Bildsensor von Sony Pregius

Pregius steht für Precision GS und ist eine Technologie, welche die rauscharme Leistung von CCD-Sensoren (Charge-Coupled Device) mit den Hochgeschwindigkeits- und Präzisionseigenschaften der Global-Shutter-Technologie (GS) kombiniert. Der Schlüssel zur Erzielung einer Hochgeschwindigkeitsleistung bei CMOS-Bildsensoren mit Pregius -Technologie liegt in der Parallelverarbeitung. Die Weiterentwicklung der Multipixelkapazität und Auslesegeschwindigkeit steigert die Produktivität in verschiedenen industriellen Anwendungen erheblich. Diese Technologie sorgt auβerdem für eine bewegungsverzerrungsfreie Abbildung.

Generation der Sony Pregius -Technologie

Sony stellte 2013 den ersten Pregius CMOS-Sensor vor, den IMX174 mit 2,3 MP (1936 x 1216). Derzeit bietet Sony vier Generationen von Pregius CMOS-Sensoren an. Die neueste Version heiβt Sony Pregius S. Jede Generation bietet unterschiedliche Funktionen und Verbesserungen, wie z. B. Dynamikumfang, Rauschpegel und Pixelgröβe. Die Pixelgröβe hat sich von 5,86 μm in der ersten Generation auf 3,45 μm in der zweiten Generation, 4,5 μm in der dritten Generation und 2,74 μm in der vierten Generation weiterentwickelt.

Einblicke in die Pregius S-Technologie

Der Pregius S, die vierte Generation, kombiniert Rückseitenbeleuchtung (BSI) mit einer gestapelten Struktur mit einer Pixelgröβe von 2,74 μm . Diese Technologie erreicht eine schnellere Bildrate durch die Integration der hinterleuchteten Struktur. Sein gröβerer Einfallswinkel trägt zu einer höheren Empfindlichkeit bei, während vergröβerte Metallverdrahtungsbereiche und Signalverarbeitungsschaltkreise zu einer verbesserten Geschwindigkeit und Leistung führen.

Wichtige Spezifikationen – Vergleich der Pregius- Generation

Die wichtigsten Spezifikationen des Sony Pregius- Sensors sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Pregius -Sensoren verstehen : Gröβen und ihre Auswirkungen, Bildqualität und Megapixel

Pregius -Sensoren gibt es in verschiedenen Versionen, jede mit eigenen Merkmalen wie Sättigungskapazität, Dynamikbereich, hohe Empfindlichkeit, zeitliches Leserauschen und Quanteneffizienz.

In der ersten Generation bietet der IMX174-Sensor 2,3 MP bei 166 Bilder/S, während der IMX249 2,3 MP bei 41 Bilder/S bietet, beide mit einer höheren Pixelgröβe von 5,86 µm. Wenn die Pixelgröβe gröβer ist, sind im Allgemeinen die Sättigungskapazität und das zeitliche Dunkelrauschen höher. Diese Sensoren verfügen mit 33.000e- über die höchste durchschnittliche Sättigungskapazität. Dies geht jedoch mit dem Kompromiss einher, dass das höchste zeitliche Dunkelrauschen bei 7e- liegt.

Im Gegensatz dazu weisen die Sensoren der vierten Generation mit 5,1 MP bis 24,5 MP, die sich durch die kleinste Pixelgröβe auszeichnen, die niedrigste durchschnittliche Sättigungskapazität (9.500e-) und das niedrigste zeitliche Dunkelrauschen (2,1e-) auf. Es behält einen konsistenten Dynamikbereich von etwa 70 dB über verschiedene Pixelgröβen in verschiedenen Generationen bei.

Die Pregius -Sensorfamilie erweist sich als vielseitige Lösung für verschiedene Bildgebungsanforderungen. Mit Auflösungen von 0,4 MP bis 31,4 MP finden diese Sensoren in verschiedenen Szenarien Anwendung.

Globale Shutter-Effizienz

In Situationen, in denen sich das Ziel oder die Kamera bewegt, ist es entscheidend, dass die aufgenommenen Bilder frei von Verzerrungen sind. Diese Verzerrung wird als Rolling-Shutter-Artefakte bezeichnet und entsteht dadurch, dass der Rolling-Shutter-Sensor Pixel zeilenweise belichtet und ausliest.

Einen detaillierten Vergleich finden Sie in unserem Blog Rolling Shutter vs. Global Shutter blog

In der Pixel-Pipeline des Sony Pregius CMOS Global-Shutter wird ein analoger Speicherknoten zwischen der Fotodiode und dem schwebenden Diffusionsknoten platziert. Dieser innovative Aufbau ermöglicht es jeder Fotodiode, Licht gleichzeitig zu erfassen. Sobald die Fotodioden ihre Belichtung abgeschlossen haben, flieβen die Elektronen in den analogen Speicher und geben sie für die folgende Belichtung frei. Es ist dieser Prozess, der die Funktionalität des CMOS-Global-Shutters ermöglicht und eine verzerrungsfreie Bildgebung gewährleistet.

Bessere Lichtempfindlichkeit

Bei den Pregius-Sensoren der 4. Generation ist der Abstand zwischen der Mikrolinse und der Fotodiodenoberfläche wesentlich geringer,, was zu einem gröβeren Einfallswinkel führt. Selbst bei einer Reduzierung der Pixelgröβe behalten die Pregius S-Sensoren der 4. Generation eine mit ihren Vorgängern vergleichbare Empfindlichkeit. Möglich wird dies durch ihre Fähigkeit, mehr Licht durchzulassen. Insbesondere bei niedrigen Einfallswinkeln fängt der Pregius S bis zu viermal mehr Licht ein und empfängt 40 % mehr Licht als der Pregius der 2. Generation von Sony , der im Gegensatz dazu nur 10 % des auf das Pixel gerichteten Lichts empfängt.

Pregius S-Sensoren der 4. Generation behalten eine vergleichbare Empfindlichkeit bei, da sie mehr Licht durchlassen. Bei niedrigen Einfallswinkeln fängt der Pregius S bis zu viermal mehr Licht ein und empfängt 40 % mehr Licht als der Pregius der 2. Generation von Sony , der nur 10 % des Lichts empfängt, das das Pixel erreicht.