(iTers News) – ON Semiconductor has set a new benchmark in low-light imaging for industrial markets with the introduction of a new class of CCD image sensor technology.
KAE-02150
Combining ON Semiconductor’s industry-leading Interline Transfer (IT) CCD pixel design with a newly developed electron multiplication (EM) output structure, the new technology enables image sensor solutions that deliver sub-electron noise performance with CCD-class image quality and uniformity for exceptional low-light imaging. The KAE-02150 image sensor, the first device available in the new technology, can capture 1080p (1920 x 1080) video in scenes with widely varying lighting conditions – from sunlight to starlight and from highlights to shadows – thereby greatly extending the imaging capability of a single camera imaging system. This is particularly useful for light-starved applications such as surveillance, defense/military, scientific and medical imaging and intelligent transportation systems.
“As the first device to leverage our new Interline Transfer EMCCD technology, the KAE-02150 Image Sensor delivers a revolutionary solution to the industry,” said Chris McNiffe, vice president of image sensor products at ON Semiconductor. “By extending the superb image quality and uniformity of CCD devices into the extreme low-light regime, customers in industrial markets now have access to a new level of performance under the most challenging imaging conditions. This is a clear demonstration of ON Semiconductor’s unique ability to bring the most advanced imaging solutions to our customers by leveraging its expansive base of imaging technologies.”
The KAE-02150 deploys an innovative output circuit design that enables high-dynamic range imaging by allowing either conventional CCD (low-gain) or EMCCD (high-gain) outputs to be utilized on a pixel-by-pixel basis within the same image. Charge from each individual pixel is measured and the signal level is compared to a user selectable threshold in the camera system to determine where each charge packet is routed.
Pixels from very low-light regions of the scene can be selectively routed to the EMCCD output, while pixels from bright regions of the image – which would typically saturate an EMCCD register and distort the image – are routed to the conventional CCD output amplifier. With this intra-scene switchable gain feature, signals from both outputs can then be re-combined, allowing one camera to properly render bright regions in a dark field of view and enabling dynamic compensation under changing conditions such as headlights entering or leaving an extreme low light scene.
The new KAE-series is based on the proven performance of the TRUESENSE 5.5-micron IT-CCD platform. With global shutter, excellent image uniformity, and high modulation transfer function (MTF), this IT-CCD platform is utilized today in a broad portfolio of devices ranging from 1 to 29 megapixels. The KAE-series- is expected to be expanded in the future to include additional optical formats, resolutions, and pixel sizes.
The KAE-02150 image sensor is sampling today, and will be available in Monochrome and Bayer Color configurations. An evaluation kit including hardware and software will also be available by the end of 2014, allowing the performance of this new device to be characterized by customers for their specific applications.
한글 - Korean Language Version
온세미, 차세대 CCD 이미지 센서로 저조도 이미징 기술을 재정립
에너지 효율 혁신을 선도하는 기업 온세미컨덕터(www.onsemi.com)가 차세대 CCD 이미지 센서 출시로 저조도 이미징의 벤치마크를 새로이 정립했다.
KAE-02150
이 제품은 온세미컨덕터의 업계 선도적인 IT(Interline Transfer) CCD 픽셀 설계와 새롭게 개발된 EM (electron multiplication) 출력 구조를 결합한 기술을 이용해 CCD 등급 이미지 품질과 탁월한 저조도 이미징 균일도로 전자 노이즈를 줄이며 이미지 센싱 기능을 발휘한다. KAE-02150 이미지 센서는 이 기술이 적용된 최초의 소자로 장면당 1080p (1920 x 1080) 비디오를 캡처할 수 있다. 특히 일광에서부터 밤하늘과 밝은 영역에서부터 그림자 부분까지 다양한 조도 하에서 가능하여 싱글 카메라 이미징 시스템의 이미징 역량을 한층 극대화한 솔루션이다. 이 소자는 감시, 방어/군사, 과학, 의료 이미징, 지능형 운송 시스템(ITS) 등 최저광 상태의 애플리케이션에 유용하다.
온세미컨덕터의 이미지 센서 사업부 부사장인 크리스 맥니페(Chris McNiffe)는 “인터라인 트랜스퍼 EMCCD 기술을 최초로 채택한 KAE-02150 이미지 센서는 업계에 혁신적인 솔루션을 제공한다”며 “고객사들은 극도의 저조도 체제 내에서 최상의 이미지 품질과 CCD 소자의 균일도를 확대한 이 제품을 채용함으로써 극도로 불리한 이미징 상태에서도 새로운 차원의 고성능 제품 개발을 하게 될 것이다. 온세미컨덕터는 이처럼 이미징 기술 기반을 한층 높여주는 독자적인 능력을 확보함으로써 고객사들에게 가장 진일보된 솔루션을 제공하게 되었다”고 말했다.
KAE-02150는 기존의 CCD(저 이득) 혹은 EMCCD(고 이득) 출력을 동일한 이미지에서 픽셀 값 기준으로 실행함으로써 고도의 역동적인 이미징에 필요한 혁신적인 출력 회로 설계를 가능케 한다. 이 칩은 각각의 개별 픽셀로부터 발생하는 전하 값들을 별도로 측정하는데 신호 레벨 또한 카메라 시스템에서 유저들이 선택 가능한 한계치와 비교되어 각각의 전하 패킷이 라우팅되는 곳을 결정하게 된다.
캡쳐된 부분의 매우 어두운 부분으로부터 나오는 픽셀은 선택적으로 EMCCD 출력화된다. 대체로 EMCCD 레지스터를 포화상태로 만들어 이미지를 왜곡시키는 밝은 지역의 픽셀은 기존의 CCD 출력 증폭기로 라우팅된다. 이렇듯 내부 장면 값을 전환하는 특징으로 인해 두 출력 값으로부터의 신호들이 재결합되어 한 개의 카메라로 어두운 시야에서도 밝은 구역을 적절히 연출한다. 이로써 극도로 희미한 장면으로 들어가거나 나오는 변화무쌍한 상태에서도 이미지의 역동 보상이 가능해진다.
이 신제품 KAE 시리즈는 TRUESENSE 5.5마이크론IT-CCD 플랫폼의 입증된 성능에 기반을 두고 있다. 글로벌 셔터, 탁월한 이미지 균일도, 높은 MTF(modulation transfer function) 기능을 가진 이 IT-CCD 플랫폼은 1메가에서부터 29 메가 픽셀까지 다양한 범위의 포트폴리오로 활용된다. KAE 시리즈는 앞으로 광학 포맷, 해상도, 픽셀 크기 등의 기능을 추가로 포함할 예정이다.
KAE-02150 이미지 센서는 현재 샘플 제공이 가능하며 모노크롬과 베이어 색상 버전으로 출시된다. 하드웨어와 소프트웨어를 포함한 평가 키트는 2014년 말 이전에 출시 되어 특정 애플리케이션을 원하는 고객사들에게 본 제품의 사용을 가능케 할 예정이다.