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Exmor RとStarvis

優れたローライト撮像のための高感度と低ノイズ

  • 高感度
  • 非常に低い読み出しノイズ
  • スミアまたはブルーミング特性なし
  • グローバル・リセットによるローリング・シャッター歪みの軽減

Sony Exmor RおよびSTARVISシリーズのローリング・シャッター、グローバル・リセットセンサーが可視およびNIR光向けに卓越したローライト撮像を実現します。 顕微鏡、計測、腹腔鏡などの用途ではグローバルシャッターセンサーが不要なため、Exmor Rセンサーの小さiピクセルによって、より小さな光学フォーマットで高解像度センサーを使用することが可能になります。 これにより、システムがコンパクトになり、より安価な光学機器を使うという選択肢が広がります。

Exmor Rとは

より高い量子効率向けの裏面照射ピクセルアーキテクチャ

Exmor Rテクノロジーの特徴は、各ピクセルのマイクロレンズとフォトダイオード間の読み出し回路をフォトダイオード層の背後に移動させる裏面照射型のピクセルアーキテクチャです。 これにより、各ピクセルに入射する光は、感光性フォトダイオードへの直接の経路を得られるようになります。 その結果、各ピクセルに入る光子がより高い割合で電荷に変換されるため、より高い量子効率が得られます。

Exmor Rセンサーは、マイクロレンズとフォトダイオードとの間の配線層を除去することにより、斜めの角度でピクセルに入射する光子を前面照射型センサーよりも効率的に捉えます。 Exmor Rセンサーは、開口部の広いレンズで使用しても 高感度を維持します。 そのため、できるだけ多くの光を集めるために開口部の広いレンズが必要な微光状態での撮影に適しています。

f/2.0より広い開口部のレンズでは、裏面照射型のExmor Rセンサーは従来の前面照射型のセンサーより光の収集効率が大幅に向上しています。 裏面照射型センサーは、斜めに入射する光の角度の影響を受けにくいので、一部のレンズによって画面周辺で起こるケラレが生じにくくなります。

低ノイズの実現

Sony Exmor Rセンサーは、他のローリングシャッターセンサーよりも読取りプロセスの早い段階で画素電荷をデジタル信号に変換することで 低ノイズの画像 を出力します。 アナログ信号経路の長さを短くすることにより、ランダムノイズと固定パターンノイズの両方が低減されます。

Exmor Rデバイスは、相関二重サンプリング（CDS）を利用してさらなる画像ノイズ低減を実現しています。 この技術により、各ピクセルを2回読み込み、アナログ / デジタル変換回路（ADC）の前に不要なノイズを除去します。 CDSは、ADCの出力の精度を検証するためにADCの後にも使用されます。

 

STARVISとは?

StarvisはExmor Rファミリーのセンサーの名称で、1 µm2 あたり2000mV以上の感度を有します。 優れた感度を備えたこのデバイスは、セキュリティ、監視、その他の低照度の用途に適しています。

ローリング・シャッター効果の管理

Exmor RとStarvisセンサーは微光状態で非常に優れた性能を発揮しますが、そのローリングシャッターアーキテクチャは、SonyのPregiusセンサーファミリーなどのグローバルシャッターデバイスのように、動くターゲットを撮像するのに適していないことを意味します。 ローリングシャッターセンサーの各列は、同じ時間をかけて集光します。 しかし、各行の開始時間と終了時間はずらされているので、移動するオブジェクトは列ごとに変化し、ローリングシャッターの歪みが発生します。

ローリングシャッターの歪みの影響に対処するするため、Exmor Rセンサーはグローバルリセットモードを搭載しており、グローバルリセットモードはすべてのピクセルでタイミングを合わせることができます。 短い露光時間では、グローバルリセットモードは、画像の上端が下端よりも短い露光時間になるため、画像全体の明るさに変化が生じます。 露光時間が長くなると、画像全体の露出の差が減少し、グローバルリセット効果はあまり発揮されなくなります。

FLIRの Spinnaker SDKは、 Exmor RとStarvisセンサーの読み出しモードを制御するためのツールの直感的なセットを提供し、ストロボトリガーの同期により一致させます。

新たなSTARVISセンサー

Sonyは最近、産業用カメラに適した3つの新しいモノクロのStarvisセンサーを発表しました。

  新 新 新 発売 発売
センサー IMX290 IMX178 IMX226 IMX172* IMX183*
解像度 2.1 6.4 12.4 12 20
フレームレート 120 30 31 15 18
ピクセルサイズ（μm） 2.9 2.4 1.85 1.55 2.4
光学形式 1/2.8" 1/1.8" 1/1.7" 1/2.3" 1"
センサー STARVIS STARVIS： STARVIS： STARVIS： Exmor R
彩度 モノ / カラー モノ / カラー モノ / カラー モノ モノ / カラー

*現行のFLIR製品

用途：

セキュリティおよび監視

微光状態での優れた性能
ソーラーパネル検査

欠陥を検出するNIR感度
 自動化された光学検査

小型で高解像度なので、システム全体のコストを低減
顕微鏡

高い量子効率で高解像度