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Revista mexicana de física
Print version ISSN 0035-001X
Rev. mex. fis. vol.52 suppl.2 México Feb. 2006
A realtime colour and image processing pin/pin device with optical readout
M. Vieiraª, M. Fernandesª, P. Louroª, A. Fantoniª, G. Lavaredab, C.N. Carvalhob, and Y. Vygranenkoc
ª Electronics Telecommunication and Computer Dept. ISEL, R. Conselheiro Emídio Navarro, 1949014 Lisboa, Portugal, Tel: +351 21 8317290, Fax: +351 21 8317114, email: mv@isel.ipl.pt
b CFMUTLAv. Rovisco Pais, Lisbon
c Univ. of Waterloo, Canada
Recibido el 27 de octubre de 2004
Aceptado el 25 de mayo de 2005
Abstract
A twoterminal, optically addressed image processing device based on two stacked sensing/switching pin aSiC:H diodes is presented. The charge packets are injected optically into the pin sensing photodiode and confined at the illuminated regions, locally changing the electrical field profile across the pin switching diode. A red scanner is used for charge readout. The various design parameters and addressing architecture tradeoffs are discussed. The influence on the transfer functions of an aSiC:H sensing absorber, optimized for red transmittance and blue collection or of a floating anode inbetween, is analysed. Results show that the thin aSiC:H sensing absorber confines the readout to the switching diode and light filters the structure, allowing full colour detection at two appropriated voltages. When the floating anode is used the spectral response broadens, allowing B & W image recognition with improved lighttodark sensitivity. A physical model supports the image and colour recognition process.
Keywords: Optical sensors; image and color recognition; optical readout; tandem devices.
Resumen
En este trabajo se analizan dispositivos ópticos y de procesamiento de imagen (OSIP) depositados a baja temperatura por PECVD en una gran area (4x4 cm2). El dispositivo OSIP consiste en dos diodos apilados (p(SiC:H)/i(Si:H)/n(SiC:H)), con o sin una capa bloqueadora entre ellos, y dos contactos semitransparentes. Para realizar la lectura de carga, se utiliza un sistema de barrido óptico.
El punto principal de este trabajo se centra en la análisis de las características ópticas, en específico la utilización de una parilla metálica (290x290 μm2 Cr pixels con 40 μm espaciamiento) entre los dos diodos para actuar como un filtro de luz o como ánodo flotante a través de una capa aislante de aSiN. La influencia en las funciones de transferencia, resolución, responsividad y tiempo de respuesta del sensor son analizadas. Las características de transferencia ópticaeléctrica revelan una buena eficiencia quántica, una amplia respuesta espectral, y buena reciprocidad entre la señal de la imagen óptica y eléctrica. Cuando el ánodo flotante está presente, se observa desacoplamiento óptico entre los dos fotodiodos y simultáneamente una buena conductividad eléctrica y una sensibilidad al clarooscuro aumentada. Son igualmente discutidas la configuración del sensor, el padrón de iluminación y las extensiones de onda del sistema de barrido de modo que se minimiza el enlace cruzado entre los haces de lectura y escrita, incrementando la sensibilidad al clarooscuro.
Descriptores: Sensores ópticos; reconocimiento de imágenes y color; dispositivos tándem.
PACS: 73.40 Lq; 73.40Ty; 73.40Vz; 73.40Cg
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Acknowledgements
This work has been financially supported by IPL project n° 132003.
References
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2. M. Vieira, M. Fernandes, P. Louro, R. Schwarz, and M. Schubert, J. Non Cryst. Solids 299302 (2002) 1245. [ Links ]
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4. M. Fernandes, M. Vieira, I. Rodrigues, and R. Martins, Sensors and Actuators A physical (2004) 360. [ Links ]
5. M. Vieira, M. Fernandes, P. Louro, A. Fantoni, and R. Schwarz, J. Non Cryst. Solids 338340 (2004) 754. [ Links ]