Ukuran Piksel

Ukuran piksel mengacu pada dimensi fisik sebenarnya dari setiap piksel pada susunan bidang fokus chip detektor inframerah, yaitu panjang dan lebar dunia nyata yang diwakili oleh satu piksel. Satuannya biasanya mikrometer (μm). Spesifikasi umum meliputi 8 μm, 12 μm, 17 μm, dan 25 μm. Sebagai salah satu parameter inti detektor inframerah, ukuran piksel secara langsung memengaruhi volume, biaya, dan kinerja pencitraan (seperti resolusi dan bidang pandang) modul pencitraan termal inframerah.

Evolusi Ukuran Piksel

Dengan meluasnya penerapan teknologi pencitraan termal inframerah di berbagai bidang seperti keamanan, inspeksi industri, dan elektronik konsumen, terdapat peningkatan permintaan pasar untuk sistem yang lebih ringkas dan resolusi yang lebih tinggi. Hal ini mendorong pengurangan ukuran piksel detektor secara terus-menerus. Ukuran piksel telah berevolusi dari standar sebelumnya yaitu 45 μm, 30 μm, dan 25 μm menjadi dimensi yang lebih kecil seperti 17 μm, 15 μm, 12 μm, 10 μm, dan 8 μm. Upaya penelitian dan pengembangan kini bahkan mengeksplorasi ukuran piksel di luar dimensi tersebut.

Mengapa Ukuran Piksel Semakin Kecil?

• Miniaturisasi Optik: Dengan resolusi detektor dan bidang pandang yang tidak berubah, pengurangan ukuran piksel mempermudah miniaturisasi sistem optik. Piksel yang lebih kecil memungkinkan penggunaan lensa dengan panjang fokus yang lebih pendek dan apertur yang lebih kecil, yang secara signifikan mengurangi volume, berat, dan biaya komponen optik. Hal ini mendorong pengembangan sistem pencitraan termal menuju desain yang lebih ringan dan lebih ringkas.

• Resolusi Lebih Tinggi dan Bidang Pandang Lebih Luas: Dengan asumsi ukuran susunan bidang fokus yang identik, piksel yang lebih kecil meningkatkan jumlah total piksel (yaitu, resolusi lebih tinggi). Jika dikombinasikan dengan sistem optik yang sesuai, kepadatan piksel yang lebih tinggi ini juga dapat memungkinkan bidang pandang yang lebih luas, sehingga memperluas cakupan pengamatan.

• Resolusi Spasial yang Lebih Baik: Pada jarak pengamatan yang sama, piksel yang lebih kecil meningkatkan resolusi spasial, memungkinkan sistem untuk mendeteksi detail target yang lebih halus.

• Deteksi Jarak Jauh yang Lebih Baik: Untuk target dengan ukuran yang sama, susunan detektor format besar yang menggunakan piksel lebih kecil dapat memperpanjang jarak identifikasi, sehingga meningkatkan kemampuan deteksi jarak jauh.

Catatan: Ukuran piksel tidak dapat dikurangi tanpa batas. Saat mendekati panjang gelombang radiasi inframerah (misalnya, sekitar 10 μm pada pita LWIR), efek difraksi akan secara signifikan menurunkan kualitas gambar. Oleh karena itu, aplikasi praktis memerlukan pertimbangan komprehensif terhadap kebutuhan sistem dan kendala fisik untuk memilih ukuran piksel yang wajar dan optimal.

Perhitungan Ukuran Piksel

Ukuran Piksel (μm) = [Ukuran Sensor (mm) / Resolusi Sensor (piksel)] × 1000

Untuk sensor persegi panjang dengan rasio aspek a:b, ukuran piksel biasanya dihitung secara terpisah untuk arah horizontal dan vertikal:

Ukuran Piksel Horizontal (μm) = [Ukuran sensor horizontal (mm) / Resolusi horizontal (piksel)] × 1000

Ukuran Piksel Vertikal(μm) = [Ukuran sensor vertikal (mm) / Resolusi vertikal (piksel)]× 1000

Pemilihan Ukuran Piksel

1. Persyaratan Aplikasi

• Untuk resolusi tinggi (misalnya, inspeksi presisi, pencitraan penginderaan jarak jauh) atau bidang pandang lebar (misalnya, pemantauan keamanan, penglihatan malam otomotif), detektor dengan piksel lebih kecil lebih disukai.

• Dalam kasus di mana jarak deteksi yang jauh tidak kritis, tetapi efisiensi biaya penting (misalnya, pengukuran suhu sipil), detektor dengan ukuran piksel yang lebih besar mungkin lebih cocok.

2. Menyeimbangkan Kinerja dan Biaya

• Piksel yang lebih kecil meningkatkan resolusi dan bidang pandang, tetapi membutuhkan proses pembuatan chip yang lebih kompleks dan biaya yang lebih tinggi.

• Piksel yang lebih besar memiliki proses yang lebih matang dan biaya yang lebih rendah, tetapi dapat membatasi kinerja sistem. Kompromi harus dibuat sesuai dengan kebutuhan praktis.

3. Kompatibilitas dengan Sistem Optik dan Sensitivitas

• Ukuran piksel harus kompatibel dengan panjang fokus dan bidang pandang lensa optik inframerah untuk mencegah masalah seperti pengaburan atau cakupan bidang yang tidak efisien.

Catatan: Dengan proses yang sama, pengurangan ukuran piksel dapat mengurangi area fotosensitif setiap piksel, yang berpotensi mengurangi sensitivitas detektor—terutama pada pita inframerah gelombang panjang. Oleh karena itu, persyaratan sensitivitas harus dipertimbangkan dengan cermat dalam proses pemilihan.