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让工业设备更“智能”:索尼发布具有全局快门功能和背照式像素结构的六款堆叠式CMOS影像传感器

索尼公司(下称:索尼)宣布将发布六款具有全局快门功能的新型堆叠式CMOS影像传感器,这些传感器采用背照式像素结构,适用于工业设备应用。

这些新款传感器不仅尺寸紧凑,且成像性能高,拍摄移动物体时不会变形。它们均采用索尼的Pregius S堆叠CMOS影像传感器技术,该技术具有全局快门功能,这是由索尼独有的背照式像素结构实现的,该结构于2019年3月首次发布。

(https://www.sony.com.cn/zh-cn/cms/newscenter/techonology/2019/20190319-1.html)

随着工厂和物流的自动化及省力化水平不断提高,机器视觉相机扮演着越来越重要的角色。针对这类应用,索尼的新款影像传感器结构更为紧凑的同时,保持了高成像性能。通过出色的成像性能,以及更精准快速的识别和测量,这些影像传感器能有效提高生产率,让工业设备更加“智能”。

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IMX530 CMOS 影像传感器(左:黑白型号 右:彩色型号)

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为了在工厂和物流中实现先进的自动化,例如以自动化检查取代常规的目测检查,这就需要通过缩短检查时间来提高检查精度和效率。因此,执行这些功能的机器视觉相机摄像头需要比目前市面上的影像传感器更高的分辨率和更快的速度。

截至目前,为了提高分辨率而增加影像传感器中的像素数量,会导致芯片和相机尺寸变大。如果减小像素尺寸以控制相机尺寸,则每个像素的聚光面积将相应减小,从而导致灵敏度和饱和信号电平下降,使得图像质量下降,进而导致识别和检测性能下降。

新的索尼传感器产品提供了全局快门功能,可以在不令移动物体变形的情况下进行成像。其独有的背照式像素结构允许单个像素尺寸仅为2.74平方微米,约为传统像素面积的63%,但仍保持像素特性,如灵敏度和饱和信号电平。在使用与前代型号相同的光学系统的同时,像素数量增加了,且封装尺寸(面积)减少到了约91%。这样一来,可以制造出具有更高分辨率的、紧凑型的、可兼容C型安装镜头的机器视觉相机,它能够有效提高检测精度。

由于背照式像素结构具有高度灵活的布线布局,以及使用由索尼开发的带有嵌入式时钟的可扩展低压信号(SLVS-EC)高速接口标准,新产品的读出帧率约为前代影像传感器的2.4倍。这样可以缩短测量和检查的处理时间,从而大大提高了生产率。

此外,堆叠式结构允许嵌入各种信号处理电路,例如可以防止移动物体失真变形的高动态范围(HDR)处理电路,从而在比前代影像传感器更紧凑的封装中实现用于各种机器视觉应用的多种功能。

<主要特点>

具备全局快门功能的CMOS影像传感器尺寸更紧凑,成像更清晰

新发布的影像传感器尺寸更为紧凑,并具备高清晰度,采取堆叠式结构,可通过背照式像素结构实现全局快门功能,拍摄移动物体也不会失真变形。保持灵敏度和饱和度特性的同时,单个像素尺寸仅为2.74平方微米,约为传统影像传感器的63%。其分辨率比当前相同尺寸的光学系统的标准高出约1.7倍,而封装尺寸减小到前代影像传感器的约91%。这样一来,可以制造出具有2445万有效像素的紧凑型1.2英寸高分辨率C型机器视觉相机,能灵活地安装在设备和生产线上。

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高速读取图像数据

背照式像素结构在布线布局上提供了高度自由,再加上索尼开发的嵌入式时钟高速接口标准SLVS-EC,其读取帧率比前代影像传感器快2.4倍。这可以缩短生产仪器和设备的节拍时间,并提高生产率。

索尼的产品线丰富而强大,除了支持5G bps的标准IMX540/541/542型号外,还为使用高速带宽的高端相机提供了高速IMX530/531/532型号,从而扩展了USB 3.0和5GigE的应用范围。这些多样化的产品将极大提高生产力,例如减少各种应用(包括检查,图像识别,标识和测量)的测量和检查过程所需的时间。

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高功能提高可用性

堆叠式结构可以安装各种信号处理电路,使CMOS影像传感器既紧凑又功能强大。通过将信号电路布置为堆叠式结构,可以在比前代影像传感器*3更紧凑的封装中实现许多功能。其中包括仅从图像数据中提取所需信息的数据优化功能(ROI,自触发等)、使用双A/D转换器防止运动对象拍摄失真的内部HDR处理,以及短时间曝光控制等新功能,从而满足了多样化机器视觉应用的各种需求。

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索尼影像传感器技术Pregius S介绍视频:

https://weibo.com/tv/v/IaFJXFMan?fid=1034:4425436566880193

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(本文译自英文原文)

    索尼 传感器
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