Staring array
સ્ટેરિંગ એરે, જેને સ્ટેરિંગ-પ્લેન એરે અથવા ફોકલ-પ્લેન એરે (એફ. પી. એ.) તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે લેન્સના ફોકલ પ્લેન પર લાઇટ-સેન્સિંગ પિક્સેલ્સની એરે (સામાન્ય રીતે લંબચોરસ) ધરાવતું ઇમેજ સેન્સર છે. એફ. પી. એ. નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઇમેજિંગ હેતુઓ માટે થાય છે (દા. ત. ચિત્રો લેવા અથવા વિડિયો ઇમેજરી), પરંતુ તેનો ઉપયોગ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી, LIDAR અને વેવ-ફ્રન્ટ સેન્સિંગ જેવા બિન-ઇમેજિંગ હેતુઓ માટે પણ થઈ શકે છે. રેડિયો ખગોળશાસ્ત્રમાં, એફ. પી. એ. રેડિયો ટેલિસ્કોપના કેન્દ્રમાં છે. ઓપ્ટિકલ અને ઇન્ફ્રારેડ તરંગલંબાઇ પર, તે વિવિધ પ્રકારના ઇમેજિંગ ઉપકરણોનો ઉલ્લેખ કરી શકે છે, પરંતુ સામાન્ય ઉપયોગમાં તે દ્વિ-પરિમાણીય ઉપકરણોનો ઉલ્લેખ કરે છે જે ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રમમાં સંવેદનશીલ હોય છે. અન્ય વર્ણપટમાં સંવેદનશીલ ઉપકરણોને સામાન્ય રીતે અન્ય શબ્દો દ્વારા ઓળખવામાં આવે છે, જેમ કે CCD (ચાર્જ-કપલ્ડ ડિવાઇસ) અને દૃશ્યમાન વર્ણપટમાં CMOS ઇમેજ સેન્સર. એફ. પી. એ. ચોક્કસ તરંગલંબાઇ પર ફોટોનને શોધીને અને પછી દરેક પિક્સેલ પર શોધાયેલ ફોટોનની સંખ્યાના સંબંધમાં વિદ્યુત ચાર્જ, વોલ્ટેજ અથવા પ્રતિકાર ઉત્પન્ન કરીને કાર્ય કરે છે. આ ચાર્જ, વોલ્ટેજ અથવા પ્રતિકાર પછી માપવામાં આવે છે, ડિજિટાઇઝ કરવામાં આવે છે અને ફોટોન ઉત્સર્જિત કરતી વસ્તુ, દ્રશ્ય અથવા ઘટનાની છબી બનાવવા માટે વપરાય છે. ઇન્ફ્રારેડ એફ. પી. એ. માટેના ઉપયોગોમાં મિસાઇલ અથવા સંબંધિત શસ્ત્રો માર્ગદર્શન સેન્સર, ઇન્ફ્રારેડ ખગોળશાસ્ત્ર, ઉત્પાદન નિરીક્ષણ, અગ્નિશામક માટે થર્મલ ઇમેજિંગ, તબીબી ઇમેજિંગ અને ઇન્ફ્રારેડ ફેનોમેનોલોજી (જેમ કે દહનનું નિરીક્ષણ, શસ્ત્રની અસર, રોકેટ મોટર ઇગ્નીશન અને ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રમમાં રસપ્રદ હોય તેવી અન્ય ઘટનાઓનો સમાવેશ થાય છે). સ્કેનીંગ એરે સાથે સરખામણી સ્ટેરિંગ એરે સ્કેનીંગ એરે અને ટી. ડી. આઈ. (સમય વિલંબ સંકલન) ઇમેજર્સથી અલગ છે જેમાં તેઓ સ્કેનીંગ વિના ઇચ્છિત દૃશ્ય ક્ષેત્રની છબી બનાવે છે. સ્કેનીંગ એરે રેખીય એરે (અથવા ખૂબ જ સાંકડી 2-ડી એરે) થી બનાવવામાં આવે છે જે સમય જતાં 2-ડી છબી બનાવવા માટે ફરતા અથવા ઓસિલેટિંગ મિરરનો ઉપયોગ કરીને ઇચ્છિત દૃશ્ય ક્ષેત્રમાં દોરવામાં આવે છે. ટી. ડી. આઈ. ઇમેજર સ્કેનીંગ એરે જેવી જ રીતે કામ કરે છે સિવાય કે તે કેમેરાની ગતિને લંબરૂપ રીતે છબીઓ લે છે. સ્ટેરિંગ એરે લાક્ષણિક કેમેરામાં ફિલ્મ જેવું જ છે; તે ઇમેજ પ્લેન પર લેન્સ દ્વારા પ્રક્ષેપિત 2-ડી છબીને સીધા જ મેળવે છે. સ્કેનીંગ એરે એ એક સાંકડી સ્લિટમાંથી લેવામાં આવેલા ફોટાઓ સાથે 2D છબીને એકસાથે જોડવા જેવું છે. ટી. ડી. આઈ. ઇમેજર એ ચાલતી કારની બાજુની બારીમાંથી ઊભી સ્લિટમાંથી જોવા અને કાર લેન્ડસ્કેપમાંથી પસાર થાય ત્યારે લાંબી, સતત છબી બનાવવા જેવું છે. સીધા 2-ડી ઇમેજિંગ માટે પૂરતા કદ અને ગુણવત્તાના 2-ડી એરે બનાવવાની ઐતિહાસિક મુશ્કેલીઓને કારણે સ્કેનીંગ એરે વિકસાવવામાં આવ્યા હતા અને તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. આધુનિક એફ. પી. એ. 2048 x 2048 પિક્સેલ્સ સુધી ઉપલબ્ધ છે, અને બહુવિધ ઉત્પાદકો દ્વારા મોટા કદ વિકસાવવામાં આવી રહ્યા છે. 320 x 256 અને 640 x 480 એરે ઉપલબ્ધ છે અને બિન-લશ્કરી, બિન-વૈજ્ઞાનિક કાર્યક્રમો માટે પણ સસ્તાં છે. બાંધકામ અને સામગ્રી ઉચ્ચ ગુણવત્તાની, ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન એફ. પી. એ. ના નિર્માણમાં મુશ્કેલી વપરાયેલી સામગ્રીમાંથી ઉદ્ભવે છે. જ્યારે સી. સી. ડી. અને સી. એમ. ઓ. એસ. ઇમેજ સેન્સર જેવા દૃશ્યમાન ઇમેજર્સ સિલિકોનમાંથી બનાવવામાં આવે છે, જેમાં પરિપક્વ અને સારી રીતે સમજી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે આઈ. આર. સેન્સર અન્ય, વધુ વિદેશી સામગ્રીમાંથી બનાવવું આવશ્યક છે કારણ કે સિલિકોન માત્ર દૃશ્યમાન અને નજીકના આઈ. આર. વર્ણપટમાં જ સંવેદનશીલ હોય છે. ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્ટર એરેમાં સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી ઇન્ફ્રારેડ-સંવેદનશીલ સામગ્રીમાં મર્ક્યુરી કેડમિયમ ટેલુરાઇડ (HgCdTe, "MerCad", અથવા "MerCadTel"), ઇન્ડિયમ એન્ટિમોનાઇડ (InSb, ઉચ્ચારણ "ઇન્સ-બી"), ઇન્ડિયમ ગેલિયમ આર્સેનાઇડ (InGaAs, ઉચ્ચારણ "ઇન-ગેસ"), અને વેનેડિયમ (V) ઓક્સાઇડ (VOx, ઉચ્ચારણ "વોક્સ") નો સમાવેશ થાય છે. વિવિધ પ્રકારના લીડ ક્ષારનો પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે, પરંતુ આજે તે ઓછા સામાન્ય છે. આમાંથી કોઈ પણ સામગ્રીને આધુનિક સિલિકોન સ્ફટિકોના કદની નજીક ક્યાંય પણ સ્ફટિકોમાં ઉગાડી શકાતી નથી, ન તો પરિણામી વેફર્સમાં સિલિકોનની લગભગ એકરૂપતા હોય છે. વધુમાં, IR-સંવેદનશીલ પિક્સેલ્સના એરે બનાવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી સામગ્રીનો ઉપયોગ દરેક પિક્સેલના પરિણામી ચાર્જ, વોલ્ટેજ અથવા પ્રતિકારને માપન સર્કિટરીમાં પરિવહન કરવા માટે જરૂરી ઇલેક્ટ્રોનિક્સ બનાવવા માટે કરી શકાતો નથી. કાર્યોનો આ સમૂહ મલ્ટિપ્લેક્સર અથવા રીડઆઉટ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ્સ (આરઓઆઇસી) નામની ચિપ પર લાગુ કરવામાં આવે છે, અને સામાન્ય રીતે પ્રમાણભૂત સીએમઓએસ પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરીને સિલિકોનમાં બનાવવામાં આવે છે. ડિટેક્ટર એરે પછી સંકરણ થાય છે અથવા આરઓઆઇસી સાથે બંધાય છે, સામાન્ય રીતે ઇન્ડિયમ બમ્પ-બંધનનો ઉપયોગ કરીને, અને પરિણામી એસેમ્બલીને એફપીએ કહેવામાં આવે છે. કેટલીક સામગ્રીઓ (અને તેમાંથી બનાવેલ એફ. પી. એ.) માત્ર ક્રાયોજેનિક તાપમાને કામ કરે છે, અને અન્ય (જેમ કે પ્રતિરોધક આકારહીન સિલિકોન (એ-સી) અને વીઓક્સ માઇક્રોબોલોમીટર) બિન-ઠંડુ તાપમાને કામ કરી શકે છે. કેટલાક ઉપકરણો માત્ર ક્રાયોજેનિક રીતે કામ કરવા માટે વ્યવહારુ છે કારણ કે અન્યથા થર્મલ અવાજ શોધાયેલ સંકેતને કાદવમાં ફેરવી દેશે. ઉપકરણોને બાષ્પીભવન દ્વારા ઠંડુ કરી શકાય છે, સામાન્ય રીતે પ્રવાહી નાઇટ્રોજન (એલ. એન. 2) અથવા પ્રવાહી હિલીયમ દ્વારા અથવા થર્મો-ઇલેક્ટ્રિક કુલરનો ઉપયોગ કરીને. લગભગ તમામ આઈ. આર. એફ. પી. એ. નું એક વિશિષ્ટ પાસું એ છે કે આપેલ ઉપકરણ પર પિક્સેલ્સની વિદ્યુત પ્રતિક્રિયાઓ બિન-સમાન હોય છે. એક સંપૂર્ણ ઉપકરણમાં જ્યારે યોગ્ય તરંગલંબાઇના સમાન સંખ્યામાં ફોટોન આપવામાં આવે ત્યારે દરેક પિક્સેલ સમાન વિદ્યુત સંકેત ઉત્પન્ન કરે છે. વ્યવહારમાં લગભગ તમામ એફ. પી. એ. માં નોંધપાત્ર પિક્સેલ-થી-પિક્સેલ ઓફસેટ અને પિક્સેલ-થી-પિક્સેલ ફોટો રિસ્પોન્સ નોન-યુનિફોર્મ (પી. આર. એન. યુ.) બંને હોય છે. જ્યારે બિન-પ્રકાશિત થાય છે, ત્યારે દરેક પિક્સેલનું "શૂન્ય-સંકેત" સ્તર અલગ હોય છે, અને જ્યારે પ્રકાશિત થાય છે ત્યારે સિગ્નલમાં ડેલ્ટા પણ અલગ હોય છે. આ બિન-એકરૂપતા પરિણામી છબીઓને ફોટો-રિસ્પોન્સને સામાન્ય બનાવવા માટે પ્રક્રિયા કરવામાં ન આવે ત્યાં સુધી ઉપયોગ માટે અવ્યવહારુ બનાવે છે. આ સુધારણા પ્રક્રિયામાં જાણીતા લાક્ષણિકતા માહિતીના સમૂહની જરૂર પડે છે, જે નિયંત્રિત પરિસ્થિતિઓમાં ચોક્કસ ઉપકરણમાંથી એકત્રિત કરવામાં આવે છે. ડેટા કરેક્શન સોફ્ટવેરમાં, કેમેરા ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં ડીએસપી અથવા એફ. પી. જી. એ. માં અથવા સૌથી આધુનિક ઉપકરણોમાં આરઓ. આઈ. સી. પર પણ કરી શકાય છે. ઓછી માત્રા, દુર્લભ સામગ્રી અને આઈ. આર. એફ. પી. એ. ના નિર્માણ અને ઉપયોગમાં સામેલ જટિલ પ્રક્રિયાઓ તેમને તુલનાત્મક કદ અને રીઝોલ્યુશનના દૃશ્યમાન ઇમેજર્સ કરતાં વધુ ખર્ચાળ બનાવે છે. સ્ટેરિંગ પ્લેન એરેનો ઉપયોગ આધુનિક હવા-થી-હવા મિસાઇલોમાં થાય છે અને AIM-9X સાઇડવાઇન્ડર, ASRAAM ક્રોસ ટોક જેવી એન્ટી-ટેન્ક મિસાઇલો પિક્સેલ્સના પ્રકાશને અટકાવી શકે છે. 3D LIDAR ઇમેજિંગ માટે 3D LIDAR ઇમેજિંગ ફોકલ પ્લેન એરે (FPA) નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. સુધારાઓ 2003માં, એફ. પી. એ. વચ્ચે ક્રોસ ટોકને દબાવવાની ક્ષમતાઓ સાથે 32 x 32 પિક્સલ બ્રેડબોર્ડની જાણ કરવામાં આવી હતી. યુ. એસ. આર્મી રિસર્ચ લેબોરેટરીના સંશોધકોએ બ્રેડબોર્ડના લેસર બીમને વ્યક્તિગત પિક્સેલ્સ પર એકત્રિત કરવા અને દિશામાન કરવા માટે કોલિમેટરનો ઉપયોગ કર્યો હતો. કારણ કે વોલ્ટેજનું નીચું સ્તર હજુ પણ પિક્સેલ્સમાં જોવા મળ્યું હતું જે પ્રકાશિત થતું ન હતું, જે સૂચવે છે કે ક્રોસસ્ટૉક દ્વારા પ્રકાશને અટકાવવામાં આવ્યો હતો. આ ક્રોસ ટોક માઇક્રોસ્ટ્રીપ રેખાઓ અને એફ. પી. એ. ના આંતરિક વાહક વચ્ચેના કેપેસિટીવ જોડાણને આભારી હતી. ટૂંકા ફોકલ લંબાઈ સાથે બ્રેડબોર્ડમાં રીસીવરને બદલીને, કોલિમેટરનું ધ્યાન ઘટાડવામાં આવ્યું હતું અને સિગ્નલ ઓળખ માટે સિસ્ટમની થ્રેશોલ્ડમાં વધારો કરવામાં આવ્યો હતો. આનાથી ક્રોસ ટોક રદ કરીને વધુ સારી છબીની સુવિધા મળી. બીજી પદ્ધતિ એફ. પી. એ. માં સપાટ પાતળા સબસ્ટ્રેટ પટલ (આશરે 800 એંગસ્ટ્રોમ જાડા) ઉમેરવાની હતી. એફપીએ ઇમેજિંગ એપ્લિકેશન્સમાં પિક્સેલ-થી-પિક્સેલ ક્રોસ ટોકને દૂર કરવા માટે આ જાણ કરવામાં આવી હતી. અન્ય એક હિમપ્રપાત ફોટોડાયોડ એફ. પી. એ. અભ્યાસમાં, પડોશી પિક્સેલ્સ વચ્ચે ખાઈઓની કોતરણીએ ક્રોસ ટોકમાં ઘટાડો કર્યો હતો. ફોકલ-પ્લેન એરે (રેડિયો ખગોળશાસ્ત્ર) સંદર્ભો ઇન્ફ્રારેડ ઇમેજિંગ છબી સેન્સર પણ જુઓ