„Sony IMX927“ serijos{1}}Išsami apžvalga: kaip 105 MP visuotinis užrakto jutiklis iš naujo apibrėžia pramoninę viziją?

„Sony IMX927“ serijos{1}}Išsami apžvalga: kaip 105 MP visuotinis užrakto jutiklis iš naujo apibrėžia pramoninę viziją?

Tai ne tik paprasta produkto iteracija-, bet ir pramoninio vaizdo paradigmos pokytis. Kai 105 MP atitinka 100 kadrų per sekundę visuotinį užraktą, mašininio matymo ribos apibrėžiamos iš naujo.

I. Įvadas: Kodėl jums turėtų rūpėti IMX927?

Pramonės vizijos sektorius jau seniai kovojo su „neįmanomu trikampiu“: pasiekti didelę skiriamąją gebą, didelį kadrų dažnį ir aukštą vaizdo kokybę vienu metu lieka sunku. Sistemos integratoriai turėjo eiti į kompromisus-aukodami skiriamąją gebą dėl greičio arba sumažindami kadrų dažnį, kad išsaugotų vaizdo kokybę.

Naujai pristatyti „Sony Semiconductor“ pasauliniai užrakto CMOS jutikliai IMX927-AMB (vienspalvis) ir IMX927-AQB (spalvotas) išmuša iš šios aklavietės. Tai ne tik nauji Sony Pregius S™ technologijų šeimos papildymai, bet ir našumo šuolis siekiant pramoninės vizijos.

Pagrindinės specifikacijos trumpai:

Efektyvūs pikseliai: apytiksliai . 105.5 mln. (10 272 × 10 272)

Jutiklio dydis: 2,5 colio (įstrižainė: 39,7 mm)

Pikselių dydis: 2,74 μm × 2,74 μm

Užrakto tipas: Global Shutter

Maksimalus kadrų dažnis: 112 kadrų per sekundę @ 8 bitų / 102 kadrų per sekundę @ 10 bitų / 73 kadrų per sekundę @ 12 bitų

Išvesties sąsaja: SLVS-EC (maksimalus 100 Gbps pralaidumas)

Pakuotės tipas: Keraminis paketas su jungtimi (45mm × 52mm)

II. Vienspalvis ir spalvotas: du evoliucijos keliai iš tos pačios šaknies

2.1 Bendras techninis pagrindas: pagrindinė Pregius S™ stiprybė

Abu jutikliai turi „Sony“ patentuotą „Pregius S™“ užpakalinę-apšviestą sudėtinę struktūrą, kuri yra technologinis kertinis akmuo, leidžiantis vienu metu atlikti „itin-didelį pikselių skaičių ir didelės-spartos nuskaitymą“.

Techniniai akcentai:

Didelis jautrumas su 2,74 μm mikropikseliais: nepaisant mažesnio pikselių dydžio, apšviesta nugarėlė-išlaiko išskirtinį šviesos jautrumą ir sodrumą

Nulinis iškraipymas naudojant visuotinį užraktą: vienu metu ekspozicija visiems pikseliams visiškai pašalina „želė efektą“ fiksuojant greitai{0}}judančius objektus

1-Shot HDR: išplečia dinaminį diapazoną naudojant vieną ekspoziciją, neprarandant kadrų dažnio, ypač efektyvus sudėtingose ​​scenose, pvz., PCB plokštės tikrinimas, kuriame naudojami ir labai atspindintys metalai, ir šviesą sugerianti guma

Efektyvus grandinės dizainas: optimizuotas pikselių nuskaitymas ir A/D konvertavimo tvarkyklės subalansuoja energijos vartojimo efektyvumą ir{0}}didelio duomenų apdorojimo spartą

2.2 Pagrindinės diferenciacijos palyginimas

Matmenys IMX927-AMB (vienspalvė versija) IMX927-AQB (spalvota versija)

Spalvų filtrų masyvas Nėra Bayer RGB spalvų filtras

Šviesos jautrumas Viso{0}}spektro jautrumas, filtro šviesos nepraradimas Reikia spalvų atskyrimo naudojant Bayer masyvą

Jautrumas Didesnis (tinka mažai{0}}apšviestoms aplinkoms) Standartinis

Erdvinė skiriamoji geba Didžiausias ryškumas, nepriklausomas mėginių ėmimas pikselyje Apdorojamas naudojant demosaicino algoritmą

Dinaminis diapazonas Šiek tiek didesnis (nėra filtro sugerties nuostolių) Standartinis

Tipiškos taikymas Žemos-šviesos aptikimas, fluorescencinis vaizdavimas, 3D profilio matavimas Spalvos-kritinis patikrinimas, vizualinis patikrinimas

Pagrindinė įžvalga: pašalinus spalvų filtro masyvą, monochrominė versija leidžia krintančiai šviesai tiesiogiai pasiekti fotodiodus, o tai žymiai padidina jautrumą. Tai suteikia nepakeičiamą pranašumą programoms, kurioms reikia itin trumpo ekspozicijos laiko arba prasto{1}}apšvietimo sąlygų.

III. Vienspalvis IMX927-AMB: detalių medžiotojas prasto apšvietimo sąlygomis

3.1 Techninių pranašumų analizė

Didžiausias jautrumas. Tokiais atvejais kaip puslaidininkių plokštelių tikrinimas ir ličio -jonų akumuliatoriaus elektrodų lakštų tyrimas, dažnai reikia užfiksuoti silpnus signalus per itin trumpą ekspozicijos laiką. IMX927-AMB be filtrų konstrukcija leidžia kiekvienam pikseliui maksimaliai išnaudoti krintančius fotonus, o tai žymiai padidina kvantinį efektyvumą.

Vietinė raiška be nuostolių. Spalvų jutikliams reikia spalvų interpoliacijos algoritmų (demosaicino), kad būtų galima atkurti spalvotus vaizdus{1}} – šis procesas neišvengiamai sušvelnina detales. Priešingai, visi 105 milijonai vienspalvio jutiklio pikselių yra skirti pilkos spalvos informacijai įrašyti, kad būtų pasiekta teorinė maksimali erdvinė skiriamoji geba.

Idealus partneris atliekant 3D matavimus. Lazerinio trikampio ar struktūrinės šviesos 3D vaizdavimo metu galutinis rezultatas yra aukščio žemėlapis, o ne spalvotas vaizdas. Vienspalvės versijos didesnis signalo-ir{5}}triukšmo santykis tiesiogiai paverčia tikslesnius aukščio matavimo rezultatus.

3.2 Taikymo scenarijaus žemėlapis

Specifinio taikymo lauko scenarijaus pagrindinė reikšmė

Puslaidininkių apžiūra Plokščių defektų aptikimas, kaukės patikrinimas Didelio{0}}jautrumo mažų defektų fiksavimas

Plokščiojo ekrano patikrinimas OLED pikselių patikrinimas, stiklo pagrindo pašalinių objektų aptikimas Visapusiška aprėptis, esant ypač didelei raiškai{0}}

Ličio baterijų tikrinimas Elektrodų dangos vienodumo tikrinimas, separatoriaus defektų aptikimas Tikslus vaizdavimas didelės{0}}sparčiose gamybos linijose

3D profilio matavimas Litavimo jungties aukščio matavimas, BGA litavimo rutulio patikrinimas Aukštas SNR užtikrina matavimo tikslumą

Mokslinių tyrimų fluorescencinės mikroskopijos vaizdavimas, didelės spartos fizinių reiškinių registravimas

IV. Spalvota versija IMX927-AQB: tikros spalvos atkūrimas didelės spartos pasaulyje

4.1 Techninio pranašumo analizė

Spalvų sinchronizavimas su Global Shutter. Tradiciniai spalvų jutikliai, fiksuojantys-greitai judančius objektus, turi pašalinti tiek geometrinius iškraipymus, atsirandančius dėl riedėjimo, tiek laikiną RGB kanalų nesutapimą. IMX927-AQB visuotinis užraktas užtikrina vienodą visų pikselių ekspoziciją, todėl pasiekiamas tobulas spalvų informacijos sinchronizavimas.

Pramoninės{0}}klasės išvestis su dideliu spalvų gyliu. Palaikoma 8/10/12 bitų išvestis kartu su 105 megapikselių smulkiu atranka užfiksuoja sodrius spalvų gradientus nuo šviesių iki šešėlių, atitinkančius griežtus spalvų nuoseklumo reikalavimus tokiose programose kaip spausdintinės medžiagos tikrinimas ir farmacinės pakuotės tikrinimas.

Sudėtingų medžiagų HDR galimybė. Šiuolaikinės PCB turi ir labai atspindinčias metalines litavimo jungtis, ir šviesą{1}}sugeriančius juodus litavimo kaukės sluoksnius. 1-shot HDR funkcija išsaugo abiejų tipų medžiagų detales neprarandant kadrų dažnio.

4.2 Taikymo scenarijaus žemėlapis

Specifinio taikymo lauko scenarijaus pagrindinė reikšmė

AOI (Automated Optical Inspection) PCB komponentų išdėstymo patikrinimas, litavimo jungties kokybės įvertinimas pagal spalvą{0}}pagrįstas defekto identifikavimas

3D-AOI Integruota aukščio ir spalvų sudėtinė patikra Išsami kokybės kontrolė

Spausdintos medžiagos patikra Pakuotės spausdinimo kokybė, spalvų nuoseklumo patikra Pilnas{0}}rėmo patikrinimas naudojant didelę raišką

Farmacinės pakuotės tikrinimas Tabletės spalvos tikrinimas, etikečių spausdinimo patikra Atitikties užtikrinimas

Maisto rūšiavimas pagal spalvas{0}}pagrįstas žemės ūkio produktų rūšiavimas-realiuoju laiku rūšiavimas didelės-gamybos linijose

V. Endoskopo pritaikomumo analizė: naujos medicininio vaizdo gavimo galimybės?

Medicinos prietaisų kūrėjams iškyla kritinis klausimas: ar šis 105 megapikselių jutiklis gali būti naudojamas endoskopinių kamerų moduliuose?

5.1 Išsamus suderinamumo įvertinimas

Vertinimo dimensijos išvada

Pagrindinis lankstaus endoskopo suderinamumas Netinka (per didelis dydis)

Suderinamumas su standžiuoju endoskopu / chirurginiu mikroskopu Ribotas įgyvendinamumas (reikia įdėti į išorinę kameros galvutę)

Galimas specializuoto diagnostikos prietaiso suderinamumas (burnos skenavimas, dermatoskopija ir kt.)

Pramoninio endoskopo suderinamumas Visiškai įmanomas (matmenų apribojimai yra gana švelnūs)

5.2 Išsami analizė

Matmenų slenkstis. IMX927 naudojamas keramikinis paketas su jungtimis, kurių matmenys yra 45 mm × 52 mm. Tai gerokai viršija tradicinių lanksčių endoskopų 10-12 mm priekinio skersmens apribojimą, todėl integruoti į įkišimo antgalį yra nepraktiška.

Tačiau yra galimybių:

Standūs laparoskopai / torakoskopai: jutiklį galima įdėti į išorinę kameros galvutę, prijungtą prie priekinės{0}}galinės optinės sistemos lęšių rinkiniais arba šviesolaidžiu

Chirurginės mikroskopinės vaizdo sistemos: integruotos su neurochirurgijos, oftalmologijos ir kitų tikslių procedūrų, kurioms reikia itin didelės skyros, mikroskopais

Apžiūros kambario prietaisai: scenarijai, kuriems nereikia giliai įsiskverbti į kūno ertmę, pvz., intraoralinis skenavimas ir dermatoskopija

Unikali visuotinio užrakto vertė. Palyginti su riedėjimo langinių jutikliais, IMX927 visuotinis užraktas leidžia:

Sumažėjęs vaizdo susiliejimas, atsirandantis dėl kvėpavimo judesių ir širdies pulsavimo

Stroboskopinio apšvietimo vaizdavimo palaikymas

Tinka fluorescencinei endoskopijai, kuriai reikalinga tiksli laiko skiriamoji geba

5.3 „Sony“ pramoninio jutiklio endoskopo suderinamumo palyginimas

Jutiklio pikseliai Užrakto tipas Jutiklio dydis Endoskopo suderinamumas Pagrindiniai privalumai

IMX927 105MP Global Shutter 2,5-colių standus endoskopas, suderinamas su dideliu-greičiu ir didelės raiškos balansu

IMX{0}}MP Global Shutter 3,6 colio standus endoskopas, suderinamas su didesniu pikselių skaičiumi

IMX{0}}MP 4,1 colio standusis endoskopas, suderinamas su statiniu kraštutinumu

IMX{0}}MP 4,2 colio standusis endoskopas, suderinamas su didelio formato statiniu vaizdu

VI. Programos kraštovaizdžio apžvalga

6.1 Pagrindinis mūšio laukas: elektronikos gamyba ir AOI

Pagrindinė IMX927 serijos tikslinė rinka yra automatizuotas optinis patikrinimas (AOI), kritinė elektronikos gamybos kokybės kontrolės kliūtis.

Skausmo taškai, kuriuose sprendžiami:

Tradicinės AOI sistemos reikalauja kompromisų tarp skiriamosios gebos, greičio ir vaizdo kokybės

Komponentams mažėjant, tikrinimo sunkumai didėja eksponentiškai

Klaidingi skambučių tarifai lemia bereikalingą gamybos linijos prastovą

IMX927 vertė:

Platesnė vieno{0}}kadro aprėptis: 105 MP raiška vienu kadru užfiksuoja didesnes PCB sritis, todėl sumažėja vaizdo susiuvimo poreikis

Didelė sparta be kompromisų: 100 kadrų per sekundę kadrų dažnis atitinka šiuolaikinius SMT gamybos linijos ciklus

Mažesnis klaidingų skambučių dažnis: išskirtinė vaizdo kokybė ir HDR galimybės sumažina klaidingus sprendimus ir padidina gamybos linijos naudojimą

6.2 Horizontų išplėtimas: nuo 2D iki 3D patikrinimo

3D AOI tapo standartu aukščiausios klasės{1}}gamyboje. Didelės -greities ir didelės-raiškos IMX927 charakteristikos užtikrina puikų struktūrinio šviesos 3D matavimo ir lazerinio trikampio našumą:

Vienkartinis fiksavimas apima didesnes matavimo sritis

Didesnė raiška užtikrina tikslų aukščio matavimą

Visuotinis užraktas pašalina judesio susiliejimą

6.3 Kylančios ribos: naujos energijos ir ekranų skydai

Ličio{0}}jonų akumuliatoriaus patikrinimas: elektrodo dangos vienodumas, separatoriaus defektai

Saulės skydelio patikrinimas: mikro-įtrūkimai, spausdinimo trūkumai

Plokščiojo-panelio ekrano patikrinimas: pikselių-lygio defektai OLED

6.4 Galimos ribos: moksliniai tyrimai ir profesionalus vaizdo gavimas

Nors technologijos oficialiai pritaikytos pramoninėms reikmėms,{0}}į vartotojų ir profesionalų rinkas išlieka gyvybingos:

Greitas{0}}mokslinis vaizdavimas: fizinių reiškinių fiksavimas, biologinio judėjimo analizė

Sporto analizė:{0}}didelio greičio judesio fiksavimas

Vaizdai iš oro: didelės-srities didelės raiškos{1}}žemėlapis

VII. Inžinerinis įgyvendinimas: Modulinio dizaino proveržis

7.1 Jungtis-Įrengtas keramikos paketas

„Sony“ sukūrė naują IMX927 serijos keramikos paketą su jungtimi{0}. Šis dizainas turi reikšmingų pasekmių:

Dizaino pranašumai:

Nuimamas: jutiklius galima nuimti ir vėl sumontuoti iš fotoaparato modulių, taip supaprastinant surinkimo procesus

Suderinamumas su kaiščiais: visi 8 modeliai turi identišką pakuotę ir kaiščio apibrėžimus, todėl toje pačioje kameros platformoje galima lanksčiai keisti jutiklius

Šiluminis optimizavimas: rezervuota vieta pakuotės gale, skirta aušintuvui įrengti, veiksmingai sumažina šiluminių savybių pablogėjimą

7.2 Sąsaja ir pralaidumas

SLVS{0}}EC sąsaja palaiko iki 100 Gbps duomenų perdavimą, puikiai suderindama su naujos-kartos pramoninių kamerų sąsajomis:

„CoaXPress“{0}}per-pluoštą (CXPoF)

100GigE vizija

VIII. Atrankos vadovas: AMB ar AQB?

8.1 Pasirinkite IMX927-AMB (vienspalvę versiją), kai:

Mažai{0}}apšviesta aplinka: reikalingas maksimalus jautrumas ir minimalus triukšmas

3D matavimas: kai galutinis rezultatas yra aukščio žemėlapis, o ne spalvotas vaizdas

Fluorescencinis vaizdas: reikia užfiksuoti tam tikro bangos ilgio fluorescencinius signalus

Absoliuti skiriamoji geba yra svarbiausia: siekti teorinių erdvinių detalių ribų

Daugiaspektrinės / NIR programos: reikalaujama visiško spektrinio lankstumo

8.2 Pasirinkite IMX927-AQB (spalvotą versiją) Kai:

Spalvos{0}}kritinis patikrinimas: defektų aptikimas pagal spalvą (pvz., PCB komponentų atpažinimas)

Spausdinimo kokybės kontrolė: spalvų nuoseklumo tikrinimas

Farmacijos / maisto produktų rūšiavimas: klasifikavimas pagal spalvą

Žmogaus patikrinimas: norint peržiūrėti rankiniu būdu, reikia išvesti intuityvius spalvotus vaizdus

Produkto patvirtinimas: reikia patvirtinti teisingą spalvų{0}}koduotą komponento etiketę

IX. Ateities perspektyvos: naujas pramoninio vaizdo etalonas

„Sony“ IMX927 serijos pristatymas žymi „didelės-greities, itin-didelės-raiškos“ eros pramoniniame vaizdavime aušrą. 105 mln. pikselių ir 100 kadrų per sekundę visuotinio užrakto derinys nebėra galimybė-tai naujas pramoninio matymo standartas.

AOI sistemos integratoriams tai leidžia sukurti nulinės{0}}nepažeidžiamos tikrinimo sistemas-vienu metu pasiekiant didelę skiriamąją gebą, greitą ir aukštą vaizdo kokybę.

Medicinos prietaisų kūrėjams, nors tiesioginis integravimas į lanksčius endoskopus vis dar susiduria su dydžio apribojimais, IMX927 atveria itin -aukštos- raiškos dinaminio vaizdo gavimo galimybes standžiuosiuose endoskopuose, chirurginiuose mikroskopuose ir tyrimo kambario diagnostikos įrangoje.

Visai vaizdo pramonei nuolatinė „Pregius S“ technologijos raida rodo, kad pasaulinis užraktas taps aukščiausios klasės-vaizdų gavimo-standartu, tiek pramoniniuose, tiek medicinos, tiek būsimuose vartotojų vaizdo gavimo įrenginiuose.