Від Semiconductor Industry Observer
Вступ: коли швидкість зустрічається з дозволом
У сфері машинного зору інженери вже давно стикаються з важким компромісом: пошук високої роздільної здатності означає жертвування частотою кадрів, тоді як досягнення високої-швидкості захоплення вимагає компромісу щодо якості пікселів. Цю-галузеву головоломку, яка виникала роками, тепер поступово вирішують сенсори Sony Pregius S-покоління.
У 2025 році компанія Sony Semiconductor Solutions Group представила CMOS-сенсори зображення з глобальним затвором серії IMX937, які включають монохромний IMX937 AMB і кольоровий IMX937 AQB. Створені на основі технологічної основи серії IMX927, ці датчики забезпечують над-високу роздільну здатність 105 Мп і високу-швидкість виведення 56 кадрів в секунду, пропонуючи новий варіант основного компонента для промислового інспекційного обладнання.
У цій статті всебічно аналізується справжня цінність цих двох датчиків у чотирьох аспектах: порівняння технічних характеристик, аналіз основних переваг, оцінка адаптивності ендоскопа та основні сфери застосування.
I. Порівняння технічних характеристик IMX937 AMB і IMX937 AQB
1.1 Спільна технічна платформа
Обидва датчики використовують ту саму базову технологію, яка використовує власну багатошарову структуру Pregius S із задньою{0}}підсвічуванням Sony. Ця архітектура відокремлює рівень пікселів від рівня схеми, що забезпечує швидшу обробку сигналу при збереженні високої чутливості.
Параметр Елемент Специфікація Значення
Розмір датчика 2,5 дюйма (діагональ 39,7 мм)
Ефективні пікселі 10 272 (Г) × 10 272 (В)=Приблизно 105,5 мільйонів пікселів
Розмір пікселя 2,74 мкм × 2,74 мкм
Тип затвора Глобальний затвор
Вихідний інтерфейс SLVS EC (підтримує 4,752 / 9,504 / 12,474 Гбіт/с/смугу)
Тип упаковки Керамічна упаковка з роз’ємом, розміри 45 мм × 52 мм
Кольоровий фільтр Немає для монохромної версії / Bayer RGB для кольорової версії
1.2 Основні відмінності: відмінні шляхи для монохромного та кольорового
Принципова відмінність IMX937 AMB (монохромний варіант) від IMX937 AQB (кольоровий) полягає в наявності або відсутності масиву кольорових фільтрів. Ця відмінність призводить до таких характеристик:
Світлочутливість: якщо видалити кольоровий фільтр, монохромна версія дозволяє падаючому світлу потрапляти безпосередньо на фотодіоди, досягаючи вищої квантової ефективності та чудової продуктивності в умовах слабкого-освітлення. Це особливо важливо для сценаріїв високо-зйомки, які потребують короткого часу експозиції.
Просторова роздільна здатність: кожен піксель у монохромній версії незалежно записує інформацію про яскравість, досягаючи теоретичної максимальної роздільної здатності 105 мільйонів пікселів. Для кольорової версії потрібні алгоритми демозаїки для відновлення кольору, процес, який призводить до незначної втрати деталей.
Ефективність частоти кадрів: обидва датчики підтримують однакову частоту кадрів при виведенні повних пікселів: 56 кадрів/с при 8-бітах, 51 кадр/с при 10-бітах і 36 кадрів/с при 12-бітах. Це гарантує, що швидкість зйомки не змінюється незалежно від вибору монохромного чи кольорового зображення.
Вихідні характеристики: монохромна версія виводить чисті зображення у відтінках сірого, що ідеально підходить для кількісного аналізу та 3D-вимірів. Кольорова версія виводить необроблені дані у форматі Bayer, що потребує подальшої обробки кольорів для відновлення повно-кольорових зображень.
1.3 Відмінності позиціонування від серії IMX927
Примітно, що IMX937 і IMX927 мають однакову архітектуру пікселів і роздільну здатність, але відрізняються характеристиками частоти кадрів. IMX927 підтримує високу-швидкість виведення до 112 кадрів/с (8-біт), тоді як IMX937 працює зі швидкістю 56 кадрів/с (8-біт). Ця відмінність свідчить про те, що серія IMX937 може надавати пріоритет енергоефективності або глибині обробки сигналу, що робить її кращою для додатків, які вимагають помірної частоти кадрів, але суворої якості зображення.
II. Основні переваги: три основні технічні переваги серії IMX937
2.1 Глобальний затвор: спотворення-захоплення вільного руху
На відміну від рулонного затвора, який зазвичай використовується в споживчих камерах, у IMX937 використовується глобальний дизайн затвора, де всі пікселі експонуються одночасно. Це означає:
Під час зйомки швидко{0}}об’єктів, що рухаються, зображення не нахиляється чи розтягується,-що усуває ефект желе. Це критично важливо для зйомки друкованих плат, пластин або електронних компонентів, що швидко рухаються, на лініях промислового виробництва. Навіть якщо об’єкти зміщуються під час експозиції, глобальний затвор зберігає справжню геометричну цілісність.
2.2 1 Зйомка HDR: детальне захоплення складних сцен
У серії IMX937 використовується технологія 1 Shot HDR, яка розширює динамічний діапазон за одну експозицію, зберігаючи вихідну частоту кадрів і роздільну здатність.
Ця технологія має значну цінність для промислового контролю. Візьмемо для прикладу перевірку друкованої плати: друкована плата одночасно має металеві паяні з’єднання з високим відбиттям і світло{1}}поглинаючі шари резистентності до чорного припою, демонструючи надзвичайну різницю яскравості. Традиційним датчикам часто важко вловити обидва, що призводить до переекспонованих світлих ділянок або недоекспонованих тіней. 1 Shot HDR зберігає деталі в обох областях, значно зменшуючи рівень неправильної оцінки.
2.3 Модульна упаковка: покращена зручність системної інтеграції
У серії IMX937 використано нещодавно розроблену Sony керамічну упаковку-з роз’ємом розміром 45 мм × 52 мм. Цей дизайн має кілька переваг:
Знімність дозволяє легко міняти датчики в модулях камери, що спрощує збірку під час виробництва камери. Усі 16 продуктів серії IMX927/937 мають ідентичні роз’єми та визначення контактів. Це дає змогу виробникам камер розробляти універсальні платформи материнських плат, що дозволяє гнучко замінювати датчики з різними специфікаціями відповідно до вимог замовника.
На задній частині упаковки є відведений простір для встановлення радіатора, що сприяє ефективному управлінню температурою та забезпечує стабільність датчика під час тривалої роботи.
III. Аналіз сумісності модуля камери ендоскопа
Це головне для розробників медичних пристроїв. Чи можна серію IMX937 використовувати в модулях ендоскопічної камери?
3.1 Оцінка здійсненності
Технічно серію IMX937 можна використовувати в ендоскопічних системах візуалізації, але існують значні обмеження щодо застосування.
Обмеження розміру: Розміри упаковки датчика становлять 45 мм × 52 мм. Цей розмір значно перевищує обмеження діаметра 10–12 мм традиційних гнучких наконечників ендоскопа, що унеможливлює інтеграцію в передній кінець гнучких вставних трубок.
Сфера застосування: для жорстких ендоскопів датчик можна розмістити в головці зовнішньої камери та під’єднати до передньої-оптичної системи через вузли лінз або волоконну оптику, де обмеження розміру відносно м’які. Для систем інтеграції хірургічних мікроскопів датчик можна встановити всередині корпусу мікроскопа, повністю усуваючи обмеження розміру.
3.2 Унікальна цінність в ендоскопічних застосуваннях
Якщо обмеження розміру можна подолати, серія IMX937 пропонує явні переваги в ендоскопії:
Значення глобального затвора: під час торакоскопічної або лапароскопічної хірургії пульсація серця, дихання та пульсація судин спричиняють зміщення тканин. Глобальний затвор ефективно зменшує розмиття під час руху, надаючи хірургам чіткіші-зображення в реальному часі.
Застосування флуоресценції з монохромною версією: висока чутливість монохромного IMX937 AMB у ближньому-інфрачервоному діапазоні робить його ідеальним для флуоресцентного зображення індоціанінового зеленого (ICG). Під час гепатобіліарних або онкологічних операцій під контролем ICG- монохромний датчик фіксує сигнали флуоресценції з підвищеною чіткістю.
Передача справжнього кольору: Кольоровий IMX937 AQB підходить для хірургічних сценаріїв, що вимагають точної оцінки кольору тканин, наприклад для ідентифікації уражень шлунково-кишкового тракту та лапароскопічного дослідження.
3.3 Порівняння з іншими датчиками Sony
Модель датчика Роздільна здатність Тип затвора Розмір упаковки Сумісність з ендоскопом
Сумісність із жорстким/хірургічним мікроскопом IMX937 105MP Global Shutter 45×52 мм
Сумісність із жорстким/хірургічним мікроскопом IMX927 105MP Global Shutter 45×52 мм
IMX661 128MP Global Shutter Larger Rigid Compatible
IMX811 247MP Rolling shutter 75×63,6 мм, сумісний з жорстким ендоскопом
Основні ендоскопічні датчики 2 8MP Rolling shutter/Global shutter<15mm Fully compatible with flexible/rigid endoscopes
IV. Огляд основних сфер застосування
4.1 Автоматизований оптичний контроль
Основним цільовим ринком для серії IMX937 є автоматизована оптична перевірка, що охоплює як 2D AOI, так і 3D AOI.
У виробництві електроніки прискорення мініатюризації компонентів кидає виклик традиційному контрольному обладнанню з недостатньою роздільною здатністю. Роздільна здатність 105 мегапікселів забезпечує охоплення одним-знімком більших площ друкованих плат, зберігаючи чітку ідентифікацію компонентів розміром 01005-. Глобальний затвор забезпечує-зображення без спотворень друкованих плат, що швидко рухаються, тоді як 1-Shot HDR зберігає деталі як у металевих паяних з’єднаннях, так і на чорних підкладках.
4.2 Перевірка напівпровідників і прецизійної електроніки
Такі програми, як виявлення дефектів пластин, перевірка якості упаковки чіпів і перевірка масок, вимагають все суворіших вимог до роздільної здатності. Висока щільність пікселів серії IMX937 дозволяє охоплювати більші площі пластини за одне захоплення зображення, зменшуючи потребу в зшиванні зображень і підвищуючи ефективність перевірки.
4.3 Перевірка плоскопанельного дисплея
Потрібне виявлення дефектів-на рівні пікселів на панелях OLED та LCD
