CMOS SONY STARVIS 2 сеноры изображения описание технологии

Оценка «Впечатляет!» — STARVIS объединяет характеристики для работы при низкой освещенности

Что такое STARVIS: — это модельный ряд светочувствительных сенсоров изображения Sony следующего поколения, разработанных целенаправленно для приложений безопасности — камер наблюдения. STARVIS, STARVIS 2 и логотип являются зарегистрированными товарными знаками Sony и её дочерних компаний.

Одной из важнейших функций камер безопасности является возможность создания чётких изображений в условиях сложного освещения. Камеры наблюдения с применением новейших датчиков Sony с технологией STARVIS / STARVIS 2 обладают чувствительностью, значительно превышающей чувствительность человеческого глаза. Они обеспечивают превосходную работу при слабом освещении: не только фиксируют объекты, но и передают их текстуры, а также способны работать в цвете даже при крайне низкой освещенности — что ранее было недоступно.

Светочувствительные сенсоры изображения разработаны специально для систем видеонаблюдения. Пиксельная технология STARVIS и STARVIS 2 представляет собой архитектуру с обратной засветкой (BSI), предназначенную для CMOS-датчиков безопасности. Минимальная чувствительность составляет 2000 мВ/мкм² (цвет при освещении 706 кд/м², эквивалент F5.6 / 1 сек).

Новый STARVIS 2 также обеспечивает расширенный динамический диапазон (AD 12 бит) более чем на 8 дБ выше по сравнению с предыдущим поколением при одинаковом размере пикселя.

*Ниже показаны видео примеры работы камер — при использовании VPN видео может быть недоступно.

*) STARVIS, STARVIS 2 и логотип являются зарегистрированными товарными знаками Sony и её дочерних компаний.

Поскольку спрос на датчики изображения для камер безопасности постоянно растёт, требования к ним становятся всё более сложными. Необходимо одновременно обеспечивать:

— работу при низкой освещенности
— широкий динамический диапазон (например, при съёмке в подъездах против света)
— точную передачу движущихся объектов без размытия

Выполнить все эти требования с помощью традиционных сенсоров невозможно. Именно поэтому был разработан STARVIS 2.

Переработав архитектуру сенсора с нуля, инженеры добились уникальных характеристик. Проект был крайне сложным: разработка новой технологии и её коммерциализация проходили одновременно в условиях пандемии COVID-19.

Основные факторы успеха: опыт инженеров и командная работа Sony Semiconductor Solutions Group.

Как происходила разработка нового типа датчика изображения STARVIS — ответы разработчиков продукта:

— Как рынок отреагировал на первый в мире продукт с CMOS-датчиком изображения с задней подсветкой для видеонаблюдения?

* Запуск STARVIS — август 2014 года (по данным Sony)

Оценка клиентов и развитие технологии STARVIS 2

Симидзу: Когда был представлен STARVIS, у нас были CMOS-датчики изображения с фронтальной и тыловой подсветкой с одинаковым разрешением Full HD и одинаковым количеством пикселей. Сравнение этих двух продуктов можно было проводить в одинаковых условиях, поэтому мы проводили деловые обсуждения с клиентами, где они могли оценить реальные различия.

Существовали значительные различия в производительности, и каждый мог чётко увидеть разницу в видео. Наши клиенты были поражены и оставляли комментарии вроде «Впечатляет!», а мы получили множество положительных отзывов.

Продолжая одновременно разработку технологий и продуктов, STARVIS 2 достиг характеристик, впервые реализованных в мире.

* Запуск STARVIS 2 — июнь 2021 года (по данным Sony)

Симидзу: Это было вызвано запросами клиентов. Хотя STARVIS обеспечивал высокую чувствительность и отличное качество изображения, поступали запросы на расширение динамического диапазона.

Это необходимо, например, для распознавания лиц в подъездах, где присутствует яркий внешний свет. Встречный свет вызывает засветку изображения — лица становятся тёмными и плохо различимыми. Разработка STARVIS 2 стала ответом на эти задачи.

― Как вы продвигались к разработке STARVIS 2?

Ширахама: Чтобы расширить динамический диапазон без потери чувствительности, мы применили новые технологические процессы и схемотехнику, разработанные внутри компании.

Несмотря на то, что технологии ещё находились в стадии исследования, сроки коммерциализации уже были определены, поэтому разработка и внедрение шли параллельно.

― С чем вам пришлось столкнуться при разработке STARVIS 2?

Кавамура: В соответствии с нашей стратегией мы совершенствуем продукты, сохраняя их сильные стороны. Для расширения динамического диапазона необходимо было увеличить насыщенность фотодиода.

Вместо традиционного размещения фотодиода на поверхности кремния мы разработали структуру, которая накапливает заряд в вертикальном направлении внутри кремния.

В то же время была внедрена новая технология расширенного динамического диапазона.

* Динамический диапазон — это способность камеры передавать широкий диапазон яркости без потери деталей.

Это позволяет:
— уменьшить засветку
— сохранить детали в тенях
— корректно отображать сцену при сложном освещении

Разработка велась в крайне сжатые сроки, поскольку необходимо было одновременно создавать новые структуры сенсора и готовить продукт к коммерческому запуску.

Несмотря на сложности, инженеры Sony успешно реализовали технологию STARVIS 2, установив новый стандарт в области сенсоров изображения.

Перейти к первоисточнику

Технические характеристики

Достижение высокой чувствительности.

В отличие от датчиков изображения с фронтальной подсветкой, датчики изображения с задней подсветкой STARVIS / STARVIS 2 могут собирать больше света на фотодиоды, не перекрытые проводкой или цепями, что обеспечивает высокую чувствительность (см. рис. 1).

Пиксели, специально разработанные для камер безопасности, способны захватывать чёткие изображения в условиях низкой освещенности с деталями, которые человеческий глаз и обычные камеры не могут определить — включая цвета, формы и текстуры объектов (см. фото 1).

Тип 1/2.8, F=1.4, экспозиция 1/60 с, частота кадров 30 кадров/с, усиление 48 дБ, с IRCF.

Качество изображения в ближней инфракрасной (NIR) области

В то время как традиционным камерам для съёмки требуется видимая световая среда, камерам безопасности часто необходимо работать в ближнем инфракрасном (NIR) диапазоне.

Все современные датчики изображения Sony для систем безопасности поддерживают высококачественную съёмку в NIR, что позволяет получать изображение даже в полной темноте за счёт инфракрасного излучения.

[Фото 2] демонстрирует сравнение изображений при освещённости 0 лк: одно получено стандартным сенсором видимого света, второе — сенсором с поддержкой NIR.

Недавно была представлена новая модель IMX585, обеспечивающая более высокое качество изображения с ещё меньшим уровнем шума по сравнению с предыдущими поколениями.

[Фото 3] демонстрирует сравнение характеристик NIR-изображения между предыдущей и улучшенной версиями. Найти устройства с улучшенной функцией NIR можно в списке продуктов (NIR Enhanced).

Условия: F=1.6, экспозиция 33.3 мс, усиление 0 дБ, длина волны 850 нм.

Расширенный динамический диапазон (HDR)

Стационарные камеры безопасности должны адаптироваться к условиям освещения, которые меняются со временем или в зависимости от окружающей среды.

Если сцена содержит одновременно яркие и тёмные участки, яркие области могут быть переэкспонированы, а тёмные — потерять детали.

Для решения этой проблемы используется технология расширенного динамического диапазона (HDR), которая регулирует экспозицию и усиление для получения сбалансированного изображения (см. [Фото 4]).

[Фото 4] Уменьшение засветок с помощью функции HDR

Clear HDR

Эта статья описывает современные технологические решения в области видеонаблюдения и предназначена для пользователей как практическое руководство.

Изучая данные технологии, можно без труда выбрать камеры наблюдения с оптимальными характеристиками:
— лучшая светочувствительность
— работа в полной темноте
— широкий динамический диапазон
— высокая детализация изображения

Перейти к просмотру камер с сенсорами CMOS Sony STARVIS
Камеры второго поколения BSI CMOS: 5 Мп IP камера
8 Мп AHD камера высокой чувствительности: смотреть камеру

* Видео может быть недоступно при использовании VPN