Sony: Global-Shutter-CMOS-Bildsensoren Die dritte Generation

Die CMOS-Bildsensoren von Sony sind demnächst in dritter Generation erhältlich.

Sony Semiconductor Solutions hat die dritte Generation seiner CMOS-Bildsensoren mit Global Shutter vorgestellt. Erhältlich sind sie unter anderem beim Value-Added-Distributor Framos.

Den Anfang machen die Versionen IMX420 und IMX428, die eine Auflösung von 7 MPixel bieten, wobei der IMX420 eine Bildrate von maximal 170 Frames/s bei 10 Bit erreicht. Beide Sensoren erzielen mit 4,5 µm Pixelgröße einen Sättigungswert von 25.000e- und sind mit Sonys neuer SLVS-EC-Schnittstelle ausgestattet. Neue Funktionen wie High Conversion Gain (HCG), Dual Trigger ROI, ein dualer Analog-Digital-Wandler sowie selbstauslösende Trigger erhöhen den maximalen Durchsatz für die Objekterkennung und Qualitätskontrolle bewegter Objekte in der industriellen Bildverarbeitung.

Die Bit-Tiefe des IMX420 ist auf 8/10/12 Bit skalierbar und lässt sich auf mehrere Regions of Interest (ROI) programmieren. Der für ITS-Anwendungen (Intelligent Transportation Systems) optimierte IMX428 ist ausschließlich mit 12 Bit sowie einem ROI-Fenster erhältlich und erreicht 35 Frames/s. Die gestiegene Sättigung bringt im Zusammenspiel mit einem niedrigen Ausleserauschen von 2,5e- eine maximale Dynamik von 80 dB. Dies ermöglicht eine verbesserte Hell-Dunkel-Detektion auch bei schwierigen Lichtverhältnissen.

»Die bisherigen Standard-Interfaces würden mit den Leistungsverbesserungen der Bildsensoren an ihre Grenzen kommen, wenn sie die große Menge von Bilddaten bei höherer Geschwindigkeit transportieren sollen«, erläutert Sibel Yorulmaz-Cokugur, Line Manager für Sony Semiconductor Solutions bei Framos. Sony habe daher den SLVS-EC-Standard (Scalable Low Voltage Signaling with Embedded Clock) als neue Sensor-Schnittstelle mit acht Kanälen entwickelt. Er entspreche den gestiegenen Anforderungen an Auflösung und Geschwindigkeit und verdopple mit 18,4 GBit/s die maximale Output-Geschwindigkeit im Vergleich zur 2. Generation (9,5 GBit/s).

Der IMX420 bietet vier neue Funktionen: Mit der Funktion High Conversion Gain (HCG) lässt sich für eine höhere Aufnahmequalität bei schwacher Beleuchtung verbessern. Dies wird erreicht, indem die Conversion Gain der Pixel erhöht wird, während der Rauschanteil der Analogschaltung konstant gehalten wird. Umgekehrt wird der Low-Conversion-Gain-Modus (LCG) bei sehr hellen Lichtverhältnissen verwendet; er wird durch eine Verringerung der Conversion Gain des Pixels realisiert. Mit Nutzung der Dual-Trigger-Funktion lassen sich in zwei verschiedenen ROIs verschiedene Auslösezeiten mit unterschiedlichen Dynamikwerten setzen, um mit zwei externen Triggern eine individuelle und effektive Image Pipeline zu bekommen. Mit dem Dualen A/D-Wandler lässt sich ein einzelner Bildpunkt mit verschiedenen Dynamiken auslesen. Werden die beiden Out-Bilder kombiniert, kann ein HDR-Bild erzeugt werden. Die Selbstauslösefunktion erkennt Bewegung in einer vordefinierten „Sensing-Zone“ und startet die Bildaufnahme automatisch, sobald ein Objekt diese Zone passiert.

Die Massenproduktion der beiden CMOS-Bildsensoren ist ab Frühjahr 2018 geplant, Evaluation Samples sind ab sofort beim Value-Added-Distributor Framos erhältlich.