توسط Semiconductor Industry Observer
مقدمه: وقتی سرعت با وضوح روبرو می شود
در زمینه بینایی ماشین، مهندسان مدتهاست که با یک مبادله-سخت مواجه بودهاند: پیگیری وضوح بالا به معنای قربانی کردن نرخ فریم است، در حالی که دستیابی به-سرعت بالا مستلزم به خطر انداختن کیفیت پیکسل است. این معمای صنعت-که سالها ادامه داشت، اکنون به تدریج توسط حسگرهای- جدید سونی Pregius S حل میشود.
در سال 2025، گروه راهکارهای نیمه هادی سونی، سنسورهای تصویر CMOS شاتر جهانی سری IMX937 را معرفی کرد که شامل تک رنگ IMX937 AMB و رنگی IMX937 AQB است. این حسگرها با تکیه بر شالوده فناوری سری IMX927، وضوح فوق العاده-105 مگاپیکسلی و سرعت بالای-خروجی 56 فریم در ثانیه را ارائه میدهند و گزینه جدیدی برای اجزای اصلی برای تجهیزات بازرسی صنعتی ارائه میدهند.
این مقاله به طور جامع ارزش واقعی این دو حسگر را در چهار بعد تجزیه و تحلیل میکند: مقایسه مشخصات فنی، تجزیه و تحلیل مزیت اصلی، ارزیابی سازگاری آندوسکوپ، و زمینههای کاربردی اولیه.
I. مقایسه مشخصات فنی IMX937 AMB و IMX937 AQB
1.1 پلت فرم فنی مشترک
هر دو حسگر از فناوری پایه یکسانی استفاده می کنند و از ساختار پشته ای روشن{0}} اختصاصی سونی Pregius S استفاده می کنند. این معماری لایه پیکسل را از لایه مدار جدا میکند و پردازش سیگنال را سریعتر میکند و در عین حال حساسیت بالایی را حفظ میکند.
مقدار مشخصات آیتم پارامتر
اندازه سنسور 2.5 اینچ (39.7 میلی متر مورب)
پیکسل های موثر 10272 (H) × 10272 (V)=تقریباً 105.5 میلیون پیکسل
اندازه پیکسل 2.74μm × 2.74μm
نوع شاتر شاتر جهانی
رابط خروجی SLVS EC (پشتیبانی از 4.752 / 9.504 / 12.474 Gbps/Lane)
نوع بسته بندی بسته سرامیک با رابط، ابعاد 45mm × 52mm
فیلتر رنگی وجود ندارد برای نسخه تک رنگ / Bayer RGB برای نسخه رنگی
1.2 تفاوت های اصلی: مسیرهای متمایز برای تک رنگ و رنگ
تفاوت اساسی بین IMX937 AMB (نسخه تک رنگ) و IMX937 AQB (نسخه رنگی) در وجود یا عدم وجود آرایه فیلتر رنگی است. این تمایز به ویژگی های زیر منجر می شود:
حساسیت به نور: با حذف فیلتر رنگ، نسخه تک رنگ به نور فرودی اجازه می دهد تا مستقیماً به دیودهای نوری برسد و در شرایط کم نور به راندمان کوانتومی بالاتر و عملکرد عالی دست یابد. این امر به ویژه برای سناریوهای ضبط با سرعت بالا که به زمان نوردهی کوتاه نیاز دارند بسیار مهم است.
وضوح فضایی: هر پیکسل در نسخه تک رنگ به طور مستقل اطلاعات روشنایی را ثبت می کند و حداکثر وضوح نظری 105 میلیون پیکسل را به دست می آورد. نسخه رنگی برای بازسازی رنگ به الگوریتمهای demosaicing نیاز دارد، فرآیندی که جزییات جزئی را از دست میدهد.
عملکرد نرخ فریم: هر دو سنسور نرخ فریم یکسانی را در خروجی پیکسل کامل دارند: 56 فریم در ثانیه در 8 بیت، 51 فریم در ثانیه در 10 بیت و 36 فریم در ثانیه در 12 بیت. این تضمین میکند که سرعت عکاسی بدون توجه به تک رنگ یا انتخاب رنگ بیتأثیر باقی بماند.
ویژگی های خروجی: نسخه تک رنگ تصاویر خالص در مقیاس خاکستری را خروجی می دهد که برای تجزیه و تحلیل کمی و اندازه گیری سه بعدی ایده آل است. نسخه رنگی دادههای فرمت بایر خام را خروجی میدهد و برای بازیابی تصاویر تمام{2} رنگی، به پردازش رنگ بعدی نیاز دارد.
1.3 تفاوت های موقعیت یابی با سری IMX927
قابل ذکر است که IMX937 و IMX927 معماری پیکسل و وضوح یکسانی دارند اما در مشخصات نرخ فریم متفاوت هستند. IMX927 از خروجی با سرعت بالا تا 112 فریم در ثانیه (8 بیت) پشتیبانی می کند، در حالی که IMX937 با سرعت 56 فریم در ثانیه (8 بیت) کار می کند. این تمایز نشان میدهد که سری IMX937 ممکن است بهرهوری انرژی یا عمق پردازش سیگنال را در اولویت قرار دهد و برای برنامههایی که به نرخ فریم متوسط اما کیفیت تصویر سختگیرانه نیاز دارند، مناسبتر است.
II. مزایای اصلی: سه ویژگی کلیدی فنی سری IMX937
2.1 شاتر جهانی: اعوجاج{1}}عکسبرداری رایگان از حرکت
برخلاف شاتر غلتکی که معمولاً در دوربینهای مصرفکننده استفاده میشود، IMX937 از طراحی شاتر جهانی استفاده میکند که در آن همه پیکسلها به طور همزمان در معرض دید قرار میگیرند. این یعنی:
هنگام گرفتن سریع-اشیاء متحرک، هیچ کج یا کشیده شدن تصویر وجود ندارد-که جلوه ژله ای را از بین می برد. این برای گرفتن بردهای مدار با حرکت سریع، ویفرها یا قطعات الکترونیکی در خطوط تولید صنعتی بسیار مهم است. حتی اگر اشیا در طول نوردهی جابجا شوند، شاتر سراسری یکپارچگی هندسی واقعی را حفظ می کند.
2.2 1 عکس HDR: عکسبرداری با جزئیات در صحنه های پیچیده
سری IMX937 از فناوری 1 شات HDR بهره میبرد که دامنه دینامیکی را در یک نوردهی افزایش میدهد و در عین حال نرخ فریم و وضوح اصلی را حفظ میکند.
این فناوری ارزش قابل توجهی برای بازرسی صنعتی دارد. به عنوان مثال، بازرسی PCB را در نظر بگیرید: یک برد مدار به طور همزمان دارای اتصالات لحیم فلزی بسیار بازتابنده و لایههای مقاوم در برابر لحیم سیاه رنگ{1}}است که تفاوتهای روشنایی شدیدی را نشان میدهد. سنسورهای سنتی اغلب برای گرفتن هر دو مشکل دارند، که منجر به نوردهی بیش از حد برجسته یا سایههای کم نور میشود. 1 شات HDR جزئیات را در هر دو ناحیه حفظ میکند و نرخ قضاوت نادرست را به میزان قابل توجهی کاهش میدهد.
2.3 بسته بندی مدولار: راحتی بیشتر برای یکپارچه سازی سیستم
سری IMX937 از بستهبندی سرامیکی مجهز به کانکتور جدید- Sony با ابعاد 45 × 52 میلیمتر استفاده میکند. این طراحی چندین مزیت دارد:
قابلیت جابجایی اجازه می دهد تا حسگرها به راحتی در ماژول های دوربین تعویض شوند و مونتاژ آن در طول ساخت دوربین ساده تر می شود. همه 16 محصول در سری IMX927/937 کانکتورها و تعاریف پین یکسانی دارند. این به تولیدکنندگان دوربین امکان میدهد تا پلتفرمهای مادربرد جهانی را طراحی کنند و امکان جایگزینی انعطافپذیر حسگرها با مشخصات مختلف بر اساس نیاز مشتری را فراهم کنند.
پکیج پشتی دارای فضای اختصاصی برای نصب هیت سینک است که مدیریت حرارتی کارآمد را تسهیل می کند و ثبات سنسور را در طول کارکرد طولانی مدت تضمین می کند.
III. تجزیه و تحلیل سازگاری ماژول دوربین آندوسکوپ
این نگرانی اصلی برای توسعه دهندگان تجهیزات پزشکی است. آیا می توان از سری IMX937 در ماژول های دوربین آندوسکوپ استفاده کرد؟
3.1 ارزیابی امکان سنجی
از نظر فنی، سری IMX937 را می توان در سیستم های تصویربرداری آندوسکوپی استفاده کرد، اما محدودیت های کاربردی قابل توجهی وجود دارد.
محدودیت های اندازه: ابعاد بسته سنسور 45 میلی متر × 52 میلی متر است. این اندازه به طور قابل توجهی از حد قطر 10 تا 12 میلی متری نوک آندوسکوپ انعطاف پذیر سنتی فراتر می رود و ادغام در انتهای جلوی لوله های درج قابل خم شدن را غیرممکن می کند.
دامنه کاربرد: برای آندوسکوپهای صلب، حسگر را میتوان در سر دوربین خارجی قرار داد و از طریق مجموعههای لنز یا فیبر نوری به سیستم نوری جلو{0} متصل کرد، جایی که محدودیتهای اندازه نسبتاً ملایم هستند. برای سیستم های ادغام میکروسکوپ جراحی، حسگر را می توان در بدنه میکروسکوپ نصب کرد و محدودیت های اندازه را به طور کامل حذف کرد.
3.2 ارزش منحصر به فرد در کاربردهای آندوسکوپی
اگر بتوان بر محدودیت های اندازه غلبه کرد، سری IMX937 مزایای مشخصی را در آندوسکوپی ارائه می دهد:
ارزش گلوبال شاتر: در طی جراحی توراکوسکوپی یا لاپاراسکوپی، ضربان قلب، حرکت تنفسی و ضربان عروقی باعث جابجایی بافت می شود. شاتر سراسری به طور موثر تاری حرکت را کاهش میدهد و تصاویر{1}زمان واقعی واضحتری را به جراحان ارائه میدهد.
کاربردهای فلورسانس با نسخه تک رنگ: حساسیت بالای تک رنگ IMX937 AMB در باند مادون قرمز نزدیک، آن را برای تصویربرداری فلورسانس سبز ایندوسیانین (ICG) ایده آل می کند. در طی جراحیهای کبدی و صفراوی یا انکولوژیکی هدایتشده با ICG، حسگر تک رنگ سیگنالهای فلورسانس را با وضوح بیشتر ضبط میکند.
ارائه رنگ واقعی: رنگ IMX937 AQB برای سناریوهای جراحی که نیاز به ارزیابی دقیق رنگ بافت دارند، مانند شناسایی ضایعات دستگاه گوارش و کاوش لاپاراسکوپی مناسب است.
3.3 مقایسه با دیگر سنسورهای سونی
سنسور با وضوح مدل نوع شاتر اندازه بسته سازگاری آندوسکوپ
IMX937 105مپیکسل شاتر جهانی 45×52 میلیمتری سخت/میکروسکوپ جراحی سازگار
IMX927 105مپیکسل شاتر جهانی 45×52 میلیمتری سخت/میکروسکوپ جراحی سازگار
IMX{0}}شاتر جهانی MP سازگار بزرگتر و صلب
IMX811 247مگاپیکسل شاتر نورد 75×63.6 میلیمتری سازگار با آندوسکوپ صلب
سنسورهای آندوسکوپ اصلی 2 8شاتر نورد MP/کرکره جهانی<15mm Fully compatible with flexible/rigid endoscopes
IV. بررسی اجمالی حوزه های کاربردی کلیدی
4.1 بازرسی نوری خودکار
بازار هدف اصلی برای سری IMX937 بازرسی نوری خودکار است که هر دو AOI 2D و AOI 3D را در بر می گیرد.
در تولید لوازم الکترونیکی، تسریع کوچکسازی اجزا، تجهیزات بازرسی سنتی را با وضوح ناکافی به چالش میکشد. رزولوشن 105 مگاپیکسل پوشش تک-منطقه PCB بزرگتر را در حالی که شناسایی واضح اجزاء با اندازه 01005-را حفظ میکند، امکان پذیر میسازد. شاتر سراسری تصویربرداری بدون اعوجاج{6}}از بردهای مدار سریع را تضمین میکند، در حالی که 1-Shot HDR جزئیات را در اتصالات لحیم فلزی و زیرلایههای سیاه حفظ میکند.
4.2 بازرسی نیمه هادی و الکترونیک دقیق
کاربردهایی مانند تشخیص عیب ویفر، بازرسی کیفیت بسته بندی تراشه، و بازرسی ماسک نیازمند وضوح فزاینده ای هستند. تراکم پیکسلی بالای سری IMX937 امکان پوشش مناطق بزرگتر ویفر را در یک تصویر واحد فراهم می کند و نیاز به دوخت تصویر را کاهش می دهد و کارایی بازرسی را افزایش می دهد.
4.3 بازرسی صفحه نمایش تخت
تشخیص نقص در سطح پیکسل{0} در پانلهای OLED و LCD نیاز دارد
