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Welcher CMOS-Sensor ist der richtige für meine Anwendung?
CMOS-Sensoren haben ihre CCD-Pendants in der Bildverarbeitung weitgehend abgelöst. Die modernere Technologie hat sich in den vergangenen Jahren sehr schnell weiterentwickelt, woran Sony als einer der wesentlichen Hersteller von CMOS-Sensoren maßgeblichen Anteil hat. Die Modelle der IMX-Reihe zählen dabei zu den am häufigsten in Industriekameras eingesetzten Sensoren. Dieser Text soll die wesentlichen Unterschiede der verschiedenen IMX-Modellreihen von Sony erläutern, die auch unter den Namen Pregius, STARVIS und Pregius S bekannt sind.
Noch vor wenigen Jahren stellte die CCD-Technologie mit deutlichem Abstand den größten Anteil an Sensoren in Kameras für die industrielle Bildverarbeitung. CMOS-Sensoren galten zu diesem Zeitpunkt zwar als vielversprechende, aber noch nicht ausgereifte Technologie, in der selbst Experten in naher Zukunft keine ernsthafte Konkurrenz zu den etablierten CCD-Sensoren sahen.
Einer der Gründe für die hohe Bildqualität der IMX-Sensoren besteht in einer speziellen Technologie von Sony namens Exmor, bei der das vom Sensor aufgenommene, rauschreduzierte Analogsignal direkt beim Auslesen der Pixel in ein digitales Signal umgewandelt wird. Diese Vorgehensweise unterscheidet IMX-Sensoren von den Sensoren anderer Hersteller und verbessert nicht nur das Rauschverhalten, sondern ermöglicht zudem auch höhere Bildraten.

Frontside-illuminated (FSI) im Vergleich zu Backside-illuminated (BSI) Sensor:

Häufig suchen Anwender einen adäquaten CMOS-Ersatz für Kameras, die vergleichbare Eigenschaften der CCD-Technologie aufweisen. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist es dabei sinnvoll, Kameras mit einem CMOS-Sensor auszuwählen, der eine möglichst geringe Anpassung der vorhandenen Beleuchtung und Optik erfordert. Die Formate der Pregius-Sensoren ähneln denen früherer CCD-Kameras in stärkerem Maße als die STARVIS-Reihe und eignen sich daher eher für Anwendungen, in denen dieses Argument besonders wichtig ist. So können beispielsweise die 5 Megapixel-Varianten IMX264 und IMX250 der Pregius-Reihe hervorragend als Ersatz für den weit verbreiteten CCD-Sensor ICX625 genutzt werden. Kameras, die mit dem CCD-Sensor ICX824 ausgestattet sind, lassen sich mit geringem Aufwand durch Modelle mit den 8,9 Megapixel-Pregius-Versionen IMX267 und IMX255 austauschen, ohne das optische Setup des Systems stark anpassen zu müssen.
STARVIS-Sensoren bieten hingegen einen klaren Kostenvorteil gegenüber der Pregius-Reihe. Wenn die zu prüfenden Objekte also nicht in der Bewegung aufgenommen werden müssen, fällt der Rolling Shutter von STARVIS-basierten Kameras kaum ins Gewicht. Diese Sensoren erlauben aufgrund ihrer sehr kleinen Pixelgröße zudem höhere Auflösungen bei kleinerem Sensor, was jedoch bei der Wahl der Optik beachtet werden muss.
Fazit
Als weltweit wichtigster Sensorhersteller hat sich Sony auf die CMOS-Technologie festgelegt und damit das Ende der Ära von CCD-Sensoren und -Kameras eingeläutet. Die technischen Eigenschaften der ersten vier IMX-Generationen Pregius, STARVIS und Pregius S bieten Entwicklern und Anwendern in zahlreichen Einsatzfeldern, wie unter anderem der industriellen Bildverarbeitung, umfangreiche Optionen in Bezug auf die verfügbaren Auflösungen, Geschwindigkeiten und Funktionen. Aufgrund der ständigen Weiterentwicklungen ist davon auszugehen, dass die nächste Sensorgeneration noch umfangreichere technische Möglichkeiten bieten wird.