Poglobljeni pregled serije Sony IMX927-: Kako globalni senzor zaklopa s 105 MP na novo definira industrijski vid?
To ni le preprosta ponovitev izdelka-je sprememba paradigme v industrijskem slikanju. Ko se 105 MP sreča z globalnim zaklopom 100 sličic na sekundo, so meje strojnega vida ponovno definirane.
I. Uvod: Zakaj bi vas moral zanimati IMX927?
Sektor industrijskega vida se že dolgo spopada z "nemogočim trikotnikom": doseganje visoke ločljivosti, visoke hitrosti sličic in visoke kakovosti slike hkrati ostaja nedosegljivo. Sistemski integratorji so morali-kompromitirati žrtvovanje ločljivosti zaradi hitrosti ali znižanje števila sličic, da bi ohranili kakovost slike.
Na novo predstavljena senzorja CMOS z globalnim zaklopom IMX927-AMB (črno-belo) in IMX927-AQB (barvno) podjetja Sony Semiconductor prebijata to slepo ulico. Ti ne predstavljajo le novih dodatkov Sonyjevi družini tehnologij Pregius S™, temveč tudi napredek v zmogljivosti za industrijsko vizijo.
Kratek pregled ključnih specifikacij:
Efektivne slikovne pike: približno. 105.5 milijonov (10.272 × 10.272)
Velikost senzorja: 2,5 palca (diagonala: 39,7 mm)
Velikost pikslov: 2,74 μm × 2,74 μm
Vrsta zaklopa: Globalni zaklop
Največja hitrost sličic: 112 sličic na sekundo @8bit / 102 sličic na sekundo @10bit / 73 sličic na sekundo @12bit
Izhodni vmesnik: SLVS-EC (največja pasovna širina 100 Gbps)
Vrsta paketa: keramični paket s konektorjem (45 mm × 52 mm)
II. Enobarvno in barvno: dve evolucijski poti iz istega korena
2.1 Skupna tehnična podlaga: glavna moč Pregiusa S™
Oba senzorja si delita Sonyjevo lastniško zloženo strukturo Pregius S™ z-osvetljeno stranjo, tehnološki temelj, ki omogoča hkratno »ultra-število slikovnih pik + visoko-hitro branje«.
Tehnični poudarki:
Visoka občutljivost z 2,74 μm mikropiksli: kljub zmanjšani velikosti slikovnih pik zadnja-osvetljena struktura ohranja izjemno občutljivost na svetlobo in zmogljivost nasičenosti
Nič popačenja z globalnim zaklopom: hkratna osvetlitev vseh slikovnih pik popolnoma odpravi "učinek želeja" pri zajemanju hitro-premikajočih motivov
1-Posnetek HDR: razširi dinamični razpon z eno samo osvetlitvijo brez žrtvovanja hitrosti sličic, kar je še posebej učinkovito pri zapletenih prizorih, kot je pregled tiskanega vezja, ki vključuje visoko odbojne kovine in gumo, ki absorbira svetlobo
Učinkovita zasnova vezja: optimizirano branje slikovnih pik in gonilniki A/D pretvorbe uravnotežijo energijsko učinkovitost z visoko{0}}hitro obdelavo podatkov
2.2 Primerjava osnovne diferenciacije
Dimenzija IMX927-AMB (črno-bela različica) IMX927-AQB (barvna različica)
Niz barvnih filtrov Brez barvnega filtra Bayer RGB
Svetlobna občutljivost Občutljivost polnega-spektra, brez izgube svetlobe filtra Zahteva barvno ločevanje prek Bayerjevega niza
Občutljivost Višja (primerna za slabo-svetlobna okolja) Standardna
Prostorska ločljivost Vrhunska ostrina, neodvisno vzorčenje na slikovno piko Obdelano z algoritmom demosaicing
Dinamično območje Nekoliko višje (brez izgube absorpcije filtra) Standardno
Tipične aplikacije Zaznavanje-slabe svetlobe, fluorescenčno slikanje, merjenje profila 3D Barvni-kritični pregled, vizualno preverjanje
Ključni vpogled: Z odstranitvijo niza barvnih filtrov črno-bela različica omogoča, da vpadna svetloba neposredno doseže fotodiode, kar bistveno izboljša občutljivost. To ponuja nenadomestljivo prednost za aplikacije, ki zahtevajo izredno kratke čase osvetlitve ali slabo-svetlobne pogoje.
III. Enobarvni IMX927-AMB: lovec na podrobnosti v slabo osvetljenih okoljih
3.1 Analiza tehničnih prednosti
Vrhunska občutljivost. V scenarijih, kot sta pregled polprevodniških rezin in pregled plošče elektrod litij{1}}ionske baterije, je pogosto potrebno zajeti šibke signale v izjemno kratkih časih osvetlitve. Zasnova brez filtra IMX927-AMB omogoča, da vsaka slikovna pika maksimalno izkoristi vpadne fotone, kar znatno poveča kvantno učinkovitost.
Izvorna ločljivost brez izgube. Barvni senzorji zahtevajo algoritme barvne interpolacije (demosaicing) za rekonstrukcijo polno-barvnih slik, postopek, ki neizogibno zmehča podrobnosti. Nasprotno pa je vseh 105 milijonov slikovnih pik enobarvnega senzorja namenjenih snemanju sivinskih informacij, s čimer se doseže teoretično največja prostorska ločljivost.
Idealen partner za 3D meritve. Pri laserski triangulaciji ali 3D-slikanju s strukturirano svetlobo je končni rezultat zemljevid višine in ne barvna slika. Višje razmerje med signalom-in-šumom enobarvne različice neposredno pomeni natančnejše rezultate merjenja višine.
3.2 Zemljevid scenarijev uporabe
Osnovna vrednost scenarija, specifičnega za področje aplikacije
Pregled polprevodnikov Zaznavanje napak na rezinah, pregled maske Visoko-občutljivo zajemanje najmanjših napak
Pregled ploskega zaslona Pregled slikovnih pik OLED, zaznavanje tujkov na stekleni podlagi Celovita pokritost pri ultra-visoki ločljivosti
Pregled litijeve baterije Pregled enakomernosti prevleke elektrod, odkrivanje napak separatorja Natančno slikanje na hitrih-proizvodnih linijah
Merjenje 3D profila Merjenje višine spajkalnega spoja, pregled spajkalne kroglice BGA Visok SNR zagotavlja natančnost meritev
Znanstveno raziskovalno fluorescenčno mikroskopsko slikanje, visoko-hitro snemanje fizičnih pojavov, dinamično zajemanje v okoljih z nizko-svetlobo
IV. Barvna različica IMX927-AQB: prava barvna reprodukcija v svetu visokih hitrosti
4.1 Analiza tehnične prednosti
Barvna sinhronizacija z globalnim zaklopom. Tradicionalni barvni senzorji, ki zajamejo hitro-premikajoče se predmete, morajo obravnavati geometrijsko popačenje zaradi navojnih zaklopov in časovno neusklajenost med kanali RGB. Globalni zaklop IMX927-AQB zagotavlja hkratno osvetlitev za vse slikovne pike in tako doseže popolno časovno sinhronizacijo barvnih informacij.
Izpis industrijske-z visoko barvno globino. Podpora za 8/10/12-bitni izhod v kombinaciji s finim vzorčenjem s 105 milijoni slikovnih pik zajame bogate barvne prelive od poudarkov do senc, s čimer izpolnjuje stroge zahteve glede skladnosti barv v aplikacijah, kot sta pregled tiskanega materiala in preverjanje farmacevtske embalaže.
Zmogljivost HDR za kompleksne materiale. Sodobna tiskana vezja imajo visoko odbojne kovinske spajkalne spoje in svetlobno -slojne črne spajkalne maske. Funkcija 1-Shot HDR ohranja podrobnosti obeh vrst materiala brez žrtvovanja hitrosti sličic.
4.2 Zemljevid scenarijev uporabe
Osnovna vrednost scenarija, specifičnega za področje aplikacije
AOI (avtomatsko optično pregledovanje) Pregled namestitve komponent PCB, ocena kakovosti spajkalnega spoja Identifikacija napak na podlagi barv-
3D-AOI Integriran nadzor višine in barvnega kompozita Celovit nadzor kakovosti
Pregled tiskanega materiala Kakovost tiskanja embalaže, preverjanje skladnosti barv Celo-pregled v visoki ločljivosti
Pregled farmacevtske embalaže Preverjanje barv tablet, pregled tiskanja nalepk Zagotavljanje skladnosti
Razvrščanje živil-razvrščanje kmetijskih proizvodov na podlagi barv-Razvrščanje v realnem-času na hitrih proizvodnih linijah
V. Analiza prilagodljivosti endoskopa: nove možnosti za medicinsko slikanje?
Za razvijalce medicinskih naprav se postavlja kritično vprašanje: Ali je mogoče ta senzor s 105 milijoni slikovnih pik uporabiti v modulih endoskopskih kamer?
5.1 Celovita ocena združljivosti
Razsežnost vrednotenja Zaključek
Združljivost z glavnim fleksibilnim endoskopom Ni primerno (prevelika velikost)
Združljivost s trdim endoskopom/kirurškim mikroskopom Omejena izvedljivost (zahteva namestitev v zunanjo glavo kamere)
Izvedljiva združljivost specializiranih diagnostičnih naprav (oralno skeniranje, dermatoskopija itd.)
Združljivost z industrijskimi endoskopi Popolnoma izvedljivo (omejitve dimenzij so razmeroma prizanesljive)
5.2 Podrobna analiza
Prag razsežnosti. IMX927 uporablja keramični paket s priključki, ki merijo 45 mm × 52 mm. To znatno presega omejitev premera sprednjega dela 10-12 mm za tradicionalne upogljive endoskope, zaradi česar je integracija v konico za vstavljanje nepraktična.
Vendar obstajajo priložnosti:
Togi laparoskopi/torakoskopi: Senzor je mogoče namestiti v zunanjo glavo kamere, povezati s sprednjim-optičnim sistemom prek sklopov leč ali optičnih vlaken
Sistemi za kirurško mikroskopsko slikanje: integrirani z mikroskopi za nevrokirurgijo, oftalmologijo in druge natančne postopke, ki zahtevajo ultra{0}}visoko ločljivost
Naprave v sobi za preiskave: Scenariji, ki ne zahtevajo globoke penetracije v telesno votlino, kot sta intraoralno skeniranje in dermatoskopija
Edinstvena vrednost globalnega zaklopa. V primerjavi s senzorji za navojna vrata globalna zaklopa IMX927 omogoča:
Zmanjšana zamegljenost slike zaradi dihanja in srčnega utripa
Podpora za slikanje s stroboskopsko osvetlitvijo
Primernost za aplikacije fluorescenčne endoskopije, ki zahtevajo natančno časovno ločljivost
5.3 Primerjava združljivosti endoskopov industrijskega senzorja Sony
Slikovne pike senzorja Vrsta zaslonke Velikost senzorja Združljivost endoskopa Glavne prednosti
IMX927 105MP Global Shutter 2,5-palčni togi endoskop, združljiv z visoko-hitrostjo in ravnotežjem visoke ločljivosti
IMX661 128MP Global Shutter 3,6-palčni togi endoskop, združljiv z večjim številom slikovnih pik
IMX811 247MP Rolling Shutter 4,1-palčni togi endoskop, združljiv s statično izjemno podrobnostjo
IMX411 151MP Rolling Shutter 4,2-palčni togi endoskop, združljiv s statičnim slikanjem velikega formata
VI. Pregled pokrajine aplikacije
6.1 Osnovno bojišče: proizvodnja elektronike in AOI
Primarni ciljni trg za serijo IMX927 je avtomatizirana optična kontrola (AOI), kritično ozko grlo pri nadzoru kakovosti proizvodnje elektronike.
Obravnavane bolečine:
Tradicionalni sistemi AOI zahtevajo kompromise med ločljivostjo, hitrostjo in kakovostjo slike
Ko se komponente pomanjšajo, se težave pri pregledu eksponentno povečujejo
Lažne cene klicev vodijo do nepotrebnih izpadov proizvodne linije
Vrednost IMX927:
Širša pokritost z enim-posnetkom: ločljivost 105 MP zajame večja področja tiskanega vezja v enem posnetku, kar zmanjšuje potrebe po sestavljanju slik
Visoka hitrost brez kompromisov: 100 sličic na sekundo se ujema s cikli sodobne proizvodne linije SMT
Nižja stopnja lažnih klicev: izjemna kakovost slike in zmogljivosti HDR zmanjšujejo napačne ocene, kar povečuje izkoriščenost proizvodne linije
6.2 Širjenje obzorij: od 2D do 3D pregleda
3D AOI je postal standard v-visokokakovostni proizvodnji. Visoka-hitrost in visoka{6}}ločljivost IMX927 omogočata izjemno zmogljivost pri 3D-merjenju strukturirane svetlobe in laserski triangulaciji:
Posamezen zajem zajema večja merilna območja
Višja ločljivost zagotavlja natančno merjenje višine
Globalni zaklop odpravi zameglitev gibanja
6.3 Nastajajoče meje: Nova energija in prikazovalne plošče
Pregled litij-ionske baterije: enakomernost prevleke elektrod, napake v separatorju
Pregled sončne plošče: mikro-razpoke, tiskarske napake
Pregled-zaslona z ravnim zaslonom: napake-na ravni slikovnih pik v OLED-jih
6.4 Potencialne meje: znanstvene raziskave in profesionalno slikanje
Čeprav je tehnologija uradno pozicionirana za industrijske aplikacije,-teče na potrošniške in profesionalne trge, ostaja uspešna:
Visoko{0}}hitro znanstveno slikanje: zajem fizičnih pojavov, analiza biološkega gibanja
Športna analiza:-hitro zajem gibanja
Slikanje iz zraka: kartiranje velikih-območij z visoko-ločljivostjo
VII. Inženirska izvedba: preboj v modularnem oblikovanju
7.1 Konektor-Opremljen keramični paket
Sony je za serijo IMX927 razvil nov keramični paket-opremljen s priključki. Ta zasnova ima pomembne posledice:
Prednosti oblikovanja:
Odstranljivost: Senzorje je mogoče odstraniti in znova namestiti iz modulov kamere, kar poenostavlja postopke sestavljanja
Združljivost zatičev: Vseh 8 modelov ima enako embalažo in definicije zatičev, kar omogoča prilagodljivo zamenjavo senzorjev znotraj iste platforme fotoaparata
Toplotna optimizacija: rezerviran prostor na zadnji strani embalaže za namestitev hladilnega telesa učinkovito blaži poslabšanje toplotne zmogljivosti
7.2 Vmesnik in pasovna širina
Vmesnik SLVS-EC podpira prenos podatkov do 100 Gbps, kar je popolnoma usklajeno z vmesniki industrijske kamere naslednje-generacije:
CoaXPress-over-Fiber (CXPoF)
100GigE Vision
VIII. Vodnik po izbiri: AMB ali AQB?
8.1 Izberite IMX927-AMB (črno-bela različica), ko:
Slab{0}}osvetljena okolja: zahtevajo največjo občutljivost in minimalen hrup
3D meritev: kjer je končni rezultat zemljevid višin in ne barvna slika
Fluorescenčno slikanje: Zahteva zajemanje fluorescenčnih signalov specifične valovne dolžine
Absolutna ločljivost je najpomembnejša: Sledenje teoretičnim omejitvam prostorskih podrobnosti
Multispektralne/NIR aplikacije: zahtevajo popolno spektralno prilagodljivost
8.2 Izberite IMX927-AQB (barvna različica) Ko:
Barvni-kritični pregled: odkrivanje napak na podlagi barve (npr. prepoznavanje komponent PCB)
Nadzor kakovosti tiskanja: preverjanje skladnosti barv
Farmacevtsko/živilsko sortiranje: Razvrščanje glede na barvo
Človeški pregled: Zahteva izhod intuitivnih barvnih slik za ročni pregled
Preverjanje izdelka: Zahteva potrditev pravilnega barvno{0}}označevanja komponent
IX. Obeti v prihodnost: novo merilo za industrijsko slikanje
Lansiranje Sonyjeve serije IMX927 označuje začetek dobe "visoke-hitrosti, ultra-visoke-ločljivosti" v industrijskem slikanju. Kombinacija 105 milijonov slikovnih pik in globalnega zaklopa 100 sličic na sekundo ni več možnost-to je nov standard za industrijsko gledanje.
Za sistemske integratorje AOI to omogoča gradnjo brez{0}}kompromisnih sistemov pregledovanja-, ki hkrati dosegajo visoko ločljivost, visoko hitrost in visoko kakovost slike.
Za razvijalce medicinskih naprav, medtem ko se neposredna integracija v prilagodljive endoskope še vedno sooča z omejitvami glede velikosti, IMX927 sprosti potencial za dinamično slikanje z ultra-visoko-ločljivostjo v togih endoskopih, kirurških mikroskopih in diagnostični opremi za preglednice.
Za celotno slikovno industrijo nadaljnji razvoj tehnologije Pregius S nakazuje, da bo globalni zaklop postal standard za-slikovanje visokega cenovnega razreda-bodisi v industrijskih, medicinskih ali prihodnjih potrošniških slikovnih napravah.
