全局快门技术 Pregius™ / Pregius S
技术
产业用图像传感器

全局快门技术
Pregius™ / Pregius S

概述

PregiusPregius S

Pregius采用索尼低噪点CCD结构,是实现了高画质的有源像素型CMOS图像传感器全局快门像素技术。
本技术命名为Pregius,意指兼顾了CCD优异的低噪点性能和FA用途所需的全局快门(GS)的高速性能及高精度(Precision GS)。

此外在这一发展过程中新开发的Pregius S技术采用了背照结构,不仅维持了Pregius优秀的拍摄性能,还同时实现了图像传感器的小型化和高帧率化。此外采用堆栈式结构确保了大面积的信号处理电路能够搭载各种新功能*1

Pregius、Pregius S和徽标是索尼集团(株) 的商标。

*1) 关于Pregius S的新功能,请参阅此处

技术说明

全局快门与卷帘式快门

CMOS图像传感器大致可分为两种快门方式。即按照顺序逐行曝光并输出的卷帘快门方式和一次性对所有像素进行曝光并输出的全局快门方式。卷帘快门方式拍摄高速运动的被摄体时,会出现图像失真,但全局快门方式可同时捕捉被摄体的全貌再进行输出,因此,即使是高速运动的被摄体,也能避免图像失真,完全展现真实状态。在机器视觉检查等领域,很容易实现与闪光灯同步,从而缩短节拍时间。

全局快门与卷帘式快门的比较

全局快门

卷帘式快门

使用全局快门能辨认文字。也能避免被摄体失真。

高速信号处理与高画质

Pregius的特点之一是高速信号处理与高画质。Pregius利用生产线内的机器视觉,可高速及高精度地进行图像检测,有助于大幅提高生产效率。此外还配备提高图像检测效率的功能,例如指定画面的部分区域进行记录,有助于进一步提高生产效率。

Pregius与传统产品的比较

有关“Pregius”的全局快门与传统卷帘快门的比较(运动体有无失真)请从00:51起观看视频,有关Pregius与传统产品的比较(噪点量)请从01:18起观看视频。

兼顾高速信号处理和抑制噪点

如下图所示,Pregius除了具备CCD优异低噪点特性的受光部(光电二极管),还具有存储器部。它将全像素的各光电二极管在同一时间接收的光转换为电荷,再同时传送至各存储器部,然后进行信号处理。同时处理同一时间的电荷,可零失真地拍摄运动物体,因此该性能非常适合运动物体的检查等 。

搭载Pregius技术的CMOS图像传感器高速化的关键在于并行信号处理。CMOS图像传感器具备A/D转换电路,将作为模拟信号的像素信号转换为数字信号。 通过在水平方向上配置数千个A/D转换电路并让它们同时工作,来实现高速化。通过改进该A/D转换电路内产生噪点的模拟电路,采用自动抑制噪点的电路结构,从而兼顾了高速化与低噪点化。

兼顾高速信号处理和抑制噪点
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兼顾高速信号处理和抑制噪点

Pregius S 技术

Pregius S 技术是上述 Pregius 技术的演变。 Pregius S技术通过引入背照式结构来实现高帧率,并通过采用堆栈结构来实现图像传感器的小型化以及多种功能的搭载和扩展。

Pregius S(全局快门技术)

背照式像素结构与堆栈式结构的优点(Pregius S)

背照式的首要优点如下图,即可增大光的入射角。一般若采用这一结构,则会遇到噪点抑制和暗电流对策等课题。在Pregius S中,索尼为此新开发了最适合背照式的独创的光电二极管结构与遮光结构,使其在大幅改善了感光度和饱和特性的同时也抑制了噪点的产生。基于这一特性,通过Pregius S技术还能够在保持画质的同时实现像素微细化,即图像传感器的小型化。

并且,由于采用了像素区域和信号处理区域互相叠加的堆栈结构(参照下图),使得图像传感器了有更多的面积用以搭载信号处理电路,从而同时实现了图像传感器的多功能化与小型化。

背照式像素结构与堆栈式结构的优点(Pregius S)
参考图片 放大 放大
背照式像素结构与堆栈式结构的优点(Pregius S)

搭载Pregius S技术的图像传感器功能介绍

・ROI追踪:

ROI(Region of Interest)追踪成像功能,用于追踪传送带上的条形码等。该功能可提高数据处理的效率。

具备该功能的传感器:IMX535, IMX536, IMX537, IMX545, IMX546, IMX547, IMX565, IMX566, IMX567

・动态检测:

检测移动物体并且只抓拍必要部分的功能。 该功能可提高数据处理的效率并降低功耗。

具备该功能的传感器:IMX535, IMX536, IMX537

・双ADC (Analog Digital Converter):

通过同时拍摄并合成高增益图像和低增益图像来提高零部件的可视性。 该功能可提高检查的准确度,有望缩短检查时间。

具备该功能的传感器:IMX530, IMX531, IMX532, IMX535, IMX536, IMX537, IMX487

应用

条形码识别

物流行业中会通过识别条形码来实现货物的自动分类,这对传感器的精度与速度的提升均有较高需求。而全局快门方式图像传感器能够无失真地拍摄高速运动中的条形码,这一特性正适合应用于该领域。如今,随着二维码的日益普及,对分辨率更高的小型传感器的需求也在增加,因此许多客户选择了采用索尼微细化技术的传感器。

相关领域

物流

条形码识别

FPD缺陷检测

在平板显示器(FPD)的制造现场,图像传感器被用于面板表面和布线图案的异常及缺陷检查工序中。高画质、高分辨率、高速的全局快门方式图像传感器非常适合用于实现更高效率,更高精度的检查。

相关领域

FPD制造

FPD缺陷检测

车牌识别

支持高速快门与高速读取的全局快门方式图像传感器,可用于识别高速行驶中的车辆的牌照。特别在覆盖多条车道、多种车型的场景中,高分辨率的全局快门方式图像传感器更为适用。

相关领域

智能交通系统 (ITS)

 

车牌识别

对多条车道上的车牌进行汇总拍摄

车牌识别

通过高分辨率传感器,可以用1个传感器对多条车道上的多个车辆的车牌进行拍摄。从小型传感器到高分辨率传感器,产品种类丰富,可根据车道的数量适当选择。(模拟图像)

形状识别

在回收利用饮料瓶等用过的容器时,自动回收机是必不可少的。而图像传感器常常被用于区分瓶子和罐子的形状。 全局快门方式图像传感器能够不失真地拍摄高速运动的物体,有助于提高区分容器类型的准确性并缩短处理时间。

相关领域

循环利用

形状识别

桥梁检查

桥梁检修是维护桥梁良好状态的必要检查。其中,使用搭载了小型图像传感器的移动无人机来进行检查的需求不断增加。与人工检修相比,这种方式不需要搭建脚手架,可以由较少的人员快速、安全地进行检修。全局快门方式图像传感器擅长在稳定性较差的飞行环境中拍摄不失真的图像,有望在该领域得到应用。

相关领域

基础设施检测

桥梁检查

相关产品和解决方案

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关于Pregius/Pregius S的标识

仅在下列情况下,客户可以在获得索尼集团许可后,使用Pregius/Pregius S的标识。为您提供标识数据之际,需要签订标识使用协议。请点击下方的“联系我们”按钮咨询。

对象产品:采用了配备Pregius/Pregius S技术的索尼半导体解决方案CMOS image sensor的客户的产品
对象媒体:对象产品的外包装箱、产品目录、海报、产品介绍网页等促销资料以及展览会用制品(展示板等)

在产品机身、系统(包括应用程序画面内等)上不得使用标识。
在签订标识使用协议前,我们将进行事先审查。结果将予以保密。
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