CMOS Global Shutter der 3. Generation

Neu bei FRAMOS: die IMX420/428 CMOS Global Shutter der 3. Generation (Quelle: Framos)

Sony Semiconductor Solutions bringt mit dem IMX420 und dem IMX428 die ersten beiden Bildsensoren seiner 3. CMOS Global Shutter Generation auf den Markt. Beide Modelle bieten eine Auflösung von 7 Megapixel, der IMX420 erreicht dabei eine Bildrate bis zu 170 fps bei 10 bit. Beide Sensoren erzielen mit einer 4,5 µm Pixelgröße einen exzellenten 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 Machine Vision, Robotik und Factory Automation.

Die Bit-Tiefe des IMX420 ist auf 8/10/12 bit skalierbar und kann auf mehrere Regions of Interest (ROI) programmiert werden. Der für ITS-Anwendungen optimierte IMX428 ist ausschließlich mit 12 bit sowie einem ROI-Fenster erhältlich und erreicht 35 fps. Die Neuerungen der 3. Generation CMOS Global Shutter bringen den Sensoren erneut deutliche Verbesserungen in Bildqualität und Geschwindigkeit. Vor allem Applikationen mit bewegten Objekten profitieren von einer deutlichen Performancesteigerung durch eine erhöhte Detektionsqualität. Die deutlich gestiegene Sättigung bringt im Zusammenspiel mit einem sehr niedrigen Ausleserauschen von 2,5e- eine maximale Dynamik von 80 dB. Damit ist eine verbesserte Hell-Dunkel-Detektion auch bei schwierigen Lichtverhältnissen umsetzbar.

Sibel Yorulmaz-Cokugur, Line Manager für SONY Semiconductor Solutions bei FRAMOS, erklärt die neue SLVS-EC-Schnittstelle: „Mit den deutlichen Qualitätsverbesserungen würden die bisherigen Standard-Interfaces ihre Grenzen erreichen, um die hohen Bilddaten bei höherer Geschwindigkeit zu transportieren. SONY hat daher den SLVS-EC Standard (Scalable Low Voltage Signaling with Embedded Clock) als neues Sensor-Interface mit 8 Kanälen entwickelt. Es spiegelt die gestiegenen Anforderungen an Auflösung und Geschwindigkeit und verdoppelt mit 18,4 Gbps die maximale Output-Geschwindigkeit im Vergleich zur 2. Generation (9,5 Gbps).“

Der IMX420 kommt dazu mit 4 neuen Funktionen: Mit der Funktion High Conversion Gain (HCG) kann für eine verbesserte Aufnahmequalität bei schwacher Beleuchtung verbessert werden. 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 können in zwei verschiedenen ROIs verschiedene Auslösezeiten mit unterschiedlichen Dynamikwerten gesetzt werden, um mit zwei externen Triggern eine individuelle und sehr effektive Image Pipeline zu erhalten. Mit dem Dualen Analog-Digital-Wandler kann ein einzelner Pixel mit verschiedenen Dynamiken ausgelesen werden. 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.

Der IMX420 und IMX428 als die beiden ersten Modelle der dritten SONY CMOS Global Shutter Generation zeigen deutlich, wie eine sehr hohe Auflösung bei gleichzeitig sehr hohen Bildraten und unter Nutzung der Global Shutter Auslesetechnik die Bildverarbeitung in neue Sphären von Qualität und Geschwindigkeiten hebt. Die Massenproduktion ist ab Frühjahr 2018 geplant, Evaluation Samples sind ab sofort über FRAMOS erhältlich. Die Industrie- und Produktexperten bei FRAMOS unterstützen Kunden mit ihren Fachkenntnissen vom Sensor bis zum System bei der Integration der neuen Sensoren in ihre Anwendungen und Projekte. Außerdem bieten sie zusätzliche Services wie Entwicklungsunterstützung, spezielle Anpassungen und Logistikdienstleistungen.

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