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Technologie innovante : les capteurs SenSWIR de Sony

Caméra infrarouge SWIR Aval Global

Qu’est-ce qui différencie les nouveaux capteurs numériques SenSWIR de Sony des capteurs InGaAs standards pour la vision dans l’infrarouge à ondes courtes ? Quels sont leurs avantages ?

 

Une différence majeure entre les capteurs SenSWIR et les capteurs InGaAs standards réside dans leur structure. On peut noter quatre caractéristiques différentes, chacune avec ses avantages particuliers : la petite taille des pixels, la grande homogénéité de l’image, la correction automatique du courant d’obscurité et la fine couche de phosphure d’indium.

Sur les capteurs InGaAs standards, la taille des pixels se situent entre 15 µm pour les capteurs VGA et 10 µm pour les capteurs SXGA. Grâce à une technique différente de connexion cuivre/cuivre, les capteurs SenSWIR peuvent quant à eux réduire la taille des pixels à 5 µm seulement. L’avantage : la technologie SenSWIR permet d’obtenir des résolutions plus élevées, avec un capteur plus petit, et donc des caméras plus compactes

Sony est le premier fabricant à avoir réussi à maintenir l’efficacité quantique à un niveau relativement élevé (>50 %) sur l’ensemble du domaine spectral, ce qui n’est pas le cas des capteurs InGaAs standards. Le coût total du système peut ainsi être réduit, en particulier pour les applications multispectrales, car une seule caméra suffira.

Autre nouveauté : les capteurs SenSWIR ont des pixels blindés qui ne sont pas exposés à la lumière. La correction automatique du courant d’obscurité devient ainsi possible.

Même recouverts et en l’absence d’une quelconque exposition à la lumière, les capteurs génèrent des signaux de faible intensité causés par la formation de charges thermiques libres spontanées. Ce phénomène s’appelle courant d’obscurité (dark current).

Ces pixels sont utilisés pour déterminer en temps réel la valeur moyenne du signal d’obscurité. Lorsque la correction automatique du niveau d’obscurité est activée, cette valeur moyenne mesurée est déduite automatiquement de la valeur de chaque pixel effectif.

Cette correction s’effectue directement sur le capteur et non dans le FPGA de la caméra, comme c’est habituellement le cas sur les capteurs InGaAs standards. Cela permet de réduire les ressources matérielles nécessaires côté caméra et d’obtenir des temps de réponse nettement plus rapides.

De plus, les capteurs SenSWIR présentent une homogénéité de pixels beaucoup plus élevée que les capteurs InGaAs traditionnels. Seule une inspection très pointilleuse peut révéler un certain manque d’uniformité des capteurs SenSWIR. Ce phénomène augmente en même temps que la température du capteur. Refroidir le capteur est donc toujours utile pour réduire à la fois le courant d’obscurité et le manque d’uniformité des données du capteur quand l’exposition est longue ou lors d’applications à températures élevées où l’homogénéité de l’image et la reproductibilité des résultats sont indispensables.

Une correction de non-uniformité (NUC) effectuée côté caméra permet de choisir une température de capteur modérée afin de réduire la consommation d’énergie de la caméra et renforcer du même coup l’efficacité du refroidissement du capteur. Toutefois, même sans NUC ou refroidissement, les capteurs SenSWIR donnent de meilleurs résultats que les capteurs InGaAs.

 

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