Caméras SWIR sans refroidissement du capteur

Avantages des caméras SWIR sans capteurs TEC

• Le boîtier de la caméra peut être plus petit car aucun refroidissement interne n'est nécessaire.

• Un prix nettement inférieur

• Pas de ventilateurs générant des turbulences d'air, ce qui est particulièrement avantageux dans les salles blanches

• Pas de vibrations dues aux ventilateurs, ce qui évite les imprécisions de mesure

• Consommation d'énergie réduite, car aucun module de refroidissement thermoélectrique ou ventilateur n'est nécessaire

• L'utilisation d'un seul câble est possible, y compris avec l'USB.

Température des capteurs et rapport signal/bruit

La pertinence des différents aspects de la qualité de l'image dépend fortement des exigences de l'application. Pour certaines applications, il est essentiel que le bruit soit minimal, pour d'autres, il s'agit d'obtenir la plus grande plage dynamique possible. D'autres encore doivent identifier les structures les plus petites. C'est pourquoi ce n'est pas un seul paramètre qui représente la qualité de l'image, mais plusieurs. Étant donné que seule l'influence de la température et donc le bruit du courant d'obscurité sont pertinents dans ce cas, le rapport signal/bruit est un indicateur approprié pour quantifier les changements dans la qualité de l'image. Comme le rapport signal/bruit ne prend en compte que les surfaces homogènes, les structures et le profil des bords doivent également être pris en compte.

Configurations de caméras avec des températures de capteurs représentatives

Afin de comparer la qualité de l'image, nous utilisons quatre configurations de caméra différentes avec des températures de capteur typiques à une fréquence d'images maximale :

• Caméra non refroidie, non montée avec une température de capteur d'environ 60 °C

• Caméra non refroidie, non montée avec une température de capteur d'environ 45 °C

• Caméra activement refroidie par un refroidisseur à air comprimé avec une température de capteur d'environ 33 °C

• Caméra avec capteur TEC avec une température de capteur d'environ 15 °C

Temps d'exposition inférieurs à 10 millisecondes

Des séries de mesures étendues montrent que les capteurs TEC n'offrent aucun avantage en termes de qualité d'image pour des temps d'exposition inférieurs à 10 ms. Ce temps d'exposition correspond à une cadence de 100 images par seconde en cas d'acquisition continue de l'image. La technologie SenSWIR minimise déjà les problèmes typiques des capteurs InGaAs conventionnels.

Même en comparant des températures de capteurs très différentes (15 °C contre 60 °C) avec un temps d'exposition de 10 ms, il n'y a pas d'écart particulier dans la qualité d'image des capteurs TEC et SenSWIR non refroidis. Le rapport signal/bruit ne montre pas de différence significative. Le même résultat peut être observé dans la vue qualitative des structures ou du profil des bords.

Le refroidissement du capteur n'apporte donc pas d'avantage décisif - l'influence du courant d'obscurité est négligeable dans cette plage de temps d'exposition. Environ 80 % de toutes les applications SWIR utilisent des temps d'exposition aussi courts.

Temps d'exposition supérieurs à 10 millisecondes

Avec des temps d'exposition plus longs, la température du capteur joue un rôle plus important. Lorsque la température du capteur augmente, l'influence du courant d'obscurité s'accroît et le rapport signal/bruit diminue, ce qui entraîne une détérioration de la qualité de l'image. Les pixels défectueux, appelés "hotspots", reconnaissables à des points blancs sur l'image, en sont la cause principale. Plus la température du capteur est élevée et plus le temps d'exposition est long, plus les points chauds sont nombreux (Fixed Pattern Noise - FPN). Parallèlement, le courant d'obscurité plus élevé augmente également ce que l'on appelle le bruit de tir du courant d'obscurité, qui se manifeste par un bruit aléatoire (RN).

Un capteur TEC améliore généralement la qualité de l'image pour des temps d'exposition supérieurs à 10 ms. Cependant, les inconvénients d'un capteur sans TEC peuvent être compensés par un capteur de type solution de refroidissement externe et firmware dédié en fonction de la configuration de l'application et des exigences en matière de qualité d'image. Il convient donc de vérifier si la qualité d'image d'un capteur SenSWIR non refroidi est suffisante dans l'application pour bénéficier de ses avantages.

Correction des pixels Au-delà de la réduction des erreurs de pixels

Notre algorithme unique Pixel Correction Beyond a été développé pour éliminer les erreurs de pixels que l'on trouve couramment dans l'imagerie industrielle SWIR. En intégrant le contenu de l'image et en ajustant de manière flexible l'intensité de la correction, on obtient des résultats d'image SWIR nettement meilleurs.

Réduction de l'effet de floraison

Dans des conditions extrêmes, telles qu'une température du capteur de 60 °C et un temps d'exposition supérieur à 100 ms, des points chauds de floraison peuvent apparaître. Il s'agit de groupes de points chauds qui se produisent lorsqu'un point chaud rayonne sur d'autres pixels. Dans ce cas, la "Blooming Reduction" , une fonction SenSWIR spécifique de Sony, peut être utilisée. Cette fonction minimise l'apparition de points chauds d'épanouissement, bien qu'elle ne soit efficace que dans environ 50 % des cas. La question de savoir si les points chauds de floraison constituent un problème ou non doit être déterminée pour chaque application individuelle. "

PGI pour la réduction du bruit et la netteté de l'image

Notre ensemble de fonctions éprouvées PGI offre un autre moyen d'optimiser la qualité de l'image. Le débruitage Denoising réduit le bruit aléatoire sans affecter les bords. Pour compenser le flou de l'image, l'affûtage (sharpening) peut être utilisé pour accentuer les bords et optimiser la netteté de l'image. Il est ainsi possible d'adapter individuellement la qualité de l'image à la tâche d'inspection.

Pixel Correction Beyond et Denoising

Quel est l'effet de la combinaison de Pixel Correction Beyond et Denoising sur le profil des bords ?

Les caméras sans TEC offrent de nombreux avantages

L'hypothèse générale selon laquelle les capteurs TEC offrent toujours une meilleure qualité d'image dans le SWIR est erronée. Cela dépend plutôt de l'application spécifique. Par exemple, les capteurs TEC-SenSWIR n'offrent aucun avantage en termes de qualité d'image par rapport aux capteurs SenSWIR non refroidis pour des temps d'exposition inférieurs à 10 millisecondes. En revanche, les caméras équipées de capteurs TEC présentent de nombreux inconvénients. Pour les temps d'exposition plus longs, notre solution combinée d'accessoires de refroidissement et de caractéristiques de la caméra offre une alternative rentable aux caméras à capteurs TEC, dont le prix est élevé. En fonction de l'application, cette solution permet d'atteindre la qualité d'image des caméras équipées de capteurs TEC. Il vaut donc la peine d'y regarder de plus près pour trouver la solution optimale pour votre application individuelle.