CMOS-Rolling-Shutter-Kameras
Was sind Rolling-Shutter-Kameras?
Rolling-Shutter-Kameras sind mit einer sehr einfachen und robusten Architektur für die Sensorbelichtung und -auslesung ausgestattet. Dies macht die Bildsensorchips einfach und kompakt im Vergleich zu Global Shutters, die ein Speicherelement für jedes Pixel haben. Dies führt zu einer höheren Komplexität beim Aufbau der Architektur. Die Kompaktheit von Rolling-Shuttern sorgt jedoch dafür, dass mehr Pixel in relativ kleinen Bildformaten untergebracht werden können. Ihre Pixel können bis zu 1 μm oder weniger groß sein, was zu einem enormen Anstieg der Megapixelzahl führt. Auch heute noch wird die Rolling-Shutter-Architektur weiterentwickelt - mit Innovationen wie auslesebasiertem Multi-Exposure-HDR, LFM-Technologie und vielem mehr.
Entgegen der landläufigen Meinung kann eine Rolling-Shutter-Kamera also viele Funktionen erfüllen, wie z. B. die Synchronisierung mehrerer Kameras, bei der der Verschluss auf externe Unterbrechungen oder Sensoren ausgerichtet wird, die Auslösung der Sensorbelichtung und des Auslesens, usw.
Weitere Vorteile von Rolling-Shutter-Kameras:
- Erhöhte Verschlusszeiten und hohe Bildfrequenzen
- Niedrige Kosten für die Sensoren
- Hervorragende Empfindlichkeit für die Bildgebung
- Durch das Fehlen eines Speicherelements gibt es keine Geisterbilder, die die Effizienz des Verschlusses bei schlechten Lichtverhältnissen beeinträchtigen.
Wie funktioniert ein Rolling-Shutter-Sensor?
Der Rolling-Shutter-Modus in einer Kamera belichtet die Pixelreihen nacheinander mit einem zeitlichen Versatz. Zuerst sammelt und verarbeitet die oberste Reihe des Bildes das Licht, dann die nächste Reihe und so weiter. Dadurch kommt es zu einer Verzögerung der gesamten Lichtsammlung für aufeinanderfolgende Zeilen. Die Gesamtzeit für die Lichtsammlung ist jedoch für jede Reihe genau gleich lang.
Warum ist der Modus Global Reset Release (GRR) so wichtig?
Zunächst einmal ist es wichtig zu verstehen, dass die Sensoren in Rolling-Shutter-Kameras zu unterschiedlichen Zeiten belichtet werden. Dies führt zu Verzerrungen bei der Aufnahme von sich schnell bewegenden Objekten (wenn die Geschwindigkeit des Objekts größer ist als die Verschlusszeit der Kamera).Zunächst einmal ist es wichtig zu verstehen, dass die Sensoren in Rolling-Shutter-Kameras zu unterschiedlichen Zeiten belichtet werden. Dies führt zu Verzerrungen bei der Aufnahme von sich schnell bewegenden Objekten (wenn die Geschwindigkeit des Objekts größer ist als die Verschlusszeit der Kamera).
Mit dem GRR-Modus (Global Reset Release) nähern sich Rolling-Shutter-Kameras daher der Leistung eines Global Shutter an. Dies geschieht extern durch die Verwendung eines LED-Stroboskopblitzes oder eines mechanischen Verschlusses, um die Leistung von Global-Shutter-Kameras bei der Aufnahme sich schnell bewegender Objekte zu erreichen. Im GRR-Modus erfolgt die Rückstellung aller Reihen gleichzeitig, so dass alle Reihen gleichzeitig belichtet werden.
Wenn Sie mehr über das Konzept der globalen Rückstellfunktion erfahren möchten, lesen Sie bitte den Artikel Was ist die globale Rückstellfunktion? Wie funktioniert es bei e-con Kameras?
