新一代太空多光譜與高光譜成像技術 感光度與光譜範圍樹立新標竿
前言：
全新的製程技術成功打造具備低變異性的感測器
為地球觀測應用提供一致的光學感測性能與高訊噪比
2024年8月5日--於本周美國猶他州舉行的2024年小衛星會議（Small Satellite conference）上，比利時微電子研究中心（imec）為其產品組合新增了一款全新的高光譜感測器，聚焦於太空應用。這款全新的高光譜感測器包含一顆內建的線掃式濾光片，支援廣域的波長範圍（450-900nm），還具備一致的高度感光性能。適合用來滿足小型衛星在地球探測應用上對訊噪比（SNR）方面的嚴苛需求。此外，此項優化的製程技術還能確保感測器之間的變異性極低，使其成為用於衛星星群的理想感測器。這款全新的感測器能為多種從太空進行的多光譜及高光譜成像應用打造高品質影像，包含糧食系統、農業、生物多樣性、水源和空氣品質以及採礦的監測。
從太空使用光譜成像的應用正在快速成長，許多企業都在建造小型衛星星群來進行像是植物病害篩檢、沿岸區域監測，或是森林管理應用的生質物指標計算。為了蒐集準確且詳細的資料，這類衛星高度仰賴先進的感測器。這些感測器的其中一項關鍵性能就是提供寬廣的光譜範圍與高靈敏度。光譜範圍較寬，就能偵測到多種影像特徵，而光學靈敏度較高，則能在訊號非常微弱時，仍然正確捕捉訊號。
為了打造這款新型感測器，比利時微電子研究中心（imec）將特殊的濾光薄膜單片整合於一款曾用於太空應用的艾邁思（ams）CMV2000影像感測器上。其製出的成品透過一顆2/3英吋的鏡頭，提供2040px的交叉飛航解析度，並以全解析度提供高達340幀率（fps）的影像處理性能。這款感測器可以用來定義多個ROI（region of interest），提供支援不同應用的彈性：該感測器能以全解析度運作，或是選擇特定的波段運作，在減少資料量的同時，還能增加幀率和訊噪比。
這款感測器具備96個波段，涵蓋450-900nm的光譜範圍，這些光譜經過等距分割，分成多個準確定位的光波段，而且與第一代機型相比，其濾波片在完整光譜範圍內的穿透效率也更為一致。該感測器能在每個波段達到10級的數位時間延遲積分（TDI），與前一代相比，其偵測器的TDI性能翻倍，因此能在全域的波長範圍內提供最大的訊噪比，並實現更精確的特徵偵測，這點對從太空進行環境偵測來說至關重要。此外，imec也優化了這項技術的製程，成功降低了感測器之間的變異性，確保實現準確的影像分析，並縮短影像的處理時間。
透過把薄膜濾光片單片整合於ams影像感測器上，imec打造出性能強健且穩定的硬體設置。不同於其他把不同光學元件置於鏡頭與感測器之間的配置，這種整合式設計能保證濾光片與感測器之間精確對準，還能防撞、防震與抵抗溫度變化，對於太空的嚴峻條件來說，這點是絕佳利器。這款感測器目前開放現成零售，不僅降低導入先進技術的門檻，也能讓企業開始試用單件產品或是著手進行批量採購協議。獲取更多資訊，請造訪 www.imechyperspectral.com。
