Autor: Obserwator branży półprzewodników
Wprowadzenie: Kiedy prędkość spełnia rozdzielczość
W dziedzinie widzenia maszynowego inżynierowie od dawna musieli dokonać trudnego kompromisu-: dążenie do wysokiej rozdzielczości oznacza poświęcenie szybkości klatek, a osiągnięcie-szybkości przechwytywania wymaga kompromisu w zakresie jakości pikseli. Ta utrzymująca się od lat zagadka-branżowa jest obecnie stopniowo rozwiązywana dzięki czujnikom Sony nowej-generacji Pregius S.
W 2025 roku firma Sony Semiconductor Solutions Group wprowadziła czujniki obrazu CMOS z globalną migawką serii IMX937, składające się z monochromatycznego IMX937 AMB i kolorowego IMX937 AQB. Opierając się na fundamentach technologicznych serii IMX927, czujniki te zapewniają ultra-wysoką rozdzielczość 105 MP i dużą-prędkość wyjściową 56 kl./s, oferując nową opcję podstawowego komponentu dla przemysłowych urządzeń kontrolnych.
W tym artykule kompleksowo analizowano prawdziwą wartość tych dwóch czujników w czterech wymiarach: porównanie specyfikacji technicznych, analiza podstawowych zalet, ocena możliwości dostosowania endoskopu i główne obszary zastosowań.
I. Porównanie specyfikacji technicznych IMX937 AMB i IMX937 AQB
1.1 Wspólna platforma techniczna
Obydwa czujniki korzystają z tej samej podstawowej technologii, wykorzystując opatentowaną przez firmę Sony technologię Pregius S,-oświetloną od tyłu. Architektura ta oddziela warstwę pikseli od warstwy obwodu, umożliwiając szybsze przetwarzanie sygnału przy zachowaniu wysokiej czułości.
Parametr Pozycja Specyfikacja Wartość
Rozmiar czujnika 2,5 cala (przekątna 39,7 mm)
Efektywne piksele 10 272 (poziom) × 10 272 (pion)=Około 105,5 miliona pikseli
Rozmiar piksela 2,74 μm × 2,74 μm
Typ migawki Globalna migawka
Interfejs wyjściowy SLVS EC (obsługuje 4.752 / 9.504 / 12.474 Gbps/Lane)
Rodzaj opakowania Opakowanie ceramiczne ze złączem, wymiary 45 mm × 52 mm
Filtr kolorów Brak dla wersji monochromatycznej / Bayer RGB dla wersji kolorowej
1.2 Podstawowe różnice: odrębne ścieżki dla trybu monochromatycznego i kolorowego
Podstawowa różnica pomiędzy IMX937 AMB (wersja monochromatyczna) i IMX937 AQB (wersja kolorowa) polega na obecności lub braku układu filtrów kolorów. To rozróżnienie skutkuje następującymi cechami:
Czułość na światło: po usunięciu filtra barwnego wersja monochromatyczna pozwala padającemu światłu docierać bezpośrednio do fotodiod, co pozwala uzyskać wyższą wydajność kwantową i doskonałą wydajność w-warunkach słabego oświetlenia. Jest to szczególnie istotne w przypadku-scenariuszy przechwytywania z dużą szybkością, wymagających krótkich czasów naświetlania.
Rozdzielczość przestrzenna: Każdy piksel w wersji monochromatycznej niezależnie rejestruje informacje o luminancji, osiągając teoretyczną maksymalną rozdzielczość 105 milionów pikseli. Wersja kolorowa wymaga algorytmów demozaikowania w celu zrekonstruowania kolorów, a proces ten powoduje niewielką utratę szczegółów.
Wydajność szybkości klatek: Oba czujniki utrzymują identyczną liczbę klatek na sekundę przy pełnej rozdzielczości pikseli: 56 klatek na sekundę przy 8-bitach, 51 klatek na sekundę przy 10-bitach i 36 klatek na sekundę przy 12-bitach. Dzięki temu prędkość fotografowania pozostaje niezmieniona niezależnie od wyboru trybu monochromatycznego lub kolorowego.
Charakterystyka wyjściowa: Wersja monochromatyczna generuje obrazy w czystej skali szarości, idealne do analiz ilościowych i pomiarów 3D. Wersja kolorowa generuje surowe dane w formacie Bayer, wymagające późniejszego przetwarzania kolorów w celu przywrócenia-pełnych kolorów obrazów.
1.3 Różnice w pozycjonowaniu w porównaniu z serią IMX927
Warto zauważyć, że IMX937 i IMX927 mają identyczną architekturę pikseli i rozdzielczość, ale różnią się specyfikacjami szybkości klatek. IMX927 obsługuje wysoką-prędkość wyjściową do 112 klatek na sekundę (8 bitów), podczas gdy IMX937 działa z szybkością 56 klatek na sekundę (8 bitów). To rozróżnienie sugeruje, że seria IMX937 może stawiać na priorytet efektywność energetyczną lub głębokość przetwarzania sygnału, dzięki czemu lepiej nadaje się do zastosowań wymagających umiarkowanej liczby klatek na sekundę, ale rygorystycznej jakości obrazu.
II. Podstawowe zalety: Trzy kluczowe cechy techniczne serii IMX937
2.1 Globalna migawka: zniekształcenie-Przechwytywanie swobodnego ruchu
W przeciwieństwie do rolet powszechnie stosowanych w aparatach konsumenckich, IMX937 wykorzystuje konstrukcję globalnej migawki, w której wszystkie piksele naświetlają się jednocześnie. To oznacza:
Podczas fotografowania-szybko poruszających się obiektów nie dochodzi do przechylania ani rozciągania obrazu,-eliminującego efekt galarety. Ma to kluczowe znaczenie przy rejestrowaniu szybko poruszających się płytek drukowanych, płytek drukowanych lub podzespołów elektronicznych na przemysłowych liniach produkcyjnych. Nawet jeśli obiekty przesuną się podczas naświetlania, globalna migawka zachowuje prawdziwą geometryczną integralność.
2.2 1 Ujęcie HDR: szczegółowe uchwycenie złożonych scen
Seria IMX937 wykorzystuje technologię 1 Shot HDR, rozszerzającą zakres dynamiczny w ramach pojedynczej ekspozycji, zachowując jednocześnie oryginalną liczbę klatek na sekundę i rozdzielczość.
Technologia ta ma znaczącą wartość dla inspekcji przemysłowej. Weźmy na przykład kontrolę PCB: płytka drukowana zawiera jednocześnie wysoce odblaskowe metalowe złącza lutownicze i-pochłaniające światło czarne warstwy lutownicze, co powoduje ekstremalne różnice w jasności. Tradycyjne czujniki często mają problemy z uchwyceniem obu obszarów, co skutkuje albo prześwietlonymi światłami, albo niedoświetlonymi cieniami.. 1 Ujęcie HDR zachowuje szczegóły w obu obszarach, znacznie zmniejszając ryzyko błędnej oceny.
2.3 Opakowanie modułowe: większa wygoda integracji systemu
W serii IMX937 zastosowano nowo opracowaną przez firmę Sony-obudowę ceramiczną wyposażoną w złącze o wymiarach 45 mm × 52 mm. Ten projekt ma kilka zalet:
Możliwość demontażu umożliwia łatwą wymianę czujników w modułach kamery, co upraszcza montaż podczas produkcji aparatu. Wszystkie 16 produktów z serii IMX927/937 ma identyczne złącza i definicje pinów. Umożliwia to producentom kamer projektowanie uniwersalnych platform płyt głównych, umożliwiając elastyczną wymianę czujników o różnych specyfikacjach w oparciu o wymagania klienta.
Z tyłu obudowy znajduje się zarezerwowane miejsce na instalację radiatora, ułatwiające efektywne zarządzanie temperaturą i zapewniające stabilność czujnika podczas długotrwałej pracy.
III. Analiza zgodności modułu kamery endoskopowej
Jest to główna troska twórców urządzeń medycznych. Czy serię IMX937 można stosować w modułach kamer endoskopowych?
3.1 Ocena wykonalności
Technicznie rzecz biorąc, seria IMX937 może być stosowana w systemach obrazowania endoskopowego, ale istnieją znaczne ograniczenia w ich stosowaniu.
Ograniczenia dotyczące rozmiaru: Wymiary opakowania czujnika wynoszą 45 mm × 52 mm. Rozmiar ten znacznie przekracza średnicę 10–12 mm tradycyjnych elastycznych końcówek endoskopowych, co uniemożliwia integrację z przednim końcem giętkich rurek wprowadzających.
Zakres zastosowania: w przypadku endoskopów sztywnych czujnik można umieścić w zewnętrznej głowicy kamery i podłączyć-do przedniego układu optycznego za pomocą zespołów soczewek lub światłowodu, gdzie ograniczenia dotyczące rozmiaru są stosunkowo łagodne. W przypadku systemów integracji mikroskopów chirurgicznych czujnik można zamontować w korpusie mikroskopu, co całkowicie eliminuje ograniczenia dotyczące rozmiaru.
3.2 Wyjątkowa wartość w zastosowaniach endoskopowych
Jeśli można przezwyciężyć ograniczenia dotyczące rozmiaru, seria IMX937 oferuje wyraźne zalety w endoskopii:
Wartość globalnej migawki: Podczas operacji torakoskopowej lub laparoskopowej pulsacja serca, ruchy oddechowe i pulsacja naczyń powodują przemieszczenie tkanki. Globalna migawka skutecznie redukuje rozmycie ruchu, zapewniając chirurgom wyraźniejsze obrazy w czasie rzeczywistym.
Zastosowania fluorescencyjne w wersji monochromatycznej: wysoka czułość monochromatycznego IMX937 AMB w paśmie bliskiej-podczerwieni sprawia, że idealnie nadaje się do obrazowania fluorescencyjnego zielenią indocyjaninową (ICG). Podczas operacji wątroby i dróg żółciowych pod kontrolą ICG lub onkologicznych, monochromatyczny czujnik rejestruje sygnały fluorescencji ze zwiększoną przejrzystością.
Prawdziwe odwzorowanie kolorów: Kolor IMX937 AQB nadaje się do scenariuszy chirurgicznych wymagających dokładnej oceny koloru tkanek, takich jak identyfikacja zmian w przewodzie pokarmowym i badanie laparoskopowe.
3.3 Porównanie z innymi czujnikami Sony
Model czujnika Rozdzielczość Typ migawki Rozmiar opakowania Zgodność z endoskopem
IMX937 105MP Global Shutter 45×52 mm Kompatybilny ze sztywnym/chirurgicznym mikroskopem
IMX927 105MP Global Shutter 45×52 mm Kompatybilny ze sztywnym/chirurgicznym mikroskopem
Kompatybilny z większą, sztywną migawką globalną IMX661 128MP
IMX811 247MP Roleta roletowa 75×63,6 mm Kompatybilna ze sztywnym endoskopem
Główne czujniki endoskopowe 2 8MP Rolling Shutter/Globalna migawka<15mm Fully compatible with flexible/rigid endoscopes
IV. Przegląd kluczowych obszarów zastosowań
4.1 Automatyczna inspekcja optyczna
Głównym rynkiem docelowym serii IMX937 jest automatyczna inspekcja optyczna, obejmująca zarówno 2D AOI, jak i 3D AOI.
W produkcji elektroniki przyspieszająca miniaturyzacja komponentów stanowi wyzwanie dla tradycyjnego sprzętu kontrolnego o niewystarczającej rozdzielczości. Rozdzielczość 105 MP pozwala-objąć jednym zdjęciem większe obszary PCB, zachowując jednocześnie wyraźną identyfikację komponentów o rozmiarze 01005-. Globalna migawka zapewnia obrazowanie-szybko poruszających się płytek drukowanych bez zniekształceń, a technologia 1-Shot HDR zachowuje szczegóły zarówno w przypadku metalicznych połączeń lutowanych, jak i czarnych podłożach.
4.2 Kontrola półprzewodników i elektroniki precyzyjnej
Zastosowania takie jak wykrywanie defektów płytek, kontrola jakości opakowań chipów i kontrola masek wymagają coraz bardziej rygorystycznych wymagań w zakresie rozdzielczości. Wysoka gęstość pikseli serii IMX937 umożliwia pokrycie większych obszarów płytek w jednym przechwyceniu obrazu, zmniejszając potrzebę łączenia obrazu i zwiększając wydajność kontroli.
4.3 Kontrola wyświetlacza płaskiego
Wymagane jest wykrywanie defektów na poziomie-pikseli na panelach OLED i LCD
