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LAETUS 光学检测本事

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进步的基于CCD的视觉检测

  人类视觉感知是任何旨在被人类观看的照明或显示产品质量的最终标准。从平板电视到智能手机,灯泡到交通信号,到喷气式飞机的驾驶舱仪表,人类用户感知的以及他们注意到的任何缺陷都是决定性因素设备质量。人类对亮度和颜色的感知为操作和安全公差设定了基准。

  没有任何机器视觉或其他传感系统能够完全重现人眼的识别和准确性水平,但是我们可以使用基于CCD的成像技术来获得非常接近的效果。诸如使用CCD传感器的成像色度计等光测量系统提供了与人类视觉的精确度和灵敏度几乎匹配的系统。校准的基于CCD的色度计可以提供光线和颜色的绝对测量值。更重要的是,CCD成像系统为生产线上的自动视觉检测和质量控制提供必要的可重复性,速度和数据采集。

  在数码摄影中,图像是通过图像传感设备(CMOS或CCD)将光子转换为电荷(电子)时形成的。在曝光期间(例如,当相机快门打开时),入射电子累积在相机的各个检测器元件中,称为像素。读取每个像素中收集的电荷量可以让设备重新创建原始图像。

  目前有两种类型的图像传感器:CMOS(互补金属氧化物半导体)和CCD(电荷耦合器件)传感器。由于基础技术,CCD像素大于CMOS(更大的电子阱深度),它们可以产生更高分辨率的图像(高达2900万像素),并具有较低的“噪点”(光线和颜色随机变化)通过适当的滤光片和校准,基于CCD的图像可以为每个像素提供计量学声音亮度和CIE色彩值。基于CCD的色度计提供了与人类视觉敏锐度相匹配的光度测量光和色彩评估功能。

进步的基于CCD的视觉检测

  图2 – 该成像色度计使用镜头,经过校准的CIE匹配三色滤光片,ND滤光片和CCD,以最精确地匹配人类视觉感受。

  为了满足人类视觉标准对发光设备的质量检测和测试,基于CCD的摄像机与其他类型的检测系统(如点测光计和光谱仪)相比具有优势。它们也超出了机器视觉系统的功能 – 但与人工检测相比,具有类似的自动化优势。这些无数的优势包括:

  光测量。绝对亮度(亮度)和色度(颜色)数据是从图像中解释出来的,超出了标准机器视觉的能力;

  一次测量所有数据点。CCD相机可以捕捉和评估完整的图像,而不仅仅是单个点(或点测光点);

  可量化的数据。捕获和存储大量数据以进行分析和趋势分析,速度和准确度超出人类的能力;

进步的基于CCD的视觉检测

  图3 – 具有高级分析软件的基于CCD的成像色度计系统执行的显示mura(瑕疵)检测示例。从左上角开始顺时针方向:黑色mura,蝴蝶mura,漏光图案,角落mura,LEDmura(背光单元通用 – BLU),斑点mura。

  在人眼中,有三种类型的光感受器(视锥细胞)有助于颜色辨别。每个对不同但重叠的光波长敏感;人类可见的整个光谱落在大约380纳米(nm)和750nm之间。硅CCD传感器通常对约300nm至1080nm的电磁辐射敏感 – 超出人类感知的范围。

  捕获准确的彩色图像以进行产品评估需要过滤入射光,以便只有符合人眼三个圆锥的所需波长才能到达CCD表面。

  1931年,CIE标准被定义为数学表示的三刺激响应曲线)。为了与人类视觉感知相匹配,成像系统必须捕捉单个三色红色(x-bar),绿色(y-bar)和蓝色(z-bar)滤波图像。然后按照CIE标准将单个组件图像聚合成完整的颜色测量。

  为获得最佳颜色精度,滤光片必须与CIE三色激励响应曲线非常匹配。今天,最精密的色度计使用移动的滤光轮来实现与CIE值相匹配的快速和准确的光照和色彩测量。

  基于CCD的比色系统已被证明对于测量各种各样的发光显示设备特别有效 – 即每天围绕着我们的屏幕。LCD(液晶显示器)和OLED(有机LED)显示器被发现在消费电子设备中,如手机,笔记本电脑和电视机;内置于汽车仪表板和GPS系统;以及具有可视显示面板界面的各种“智能”设备。一些最新的应用包括虚拟现实耳机和可穿戴设备中的“近眼”显示器(NED),以及航空航天和汽车的“抬头”显示器(HUD)。

  成像光度计和色度计可识别多种类型的显示缺陷,帮助研发实验室改进产品设计和工程设计,以及稍后发现缺陷产品到达客户手中之前生产线上的缺陷。常见的缺陷包括背光单元中的漏光(BLU),不均匀性(屏幕上亮度,颜色和对比度的变化),异物(玻璃和基板之间或之间的污垢纤维),坏点,线条,和瑕疵(mura)。

  其他元件可能包括中性密度(ND)滤光片和机械快门。为了执行色度测量,系统依次通过每个CIE匹配的滤色器获取待测设备(DUT)的图像。在需要时,中性密度,ND滤光片(如相机的太阳镜)用于非常明亮的设备,以确保足够长的曝光时间以获取准确的亮度测量。然后处理图像数据以产生图像中每个像素的准确颜色或亮度数据。

  由于基于CCD的色度计在单次测量中获取多个数据点,因此它比基于点的测量解决方案本质上是一个快得多的检测解决方案。同时测量DUT的整个表面也是测量总体颜色和亮度均匀性,识别非常小的缺陷并分级缺陷严重程度所必需的。成像色度计甚至可以用来渲染显示器的处理图像,以显示微妙的色彩,这在大型高分辨率屏幕上尤其难以检测到。

  基于CCD的成像色度计擅长捕捉详细的视觉信息和识别缺陷。事实上,他们的视力水平甚至可能超过人眼的水平。人类的视觉感受可能是主观的,无法量化的,并且难以从观察者复制到观察者。这种不精确性使得很难始终如一地应用标准,特别是随着时间的推移,在开发环境中,从批次到批次或从设置到设置(例如,在生产设施之间,或者在比较传入和传出的质量控制数据时)。这种可变性也使得在整个供应链中对多个来源应用统一的标准尤其困难。

  根据所应用的公差,可变性增加了接受有缺陷的显示器或失败的显示器的风险 – 这两者都增加了制造成本。为模拟人类视觉敏感度来模拟显示缺陷的实验导致开发了一种自动分类显示技术“明显差异”(JND)的系统。

  基于人类观察者的抽样,定义JND尺度以使得JND = 0表示与标准人类观察者没有可见的空间对比,并且JND = 1在统计上仅仅是明显的。由于基于CCD的成像系统能够跨显示器和其他大型空间区域进行均匀性测试,所以可以通过成像色度计将JND测量纳入缺陷检测。制造商可以使用这些测量值来根据定义的公差对缺陷进行分级,这会导致设备从生产中拉出。

进步的基于CCD的视觉检测

  图4 – 基于CCD的高级视觉检测示例:识别可能通过人体检测甚至功能测试的错位连接器,但稍后会在产品发货并由客户使用时导致失败。

  除了显示器之外,像灯泡(如荧光灯,LED)和灯具(照明灯具)等产品可以使用CCD色度计独立测量,或使用测角仪测量,可捕捉照明设计师所需的大量数据。根据光通量(发光总量),照度(从光源落在表面上的光量)和发光强度分布(在每个方向上发射的光的特性)评估光源。光源也可以直接成像(亮度)以查看设计元素(如扩散板)如何影响外观。照明制造商可能还需要测量色度和色温 – 光源的颜色特性。

  某些行业如航空和汽车对前照灯和其他灯具的性能特征有严格的要求以确保安全。将光源投射到朗伯表面上,并使用校准的基于CCD的色度计测量光束分布,这些公司可以验证其产品的符合性,并准确报告这些光源如何发出照度或发光强度下的可感知光。

  基于CCD的成像系统的卓越分辨率,像素阱深度和图像清晰度在其他质量控制应用中具有优势,例如:

  组装验证 – 检测复杂组件中的细微缺陷,如错误布线或缺少组件,特别是在低对比度区域。

  表面检测 – 检测和分级异常特征,如发纹痕迹,凹痕,甚至标签放置和易读性,比典型的机器视觉系统具有更高的精度。

  粒子检测 – 在玻璃或透明塑料膜等透明表面上或材料层之间定位和分类异物,以帮助确定零件是否可以清洁或必须丢弃。

  在研发环境,质量控制或生产线上,基于CCD的测量可以提供最相关的产品质量测定。校准的基于CCD的色度计是测试光源、显示器和其他组件的最佳解决方案,以确保它们符合最高视觉标准:人眼的感知。

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  100图像传感器是一款高性能,50万像素的CCD。该传感器基于先进的6.0微米全帧CCD平台,具有超高分辨率,宽动态范围和四输出架构。横向溢流漏极抑制图像模糊,而集成的脉冲冲洗栅极通过单个电脉冲清除传感器上的残余电荷。快速转储门可用于选择性地移除电荷线以促进部分图像读出。与使用标准正面照射的多晶硅电极相比,该传感器还利用透明栅极电极来提高灵敏度。 传感器与KAF-40000图像传感器共享一个通用的引脚和电气配置,允许单个相机设计支持该传感器系列的两个成员。 特性 高灵敏度的透明栅极电极 超高分辨率 宽动态范围 低噪音架构 大型活动成像区域 应用 数字化 制图/空中 摄影 科学 监视 电路图、引脚图和封装图...

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  03图像传感器是一款高性能CCD(电荷耦合器件),具有3072H x 2048V光学有源像素,适用于各种图像传感应用。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照明多晶硅电极相比,传感器还使用透明栅极电极来提高灵敏度。 特性 真正的两相全帧架构 高灵敏度的透明栅极电极 100%填充因子 低暗电流 应用 医疗 科学 电路图、引脚图和封装图...

  00图像传感器是一款高性能CCD(电荷耦合器件),具有2184H x 1472V光敏像素,专为各种图像传感应用而设计。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照明多晶硅电极相比,传感器还使用透明栅极电极来提高灵敏度。 特性 真正的两相全帧架构 高灵敏度的透明栅极电极 100%填充因子 低暗电流 Microlens选项 高输出灵敏度 应用 医疗 科学 电路图、引脚图和封装图...

  803图像传感器是广受欢迎的KAF-16801图像传感器(4096 x 4096像素分辨率)的重新设计版本,其增强功能专门针对高性能数字放射成像应用的需求。改进包括提高量子效率,在较高空间频率下改善DQE,降低噪声以改善高密度区域的对比度,以及防晕染保护,以防止图像在患者体外区域过度暴露。 与使用标准正面照明多晶硅电极相比,传感器采用透明栅极电极来提高灵敏度,以及微透镜,以最大限度地提高光灵敏度。结合大成像区域和小像素尺寸,KAF-16803可提供高质量数字射线照片所需的灵敏度,分辨率和对比度。为了简化设备集成,KAF-16803图像传感器使用相同的引脚和封装。 KAF-16801E图像传感器。 特性 高灵敏度的透明栅极电极 高分辨率 大图像区域 高量子效率 低噪音架构 宽动态范围 应用 医疗 科学 电路图、引脚图和封装图...

  801是一款高性能区域CCD(电荷耦合器件)图像传感器,具有4096H x 4096V光学有源像素,适用于各种图像传感应用。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照明多晶硅电极相比,传感器还使用透明栅极电极来提高灵敏度。 特性 真正的两相全帧架构 高灵敏度的透明栅极电极 70%填充因子具有抗晕染排水 低暗电流 高输出灵敏度 应用 医疗 科学 电路图、引脚图和封装图...

  信息 KAF-40000图像传感器是一款高性能,40万像素的CCD。基于先进的6.0微米全帧CCD平台,该传感器具有超高分辨率,宽动态范围和四输出架构。横向溢流漏极抑制图像模糊,而集成脉冲冲洗门通过单个电脉冲清除传感器上的残余电荷。快速转储门可用于选择性地移除线路与使用标准正面照射的多晶硅电极相比,传感器还利用透明栅极电极来提高灵敏度。 该传感器与KAF-50100图像传感器共用一个引脚和电气配置,允许单个相机设计支持该传感器系列的两个成员。 高灵敏度的透明栅极电极 超高分辨率 宽动态范围 低噪声架构 大活动成像区域...

  200是一款单输出,高性能CCD(电荷耦合器件)图像传感器,具有4500(H)x 3600(V)光敏像素,专为各种彩色或单色图像传感应用而设计。每个像素通过横向溢流漏极包含抗晕光保护,从而防止在高亮度条件下图像损坏。每种6.0μm方形像素的彩色版本都选择性地覆盖有红色,绿色或蓝色着色滤光片,用于分色。添加微透镜以提高彩色和单色传感器的灵敏度。与使用标准的正面照射多晶硅电极相比,传感器利用透明栅电极来提高灵敏度。 特性 高灵敏度的透明栅极电极 高分辨率,APS-H光学格式 宽动态范围 低噪音 应用 天文摄影 科学成像 电路图、引脚图和封装图...

  20图像传感器是一款高性能单色区域CCD(电荷耦合器件)图像传感器,专为各种图像传感应用而设计。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照射的多晶硅电极相比,该传感器还利用透明栅极电极来提高灵敏度。 全成像阵列从四个输出读出,每个输出由低阻抗两级源跟随器驱动,提供高转换增益。这种组合可以在12 MHz的净读出率(每输出3MHz)下实现低噪声。 特性 真正的两阶段全帧架构 高灵敏度的透明栅极电极 应用 医疗 科学 电路图、引脚图和封装图...

  03图像传感器是一款高性能单色区域CCD(电荷耦合器件)图像传感器,具有1536H x 1024V光敏像素,专为各种图像传感应用而设计。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照射的多晶硅电极相比,该传感器还利用透明栅极电极来提高灵敏度。 可选的微透镜通过透明栅极聚焦大部分光线,进一步增加光学响应。 特性 真正的两相全帧架构 高灵敏度的透明栅极电极 应用 科学 电路图、引脚图和封装图...

  01图像传感器是一种高性能电荷耦合器件(CCD),适用于各种图像传感应用。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照射的多晶硅电极相比,该传感器还利用透明栅极电极来提高灵敏度。 可选择的片上输出放大器允许根据不同的成像需求优化操作:低噪声(使用高灵敏度输出时)或最大动态范围(使用低灵敏度输出时)。 特性 真正的两阶段全帧架构 透明用于高灵敏度的栅极电极 100%填充因子 低暗电流 单读数寄存器 用户可选输出允许低噪音或高动态范围操作 应用 医学 科学 电路图、引脚图和封装图...

  000图像传感器结合了高分辨率和出色的灵敏度,专​​为满足下一代低成本数字放射成像和科学成像系统的需求而设计。 12微米方形像素的高灵敏度与低噪声架构相结合,使系统设计人员能够提高整体图像质量,或放宽系统容差以降低成本。 KAF-09000图像传感器的出色均匀性通过简化图像校正提高了整体图像的完整性,同时集成的防晕染保护功能可防止图像在明亮区域过度曝光时出现图像流失。为了简化设备集成,KAF-09000图像传感器使用与KAF-16801图像传感器相同的引脚和封装。 与使用标准正面照明多晶硅电极相比,传感器使用透明栅极电极来提高灵敏度。 特性 透明栅极电极高灵敏度 大像素大小 大图像区域 高量子效率 低噪音架构 宽动态范围 应用 医疗 科学 电路图、引脚图和封装图...

  02图像传感器是一款高性能区域CCD(电荷耦合器件)图像传感器,具有768H x 512V光敏像素,专为各种图像传感应用而设计。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照射的多晶硅电极相比,该传感器还利用透明栅极电极来提高灵敏度。 可选的微透镜通过透明栅极聚焦大部分光线,进一步增加光学响应。 应用 科学 数字化 医疗 电路图、引脚图和封装图...

  001图像传感器可为要求苛刻的应用提供先进的成像性能,例如下一代低成本数字静态/运动放射成像和科学成像系统。在KAF-09000图像传感器成功的基础上,KAF-09001将高分辨率和出色的灵敏度与更新的输出设计相结合,提供全分辨率帧速率提高10倍,并支持分档输出,提供更快的吞吐量。 KAF-09001的高灵敏度和改进的帧速率可直接降低患者在医疗应用中的曝光率,并提高科学成像的效率。高灵敏度12微米全画幅CCD像素设计与低噪声输出架构相结合,使系统更加完美设计人员可以提高整体图像质量或放宽系统容差以降低成本。优异的均匀性通过简化图像校正来保持整体图像完整性,而集成的防晕染保护可防止图像明亮区域中过度曝光造成的图像流失。 特性 优势 高灵敏度12μm像素 减少拍摄图像所需的光线 binning 启用高灵敏度视频预览模式 高动态范围 捕捉高光和阴影中的关键细节 低噪声架构 启用低信号电平捕获 应用 医疗 科学 电路图、引脚图和封装图...

  61图像传感器是一种高性能电荷耦合器件(CCD),适用于各种图像传感应用。 该传感器采用了真正的两相CCD技术,简化了驱动传感器所需的支持电路,并在不影响充电容量的情况下降低了暗电流。与使用标准正面照射的多晶硅电极相比,该传感器还利用透明栅极电极来提高灵敏度。 可选择的片上输出放大器允许针对不同的成像需求进行优化操作:低噪声(使用高灵敏度输出时)或最大动态范围(使用低灵敏度输出时)。低暗KAF-0261的电流使该器件适用于低光成像应用,而不会牺牲充电容量。 特性 真正的两阶段全帧架构 高灵敏度的透明栅极电极 100%填充因子 低暗电流 用户可选输出允许低噪声或高动态范围操作 单读数寄存器 应用 科学 电路图、引脚图和封装图...

  KAE-08151 Interline Transfer EMCCD图像传感器 8.1 MP

  151图像传感器是一种8.1 Mp,4/3格式(22.2 mm对角线)的Interline Transfer EMCCD图像传感器,可在极低光照应用中提供卓越的成像性能。每个传感器的四个输出都包含一个传统的水平CCD寄存器和一个高增益EMCCD寄存器。 场内可切换增益功能逐个像素地对每个电荷包进行采样。这使得相机系统能够基于用户可选择的阈值确定电荷是通过正常增益输出还是EMCCD输出来路由。此功能可在极低光照条件下进行成像,即使明亮物体位于黑暗场景中,也可让单个相机捕​​获从阳光到星光的高质量图像。 此图像传感器基于先进的5.5微米Interline Transfer CCD平台,具有扩展的动态范围,出色的成像性能和灵活的读出架构,可使用1,2或4个输出。垂直溢出漏极结构可抑制图像模糊,提供出色的MTF,并可实现电子快门以实现精确曝光。 特性 场景内可切换增益 宽动态范围 低噪音架构 特殊低光成像 全局快门 出色的图像均匀性和MTF 应用 科学成像 监视 医学影像 智能交通系统 电路图、引脚图和封装图...

  KAE-02152 Interline Transfer EMCCD图像传感器 2.1 MP

  152图像传感器是一种2/3“光学格式的1080p CCD,与KAE-02150相比,可提供更高的量子效率(特别是近红外波长)。传感器的四个输出中的每一个都包括传统的水平CCD寄存器和高增益EMCCD寄存器。结果是具有出色的低光成像性能。 820 nm的QE大约翻了一番,可以在不降低设备调制传递函数(MTF)的情况下提高灵敏度。场景内可切换增益特征在逐个像素的基础上对每个电荷包进行采样。这使得相机系统能够基于用户可选择的阈值确定是否将通过正常增益输出或EMCCD输出来路由电荷。灵巧地管理在暗处设置中具有明亮物体的场景。从阳光到星光,单个相机可以捕捉到高质量的图像。 垂直溢流排水结构可抑制图像模糊,提供出色的MTF,并可实现电子模板,实现精确的曝光控制。 KAE -02152有两种封装配置:PGA和带集成热电冷却器(TEC)的PGA。 特性 优势 增加QE,在820 nm处改善2倍 改善近红外波长的灵敏度 场内可切换增益 在不断变化的条件下进行动态补偿 宽动态范围 在其他黑暗场景中对明亮区域进行成像 低噪声建筑ture 在T = 0C时EMCCD增益为20倍的子电子噪声 特殊的低光成像...

  KAE-04471 Interline Transfer EMCCD图像传感器 4.4 MP

  471图像传感器是一种4.4 Mp,4/3“格式的行间传输EMCCD图像传感器,可在极低光照应用中提供卓越的成像性能。传感器的四个输出均包含传统的水平CCD寄存器和高增益EMCCD寄存器。 场景内可切换增益特征逐个像素地对每个电荷包进行采样。这使得相机系统能够基于用户可选择的阈值确定电荷是通过正常增益输出还是EMCCD输出来路由。此功能可以在极低光照条件下进行成像,即使明亮物体位于黑暗场景中,也可以让单个相机捕​​获从阳光到星光的高质量图像。 特性 场景内可切换增益 宽动态范围 低噪音架构 例外低光成像 全局快门 出色的图像均匀性和MTF 应用 科学影像 医学影像 监视 国防成像 智能交通系统 电路图、引脚图和封装图...

  KAE-02150 Interline Transfer EMCCD图像传感器 2.1 MP

  150图像传感器是一款2/3“光学格式的1080p(1920 x 1080)CCD,可在极低光照应用中提供卓越的成像性能。传感器的四个输出均包含传统的水平CCD寄存器和高增益EMCCD寄存器。 场景内可切换增益特征逐个像素地对每个电荷包进行采样。这使得相机系统能够基于用户可选择的阈值确定电荷是通过正常增益输出还是EMCCD输出来路由。此功能可以在极低光照条件下进行成像,即使明亮物体位于黑暗场景中,也可以让单个相机捕​​获从阳光到星光的高质量图像。 该图像传感器基于5.5微米行间传输CCD平台,具有扩展的动态范围,出色的成像性能和灵活的读出架构,可使用1,2或4个输出。垂直溢出漏极结构可抑制图像模糊,提供出色的MTF,并可实现电子快门以实现精确的曝光控制。 特性 优势 场内可切换增益 变化条件下的动态补偿 宽动态范围 在其他黑暗场景中对明亮区域进行成像 低噪音架构 在T = 0C时EMCCD增益为20倍的亚电子噪声 特殊的低光成像 在各种条件下成像,阳光照射星光 全局快门 Excel 优秀的图像均匀性和MTF CCD技术提供出色的图像质量 拜耳颜色图案和单...

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