Innovatives Konzept zur Erzeugung hochwertiger Farbbilder für die industrielle Bildverarbeitung, Messtechnik und wissenschaftliche Anwendungen

Zeilenkameras Auslesen - drei Farbmodes: Full Definition Standard . Full Definition Enhanced . True Color .

Die Zeilenkameras ELiiXA+ von e2v basieren auf einer neuen Generation von Hochleistungs-CMOS Sensoren mit 8k und 16k Auflösung bei einer maximalen Zeilenrate von 100kHz. Ganz neu in den Markt eingeführt werden jetzt die Farbversionen dieser Sensoren und Kameras. Sie bieten ein innovatives Konzept zur Erzeugung hochwertiger Farbbilder.

Multiline CMOS Architektur – vier Zeilen für perfekte Bilder

Den e2v CMOS-Zeilensensor gibt es in zwei Varianten: 8.192 und 16.384 Pixel/Zeile. 5µm Pixelgröße sorgen für eine hohe Empfindlichkeit und vereinfachen die Auswahl der geeigneten Optik hinsichtlich Bildkreis und Auflösungsvermögen.

Der Sensor besteht aus vier aktiven Zeilen, die ohne jeden Abstand nebeneinander liegen. Jeweils zwei nebeneinanderliegende Zeilen bilden ein Zeilenpaar, das extrem rauscharm die analogen Spannungen addiert. Die beiden Intensitätswerte, die nach der A/D-Wandlung jedes Zeilenpaares vorliegen, werden dann digital summiert.

Dieses kombinierte Verfahren der Addition von analogen Spannungs- und digitalen Helligkeitswerten garantiert einen hohen Signal/Rauschabstand auch bei hohen Geschwindigkeiten und kurzen Belichtungszeiten.

Zusätzlich unterstützt der Sensor verschiedene Binning-Modes: das 2×2 Pixelbinning sorgt für 10µm große Bildpunkte bei Auflösungen von 8.192 bzw. 4.096 Pixel/Zeile, bei 4×4 Pixelbinning für den 8k-Sensor entstehen 20µm große Pixel bei 2k Auflösung für extreme Empfindlichkeitsanforderungen.

Farbexplosion – drei Modes für Farbe in jeder Lebenslage

Dieser Multiline-CMOS Sensor wird nun mit einer speziellen Farbfiltermatrix bedampft: die 16k/8k Version liefert so herausragende Farbbilder mit einer Geschwindigkeit von bis zu 47.5kHz bei voller Auflösung und 95kHz im 8k Betrieb, Die 8k/4k Version arbeitet mit bis zu 50kHz (8k) bzw. 66kHz (4k).

Der Sensor lässt sich – je nach Anwendung – in drei unterschiedlichen Farbmodes konfigurieren.

Full-Definition Standard

Verwendet man die Kamera mit Full-Definition Farbmode wird der Sensor so angesteuert, dass eine Farbzeilenkamera auf Basis von zwei Zeilen entsteht (Dual-Line). Hier bleibt die physikalische Pixelauflösung voll erhalten. Zur Farberzeugung wird für jede Pixelposition immer das mittlere Pixelpaar auf dem Sensor verwendet, Rot-Grün oder Blau-Grün. Die „fehlende“ Farbinformation an jeder Pixelposition (also Blau für das Rot-Grün-Paar und Rot für das Blau-Grün-Paar) wird aus der Nachbarschaft interpoliert.

Full-Definition Enhanced

Im Full-Definition Enhanced-Mode verdoppelt man die Empfindlichkeit indem man ein 1×2 vertikales Pixelbinning zuschaltet und so je zwei gleichfarbige Pixel zusammengefasst werden.

Die Pixelauflösung von 16k bzw. 8k bleibt in beiden Full-Definition Modes voll erhalten.

True Color

Im True-Color Mode reduziert man die Pixelauflösung des Sensors um den Faktor zwei. Vertikales Binning wird aktiviert und darüber hinaus auch je zwei nebeneinander liegende Pixel gleicher Farbe zusammengefasst. So entstehen 8.192 bzw. 4096 RGB-Farbpixel der Größe 10×10µm. Da in diesem Modus alle vier Sensorzeilen aktiv sind erreicht die Kamera maximale Empfindlichkeit und gleichzeitig maximale Farbtreue und Kantenschärfe, da keine Interpolation notwendig ist.

Praxiseinsätze

Schon die monochromen ELiiXA+ Zeilenkameras mit dem Multi-Line CMOS Sensor haben aktuell eine herausragende Marktposition. Gerade im Vergleich zu einzeiligen Zeilenkameras mit kleinen Pixelgrößen profitieren Bereiche wie Wafer, Pastendruck, Folieninspektion und Glasinspektion von den einmaligen Leistungsdaten der Kameras bei Auflösung, Geschwindigkeit, Empfindlichkeit und Bildqualität.

Einen Rekord stellen die Farbzeilenkameras auf: 16.384 bzw. 8.192 Pixel ohne jeden Zeilenabstand sorgen für herausragende Farbqualität. Gleichzeitig sind die erzielbaren Geschwindigkeiten mit bis zu 95kHz für 8k Auflösung und 47.5 kHz für 16k Auflösung eine deutliche Steigerung zu bisherigen Lösungen. Damit lassen sich schnellere Prozesse oder Anwendungen, die bisher mehrere Kameras erfordern, besser und günstiger umsetzen. Bereiche wie Lebensmittel, Druck- und Etiketten, Holz und Furnier, und viele anderen fordern genau diesen Technologiewandel.

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