei löydy vertaa ainoastakaan yksittäisestä kuvantamistekniikasta. Elektroninmonistustekniikalla päästään kuvaamaan poikkeuksellisen niukkavaloisia kohteita ja sieppaamaan kuvainformaatiota reilusti alle yhden luksin valaistuksessa. IT-CCD-tekniikkka taas tarjoaa korkealuokkaisen ja yhtenäisen kuvainformaation arkkitehtuurilla, joka on helposti skaalattavissa myös suuriin resoluutioihin ja värikuvaukseen. Ja yhdessä nämä tekniikat tarjoavat laajan, jopa 92 dB dynamiikka-alueen (vastaa suhdetta 40000:1) kuten esimerkiksi ON Semiconductorin kehittämällä KAE-04471-anturilla. Tämä joustavuus tekee yhdistelmätekniikkaan perustuvista antureista erityisen sopivia niukkavaloisiin kuvauskohteisiin, jotka liittyvät esimerkiksi valvontaan, älykkäisiin kuljetusjärjestelmiin ja lääketieteelliseen kuvantamiseen muun muassa silmäsairauksien hoidossa, fluoroskopiassa ja tieteellisessä mikroskopiassa. Tai mihin tahansa kohteisiin, joissa on toimittava erittäin alhaisilla kuvasignaalitasoilla ja kuvansieppauksen halutaan jatkuvan tarkasti ja virheettömästi kuvattavan alueen lähes pimeistä kohdista kirkkaasti valaistuihin.

Tällä hetkellä tarjolla on lähes 30 erilaista anturia, jotka hyödyntävät IT-EMCCD-yhdistelmätekniikkaa. Valikoimassa on muun muassa resoluutioversioita 1080p-tasolta 8 megapikseliin, tavallista suurempia pikseleitä sisältäviä versioita, NIR-spektrialueelle herkkiä versioita ja jopa anturiin integroidun jäähdytysjärjestelmän sisältäviä versioita. Koska kuvantamiseen liittyvät erityisvaatimukset voivat vaihdella paljon sovelluksesta toiseen, valikoiman laajuus on kriittinen tekijä, jotta kuhunkin erityissovellukseen voidaan löytää juuri sopivin mahdollinen kuva-anturi. IT-EMCCD-teknologia tarjoaa näin uusia vaihtoehtoja ja ratkaisuja kaikkein haastavimpiinkin niukkavaloisiin sovelluskohteisiin.

back to top
MORE NEWS

Pitääkö olla huolissaan, jos kännykän näyttö avautuu itsestään?

Jos laittaa Googleen hauksi "puhelin avautuu itsestään", saa yli 209 miljoonaa tuosta. Mutta miksi puhelimet avautuvat itsestään? Asiantuntijoiden mukaan kyse voi olla GhostTouch-hyökkäyksestä, joka voi aiheuttaa käyttäjille ongelmia, sanoo NordVPN:n kyberturvallisuusasiantuntija Adrianus Warmenhoven.

Signaalia avoimien Open RAN -tukiasemien kehitykseen

Open RAN on avoin tukiasema-arkkitehtuuri, jota monet operaattorit kaavailevat jatkossa käyttävänsä. Rohde & Schwarz ilmoittaa, että sen signaaligeneraattorit ja -analysaattorit on nyt hyväksytty Qualcommin avoimien verkkojen laitteiden QRU100-radiopiirien testaamiseen.

IoT-data tuo isot säästöt Technopoliksen energiakuluihin

Älykkäistä kiinteistöistä on hehkutettu jo vuosia, mutta millaisia ovat käytännön sovellukset ja ennen kaikkea tulokset? Technopoliksen Ruoholahden 3-kiinteistössä on päästy merkittäviin tuloksiin: lämmitysenergiasta on onnistuttu säästämään yli 30 prosenttia ja ilmanvaihto onnistuu 50 prosenttia pienemmällä energialla.

Suomeen halutaan järjestelmäpiirisuunnittelun huippuyksikkö

Tampereen yliopisto, Oulun yliopisto, Aalto-yliopisto ja Nokia suunnittelevat yhteisen järjestelmäpiirisuunnitteluun keskittyvän huippukeskuksen perustamista. Keskus olisi osa vireillä olevaa kansallista Siruja Suomesta -ohjelmaa, joka puolestaan olisi osa EU:n Chips Act -ohjelmaa.

Verkkorikollisuus ammattimaistuu kovaa vauhtia

Kyberrikollisryhmien toiminta ammattimaistuu kiihtyvällä vauhdilla, todetaan tietoturvayhtiö WithSecuren raportissa. Nyt kehitystä nopeuttavat kiristyshaittaohjelmat, kertoo yhtiön vanhempi analyytikko Stephen Robinson.

Google ja EU haluavat säännellä tekoälyä

Tekoälyn nopea kehitys erityisesti viimeisen vajaan vuoden aikana on saanut monet huolestumaan. Moni tutkija haluaisi hidastaa kehitystä. Nyt Google ja EU ovat päässeet alustavaan sopuun siitä, että tekoälyä pitää reguloida.

BCC Solutions kokosi verkkokomponentit ja mittalaitteet saman katon alle

BCC Solutionsista tulee Suomen verkkolaitemarkkinoiden keskeinen peluri. Kesäkuun alusta lukien tammikuussa 2022 ostetut Harrico PTE ja Hantekno sulautetaan lopullisesti emoyhtiöön. Samalla lakkautetaan aputoiminimi TEKFinland, jonka toiminta jatkuu niin ikään BCC Solutions -nimen alla.

Sähkö tulee dieseliä halvemmaksi raskaassa liikenteessä

Maanteillä alkaa pian näkymään rekkoja, joiden käyttövoimana on sähkö. Göteborgilaisen Chalmersin teknisen korkeakoulun tutkijat ovat todistaneet, että sähkörekat tulevat halvemmiksi kuin vanhat dieselvoimaiset

HDR-videota jopa puettaviin laitteisiin

HDR-video tarkoittaa laajempaa väriavaruutta, suurempaa kontrastia ja kirkkaampaa kuvaa. Tähän asti tekniikkaa ei ole saatu tuotua pieniin kannettaviin laitteisiin. Imagination Technologiesin uusi grafiikkaprosessori on maailman pienin GPU-piiri, joka tukee HDR-kuvaa.

Generatiivinen tekoäly mullistaa kuvankäsittelyn

Tekoäly tuottaa jo monenlaisia kuvia tekstikehotteiden avulla, mutta generatiivinen tekoäly saattaa jatkossa tehdä kaikista kuvankäsittelyn ammattilaisia. Ainakin jollakin tasolla. Adobe kertoo tuovansa Photoshop-ohjelmaansa generatiivisen täyttötyökalun.

Swappie lupaa premium-vaihdokeille uudenveroisen akun

Swappie on julkaissut uudet Premium Series -tuoteperheen. Premium-laitteet ovat ulkoisesti moitteettomia sekä täysin toiminnallisia laitteita, joilla on 100-prosenttinen akkukapasiteetti. Swappien mukaan kaikki sille päätyvät puhelimet käyvät läpi 52 askeleen tarkistusprosessin, johon kuuluu puhelimen akun tarkistus tai vaihto tarpeen mukaan. Kaikissa Premium Series -puhelimissa on taattu 100-prosenttinen akkukapasiteetti.

Autotallista miljardiyritykseksi: Rutronik on 50-vuotias

Saksalainen elektroniikan komponenttien jakelija Rutronik juhlii tänä vuonna 50-vuotisjuhliaan. Helmut Rudel (kuvassa vas.) perusti Rutronikin vuonna 1973 Ispringenissä lähellä Pforzheimia. Nykyään hänen poikansa Thomas Rudel toimii yhtiön toimitusjohtajana.

Maailman ensimmäinen täysin lyijytön muistimoduuli

Apacer ilmoittaa kehittäneensä maailman ensimmäisen täysin lyijyttömän muistimoduulin. Se ei ainoastaan ylitä nykyisen EU:n RoHS-ympäristönsuojelustandardin vaatimuksia, vaan myös välttää turvautumisen RoHS 7(c)-I:n lyijyvapautuslausekkeeseen.

Löydä haavoittuvuus - tienaa satatuhatta euroa

LähiTapiola on päättänyt tuplata Bug Bounty -ohjelmansa kautta valkohattuhakkereille tarjoamansa maksimipalkkion. Aiemmin tietoturvahaavoittuvuuksien löytämiseen tähtäävän ohjelman enimmäispalkkiona oli 50 000 euroa. Nyt summa on nostettu 100 000 euroon.

Virve ajetaan alas - sen seuraaja tuo 100-prosenttisen peiton

Erillisverkkojen toimitusjohtaja Timo Lehtimäki keräsi täyden katsomon keynote-puhettaan kuuntelemaan eilen Critical Communications World -tapahtumassa. Viranomaisverkossa on käynnistynyt historian tärkein siirtymä. Lehtimäki vahvisti, että Suomen Virve-verkko ajetaan alas vuoden 2028 loppuun mennessä.

CCW2023: Poliisi digitalisoituu hitaasti

Helsingissä on käynnissä kolmepäiväinen viranomaisverkkojen jokavuotinen Critical Communications World -tapahtuma. Moni kuluttaja- ja yrityspuolen verkoista tuttu trendi vaikuttaa myös viranomaisverkoissa, mutta tahti on verkkaisempi. Poliisi digitalisoituu hitaasti. Tähän on monia syitä.

Jo miljoona opiskellut tekoälyä suomalaisella verkkokurssilla

Vuonna 2018 julkaistu suomalainen Elements of AI -verkkokurssi on osoittautunut valtavaksi hitiksi. Jo miljoona ihmistä 170 eri maasta on tutustunut tekoälyn perusteisiin. Kurssi on vakiinnuttanut paikkansa yhtenä maailman suosituimmista verkkokursseista.

IBM aikoo rakentaa sadantuhannen kubitin kvanttikoneen

IBM suunnittelee rakentavansa sadantuhannen kubitin kvanttitietokoneen seuraavan 10 vuoden kuluessa. Hankkeessa tehdään yhteistyötä Tokion ja Chicagon yliopistojen kanssa.

IoT-data kannattaa pakata

Esineiden internet eli IoT-laitteet sijaitsevat usein sähköverkon ulottumattomissa ja ovat siten usein akkukäyttöisiä ja kytkeytyvät internetiin langattomasti. Olli Väänänen tutki väitöskirjassaan yksinkertaisia menetelmiä tällaisten anturipohjaisten IoT-laitteiden energiankulutuksen pienentämiseksi. Tutkimuksen mukaan IoT-laitteiden akunkestoa on mahdollista pidentää merkittävästi yksinkertaisilla datan pakkausmenetelmillä.

Samsungin huippuläppäri: loputtomasti tehoa hienossa paketissa

Samsung teki pari vuotta sitten paluun Suomenkin PC-markkinoille ja mallistoon on nyt tuotu todellinen lippulaiva Galaxy Book3 Ultra -nimen alla. Ultra-nimi on monella tapaa sovelias kannettavalle, jossa juuri missään ei ole säästetty.

Apr # Nyhetssajt samt mobil. Placeras direkt efter första nyheten
 2022  # mobilbox
TMSNet  advertisement
Mar Apr May Jun # Rohde mobilbox
May  # Farnell  mobilbox f skyskrapa

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Tässä neljä megatrendiä IC-piirisuunnitteluun

Epävarmoista taloudellisista ja geopoliittisista näkymistä huolimatta vuosi 2022 osoittautui erinomaiseksi elektroniikka-alan innovointitoiminnan osalta ja sama trendi tuntuu jatkuvan myös kuluvana vuonna IC- ja elektroniikkajärjestelmien suunnittelussa. Tässä artikkelissa nostetaan esiin joitakin alan megatrendejä, joita on syytä tarkastella lähemmin.

Lue lisää...

OPINION

Ennakkoluulot estävät tekoälyn täyden hyödyntämisen

Tekoäly on valloittanut kahvipöytäkeskustelut. Keskusteluista voimme kiittää ChatGPT:n kaltaisia tekoälyjä, jotka loistavat kyvyllään laatia tekstejä – niin pätevästi kirjoitettuja artikkeleita kuin toimivaa koodiakin, kirjoittaa Lenovolla globaalin monimuotoisuustoimiston johtajana työskentelevä Ada Lopez.

Lue lisää...

LATEST NEWS

  • Pitääkö olla huolissaan, jos kännykän näyttö avautuu itsestään?
  • Signaalia avoimien Open RAN -tukiasemien kehitykseen
  • IoT-data tuo isot säästöt Technopoliksen energiakuluihin
  • Suomeen halutaan järjestelmäpiirisuunnittelun huippuyksikkö
  • Verkkorikollisuus ammattimaistuu kovaa vauhtia

NEW PRODUCTS

  • Navitasin ihmetehopiirit Mouserin valikoimaan
  • 5 wattia neliötuuman powerista
  • 3,5 kilowattia erittäin korkealla hyötysuhteella
  • Automaattisesti varavirran varaan
  • Tarkkaa asentotietoa vihamielisessä ympäristössä
 

NEWSFLASH

twitter
ETN_fi @ETN_fi
ETN_fi UK Semiconductor Strategy https://t.co/MABHzsSaK4
toukokuu 10 • reply • retweet • favorite
ETN_fi RT @joeprkns: Last night I used GPT-4 to write code for 5 micro services for a new product. A (very good) dev quoted £5k and 2 weeks. G…
maalis 17 • reply • retweet • favorite
ETN_fi This is why Nokia lost the game in mobile phones - an insiders view https://t.co/NB5Wndkx5p
joulu 12 • reply • retweet • favorite
ETN_fi @OnePlus_FI lahjoittaa Pelastusarmeijalle 50 puhelinta jouluapuun. Iso- Britanniassa samanlainen lahjoitus tehdään… https://t.co/LKdl2Pywie
joulu 07 • reply • retweet • favorite
ETN_fi Finnish PM Sanna Marin: We need to cut our dependence on China. https://t.co/598gQXKvlj #Slush2022 #China #electronics #semiconductors
marras 17 • reply • retweet • favorite
web design services
 

Section Tapet