Social Buttons AV Magazine su Facebook AV Magazine su Twitter AV Magazine RSS AV Magazine Newsletter

Misure: fotometria e tempi di risposta

di Emidio Frattaroli , pubblicato il 17 Dicembre 2009 nel canale DISPLAY

“A conclusione di un lavoro di ricerca e sviluppo iniziato più di due anni fa, posso finalmente presentare un nuovo, potente sistema di misura che sarà di fondamentale importanza per l'analisi di alcuni degli aspetti dinamici dei display, dei videoproiettori e dei sistemi di riproduzione 3D”

La scelta del sensore e dell'amplificatore


Alcuni fotodiodi Hamamatsu con caratteristiche fotoelettriche diverse
- click per ingrandire -

La seconda fase del progetto ha riguardato uno degli aspetti fondamentali nella produzione di uno strumento per l'analisi dei tempi di risposta: il sensore luminoso. Ne esistono davvero tanti, con tecnologie, caratteristiche e prezzi piuttosto eterogenei. Si vai dai più moderni sensori CCD, ai costosissimi e fragilissimi tubi fotomoltiplicatori, per arrivare ai più comuni ed economici fotodiodi al silicio, questi ultimi suddivisi in varie categorie, come i fotodiodi "a cascata". Dopo una prima analisi dei vari prodotti presenti sul mercato, ho concentrato la mia attenzione sui fotodiodi più comuni, utilizzati in modalità fotoamperica e caratterizzati da un tempo di risposta dell'ordine del microsecondo.


Un fotodiodo a media sensibilità con amplificatore integrato
- click per ingrandire -

Anche se ero piuttosto sicuro sulla "classe" di fotodiodi da utilizzare, il problema a questo punto si era solo spostato in un'altra direzione: scegliere alcuni prodotti diversi per caratteristiche fotoelettriche e da verificare in laboratorio con un primitivo setup. Inoltre, i fotodiodi utilizzati in modalità fotoamperica, hanno bisogno di un particolare amplificatore che riesca a trasformare la corrente in tensione, poiché con l'oscilloscopio si misura tradizionalmente la tensione in funzione del tempo e non la corrente. La brutta notizia è che ogni fotodiodo ha bisogno di un amplificatore con caratteristiche ben definite. Inoltre, nella realizzazione dell'amplificatore, non dovevano essere trascurati i due colli di bottiglia: latenza e rumore introdotti.

Questa fase è stata piuttosto lunga e laboriosa, con numerosi insuccessi e parecchi soldi spesi inutilmente, poiché alla resa dei conti nella maggior parte dei casi i fotodiodi hannno dimostrato parecchi problemi dal punto di vista della linearità, della finestra di sensibilità, della risposta in frequenza e dell'angolo di campo. Su questi ultimi due aspetti  ho speso parecchie risorse perché la risposta spettrale del fotodiodo si avvicinasse il più possibile alla curva di risposta fotopica (maggiori informazioni in questo articolo) e per evitare che i pixel adiacenti potessero "inquinare" l'acquisizione.

In questo articolo non dirò che tipo di fotodiodo ho selezionato per il nuovo strumento di misura e le piccole, indispensabili modifiche che si sono rese necessarie. Non citerò neanche alcun tipo di informazione sull'amplificazione, sul particolare setup, sulla sonda di acquisizione, sulla fibra ottica che collega la sonda allo strumento vero e proprio, sui segnali test utilizzati per "eccitare" i vari display e proiettori e gli altri particolari sulle metodiche di misurazione. Questo per proteggere l'investimento poiché non è escluso che il nuovo strumento venga messo in produzione nel corso del 2010.