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CMOS-Bildsensoren mit Global Shutter

Verzerrungseffekte gehören der Vergangenheit an

27. Oktober 2010, 16:56 Uhr | Andreas Knoll

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Trend zur Global-Shutter-Technik

Bei hochauflösenden CMOS-Bildsensoren ist generell ein Trend zur Global-Shutter-Technik festzustellen - die entsprechenden Produktvorstellungen häufen sich derzeit. Mit einem Global-Shutter-CMOS-Bildsensor hat beispielsweise Photonfocus seine CameraLink-Farbkamera MV1-D1312C-160-CL-12 ausgestattet. Die unter anderem bei Rauscher erhältliche Kamera erreicht eine Auflösung von 1312 x 1082 Bildpunkten und liefert 108 Bilder/s mit 12 Bit Auflösung. Weil sie ein variables Auslesefenster bietet und der auszulesende Bildbereich sowohl in X- als auch in Y-Richtung reduzierbar ist, lässt sich die Bildgeschwindigkeit auf mehr als 10.000 Frames/s erhöhen.

Über einen CMOS-Sensor mit Global Shutter verfügen auch die unter anderem bei Stemmer Imaging erhältlichen Kameras VGA300 HG, 1M120 HG, 1,4M100 HG und 1,4M100 XDR aus der Serie »Falcon« von Dalsa. Die Monochrom-Kamera VGA300 HG liefert bis zu 300 Bilder/s. Auf 120 Bilder/s mit 1 MPixel Auflösung bringt es die 1M120 HG. 100 Bilder/s mit 1,4 MPixel Auflösung erreicht die 1,4M100 HG. Sie alle sind auf hohe Empfindlichkeit optimiert. Die 1,4M100 XDR dagegen ist für einen großen Dynamikbereich ausgelegt; sie leistet ebenfalls 100 Bilder/s mit 1,4 MPixel Auflösung. Die Kameras sind voll programmierbar und unterstützen Power over CameraLink (PoCL).

IDS Imaging Development Systems hat sogar eine regelrechte Produktoffensive mit Global-Shutter-CMOS-Kameras gestartet: Das Unternehmen hat als erster Industriekamera-Hersteller Geräte mit dem Bildsensor EV76C560 von e2v in sein Produktsortiment aufgenommen. Seit Juli ist der Bildaufnehmer, der in einer Farb- und einer Schwarz-Weiß-Version vorliegt, in allen Kamerafamilien bis auf die »uEye LE« verfügbar. Die »uEye-LE«-Modelle mit USB-Schnittstelle folgen noch diesen Herbst. »Bis Ende 2010 wird e2v überdies einen pinkompatiblen 2-MPixel-CMOS-Bildsensor mit Global Shutter auf den Markt bringen«, führt Schmidgall aus. »Wir müssen dann einfach den 2-Megapixel-Chip auf das vorhandene Sensor-Board löten, um 2-Megapixel-Kameras zu bekommen.«

Die mit dem EV76C560 ausgestatteten Gigabit-Ethernet-Kameras erreichen eine Erfassungsrate von bis zu 60 Bildern/s bei voller Auflösung von 1280 x 1024 Bildpunkten; die Versionen mit USB-2.0-Schnittstelle schaffen immerhin noch 25 Bilder/s. Wird die ROI-Funktion (Region of Interest) aktiviert, sind bei VGA-Auflösung (640 x 480) sogar mehr als 100 Bilder/s möglich. Im Gegensatz zu bisherigen 1,3-MPixel-CMOS-Bildaufnehmern steht der EV76C560 entsprechenden CCD-Sensoren laut Schmidgall auch in punkto Farbtreue nicht mehr nach: »Die Überschneidungen der Farbbereiche sind bei ihm sehr gering«, stellt er fest.

Ohnehin sieht Schmidgall »zumindest für IDS gesprochen« einen klaren Trend von CCD- zu CMOS-Bildsensoren: »Ein wichtiger Faktor, der den Trend mitprägt, ist der Preis«, sagt er. »CCD-Sensoren sind analoge Bauelemente und liefern somit analoge Daten, die außerhalb der Sensor-Chips aufbereitet werden müssen. CMOS-Sensoren dagegen liefern von vornherein digitale Daten - die Digitalisierung erfolgt bereits in den ICs selbst, so dass weniger externe Bauelemente nötig sind, was Kosten spart.«

Andreas Schaarschmidt, der dritte geschäftsführende Gesellschafter von SVS-Vistek, sieht CCD-Bildsensoren in Sachen Bildqualität nach wie vor an der Spitze: »Problematisch bei CMOS-Sensoren sind mögliche White Spots und Dark Spots, also Ausreißer bei den Bildpunkten, die technisch ausgeglichen werden müssen«, führt er aus. »Preislich nähern sich CCD- und CMOS-Sensoren bei vergleichbarer Qualität an.« Das Rennen zwischen CCD- und CMOS-Sensoren ist also offen - wie es scheint, werden die beiden Sensorarten bis auf weiteres friedlich koexistieren.