Sony IMX927 sērijas-padziļināts pārskats: kā 105 MP globālais slēdža sensors no jauna definē rūpniecisko redzējumu?

Sony IMX927 sērijas-padziļināts pārskats: kā 105 MP globālais slēdža sensors no jauna definē rūpniecisko redzējumu?

Tā nav tikai vienkārša produkta iterācija,{0}}tā ir paradigmas maiņa rūpnieciskajā attēlveidē. Kad 105 MP atbilst 100 kadri/s globālajam aizvaram, mašīnredzes robežas tiek definētas no jauna.

I. Ievads: Kāpēc jums vajadzētu rūpēties par IMX927?

Rūpnieciskās redzes sektors jau sen ir cīnījies ar "neiespējamo trīsstūri": augstas izšķirtspējas, augsta kadru ātruma un augstas attēla kvalitātes vienlaicīga sasniegšana joprojām ir nenotverama. Sistēmas integratoriem ir nācies piekāpties-, upurējot izšķirtspēju ātruma dēļ vai samazinot kadru nomaiņas ātrumu, lai saglabātu attēla kvalitāti.

Sony Semiconductor jaunizlaistie IMX927-AMB (vienkrāsains) un IMX927-AQB (krāsu) globālo slēģu CMOS sensori izkļūst no šī strupceļa. Tie ir ne tikai jauni Sony Pregius S™ tehnoloģiju saimes papildinājumi, bet arī veiktspējas lēciens industriālajam redzējumam.

Galvenās specifikācijas īsumā:

Efektīvie pikseļi: aptuveni . 105.5 miljoni (10 272 × 10 272)

Sensora izmērs: 2,5 collas (diagonāle: 39,7 mm)

Pikseļa izmērs: 2,74 μm × 2,74 μm

Slēdža veids: Globālais aizvars

Maksimālais kadru ātrums: 112 kadri/s @ 8 biti / 102 kadri/s @ 10 biti / 73 kadri/s @ 12 biti

Izvades interfeiss: SLVS-EC (maksimālais joslas platums 100 Gb/s)

Iepakojuma veids: Keramikas pakete ar savienotāju (45mm × 52mm)

II. Monochrome and Color: Two Evolutionary Paths from the Same Root

2.1. Kopīgs tehniskais pamats: Pregius S™ galvenais spēks

Abiem sensoriem ir kopīgs Sony patentētais Pregius S™ aizmugures-izgaismots salikts struktūra, kas ir tehnoloģiskais stūrakmens, kas nodrošina vienlaicīgu "īpaši-lielu pikseļu skaitu + liela-ātruma nolasīšanu".

Tehniskie akcenti:

Augsta jutība ar 2,74 μm mikropikseļiem: neskatoties uz samazinātu pikseļu izmēru, aizmugurējā-izgaismotā struktūra saglabā izcilu gaismas jutību un piesātinājuma spēju.

Nulles kropļojumi ar globālo aizvaru: visu pikseļu vienlaicīga ekspozīcija pilnībā novērš "želejas efektu", tverot ātri{0}}kustīgus objektus

1-Shot HDR: paplašina dinamisko diapazonu ar vienu ekspozīciju, nesamazinot kadru nomaiņas ātrumu, īpaši efektīvi sarežģītās ainās, piemēram, PCB plātnes pārbaudei, kas ietver gan ļoti atstarojošus metālus, gan gaismu absorbējošu gumiju.

Efektīva shēmas dizains: optimizēta pikseļu nolasīšana un A/D konvertēšanas draiveri līdzsvaro enerģijas efektivitāti ar liela{0}}ātruma datu apstrādi

2.2. Pamata diferenciācijas salīdzinājums

Izmērs IMX927-AMB (melnbaltā versija) IMX927-AQB (krāsu versija)

Krāsu filtru masīvs Nav Bayer RGB krāsu filtrs

Gaismas jutība Pilna{0}}spektra jutība, bez filtra gaismas zuduma Nepieciešama krāsu atdalīšana, izmantojot Bayer masīvu

Jutība Augstāka (piemērota vāja{0}}apgaismojuma videi) Standarta

Telpiskā izšķirtspēja Maksimālais asums, neatkarīga paraugu ņemšana uz vienu pikseļu Apstrādāts, izmantojot demosaicināšanas algoritmu

Dinamiskais diapazons Nedaudz augstāks (nav filtra absorbcijas zuduma) Standarta

Tipiski lietojumi Zema-gaismas noteikšana, fluorescences attēlveidošana, 3D profila mērīšana Krāsu-kritiskā pārbaude, vizuālā pārbaude

Galvenais ieskats: noņemot krāsu filtru masīvu, vienkrāsainā versija ļauj krītošajai gaismai tieši sasniegt fotodiodes, ievērojami uzlabojot jutību. Tas piedāvā neaizvietojamu priekšrocību lietojumprogrammām, kurām nepieciešams ļoti īss ekspozīcijas laiks vai zema{1}}gaisma.

III. Vienkrāsains IMX927-AMB: Detaļu mednieks vājā apgaismojumā

3.1. Tehnisko priekšrocību analīze

Galīgā jutība. Tādos gadījumos kā pusvadītāju plāksnīšu pārbaude un litija{1}}jonu akumulatora elektrodu loksnes pārbaude bieži vien ir nepieciešams uztvert vājus signālus ārkārtīgi īsā ekspozīcijas laikā. IMX927-AMB bezfiltra dizains ļauj katram pikselim maksimāli izmantot krītošos fotonus, ievērojami palielinot kvantu efektivitāti.

Vietējā izšķirtspēja bez zaudējumiem. Krāsu sensoriem ir nepieciešami krāsu interpolācijas algoritmi (demosaicināšana), lai rekonstruētu pilnu-krāsu attēlus — šis process neizbēgami mīkstina detaļas. Turpretim visi 105 miljoni melnbaltā sensora pikseļu ir veltīti pelēktoņu informācijas ierakstīšanai, panākot teorētiski maksimālo telpisko izšķirtspēju.

Ideāls partneris 3D mērījumiem. Lāzera triangulācijas vai strukturētas gaismas 3D attēlveidošanā gala rezultāts ir augstuma karte, nevis krāsains attēls. Melnbaltās versijas augstāka signāla-/-trokšņu attiecība tieši nodrošina precīzākus augstuma mērījumu rezultātus.

3.2. Lietojuma scenārija karte

Lietojumprogrammas laukam specifiskā scenārija pamatvērtība

Pusvadītāju pārbaude Vafeļu defektu noteikšana, maskas pārbaude ar augstu{0}}jutīgumu nelielu defektu uztveršana

Plakanā paneļa displeja pārbaude OLED pikseļu pārbaude, stikla substrāta svešķermeņu noteikšana Visaptverošs pārklājums ar īpaši{0}}augstu izšķirtspēju

Litija bateriju pārbaude Elektrodu pārklājuma vienmērīguma pārbaude, separatora defektu noteikšana Precīza attēlveidošana ātrdarbīgās{0}}ražošanas līnijās

3D profila mērīšana Lodēšanas savienojuma augstuma mērīšana, BGA lodēšanas lodītes pārbaude Augsta SNR nodrošina mērījumu precizitāti

Zinātniskās pētniecības fluorescences mikroskopijas attēlveidošana, liela ātruma fizisku fenomenu reģistrēšana, dinamiska tveršana vājā-gaismā

IV. Krāsu versija IMX927-AQB: patiesa krāsu reproducēšana ātrgaitas pasaulē

4.1. Tehnisko priekšrocību analīze

Krāsu sinhronizācija ar Global Shutter. Tradicionālajiem krāsu sensoriem, kas fiksē ātri{1}}kustīgus objektus, ir jānovērš gan ģeometriski kropļojumi, kas radušies slīdošā aizvara dēļ, gan īslaicīga novirze starp RGB kanāliem. IMX927-AQB globālais aizvars nodrošina vienlaicīgu ekspozīciju visiem pikseļiem, panākot perfektu krāsu informācijas sinhronizāciju laikā.

Rūpnieciskās -klases izvade ar augstu krāsu dziļumu. Atbalstot 8/10/12 bitu izvadi, apvienojumā ar 105 megapikseļu precīzu paraugu ņemšanu, tiek fiksēti bagātīgi krāsu gradienti no spilgtām vietām līdz ēnām, kas atbilst stingrām krāsu konsekvences prasībām tādās lietojumprogrammās kā drukāto materiālu pārbaude un farmaceitiskā iepakojuma pārbaude.

HDR iespēja sarežģītiem materiāliem. Mūsdienu PCB ir gan ļoti atstarojoši metāla lodēšanas savienojumi, gan gaismu{1}}absorbējoši melni lodēšanas maskas slāņi. Funkcija 1 Shot HDR saglabā abu veidu materiālu detaļas, nezaudējot kadru ātrumu.

4.2. Lietojuma scenārija karte

Lietojumprogrammas laukam specifiskā scenārija pamatvērtība

AOI (Automated Optical Inspection) PCB komponentu izvietojuma pārbaude, lodēšanas savienojuma kvalitātes novērtējums, pamatojoties uz krāsu{0}}balstīta defektu identificēšana

3D-AOI Integrēta augstuma un krāsu kompozītu pārbaude Visaptveroša kvalitātes kontrole

Drukāto materiālu pārbaude Iepakojuma drukas kvalitāte, krāsu konsekvences pārbaude Pilna{0}}rāmja pārbaude ar augstu izšķirtspēju

Farmaceitiskā iepakojuma pārbaude Tabletes krāsas pārbaude, etiķetes drukāšanas pārbaude Atbilstības nodrošināšana

Pārtikas šķirošana uz krāsu{0}}balstīta lauksaimniecības produktu šķirošana-reāllaika šķirošana ātrgaitas{2}}ražošanas līnijās

V. Endoskopa pielāgošanās analīze: jaunas medicīniskās attēlveidošanas iespējas?

Medicīnas ierīču izstrādātājiem rodas kritisks jautājums: vai šo 105 megapikseļu sensoru var izmantot endoskopa kameru moduļos?

5.1. Visaptverošs saderības novērtējums

Novērtēšanas dimensijas secinājums

Galvenā elastīgā endoskopa saderība Nav piemērota (pārmērīgs izmērs)

Cietā endoskopa/ķirurģiskā mikroskopa saderība Ierobežota iespējamība (nepieciešams ievietošana ārējā kameras galviņā)

Iespējama specializētu diagnostikas ierīču saderība (mutes skenēšana, dermatoskopija utt.)

Rūpniecisko endoskopu saderība Pilnībā iespējama (izmēru ierobežojumi ir salīdzinoši saudzīgi)

5.2. Detalizēta analīze

Izmēru slieksnis. IMX927 izmanto keramikas iepakojumu ar savienotājiem, kuru izmēri ir 45 mm × 52 mm. Tas ievērojami pārsniedz 10-12 mm priekšējās daļas diametra ierobežojumu tradicionālajiem elastīgajiem endoskopiem, padarot integrāciju ievietošanas galā nepraktisku.

Tomēr ir iespējas:

Stingri laparoskopi/torakoskopi: sensoru var ievietot ārējā kameras galvā, kas savienots ar priekšpuses{0}}optisko sistēmu, izmantojot lēcu komplektus vai optisko šķiedru.

Ķirurģiskās mikroskopiskās attēlveidošanas sistēmas: integrētas ar mikroskopiem neiroķirurģijai, oftalmoloģijai un citām precīzām procedūrām, kurām nepieciešama īpaši{0}}augsta izšķirtspēja

Pārbaudes telpas ierīces: scenāriji, kuriem nav nepieciešama dziļa iespiešanās ķermeņa dobumā, piemēram, intraorālā skenēšana un dermatoskopija

Globālā slēdža unikāla vērtība. Salīdzinot ar slēdža sensoriem, IMX927 globālais aizvars nodrošina:

Samazināts attēla izplūšana, ko izraisa elpošanas kustība un sirds pulsācija

Atbalsts stroboskopiskai apgaismojuma attēlveidošanai

Piemērotība fluorescences endoskopijas lietojumiem, kam nepieciešama precīza laika izšķirtspēja

5.3 Sony rūpniecisko sensoru endoskopa saderības salīdzinājums

Sensora pikseļi Aizvara tips Sensora izmērs Endoskopa saderība Galvenās priekšrocības

IMX927 105MP Global Shutter 2,5- collu stingrs endoskops, saderīgs ar lielu-ātrumu un augstas izšķirtspējas līdzsvaru

IMX{0}}MP Global Shutter 3,6 collu stingrs endoskops, kas ir saderīgs ar lielāku pikseļu skaitu

IMX{0}}MP ritošais slēģs 4,1 collas stingrs endoskops, saderīgs ar statisku ekstrēmu detaļu

IMX411 151MP ritošais slēģs, 4,2 collu stingrs endoskops, saderīgs ar lielformāta statisko attēlveidošanu

VI. Lietojumprogrammas ainavas pārskats

6.1. Galvenais kaujas lauks: elektronikas ražošana un AOI

IMX927 sērijas primārais mērķa tirgus ir automatizētā optiskā pārbaude (AOI), kas ir būtisks sašaurinājums elektronikas ražošanas kvalitātes kontrolē.

Pievērtie sāpju punkti:

Tradicionālās AOI sistēmas prasa kompromisus starp izšķirtspēju, ātrumu un attēla kvalitāti

Komponentiem miniaturējoties, pārbaudes grūtības palielinās eksponenciāli

Viltus zvanu tarifi noved pie nevajadzīgas ražošanas līnijas dīkstāves

IMX927 vērtība:

Plašāks viena{0}}uzņēmuma pārklājums: 105 MP izšķirtspēja vienā kadrā uzņem lielākus PCB apgabalus, tādējādi samazinot nepieciešamību pēc attēlu savienošanas

Liels ātrums bez kompromisiem: 100 kadri sekundē atbilst mūsdienu SMT ražošanas līnijas cikliem

Zemāks viltus zvanu skaits: izcila attēla kvalitāte un HDR iespējas samazina nepareizus spriedumus, palielinot ražošanas līnijas izmantošanu

6.2. Apvāršņu paplašināšana: no 2D uz 3D pārbaudi

3D AOI ir kļuvis par standartu augstākās klases ražošanā{1}}. Kameras IMX927 lielā-ātruma un augstas-izšķirtspējas raksturlielumi nodrošina izcilu veiktspēju strukturētā gaismas 3D mērījumos un lāzera triangulācijā:

Viena uztveršana aptver lielākus mērījumu apgabalus

Augstāka izšķirtspēja nodrošina precīzu augstuma mērīšanu

Globālais aizvars novērš kustības izplūšanu

6.3. Jaunās robežas: jauni enerģijas un displeja paneļi

Litija{0}}jonu akumulatora pārbaude: elektrodu pārklājuma vienmērīgums, separatora defekti

Saules paneļa pārbaude: mikro-plaisas, drukas defekti

Plakanā-paneļa displeja pārbaude: pikseļu-līmeņa defekti OLED

6.4. Iespējamās robežas: zinātniskā izpēte un profesionāla attēlveidošana

Lai gan tehnoloģijas ir oficiāli paredzētas rūpnieciskiem lietojumiem, tās joprojām ir dzīvotspējīgas{0}}uz patērētāju un profesionālajiem tirgiem:

Ātra-zinātniskā attēlveidošana: fizisku parādību tveršana, bioloģiskās kustības analīze

Sporta analīze:{0}}ātra kustības tveršana

Attēlveidošana no gaisa: lielas{0}}apgabala augstas{1}}izšķirtspējas kartēšana

VII. Inženiertehniskā ieviešana: Modulārā dizaina izrāviens

7.1. Savienotājs-Aprīkots keramikas komplekts

Sony izstrādāja jaunu ar savienotāju{0} aprīkotu keramikas paketi IMX927 sērijai. Šim dizainam ir būtiskas sekas:

Dizaina priekšrocības:

Noņemamība: sensorus var atvienot un atkārtoti uzstādīt no kameras moduļiem, vienkāršojot montāžas procesus

Saderība ar tapām: visiem 8 modeļiem ir identisks iepakojums un tapas definīcijas, kas ļauj elastīgi nomainīt sensorus vienā kameras platformā

Termiskā optimizācija: rezervētā vieta iepakojuma aizmugurē siltuma izlietnes uzstādīšanai efektīvi mazina siltuma veiktspējas pasliktināšanos

7.2. Interfeiss un joslas platums

SLVS-EC saskarne atbalsta datu pārraidi līdz 100 Gb/s, kas ir ideāli saskaņota ar nākamās-paaudzes rūpniecisko kameru saskarnēm:

CoaXPress-pa-Fiber (CXPoF)

100GigE Vision

VIII. Atlases rokasgrāmata: AMB vai AQB?

8.1 Atlasiet IMX927-AMB (melnbaltā versija), ja:

Zema-gaismas vide: nepieciešama maksimāla jutība un minimāls troksnis

3D mērījums: gala rezultāts ir augstuma karte, nevis krāsains attēls

Fluorescences attēlveidošana: nepieciešama noteikta viļņa garuma fluorescences signālu uztveršana

Absolūtā izšķirtspēja ir vissvarīgākā: ievērot telpiskās detaļas teorētiskās robežas

Daudzspektrālie/NIR lietojumi: nepieciešama pilnīga spektrālā elastība

8.2 Atlasiet IMX927-AQB (krāsu versiju) Kad:

Krāsu{0}}kritiskā pārbaude: defektu noteikšana, pamatojoties uz krāsu (piemēram, PCB komponentu atpazīšana)

Drukas kvalitātes kontrole: krāsu konsekvences pārbaude

Farmācijas/pārtikas šķirošana: klasifikācija, pamatojoties uz krāsu

Cilvēka pārbaude: manuālai pārskatīšanai ir jāizvada intuitīvi krāsu attēli

Produkta verifikācija: ir jāapstiprina pareizais krāsu{0}}kodēta komponenta marķējums

IX. Nākotnes perspektīva: jauns rūpnieciskās attēlveidošanas etalons

Sony IMX927 sērijas izlaišana iezīmē rūpnieciskās attēlveidošanas "ātra-ātruma, īpaši-augstas-izšķirtspējas" ēras rītausmu. 105 miljonu pikseļu un 100 kadri/s globālā slēdža kombinācija vairs nav pieejama,{7}}tas ir jauns rūpnieciskās redzes standarts.

AOI sistēmu integratoriem tas ļauj izveidot nulles-pārbaudes sistēmas-, vienlaikus nodrošinot augstu izšķirtspēju, lielu ātrumu un augstu attēla kvalitāti.

Medicīnas ierīču izstrādātājiem, lai gan tieša integrācija elastīgos endoskopos joprojām saskaras ar lieluma ierobežojumiem, IMX927 paver iespējas īpaši -augstas-izšķirtspējas dinamiskai attēlveidošanai cietajos endoskopos, ķirurģiskajos mikroskopos un izmeklējumu telpas diagnostikas iekārtās.

Visai attēlveidošanas nozarei Pregius S tehnoloģijas pastāvīgā attīstība liecina, ka globālais aizvars kļūs par standartu augstas kvalitātes -attēlveidošanai-gan rūpnieciskās, gan medicīnas vai nākotnes patērētāju attēlveidošanas ierīcēs.