概述

在Linea HS2系列相机中，您会发现一个崭新的、可能不太熟悉的功能——芯片垂直像素融合（BSV），又叫on-chip binning。

该功能首次在Linea HS2系列中引入，实现了传感器内部的垂直电荷合并。本应用说明将解释Binning Sensor Vertical芯片板级像素融合的工作原理、优势与局限，以及如何正确配置该功能以实现webspeed产线速度实际翻一倍的实际提速需求。

图1：相机专家的芯片垂直像素融合模式参数截图

工作原理

Linea HS2传感器在内部将2×垂直电荷进行像素融合。当启用BSV时，单次行触发会在传感器内部启动两行电荷传输，并在读出前进行电荷合并。在此模式下，传感器使用64个级数而非128级数，有效地将垂直像素尺寸加倍。

简单来说，BSV将像素尺寸从5×5μm改变为5×10μm（垂直方向）。

非融合（1×binning）模式

假设放大倍率M = 1，每个像素在触发 T1、T2、T3… 时分别捕获像素区域 A1、A2、A3…

图2：非binning模式示意图

该配置提供完整扫描图像，无缺失或重叠区域。由于像素是方形（1:1比例），捕获的图像也保持1:1的纵横比。图3显示了在这些条件下拍摄的示例图像。

图3：非融合binning模式样例图像

垂直像素融合（2× binning）模式在相同放大倍率 M = 1 下启用 BSV，每个垂直加大的像素（5×10 μm）在触发 T1、T2、T3… 时捕获组合对象区域（A1+A2）、（A3+A4）、（A5+A6）…

图4：垂直合并模式示意图

对于相同的完整扫描，触发周期相比非合并模式加倍。换句话说，这允许客户以2×更快的速度移动对象。达到产线速度翻一倍的效果。

以下是使用0.5倍线速率捕获的示例图像。

图 5：垂直合并模式样例图像（行速率为非合并模式的一半）

如果保持行速率不变会发生什么？如果保持与非合并模式相同的行速率和放大倍率，结果将是由于行速率与对象运动速度不匹配而导致的图像模糊。

图 6：模糊条件样例图像

下图也解释了为什么图像会糊

图 7：重叠示意图

如图所示，当您在相同放大倍率下应用相同行速率时，区域A2、A3…会在不同的行之间重叠。这就是图像模糊的原因。要在相同行速率下获得正确图像，请将放大倍率提高到2×M。

与Digital Binning的优缺点比较

数字域Digital Binning通过组合两个像素有效提高满井容量，约为单个像素容量的2倍，但同时噪声底增加√2。此外，数字合并会将最大行速率降低一半，因为需要读取两行。预期的结果是垂直分辨率也降低2倍。

BSV（电荷域合并）则允许在保持亮度和噪声接近单行读出的情况下，实现对象移动速度提高2倍。与数字合并Digital Binning不同，Sensor Vertical Binning不会增加满井容量，理论上也不会引入额外噪声。最大行速率仅有轻微降低，因为合并需要额外的电荷传输，但该过程响应单次触发完成。

建议

▶ 对于需要高速对象运动的应用，推荐使用电荷域合并（BSV）。

▶ 在读出噪声限制信号下，BSV 提供更好的信噪比（SNR）。在散粒噪声限制信号下，BSV与数字合并的SNR性能相同。

总结

下表显示了BSV、行速率、放大倍率、分辨率和视频输出水平之间的关系：

HS2图像测试效果：

First Captured Image

▶ 卓越的Dalsa in-house 1D sensor技术大幅提高了图像MTF

▶ 超清晰锐利的图像表现以及优秀的图像质量

▶ 更好针对小缺陷和特征的检测能力

本文转载自【Teledyne Imaging】

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