Sony第四代全局快門圖像傳感器
來源:深圳市凱茉銳電子科技有限公司2025-03-03
圖像傳感器的作用是將光信號轉換為電信號,信號隨后由圖像信號處理器等處理為照片或視頻。CMOS圖像傳感器有兩種快門方式,卷簾快門(rolling shutter)和全局快門(global shutter)。
下面這幅圖大家應該很熟悉,非常形象的說明了兩種快門方式在拍攝快速運動物體時的差異。左圖rolling shutter因為每行的pixel曝光時間差異而形成了果凍效應。
Rolling shutter: Pixel并不在同一時間曝光,而是采用逐行曝光的方式,從而導致一幀圖像內(nèi)每行曝光時間的起始點有差異。
Global Shutter: 可以允許所有的pixel在同一時間開始和結束曝光,曝光結束后再順序讀出。因為所有Pixel曝光的時間都在同一時間點,不會有時間差,所以不會出現(xiàn)拍攝快速運動物體時的果凍效應。
和rolling shutter不同,評價global shutter sensor有一個重要的參數(shù)Parasitic Light Sensitivity (PLS) 代表了當shutter結束之后,sensor的光敏感度。這個值通常用dB表示,越小越好。
為了實現(xiàn)Global Shutter, 電路的復雜程度會高于rolling shutter。實現(xiàn)Global Shutter有3種方式。
Charge domain
光子轉換為電子之后,在轉換為電壓信號之前,存儲在memory node。這樣的方式好處是可以進行CDS(correlated double sampling), 噪聲特性好。缺點在于存儲空間需要占用一部分感光面積,會減低sensor的靈敏度。
Voltage domain
光子轉換為電子、在FD轉換為電壓信號,再存儲在memory node。但通常來說,這種方式噪聲特性不好。
Digital domain
這個方式是這幾年隨著工藝發(fā)展新提出來的,要實現(xiàn)digital domain global shutter,需要產(chǎn)生的信號可以實時輸出,也就是說每個pixel需要一個單獨的ADC。這種方式目前還沒有商用,還停留在學術研究階段。
回到Sony的全局快門傳感器,2013年Sony發(fā)布第一顆Pregius CMOS sensor, 2.3 MP IMX174, pixel size 5.78um。相比與之前的產(chǎn)品,做了以下升級:
1:第4代Pregius S是Sony首次在全局快門采用BSI技術。可以在減小pixel size同時保持優(yōu)良的畫質,pixel size減小到2.76μm。
2:更高分辨率、更高幀率
分辨率提高到24.5M,幀率也在原基礎上大大提升。
3:更大的入射角度,更高靈敏度
4:功能升級
Pregius S支持Dual ADC,可實現(xiàn)一幀內(nèi)High/Low analog gain讀出,sensor內(nèi)combine,從而實現(xiàn)HDR。
快門間隔縮短到2us。
sensor可以輸出一個信號反映真實的曝光觸發(fā)時間(Eg:該信號可以用來給閃光燈同步或其他應用)
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