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Hinweis zu den schematischen Diagrammen Die Abbildungen zeigen die Abläufe bei der Bildaufnahme schematisch. Die Zeiten für Belichtung und Auslesen des Sensors hängen vom Kameramodell und den aktuellen Parametern ab. Für weitere Informationen zum zeitlichen Ablauf im Blitzbetrieb siehe Kapitel Digitaler Ein-/Ausgang. |
Allgemeines
Die Bildaufnahme im Sensor gliedert sich in vier Phasen:
•Löschen (Reset) der Pixel in den zu belichtenden Zeilen
•Belichtung der Zeilen
•Ladungstransfer auf dem Sensor
•Auslesen der Daten
Während des Auslesens der Sensorzelle darf diese nicht weiter belichtet werden. Da die Sensoren der uEye Kamera ohne mechanischen Shutter arbeiten, kommen elektronische Shutterverfahren zum Einsatz. Je nach Sensortyp wird entweder das Rolling-Shutter-Verfahren oder das Global-Shutter-Verfahren eingesetzt.
Beim Global-Shutter-Verfahren erfolgt das Löschen und die daran anschließende Belichtung aller Sensorzeilen gleichzeitig. Zum Ende der Belichtung werden alle Zeilen gleichzeitig in einen abgedunkelten Sensorbereich verschoben. Das Auslesen der einzelnen Zeilen erfolgt dann separat.
Das simultane Belichten aller Zeilen hat den Vorteil, dass das Abbild eines bewegten Objektes verzerrungsfrei wiedergegeben wird. Sensoren die mit dem Global-Shutter-Verfahren arbeiten sind jedoch komplexer aufgebaut als Rolling-Shutter-Sensoren.
Abb. 22: Global-Shutter-Sensor im Livemodus
Abb. 23: Global-Shutter-Sensor im Triggermodus
* Blitzfunktion optional. Startzeitpunkt und Dauer werden durch die Parameter Blitzverzögerung und Blitzdauer bestimmt (siehe auch Kameraeinstellungen: Eingang/Ausgang)
Beim Rolling-Shutter-Verfahren erfolgt das Löschen und die Belichtung des Sensors zeilenweise leicht versetzt. Zum Ende der Belichtung werden die Zeilen nacheinander ausgelesen. Da hierdurch zwischen der Belichtung der ersten und der letzten Sensorzeile ein Zeitversatz entsteht, wird das Abbild eines bewegten Objektes verzerrt dargestellt.
Abb. 24: Beispiel für den Rolling-Shutter-Effekt bei einem fahrenden Auto
Diesem Effekt kann in der IDS Software Suite durch ein so genanntes Global-Flash-Fenster entgegengewirkt werden. Hierbei wird eine Verzögerungszeit eingestellt, um die der Blitz später eingeschaltet wird. Zusätzlich kann die Dauer des Blitzes angegeben werden. So kann für Rolling-Shutter-Sensoren eine globale Blitzfunktion realisiert werden, in der wie beim Global-Shutter-Verfahren alle Zeilen gleichzeitig belichtet werden.
Der Vorteil von Rolling-Shutter- gegenüber Global-Shutter-CMOS-Sensoren ist eine höhere Pixeldichte. Das Rolling-Shutter-Verfahren kommt bei uEye Kameras mit hochauflösenden CMOS-Sensoren zum Einsatz.
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Manche CMOS-Sensoren mit Global-Shutter können auch mit Rolling-Shutter betrieben werden. Der Betrieb im Rolling-Shutter-Modus dient dabei einer Verringerung des Bildrauschens. Derzeit wird diese Funktion von den uEye-Kameramodellen UI-124x/UI-324x/UI-524x und UI-125x/UI-325x/UI-525x unterstützt. |
Abb. 25: Rolling-Shutter-Sensor im Livemodus
Abb. 26: Rolling-Shutter-Sensor im Livemodus mit globalem Blitzfenster
Abb. 27: Rolling-Shutter-Sensor im Triggermodus mit globalem Blitzfenster
Rolling-Shutter mit Global-Start
Manche Rolling-Shutter-Sensoren bieten zusätzlich einen Global-Start-Modus, in dem die Belichtung aller Zeilen gleichzeitig gestartet wird (siehe Grafik). Für optimale Ergebnisse muss bei diesem Modus ein Blitz verwendet werden. Außerhalb der Blitzdauer darf kein Licht auf den Sensor gelangen, da sich sonst eine ungleichmäßige Verteilung der Bildhelligkeit ergibt.
Abb. 28: Rolling-Shutter-Sensor im Triggermodus mit Global-Start-Funktion
* Blitzfunktion optional. Startzeitpunkt und Dauer werden durch die Parameter Blitzverzögerung und Blitzdauer bestimmt (siehe auch Kameraeinstellungen: Eingang/Ausgang)
