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索尼第四代 Pregius S
采用索尼传感器的介绍 + 紧急相机
Pregius 是索尼半导体解决方案公司开发的 CMOS 图像传感器中使用的一项技术。 它结合了CCD技术的低噪声性能和全局快门技术的高速、高精度特性，非常适合工业应用。
Pregius 的新版本称为 Pregius S，采用背照式结构，可实现更小的传感器尺寸和更快的帧速率，同时保持高图像质量。 它还使用堆叠结构来容纳额外的信号处理功能。
索尼的 Pregius CMOS 传感器已经经历了四代，最新的是 Pregius S。每一代都有改进，但老一代的某些功能可能仍然在分辨率、帧速率、图像质量或传感器功能等特定方面表现出色。 一代的选择取决于应用的具体要求。
前照式与背照式
前照式 (FSI) CMOS 传感器采用硅基板和布线层来构建光电二极管。这种布置具有双重优势：首先，它可以充当外部光的防护罩，防止其影响存储区域中存储的电荷。其次，它有利于信号通过传感器的传输，同时为存储器提供遮光作用。因此，FSI像素结构已广泛应用于传统CMOS图像传感器中。尽管如此，光电二极管上方的布线会阻挡入射光，这在尝试小型化像素时带来了挑战。
传统的CMOS图像传感器通常将像素和模拟逻辑电路集成在同一芯片上，这导致了电路尺寸、噪声和整体优化方面的各种限制和挑战。为了解决这些问题，开发了背照式 (BSI) 传感器架构。 BSI 传感器将像素的电路部分定位在感光区域下方，允许更多的光线到达传感器。这种设计可以产生更小的像素，从而能够创建更紧凑的传感器，能够与更小的光学格式很好地配合并提供更高的分辨率。
BSI 传感器的优点包括减少像素之间的串扰、缩短响应时间以及更准确的色彩再现。 BSI 传感器更有效地捕获光子，因为它们可以快速到达像素部分进行检测。与总像素面积相比，这种设计还增加了感光面积，从而减少了对复杂微透镜设计的需求。此外，BSI 传感器增强了主光线角 (CRA) 并使拜耳滤光罩更接近像素，从而进一步提高图像性能。
4的好处th 新一代全局快门 CIS
第四代 Pregius S 全局快门技术凭借其新开发的 BSI 结构提供了众多优势。这些好处包括更高的质量、精度和生产率。与前几代产品相比，BSI 结构具有更宽的入射角，有助于提高灵敏度，此外光电二极管下方的遮光结构和金属布线可提高速度。这些优势能够以更小的光学格式和封装实现更高的分辨率、更高的帧速率/图像质量以及各种应用的更多功能。
全新 2.74um 背照式 (BI) 全局快门像素技术可实现；
✓ 更高分辨率
采用更小的光学格式和封装
20mm尺寸相机超过29万像素
（21×20 [mm] LGA 封装）
✓ 高帧率
具有高画质
高达 5Gbps/通道 x 8 (SLVS-EC IF)
高饱和信号和低噪声
✓ 更多功能
适用于各种应用
通过堆叠技术实现电路布线灵活性
保持兼容性并提高可用性
更高的量子效率
更宽的入射角
- 由于 BI 结构和像素布局缩小了像素尺寸，因此提高了较低入射角性能（水平）
- 通过显着改善水平方向并保持垂直方向，减少了方向依赖性
高速
- 背照式像素结构在布线布局方面提供了高度的自由度。
- 产生的读出帧速率比传统图像传感器快 2.4 倍
- 成像面积：约1.7倍
- 帧数：约1.4倍以上
- 高速（输出数据速率）：大约快 2.4 倍
除了这项新推出的技术带来的好处外，4th 新一代 Pregius S 传感器还拥有许多改进的功能。 第一个功能包括具有内置组合的双 ADC，确保更高的动态范围和更低的输出数据/后处理负载。 此外，短间隔快门功能和曝光时间监控输出可轻松控制闪光的时序。
主要工作内容
双触发
将屏幕分为两个区域，并输出具有不同曝光时间的图像，从而显示每个区域的增益。 还可以在两个区域中的每一个区域内使用重叠 ROI 裁剪任意区域。
双触发有以下两个功能可以一起设置：
(1) 切换曝光时间设置
(2) 切换增益设定
灰度压缩
此过程创建 8 位输出数据。 灰度压缩压缩如下。 在设置导致压缩 AD 数据超过 8 位的情况下，输出数据的值被限幅为 255。在 SLVS 输出的情况下，0 和 255 是作为 1 和 254 输出的压缩数据。
当传感器在灰度压缩期间输出图像数据时，后面的DSP可能需要对输入数据进行解压缩以正确处理它们。 反演公式的示例如下所示。 在这种情况下，公式中的除法运算可以简单地通过移位运算来完成，因为Δ1和Δ2是2的幂。在SLVS输出的情况下，0和255是压缩数据输出为1和254。因此，数据无法解压。
多重曝光触发模式
该传感器曝光EXP_MAX的值（芯片ID=04h地址=0Eh，0Fh），最后一次曝光后输出该帧的数据。 在数据输出期间，通过下一帧的曝光可以开始（XTRIG的下降输入），但是不可能曝光并结束它（XTRIG的开始输入）。 标记为“V”的寄存器的反射时序位置与数据表上的时序相同。 然而，在多重曝光触发模式下，它会通过最后一次曝光的触发来反映。
多帧 ROI 模式
该功能之所以成为可能，是因为通过增益和每帧曝光时间设置的顺序控制。 这是假设多帧 ROI 2 帧或多帧 ROI 4 帧为一组。 裁剪位置最多可设置 16 个区域，由水平 4 点和垂直 4 点指定，全像素扫描模式下以有效像素起始位置为原点（0, 0）。
短曝光模式
该模式可以通过控制寄存器设置较短的曝光时间。 该模式可能会影响图像质量。 经过充分评估后可以使用此模式。 根据样品、环境、温度、电压等，该模式的曝光时间可能会改变±500 ns。在使用强光源的情况下，曝光时间可能会因PLS和PLS而改变很快。
短间隔快门
该功能可在快门间隔为 2 μs 或更长时实现两倍曝光。 假设用于将两个连续帧分别以短间隔曝光于曝光灯。 例如，粒子图像测速（PIV）用于检测粒子或测量粒子速度。 第一和第二次曝光周期，以及第一次和第二次曝光之间的间隔（曝光禁止周期）可以通过寄存器调整（单位：1 ns）。 对于曝光时段和禁止曝光时段，可以使用 TOUT2 至 TOUT13.47 监视控制信号。
温度计
温度读取时序如下。
将 TEMPERATURE_EN 设置为 1 后，测量温度 (TEMPERATURE_VAL) 会更新。测量温度更新完成后，TEMPERATURE_EN 通过自动操作从 High 变为 Low。通过自动操作，TEMPERATURE_EN 从高电平变为低电平的时间为 200 μs 或以上。当 TEMPERATURE_EN 为低时，应测量温度读数。此后，TEMPERATURE_VAL的值被保持，直到下一次将TEMPERATURE_EN设置为“1”的时刻为止。在禁止的通信周期之外，可以写入 TEMPERATURE_EN 并读取 TEMPERATURE_VAL 中的数据。通信期间设置 TEMPERATURE_EN 时的反映时序如下所示。
双模数转换器
该函数从同一像素输出 2 条不同的增益数据。 通过组合这些图像，可以获得高位或 HDR 图像。
双ADC有以下两种模式：
不组合：低增益线和高增益线在帧信息线（SLVS-EC 的嵌入式数据线）之后交替输出，如下所示。
内置组合：低增益线和高增益线组合输出。 因此，输出线的数量相对于无组合模式减半。
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