Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жарық сезімтал пиксельдерден жасалған бейне сенсоры.
Image sensor made of light sensing pixels
Қарап тұратын массив, сондай-ақ қарап тұратын жазықтық массиві немесе фокустық жазықтық массиві (FPA) – бұл линзаның фокустық жазықтығында орналасқан жарық сезімтал пиксельдер массивінен (әдетте тікбұрышты) тұратын бейне сенсоры. FPA-лар көбінесе бейнелеу мақсатында (мысалы, сурет түсіру немесе бейнелеу үшін) қолданылады, бірақ спектрометрия, LIDAR және толқын фронтын сезіну сияқты бейнелеуге жатпайтын мақсаттарда да қолданылуы мүмкін. Радиоастрономияда FPA радиотелескоптың фокусында орналасады. Оптикалық және инфрақызыл толқын ұзындықтарында ол бейнелеу құрылғыларының әртүрлі түрлеріне сілтеме жасай алады, бірақ жалпы қолданыста инфрақызыл спектрде сезімтал екі өлшемді құрылғыларды білдіреді. Басқа спектрлерде сезімтал құрылғылар әдетте басқа терминдермен аталады, мысалы, CCD (зарядты қосылған құрылғы) және CMOS бейне сенсоры – көрінетін спектрде. FPA белгілі бір толқын ұзындықтарындағы фотондарды анықтап, содан кейін әрбір пикселде анықталған фотондардың санына пропорционал электр зарядын, кернеуді немесе кедергіні тудырады. Бұл заряд, кернеу немесе кедергі өлшеніп, цифрлық түрге айналдырылады және фотондарды шығаратын нысанның, көріністің немесе құбылыстың кескінін құру үшін пайдаланылады. Инфрақызыл FPA-ның қолданылу салалары: зымырандар мен оған байланысты қару-жарақтарды бағыттау сенсорлары, инфрақызыл астрономия, өндірістік тексеру, өрт сөндіруге арналған жылулық бейнелеу, медициналық бейнелеу және инфрақызыл феноменология (жануды, қарудың соқтығысуын, зымыран қозғалтқышының тұтануын және инфрақызыл спектрде қызығушылық тудыратын басқа да оқиғаларды бақылау сияқты).
A staring array, also known as staring plane array or focal plane array (FPA), is an image sensor consisting of an array (typically rectangular) of light sensing pixels at the focal plane of a lens. FPAs are used most commonly for imaging purposes (e. g. taking pictures or video imagery), but can also be used for non imaging purposes such as spectrometry, LIDAR, and wave front sensing. In radio astronomy, the FPA is at the focus of a radio telescope. At optical and infrared wavelengths, it can refer to a variety of imaging device types, but in common usage it refers to two dimensional devices that are sensitive in the infrared spectrum. Devices sensitive in other spectra are usually referred to by other terms, such as CCD (charge coupled device) and CMOS image sensor in the visible spectrum. FPAs operate by detecting photons at particular wavelengths and then generating an electrical charge, voltage, or resistance in relation to the number of photons detected at each pixel. This charge, voltage, or resistance is then measured, digitized, and used to construct an image of the object, scene, or phenomenon that emitted the photons. Applications for infrared FPAs include missile or related weapons guidance sensors, infrared astronomy, manufacturing inspection, thermal imaging for firefighting, medical imaging, and infrared phenomenology (such as observing combustion, weapon impact, rocket motor ignition and other events that are interesting in the infrared spectrum).
Сканерлеу массивімен салыстыру
Қарап тұратын массивтер сканерлеу массиві мен TDI (уақыт кешіктіру интеграциясы) бейнелеу құрылғыларынан айырмашылығы бар, себебі олар сканерлеусіз қажетті көру бұрышын бейнелейді. Сканерлеу массивтері сызықтық массивтерден (немесе өте тар 2D массивтерден) құралады, олар айналмалы немесе тербелісті айнаны пайдаланып, қажетті көру бұрышы бойынша жылжытылып, уақыт өте келе 2D кескінді құрайды. TDI бейнелеу құрылғысы сканерлеу массиві сияқты жұмыс істейді, бірақ камераның қозғалысына перпендикуляр бейнелейді. Қарап тұратын массив әдеттегі камерадағы пленкаға ұқсас; ол линза арқылы кескін жазықтығына тікелей 2D кескінді түсіреді. Сканерлеу массиві – бұл тар саңылау арқылы түсірілген фотосуреттерді біріктіріп 2D кескінді құруға ұқсас. TDI бейнелеуі – қозғалып бара жатқан көліктің терезесінен тік саңылау арқылы қарап, көлік ландшафттан өте келе ұзақ, үздіксіз кескінді құруға ұқсас. Сканерлеу массивтері 2D массивтерді тікелей 2D бейнелеу үшін жеткілікті өлшемде және сапада жасаудың тарихи қиындықтарына байланысты әзірленді және қолданылды. Қазіргі заманғы FPA-лар 2048 x 2048 пикселге дейін қолжетімді, ал бірнеше өндірушілер одан да үлкен өлшемдерді әзірлеуде. 320 x 256 және 640 x 480 массивтері әскери емес және ғылыми емес қолданулар үшін де қолжетімді және үнемді.
Staring arrays are distinct from scanning array and TDI (time delay integration) imagers in that they image the desired field of view without scanning. Scanning arrays are constructed from linear arrays (or very narrow 2 D arrays) that are rastered across the desired field of view using a rotating or oscillating mirror to construct a 2 D image over time. A TDI imager operates in similar fashion to a scanning array except that it images perpendicularly to the motion of the camera. A staring array is analogous to the film in a typical camera; it directly captures a 2 D image projected by the lens at the image plane. A scanning array is analogous to piecing together a 2D image with photos taken through a narrow slit. A TDI imager is analogous to looking through a vertical slit out the side window of a moving car, and building a long, continuous image as the car passes the landscape. Scanning arrays were developed and used because of historical difficulties in fabricating 2 D arrays of sufficient size and quality for direct 2 D imaging. Modern FPAs are available with up to 2048 x 2048 pixels, and larger sizes are in development by multiple manufacturers. 320 x 256 and 640 x 480 arrays are available and affordable even for non military, non scientific applications.
Жағдайдың жақсаруы
2003 жылы 32х32 пикселдік панельдің FPA арасындағы өзара әсерді (құқыс бұзушылықты) басу қабілеті туралы хабарланды. АҚШ Армиясының Ғылыми-зерттеу зертханасының ғалымдары лазер сәулесін жинап, әр пикселге бағыттау үшін коллиматорды пайдаланды. Жарық түспеген пикселдерде де кернеудің төмен деңгейі байқалды, бұл жарықтандырудың өзара әсердің салдарынан болдырмағанын көрсетті. Бұл өзара әсер микрожолақтар мен FPA-ның ішкі өткізгіштері арасындағы сыйымдылық байланысына байланысты болды. Панельдегі қабылдағышты қысқарақ фокусқа ие қабылдағышпен алмастыру арқылы коллиматордың фокусы төмендетілді және жүйенің сигналды тану шегі жоғарылатылды. Бұл өзара әсерді жою арқылы жақсырақ кескінді қамтамасыз етті. Тағы бір авалланч фотодиодты FPA зерттеуінде, жақын пикселдер арасындағы ойыстарды (траншеяларды) жасау өзара әсерді азайтты.
In 2003, a 32 x 32 pixel breadboard was reported with capabilities to repress cross talk between FPAs. Researchers at the U. S. Army Research Laboratory used a collimator to collect and direct the breadboard’s laser beam onto individual pixels. Since low levels of voltage were still observed in pixels that did not illuminate, indicating that illumination was prevented by crosstalk. This cross talk was attributed to capacitive coupling between the microstrip lines and between the FPA’s internal conductors. By replacing the receiver in the breadboard for one with a shorter focal length, the focus of the collimator was reduced and the system’s threshold for signal recognition was increased. This facilitated a better image by cancelling cross talk. In another an avalanche photodiode FPA study, the etching of trenches in between neighboring pixels reduced cross talk.