Exmor R / STARVIS

Hohe Empfindlichkeit und geringes Rauschen für ausgezeichnete Bildgebung bei schwachen Lichtverhältnissen

• Hohe Empfindlichkeit
• Sehr rauscharm
• Keine Smear- oder Blooming-Merkmale
• Globales Zurücksetzen, um Rolling-Shutter-Verzerrung zu vermeiden

Die Global-Reset-Sensoren der Sony Exmor R und STARVIS Rolling-Shutter-Serien liefern ausgezeichnete Bilder bei schlechten Lichtverhältnissen für sichtbares und NIR-Licht. In Anwendungsbereichen wie der Mikroskopie, Metrologie und der Laparoskopie, für die kein Global Shutter-Sensor erforderlich ist, aktivieren die kleinen Pixel der Exmor R-Sensoren hochauflösende Sensoren in kleineren optischen Formaten. Dadurch entstehen kompaktere Systeme, die die Verwendung kostengünstigerer Optiken unterstützen.

Was ist Exmor R?

Von hinten beleuchtete Pixelarchitektur für höhere Quanteneffizienz

Das Markenzeichen der Exmor R-Technologie ist eine von hinten beleuchtete Pixelarchitektur, die die Ausleseschaltung aus der Position zwischen der Mikrolinse und Fotodiode jedes Pixels hinter die Fotodiodenschicht verlegt. Dadurch erhält das Licht, das auf jeden Pixel einfällt, einen direkt Zugang zu seiner lichtempfindlichen Fotodiode. Das Ergebnis ist eine höhere Quanteneffizienz, da ein größerer Prozentsatz an Photonen, die in jeden Pixel eindringen, in Ladung umgewandelt wird.

Durch die Entfernung der Verdrahtungsebene zwischen der Mikrolinse und der Fotodiode erfassen die Exmor R-Sensoren Photonen, die in einem Schrägwinkel in die Pixel eindringen, effizienter als von vorne beleuchtete Sensoren. Exmor R-Sensoren behalten ihre hohe Empfindlichkeit auch dann, wenn sie mit Linsen verwendet werden, die über eine große Blende verfügen. Dies ist ideal bei schwachen Lichtverhältnissen, in denen eine große Blende erforderlich ist, um so viel Licht wie möglich zu sammeln.

Bei einer Verwendung von Blenden, die größer sind als f/2.0, sind von hinten beleuchtete Exmor R-Sensoren in Bezug auf die Ansammlung von Licht bedeutend effizienter als herkömmliche, von vorne beleuchtete Sensoren. Die hohe Toleranz der von hinten beleuchteten Sensoren bei aus schrägeren Winkeln einfallendem Licht verringert außerdem den Vignettierungseffekt, der von einigen Linsen um die Kanten des Bildrandes herum erzeugt wird.

Erreichen von Rauscharmut

Sony Exmor R-Sensoren liefern rauscharme Bilder, indem sie Pixelladungen zu einem früheren Zeitpunkt im Anzeigeprozess in digitale Signale umwandeln als andere Rolling Shutter-Sensoren. Durch die Verkürzung des Weges für das analoge Signal werden sowohl weißes Rauschen als auch Fixed Pattern Noise verringert.

Exmor R-Geräte erreichen eine weitere Verringerung des Bildrauschens durch die Verwendung einer korrelierten Doppelabtastung (CDS). Diese Technik liest jedes Pixel zweimal aus und entfernt unerwünschtes Rauschen vor dem Analog-Digital-Wandler (ADC). CDS wird darüber hinaus auch hinter dem ADC verwendet, um die Korrektheit der Ausgabe zu verifizieren.

Was ist STARVIS?

STARVIS ist eine Bezeichnung für Sensoren innerhalb der Exmor R-Serie, die eine Empfindlichkeit von 2000 mV oder mehr pro 1 µm2 oder größer erreichen. Durch ihre außergewöhnliche Empfindlichkeit sind diese Geräte ideal geeignet für Sicherheits- und Überwachungsanlagen sowie andere Anwendungen bei schwachen Lichtverhältnissen.

Steuerung der Rolling-Shutter-Effekte

Während Exmor R- und STARVIS-Sensoren sehr gute Ergebnisse bei schwachen Lichtverhältnissen liefern, hat die Verwendung der Rolling Shutter-Architektur in diesen Sensoren zur Folge, dass sie sich nicht so gut für die Aufnahme beweglicher Ziele eignen wie Global Shutter-Geräte, zu denen beispielsweise Geräte wie die Pregius-Sensorserie von Sony zählen. Jede Reihe auf einem Rolling Shutter-Sensor sammelt für dieselbe Zeitdauer Licht. Da jedoch die Start- und Stoppzeitpunkte für jede Reihe gestaffelt werden, ändern bewegliche Objekte ihre Position von Reihe zu Reihe, was zu einer Rolling Shutter-Verzerrung führt.

Um die Effekte der Rolling Shutter-Verzerrungbesser in den Griff zu bekommen, unterstützen Exmor R-Sensoren einen Global Reset-Modus, der auf alle Pixel gleichzeitig einwirkt. Bei kurzen Belichtungszeiten bewirkt der Global Reset-Modus eine Veränderung der Helligkeit des gesamten Bildes, da der obere Bereich des Bildes eine kürzere Belichtungszeit hat als der untere Bereich. Bei einer Verlängerung der Belichtungszeit verringert sich die Differenz der verschiedenen Belichtungszeiten im gesamten Bild und der Global Reset-Effekt erscheint weniger deutlich.

Das Spinnaker SDK von FLIR bietet eine Reihe intuitiver Tools zur Steuerung der Anzeigemodi von Exmor R- und Starvis-Sensoren und ermöglicht die Synchronisierung stroboskopischer Auslöser.

Neue STARVIS-Sensoren

Sony hat jüngst drei neue Monochrom-STARVIS-Sensoren angekündigt, die für die Anwendung in Industriekameras konzipiert sind.

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