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소니 4세대 Pregius S
Sony 센서가 탑재된 소개 + 최신 카메라
Pregius는 Sony Semiconductor Solutions Corporation이 개발한 CMOS 이미지 센서에 사용되는 기술입니다. CCD 기술의 저소음 성능과 글로벌 셔터 기술의 고속 및 고정밀 기능을 결합하여 산업용 애플리케이션에 이상적입니다.
Pregius S라고 불리는 Pregius의 새로운 버전은 높은 이미지 품질을 유지하면서 더 작은 센서 크기와 더 빠른 프레임 속도를 위한 후면 조명 구조를 갖추고 있습니다. 또한 추가적인 신호 처리 기능을 수용하기 위해 적층 구조를 사용합니다.
Sony의 Pregius CMOS 센서는 최신 Pregius S를 포함해 XNUMX세대를 거쳤습니다. 각 세대는 향상된 기능을 제공하지만 이전 세대의 특정 기능은 해상도, 프레임 속도, 이미지 품질 또는 센서 기능과 같은 특정 측면에서 여전히 뛰어날 수 있습니다. 세대 선택은 애플리케이션의 특정 요구 사항에 따라 달라집니다.
전면 조명과 후면 조명
FSI(전면 조명) CMOS 센서는 실리콘 기판과 배선층을 통합하여 포토다이오드를 구성합니다. 이러한 배열은 두 가지 이점을 제공합니다. 첫째, 외부 빛에 대한 보호막 역할을 하여 외부 빛이 메모리 영역에 저장된 전하에 영향을 미치지 않도록 방지합니다. 둘째, 센서를 통한 신호 전송을 촉진하는 동시에 메모리에 대한 차광 기능을 제공합니다. 결과적으로 FSI 픽셀 구조는 기존 CMOS 이미지 센서에 널리 채택되었습니다. 그럼에도 불구하고 포토다이오드 위에 배선이 있으면 입사광이 방해되어 픽셀을 소형화하려고 할 때 문제가 발생합니다.
기존 CMOS 이미지 센서는 일반적으로 동일한 칩에 픽셀 및 아날로그 논리 회로를 통합하므로 회로 크기, 노이즈 및 전체 최적화 측면에서 다양한 제약과 과제가 발생합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 후면 조명(BSI) 센서 아키텍처가 개발되었습니다. BSI 센서는 픽셀의 회로 부분을 감광 영역 아래에 배치하여 더 많은 빛이 센서에 도달할 수 있도록 합니다. 이 설계로 인해 픽셀이 더 작아지고 더 작은 광학 형식에서 잘 작동하고 더 높은 해상도를 제공하는 더 작은 센서를 만들 수 있습니다.
BSI 센서의 장점에는 픽셀 간 누화 감소, 응답 시간 개선, 보다 정확한 색상 재현이 포함됩니다. BSI 센서는 감지를 위해 픽셀 섹션에 빠르게 도달하므로 광자를 보다 효율적으로 캡처합니다. 또한 이 설계는 전체 픽셀 영역에 비해 감광 영역을 늘려 복잡한 마이크로 렌즈 설계의 필요성을 줄입니다. 또한 BSI 센서는 CRA(주광선 각도)를 향상시키고 베이어 필터 마스크를 픽셀에 더 가깝게 가져와 이미지 성능을 더욱 향상시킵니다.
4의 이점th 세대 글로벌 셔터 CIS
4세대 Pregius S 글로벌 셔터 기술은 새로 개발된 BSI 구조로 인해 다양한 이점을 제공합니다. 이러한 이점에는 더 높은 품질, 정밀도 및 생산성이 포함됩니다. 이전 세대에 비해 BSI 구조는 입사각이 넓어져 감도가 높아졌으며, 차광 구조와 포토다이오드 아래 금속 배선을 적용해 속도를 높였습니다. 이러한 이점을 통해 더 작은 광학 형식 및 패키지로 더 높은 해상도, 더 높은 프레임 속도/화질, 다양한 애플리케이션에서 더 많은 기능을 사용할 수 있습니다.
새로운 2.74um BI(Back Illuminated) 글로벌 셔터 픽셀 기술로 다음이 가능합니다.
✓ 더 높은 해상도
더 작은 광학 형식 및 패키지
20mm 크기 카메라에서 29천만 픽셀 이상
(21×20 [mm] LGA 패키지)
✓ 높은 프레임 속도
높은 화질로
최대 5Gbps/레인 x 8(SLVS-EC IF)
높은 채도 신호 및 낮은 노이즈
✓ 더 많은 기능
다양한 용도
적층 기술을 통한 회로 배선 유연성
호환성 유지 및 사용성 향상
더 높은 양자 효율
더 넓어진 입사각
- BI 구조 및 픽셀 레이아웃에 따른 픽셀 크기 감소로 인한 저입사각 성능(수평) 향상
- 수평에서는 대폭 개선되고 수직에서는 유지되어 방향의존성이 감소됩니다.
고속
- 이면조사형 픽셀 구조는 배선 레이아웃에 있어서 높은 자유도를 제공합니다.
- 생성된 판독 프레임 속도는 기존 이미지 센서보다 2.4배 빠릅니다.
- 이미징 영역: 약 1.7배 증가
- 프레임 수: 약 1.4배 이상
- 고속(출력 데이터 전송률): 약 2.4배 빠름
새로 도입된 기술이 제공하는 이점 외에도 4th 세대 Pregius S 센서는 또한 여러 가지 향상된 기능을 자랑합니다. 이러한 기능 중 첫 번째 기능에는 더 높은 동적 범위와 더 낮은 출력 데이터/후처리 로드를 보장하는 내장 조합이 포함된 듀얼 ADC가 포함됩니다. 또한 짧은 간격의 셔터 기능과 노출 기간에 대한 출력 모니터링을 통해 깜박임의 타이밍을 쉽게 제어할 수 있습니다.
기능
듀얼 트리거
화면을 두 영역으로 나누고 노출 시간이 다른 이미지를 출력하면 각 영역에서 이득이 나타납니다. 두 영역 각각 내에서 Overlap ROI를 사용하여 임의 영역을 자르는 것도 가능합니다.
듀얼 트리거에는 함께 설정할 수 있는 다음 두 가지 기능이 있습니다.
(1) 노출 시간 설정 전환
(2) 스위칭 게인 설정
그라데이션 압축
이 프로세스는 8비트 출력 데이터를 생성합니다. 그라데이션 압축 아래와 같이 압축합니다. 설정 결과 8비트 이상의 압축된 AD 데이터가 생성되는 경우 출력 데이터의 값은 255에서 잘립니다. SLVS 출력의 경우 0과 255는 1과 254로 압축된 데이터 출력입니다.
그라데이션 압축 중에 센서가 이미지 데이터를 출력하는 경우 다음 DSP가 입력 데이터의 압축을 풀어 올바르게 처리해야 할 수도 있습니다. 역공식의 예가 아래에 나와 있습니다. 이 경우 Δ1과 Δ2는 2의 거듭제곱이므로 수식에서의 나눗셈 연산은 쉬프트 연산으로 간단하게 할 수 있다. SLVS 출력의 경우 0과 255는 1과 254로 압축된 데이터 출력이다. 데이터의 압축을 풀 수 없습니다.
다중 노출 트리거 모드
이 센서는 EXP_MAX(Chip ID = 04h Address = 0Eh, 0Fh) 값을 노출하며, 마지막 노출 이후 프레임의 데이터가 출력됩니다. 데이터 출력 기간 중에는 다음 프레임의 노출로 시작(XTRIG의 하강 입력)이 가능하지만, 노출 및 종료(XTRIG의 시작 입력)는 불가능합니다. "V"로 표시된 레지스터의 반사 타이밍 위치는 데이터시트의 타이밍과 동일합니다. 그러나 다중 노출 트리거 모드에서는 마지막 노출의 트리거에 반영됩니다.
멀티 프레임 ROI 모드
이 기능은 각 프레임의 게인과 노출 기간에 따라 설정된 시퀀스 제어로 인해 가능해졌습니다. 이는 Multi Frame ROI 2 프레임 또는 Multi Frame ROI 4 프레임을 한 세트로 가정한 것입니다. 크롭핑 위치는 모든 픽셀 스캔 모드에서 유효 픽셀 시작 위치를 원점(16, 4)으로 하여 가로 4포인트, 세로 0포인트로 지정하는 최대 0개 영역을 설정할 수 있습니다.
단노출 모드
이 모드는 레지스터를 제어하여 짧은 노출 시간을 설정할 수 있습니다. 이 모드는 화질에 영향을 미칠 가능성이 있습니다. 이 모드는 철저한 평가 후에 사용할 수 있습니다. 이 모드의 노출 시간은 샘플, 환경, 온도, 전압 등에 따라 ± 500ns 정도 변경될 수 있습니다. 강한 광원을 사용하는 경우 PLS 및 PLS에 의해 노출 시간이 변경될 수 있습니다. 곧.
단거리 셔터
이 기능을 사용하면 2μs 이상의 셔터 간격에서 노출이 두 배로 늘어납니다. 이는 짧은 간격으로 두 개의 연속 프레임을 각각 노광광에 노출시키는 데 사용되는 것으로 가정됩니다. 예를 들어 입자 감지 또는 입자 속도 측정에 사용되는 PIV(입자 이미지 속도 측정)의 경우입니다. 첫 번째 및 두 번째 노출 기간과 첫 번째 및 두 번째 노출 사이의 간격(노출 금지 기간)은 레지스터(단위: 1ns)로 조정할 수 있습니다. 노출 기간 및 노출 금지 기간에 대해서는 TOUT2 ~ TOUT13.47를 사용하여 제어 신호를 모니터링할 수 있습니다.
온도계
온도를 읽는 타이밍은 아래와 같습니다.
TEMPERATURE_EN을 1로 설정하면 측정된 온도(TEMPERATURE_VAL)가 업데이트됩니다. 측정온도 업데이트가 완료되면 자동운전에 의해 TEMPERATURE_EN이 High에서 Low로 변경됩니다. 자동운전에 의해 TEMPERATURE_EN이 High에서 Low로 변경되는 시간은 200μs 이상입니다. 온도 판독값은 TEMPERATURE_EN이 낮을 때 측정되어야 합니다. 이후 TEMPERATURE_VAL의 값은 다음 TEMPERATURE_EN에 "1"을 설정하는 시점까지 유지됩니다. 통신 금지 기간 외에는 TEMPERATURE_EN 쓰기 및 TEMPERATURE_VAL 데이터 읽기가 가능합니다. 통신 주기 중 TEMPERATURE_EN 설정 시 반영 시점은 아래와 같습니다.
듀얼 ADC
이 기능은 동일한 픽셀에서 2개의 서로 다른 이득 데이터 조각을 출력합니다. 이러한 이미지를 결합하면 높은 비트 또는 HDR 이미지를 얻을 수 있습니다.
듀얼 ADC에는 다음과 같은 두 가지 모드가 있습니다.
조합 없음: 아래와 같이 프레임 정보 라인(SLVS-EC에 내장된 데이터 라인) 뒤에 저이득 라인과 고이득 라인이 교대로 출력됩니다.
내장 조합 있음: 저이득 라인과 고이득 라인을 결합하여 출력합니다. 따라서, 무결합 모드에 비해 출력 라인의 수가 절반으로 줄어든다.
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