مقدمه: موقعیت منحصر به فرد IMX947
در خانواده حسگرهای Pregius S سونی، سری IMX947 جایگاه ویژهای را اشغال میکند. در حالی که فرمت اپتیکال 2.5 اینچی و قطر 39.7 میلی متری با سری IMX927/937 مشترک است، معماری پیکسل آن کاملاً متفاوت است. IMX947 دارای پیکسل های بزرگ 5.48 میکرومتر، وضوح موثر 26.37 مگاپیکسلی و حداکثر نرخ فریم 423 فریم در ثانیه است.
برخلاف IMX927 (2.74μm/105MP)، که تعداد پیکسلهای شدید را دنبال میکند، IMX947 حساسیت نهایی را در اولویت قرار میدهد. رویکرد فناوری دوگانه سونی نیازهای بینایی صنعتی متنوع را با دقت برطرف می کند.
هر دو نسخه سیاه-و-سفید (IMX947 AMB) و رنگی (IMX947 AQB) موجود هستند. این حسگرها با شاتر جهانی و طراحی پیکسل بزرگ، عملکرد بسیار خوبی-در نور ارائه میکنند، در حالی که نرخ فریم فوقالعاده-423 فریم در ثانیه، انجماد حرکت بسیار سریع را امکانپذیر میسازد.
قسمت 1: IMX947 AMB در مقابل IMX947 AQB - مشخصات فنی
1.1 پلت فرم فناوری مشترک
هر دو حسگر از معماری پشته ای نورانی Pregius S استفاده می کنند که لایه پیکسل را از لایه مدار جدا می کند. این حساسیت بالا را در حین دستیابی به بازخوانی شاتر جهانی با سرعت بالا- امکان پذیر می کند.
نکات مشخصات پارامتر
اندازه سنسور 2.5 اینچ (39.7 میلی متر مورب) -
پیکسل های موثر 5136 × 5136 ≈ 26.37 مگاپیکسل -
اندازه پیکسل 5.48μm × 5.48μm –
نسبت تصویر 1:1 (مربع) –
نوع شاتر شاتر جهانی –
رابط خروجی SLVS-EC v3.1/v3.2 -
بسته بندی سرامیک با کانکتور، 45 × 52 میلی متر -
منبع تغذیه 1.1 ولت / 1.8 ولت / 2.9 ولت / 3.3 ولت -
فرکانس درایو ورودی 37.125 مگاهرتز / 74.25 مگاهرتز -
رابط کنترل 4 سیم -
فیلتر رنگی هیچ / Bayer RGB –
پلتفرم فناوری Pregius S –
1.2 عملکرد نرخ فریم
یادداشتهای نرخ فریم عمق بیت خروجی
8 بیت 423 فریم در ثانیه -
10 بیت 383 فریم در ثانیه -
12 بیت 277 فریم در ثانیه -
با سرعت 423 فریم در ثانیه، IMX947 میتواند 423 26.37تصاویر مگاپیکسلی در ثانیه، معادل ۱۱.۱ میلیارد پیکسل در ثانیه بگیرد که آن را به یکی از سریعترینها در خانواده Pregius S تبدیل میکند.
1.3 تفاوت اصلی بین نسخه های سیاه و سفید و رنگی
حساسیت: نسخه سیاه و سفید، بدون فیلتر رنگی، به فوتونها اجازه میدهد مستقیماً به فتودیود برسند و راندمان کوانتومی را افزایش میدهد، بهویژه در سناریوهای نوردهی کم-و{3}}فوق سریع
وضوح فضایی: هر پیکسل در نسخه B&W به طور مستقل درخشندگی را برای وضوح کامل نظری ثبت می کند. نسخه رنگی نیاز به دموزاییک دارد که جزییات را اندکی کاهش می دهد.
فرمت خروجی: B&W خروجی مقیاس خاکستری خالص برای تجزیه و تحلیل کمی و اندازه گیری 3D. دادههای خام Bayer را که نیاز به پردازش پستی دارند، خروجی رنگ میکند.
پاسخ طیفی: پوششهای B&W تا نزدیک مادون قرمز قابل مشاهده است، مناسب برای تصویربرداری چند طیفی و فلورسانس. رنگ کانال ها را از طریق فیلترهای Bayer برای بازتولید دقیق رنگ جدا می کند.
1.4 مقایسه با سایر سنسورهای سری
وضوح سنسور اندازه پیکسل 8 بیت موقعیت یابی FPS
IMX947 26.3MP 5.48μm 423fps حساسیت و سرعت نهایی
IMX927 105MP 2.74μm 112fps فوق العاده-رزولوشن بالا
IMX937 105MP 2.74μm 56fps با وضوح بالا متوازن
IMX928 68MP 2.74μm 138fps با وضوح متوسط-سرعت بالا
IMX929 50MP 2.74μm 225fps وضوح متوسط فوق سریع-
IMX947 تعداد پیکسلها را با حساسیت بالاتر و نرخ فریم سریعتر معامله میکند، که آن را برای تصویربرداری با سرعت کم-نور و سرعت بالا ایدهآل میکند.
بخش 2: مزایای فنی اصلی
2.1 معماری پیکسل بزرگ – پادشاه نور کم{{1}
پیکسلهای 5.48 میکرومتری، 4× فوتونهای بیشتری نسبت به پیکسلهای 2.74 میکرومتری میگیرند که به طور قابلتوجهی کارایی کوانتومی را بهبود میبخشد. جریان تاریک کم و نویز موقت، SNR را افزایش میدهد و از مثبت کاذب در خطوط لوله بینایی هوش مصنوعی میکاهد. ظرفیت کامل{5}}چاهی بالا، دامنه دینامیکی را گسترش میدهد و هم نورها و هم سایهها را حفظ میکند.
2.2 شاتر سراسری – ایده آل برای حرکت با سرعت بالا
برخلاف کرکرههای رول مصرفکننده، شاتر سراسری همه پیکسلها را بهطور همزمان در معرض دید قرار میدهد و اعوجاج «ژلهای» را در حین حرکت سریع حذف میکند-برای بازرسی الکترونیکی با سرعت بالا یا مونتاژ صنعتی بسیار مهم است.
2.3 فوق العاده- نرخ فریم بالا - 423 فریم در ثانیه
423 فریم با وضوح کامل-در ثانیه را میگیرد و امکان ثابت کردن حرکت فوقالعاده-سریع را فراهم میکند. برنامههای کاربردی شامل بازرسی SMT با سرعت بالا، تجزیه و تحلیل ورزشی، و تصویربرداری علمی از پدیدههای نامرئی با چشم انسان است.
2.4 1-HDR عکس - حفظ جزئیات در صحنههای پیچیده
HDR محدوده دینامیکی را در یک نوردهی منفرد بدون کاهش نرخ فریم افزایش میدهد، و حتی با سطوح{0}کنتراست بالا، مانند پدهای لحیم بازتابنده و ماسکهای لحیم تیره، تشخیص قابل اعتماد را تضمین میکند.
2.5 بسته بندی مدولار - انعطاف پذیری طراحی دوربین
بسته سرامیکی با رابط (45 × 52 میلی متر) پین-با IMX927/937 سازگار است. مزایا:
طراحی پلت فرم دوربین جهانی
قابلیت تعویض سنسور (26MP–105MP، 56–423fps)
مفاد اتلاف گرما برای عملکرد پایدار درازمدت-
2.6 ویژگی های تصویربرداری
ROI قابل تنظیم برای نرخ فریم بالاتر
حالتهای بازخوانی چندگانه برای کاهش وضوح/حساسیت-
محدوده افزایش 0-48dB (12 بیت)، 0-42dB (10/8 بیت)
چند{0}}SLVS-EC (2/4/6/8/4×2/6×2/8×2)
بخش 3: سازگاری ماژول آندوسکوپ
3.1 ارزیابی امکان سنجی
IMX947 را می توان برای سیستم های آندوسکوپی با محدودیت های زیر استفاده کرد:
اندازه بسته (45 × 52 میلی متر) برای نکات آندوسکوپی انعطاف پذیر بسیار بزرگ است.
مناسب برای آندوسکوپهای سفت و سخت (لاپاروسکوپ، توراکوسکوپ، آرتروسکوپ)، میکروسکوپهای جراحی یا آندوسکوپهای صنعتی، که در آن محدودیتهای فضایی کمتر سخت است.
3.2 ارزش منحصر به فرد در کاربردهای آندوسکوپی
حساسیت پیکسلی بزرگ: تصاویر روشنتر در محیطهای کم نور- که نیاز به نور را کاهش میدهد.
گلوبال شاتر: تاری حرکت ناشی از حرکت اندام یا بافت را کاهش می دهد و به دقت جراحی کمک می کند.
پتانسیل 423 فریم در ثانیه: دینامیک بسیار سریع- را برای تحقیقات تخصصی، به عنوان مثال، حرکت تارهای صوتی یا دریچه قلب ثبت می کند.
فلورسانس B&W: حساسیت NIR بالا برای جراحیهای هدایتشده با ICG{0}}، حاشیههای تومور و مسیرهای لنفاوی را به وضوح مشاهده میکند.
دقت رنگ: رنگ AQB از تمایز بافت و ارزیابی تشخیصی پشتیبانی می کند.
3.3 مقایسه با سایر سنسورهای آندوسکوپ
نقاط قوت سازگاری آندوسکوپ با وضوح سنسور قالب اندازه پیکسل
IMX947 26MP 5.48μm 2.5 اینچ صلب / میکروسکوپ جراحی کم-نور، فلورسانس،-سرعت بالا
جریان اصلی 2–8 مگاپیکسل 2–3μm 1/3–1/1.8 اینچ ناوبری روتین انعطافپذیر و صلب
IMX06A 50MP 1.6μm 1 اینچ سفت و سخت / نیمه انعطاف پذیر فوق العاده-تصویربرداری استاتیک با وضوح بالا-
IMX947 برای تصویربرداری فلورسنت با سرعت کم-نور و-سرعت بالا، جایی که حساسیت بسیار مهم است، ایده آل است.
بخش 4: کاربردهای اصلی
بازرسی نوری خودکار (AOI 2D/3D): اسکن PCB با سرعت بالا، اندازه گیری سه بعدی نوردهی کوتاه.
نیمه هادی ها و الکترونیک: نقص ویفر، بسته بندی تراشه و بازرسی ماسک با حساسیت و سرعت بالا.
کنترل کیفیت باتری لیتیوم{0} یون:-بازرسی واقعی در طول فرآیندهای سیم پیچی/انباشتگی سریع.
صفحه نمایش تخت: تشخیص نقص در سطح پیکسل{0} با SNR بالا.
بازرسی پنل خورشیدی: تشخیص ریزترکها، نقصها با وضوح بالا-.
پروفایل لیزری سه بعدی: نقشه های ارتفاع دقیق با SNR بالا.
عکسبرداری از ورزش و حرکت: حرکت سریع با سرعت 423 فریم در ثانیه با وضوح کامل 26 مگاپیکسل را ضبط می کند.
تصویربرداری هوایی: حساسیت بالا برای نقشه برداری، شناسایی، و نظارت در زیر نور کم-.
تصویربرداری علمی:-پدیدههای سرعت بالا و{1}}تصویربرداری تحقیقاتی با نور کم.
بخش 5: توصیه های انتخاب
سناریوهای انتخاب IMX947 AMB سیاه و سفید-و{{1}
بازرسی اشیایی که اطلاعات رنگ آنها نامربوط است، مانند ویفرهای نیمه هادی، اجزای فلزی دقیق، یا الکترودهای باتری لیتیومی.
انجام اندازه گیری های سه بعدی با استفاده از نور ساختاریافته یا لیزر، خروجی نقشه های ارتفاع.
عملکرد در شرایط نوری بسیار کم-که حداکثر حساسیت مورد نیاز است.
انجام فلورسانس یا تصویربرداری چندطیفی، بهویژه در طیف مادون قرمز نزدیک-.
انجام تجزیه و تحلیل کمی بر اساس مقادیر شدت مقیاس خاکستری.
سناریوهای انتخاب رنگ IMX947 AQB
بازرسی اجزا یا علامتهایی که به کدگذاری رنگ متکی هستند.
انجام بررسیهای سازگاری رنگ، مانند بستهبندیهای دارویی یا کنترل کیفیت چاپ.
تولید تصاویر رنگی بصری برای بررسی بصری یا نمایش.
دسته بندی یا درجه بندی وظایف بر اساس رنگ، مانند پردازش مواد غذایی.
گرفتن چندین کانال رنگی به طور همزمان برای تجزیه و تحلیل پیچیده.
بخش 6: ملاحظات یکپارچه سازی سیستم
6.1 رابط و پهنای باند
سری IMX947 از رابط های SLVS-EC v3.1/v3.2 با حداکثر سرعت 12.5 گیگابیت بر ثانیه در هر خط پشتیبانی می کند. نرخ بالای داده در هر خط، تعداد خطوط مورد نیاز برای خروجی داده معین را کاهش می دهد و دامنه FPGA های سازگار را افزایش می دهد.
در خروجی 423 فریم بر ثانیه از تصاویر 26 مگاپیکسلی 8-بیتی، سرعت داده تقریباً 11.1 میلیارد پیکسل در ثانیه است که به پهنای باند 88.8 گیگابیت بر ثانیه نیاز دارد. بنابراین تنظیمات چند خطی ضروری است. تنظیمات خط پشتیبانی شده شامل 2/4/6/8 و 4×2/6×2/8×2 است.
6.2 اتصال با پلتفرم های اصلی
رابط SLVS-EC امکان اتصال به انواع پلتفرم های اصلی پردازنده را فراهم می کند:
پلتفرم های پردازش ویدیوی Ambarella
NVIDIA Jetson پلتفرم های هوش مصنوعی را تعبیه کرده است
پلتفرم های FPGA اینتل
سایر SoCها و ISPهایی که از SLVS-EC پشتیبانی میکنند
6.3 طراحی حرارتی
IMX947 در حین کار با سرعت بالا، گرمای قابل توجهی تولید می کند. این بسته شامل فضایی برای سینک های حرارتی است که مدیریت حرارتی کارآمد را ممکن می سازد. یکپارچهکنندههای سیستم باید راهحلهای خنککننده مناسبی را طراحی کنند تا عملکرد طولانیمدت پایدار را تضمین کنند.
بخش 7: چشم انداز فناوری و تأثیر صنعت
راهاندازی سری IMX947 سونی پلتفرم Pregius S را برای تصویربرداری-پیکسلی- با سرعت بالا تکمیل میکند. IMX947 با ترکیب رزولوشن 26 مگاپیکسل با سرعت 423 فریم در ثانیه و پیکسلهای بزرگ 5.48 میکرومتر، عملکرد ایدهآلی را برای برنامههای صنعتی که به حساسیت بسیار کم{8} و عکسبرداری سریع نیاز دارند، ارائه میکند.
در مقایسه با سری IMX927 با وضوح-متمرکز، IMX947 مسیر تکنولوژیکی متفاوتی را دنبال میکند: اولویت دادن به کیفیت پیکسل بر تعداد زیاد. این یک سازش نیست، بلکه پاسخی دقیق به نیازهای خاص بازار است.
برای یکپارچهکنندههای سیستم، طراحی سازگار با پین{0}}IMX947 امکان سوئیچینگ بدون درز با سنسورهای IMX927/937 را در همان پلتفرم دوربین فراهم میکند. این به تولیدکنندگان امکان میدهد تا یک پلتفرم سختافزار جهانی را توسعه دهند و حسگرها را مطابق با نیازهای مشتری پیکربندی کنند، از وضوح بالا تا حساسیت بالا، که چرخههای توسعه را به طور قابل توجهی کاهش میدهد.
برای کاربران نهایی، این به معنای گستره وسیع تری از گزینه ها برای تجهیزات بازرسی است. چه رزولوشن فوقالعاده یا عملکرد{2}}سرعت بالا و نور کم{3}} مورد نیاز باشد، یک راهحل حسگر منطبق در دسترس است.
شرکای مانند Macnica کیت های ارزیابی، پشتیبانی از درایور، ایستگاه از پیش تنظیم شده ISP، کمک انتخاب نوری، و پل هایی را برای SoC ها و FPGA های رایج ارائه می دهند.
نتیجه گیری
IMX947 AMB و AQB محصولات شاخص را در پلتفرم Pregius S سونی نشان میدهند که تعادل چشمگیر رزولوشن 26 مگاپیکسلی، خروجی 423 فریم در ثانیه و حساسیت پیکسل بزرگ 5.48 میکرومتر را ارائه میدهند. آنها یک انتخاب جزء اصلی جدید برای کاربردهای بینایی صنعتی ارائه میکنند که هم حساسیت شدید و هم سریع{6}}گرفتن را میطلبد.
برای توسعه دهندگان دستگاه های پزشکی، اگرچه اندازه حسگر از ادغام مستقیم با آندوسکوپ های انعطاف پذیر جلوگیری می کند، اما برای آندوسکوپ های سفت و سخت، میکروسکوپ های جراحی و تجهیزات تصویربرداری بالینی مناسب است و امکان تصویربرداری با فلورسانس کم نور و عکس برداری دینامیک با سرعت فوق العاده-را فراهم می کند. به طور خاص، نسخه سیاه-و-در جراحی هدایت شده با فلورسانس ICG{6}}امیدبخش است و نرخ فریم 423 فریم در ثانیه میتواند حرکات فیزیولوژیکی سریعی را ثبت کند که سیستمهای معمولی نمیتوانند.
تکامل فناوری بدون مکث ادامه دارد، اما محصولاتی مانند IMX947 مرزهای کاملا جدیدی را برای تصویربرداری صنعتی باز می کنند.
