บทนำ: การวางตำแหน่งที่เป็นเอกลักษณ์ของ IMX947
ภายในกลุ่มเซนเซอร์ Pregius S ของ Sony ซีรีส์ IMX947 มีลักษณะเฉพาะที่โดดเด่น แม้ว่าจะใช้รูปแบบออปติคอล 2.5 นิ้วและแนวทแยง 39.7 มม. ร่วมกับซีรีส์ IMX927/937 แต่สถาปัตยกรรมพิกเซลกลับแตกต่างอย่างสิ้นเชิง IMX947 มีพิกเซลขนาดใหญ่ 5.48μm, ความละเอียดใช้งาน ~26.37MP และอัตราเฟรมสูงสุด 423fps
ต่างจาก IMX927 (2.74μm/105MP) ซึ่งติดตามจำนวนพิกเซลที่สูงส่ง IMX947 ให้ความสำคัญกับความไวสูงสุด แนวทางเทคโนโลยีคู่ของ Sony ตอบสนองความต้องการด้านการมองเห็นทางอุตสาหกรรมที่หลากหลายด้วยความแม่นยำ
มีจำหน่ายทั้งรุ่นสีดำ-และ-สีขาว (IMX947 AMB) และสี (IMX947 AQB) ด้วยชัตเตอร์ส่วนกลางและการออกแบบพิกเซลขนาดใหญ่ เซ็นเซอร์เหล่านี้ให้ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในสภาวะแสงน้อย- ในขณะที่อัตราเฟรมสูงเป็นพิเศษ 423fps - ทำให้สามารถหยุดการเคลื่อนไหวที่เร็วมากได้
ส่วนที่ 1: IMX947 AMB กับ IMX947 AQB – ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค
1.1 แพลตฟอร์มเทคโนโลยีที่ใช้ร่วมกัน
เซ็นเซอร์ทั้งสองใช้สถาปัตยกรรมแบบสแต็กเรืองแสงด้านหลัง Pregius S- โดยแยกเลเยอร์พิกเซลออกจากเลเยอร์วงจร ซึ่งทำให้เกิดความไวสูงในขณะที่สามารถอ่านค่าชัตเตอร์ทั่วโลกได้-ด้วยความเร็วสูง
หมายเหตุข้อกำหนดพารามิเตอร์
ขนาดเซนเซอร์ 2.5 นิ้ว (แนวทแยง 39.7 มม.) –
พิกเซลที่ใช้งานจริง 5,136 × 5,136 data 26.37MP –
ขนาดพิกเซล 5.48μm × 5.48μm –
อัตราส่วนภาพ 1:1 (สี่เหลี่ยมจัตุรัส) –
ประเภทชัตเตอร์ โกลบอลชัตเตอร์ –
อินเทอร์เฟซเอาท์พุต SLVS-EC v3.1/v3.2 –
แพ็คเกจเซรามิกพร้อมขั้วต่อ 45 × 52 มม. –
แหล่งจ่ายไฟ 1.1V / 1.8V / 2.9V / 3.3V –
ความถี่อินพุตไดรฟ์ 37.125MHz / 74.25MHz –
อินเทอร์เฟซการควบคุม 4 สาย –
ฟิลเตอร์สี ไม่มี / Bayer RGB –
แพลตฟอร์มเทคโนโลยี Pregius S –
1.2 ประสิทธิภาพอัตราเฟรม
หมายเหตุอัตราเฟรมความลึกบิตเอาท์พุต
8 บิต 423fps –
10 บิต 383fps –
12 บิต 277fps –
ที่ 423fps IMX947 สามารถจับภาพ 423 26.37MP ต่อวินาที เทียบเท่ากับ 11.1 พันล้านพิกเซลต่อวินาที ทำให้เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ตระกูล Pregius S ที่เร็วที่สุด
1.3 ความแตกต่างหลักระหว่างเวอร์ชันขาวดำและเวอร์ชันสี
ความไว: รุ่นสีดำ-และ-สีขาวที่ไม่มีฟิลเตอร์สี ช่วยให้โฟตอนเข้าถึงโฟโตไดโอดได้โดยตรง ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพควอนตัม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่มีแสงน้อย-และเปิดรับแสงเร็วเป็นพิเศษ-
ความละเอียดเชิงพื้นที่: แต่ละพิกเซลในเวอร์ชันขาวดำจะบันทึกความสว่างอย่างอิสระสำหรับความละเอียดเต็มตามทฤษฎี เวอร์ชันสีต้องใช้การสาธิตซึ่งจะลดรายละเอียดลงเล็กน้อย
รูปแบบเอาท์พุต: ขาวดำจะเอาท์พุตโทนสีเทาล้วนสำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณและการวัด 3D; สีจะแสดงผลข้อมูลดิบของไบเออร์ที่ต้องมีการประมวลผลภายหลัง-
การตอบสนองทางสเปกตรัม: ภาพขาวดำครอบคลุมแสงอินฟราเรดใกล้ที่มองเห็นได้- เหมาะสำหรับการถ่ายภาพหลายสเปกตรัมและแสงฟลูออเรสเซนซ์ สีแยกช่องผ่านฟิลเตอร์ของไบเออร์เพื่อให้ได้สีที่แม่นยำ
1.4 การเปรียบเทียบกับเซนเซอร์ซีรีย์อื่นๆ
ความละเอียดเซ็นเซอร์ ขนาดพิกเซล การวางตำแหน่ง FPS 8 บิต
IMX947 26.3MP 5.48μm 423fps สุดยอดความไวและความเร็ว
IMX927 105MP 2.74μm 112fps ความละเอียดสูงพิเศษ-
IMX937 105MP 2.74μm 56fps ความละเอียดสูงที่สมดุล
IMX928 68MP 2.74μm 138fps กลาง-ความละเอียดสูง ความเร็วสูง
IMX929 50MP 2.74μm 225fps ความละเอียดปานกลางรวดเร็วเป็นพิเศษ-
IMX947 แลกจำนวนพิกเซลเพื่อความไวที่สูงขึ้นและอัตราเฟรมที่เร็วขึ้น ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการถ่ายภาพที่มีแสงน้อย- และความเร็วสูง
ส่วนที่ 2: ข้อได้เปรียบทางเทคนิคหลัก
2.1 สถาปัตยกรรมพิกเซลขนาดใหญ่ – ต่ำ-ราชาแสง
พิกเซลขนาด 5.48μm จับโฟตอนได้มากกว่าพิกเซล 2.74μm ถึง 4 เท่า ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพควอนตัมได้อย่างมาก กระแสมืดและสัญญาณรบกวนชั่วคราวต่ำช่วยเพิ่ม SNR ซึ่งช่วยลดผลบวกลวงในไปป์ไลน์การมองเห็นของ AI ความจุเต็ม-หลุมสูงจะขยายช่วงไดนามิก โดยคงทั้งส่วนไฮไลต์และเงาไว้
2.2 Global Shutter – เหมาะสำหรับการเคลื่อนไหว-ด้วยความเร็วสูง
ต่างจากบานม้วนสำหรับผู้บริโภคทั่วไป โกลบอลชัตเตอร์เปิดเผยพิกเซลทั้งหมดพร้อมกัน ซึ่งขจัดความผิดเพี้ยนของ "เยลลี่" ในระหว่างการเคลื่อนไหวเร็ว-ซึ่งสำคัญมากสำหรับ-การตรวจสอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูงหรือการประกอบทางอุตสาหกรรม
2.3 อัลตร้า-อัตราเฟรมสูง – 423fps
จับภาพความละเอียดเต็ม 423- เฟรมต่อวินาที ทำให้สามารถหยุดการเคลื่อนไหวที่รวดเร็วเป็นพิเศษ-ได้ การใช้งานประกอบด้วยการตรวจสอบ SMT ความเร็วสูง- การวิเคราะห์การกีฬา และการถ่ายภาพทางวิทยาศาสตร์ของปรากฏการณ์ที่มองไม่เห็นด้วยตามนุษย์
2.4 1-ช็อต HDR – เก็บรายละเอียดในฉากที่ซับซ้อน
HDR ขยายช่วงไดนามิกในการรับแสงครั้งเดียวโดยไม่ลดอัตราเฟรม ทำให้มั่นใจในการตรวจจับที่เชื่อถือได้แม้ในพื้นผิวที่มีคอนทราสต์สูง- เช่น แผ่นบัดกรีสะท้อนแสงและหน้ากากประสานสีเข้ม
2.5 บรรจุภัณฑ์แบบโมดูลาร์ – ความยืดหยุ่นในการออกแบบกล้อง
แพ็คเกจเซรามิกพร้อมขั้วต่อ (45 × 52 มม.) เป็นพิน-เข้ากันได้กับ IMX927/937 ข้อดี:
การออกแบบแพลตฟอร์มกล้องอเนกประสงค์
ความสามารถในการเปลี่ยนเซ็นเซอร์ (26MP–105MP, 56–423fps)
ข้อกำหนดการกระจายความร้อนเพื่อการทำงานที่มั่นคงในระยะยาว-
2.6 คุณสมบัติการถ่ายภาพ
ROI ที่กำหนดค่าได้สำหรับอัตราเฟรมที่สูงขึ้น
โหมดการอ่านข้อมูลหลายโหมดสำหรับการแลกเปลี่ยนความละเอียด/ความไว-
ได้รับช่วง 0–48dB (12 บิต), 0–42dB (10/8 บิต)
หลาย-เลน SLVS-EC (2/4/6/8/4×2/6×2/8×2)
ส่วนที่ 3: ความเข้ากันได้ของโมดูลเอนโดสโคป
3.1 การประเมินความเป็นไปได้
IMX947 สามารถใช้กับระบบส่องกล้องได้โดยมีข้อจำกัด:
ขนาดบรรจุภัณฑ์ (45 × 52 มม.) ใหญ่เกินไปสำหรับปลายกล้องเอนโดสโคปแบบยืดหยุ่น
เหมาะสำหรับกล้องเอนโดสโคปแบบแข็ง (กล้องส่องทางไกล กล้องโธราสโคป อาร์โทรสโคป) กล้องจุลทรรศน์ผ่าตัด หรือกล้องเอนโดสโคปอุตสาหกรรม ซึ่งมีข้อจำกัดด้านพื้นที่ที่เข้มงวดน้อยกว่า
3.2 คุณค่าเฉพาะในการใช้งานส่องกล้อง
ความไวของพิกเซลขนาดใหญ่: ภาพที่สว่างขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีแสงน้อย- ซึ่งช่วยลดความต้องการแสงสว่าง
ชัตเตอร์ทั่วโลก: ลดภาพเบลอจากการเคลื่อนไหวของอวัยวะหรือเนื้อเยื่อ ช่วยให้การผ่าตัดมีความแม่นยำ
ศักยภาพที่ 423fps: บันทึกไดนามิกที่รวดเร็วเป็นพิเศษ-สำหรับการวิจัยเฉพาะทาง เช่น การเคลื่อนไหวของเส้นเสียงหรือลิ้นหัวใจ
ฟลูออเรสเซนต์ขาวดำ: ความไวของ NIR สูงสำหรับการผ่าตัดตามคำแนะนำของ ICG- ซึ่งแสดงภาพขอบของเนื้องอกและวิถีทางน้ำเหลืองได้อย่างชัดเจน
ความแม่นยำของสี: สี AQB รองรับการสร้างความแตกต่างของเนื้อเยื่อและการประเมินการวินิจฉัย
3.3 การเปรียบเทียบกับเซนเซอร์เอนโดสโคปอื่นๆ
ความละเอียดของเซ็นเซอร์ รูปแบบขนาดพิกเซล จุดแข็งความเข้ากันได้ของกล้องเอนโดสโคป
IMX947 26MP 5.48μm 2.5" กล้องจุลทรรศน์แบบแข็ง/แบบผ่าตัด แสงต่ำ- แสงฟลูออเรสเซนต์ ความเร็วสูง-
กระแสหลัก 2–8MP 2–3μm 1/3–1/1.8" การนำทางประจำที่ยืดหยุ่นและเข้มงวด
IMX06A 50MP 1.6μm 1" แบบแข็ง/ยืดหยุ่นบางส่วน การสร้างภาพคงที่ที่มีความละเอียดสูง-สูง-
IMX947 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการถ่ายภาพฟลูออเรสเซนต์ที่มีแสงน้อย-และความเร็วสูง- ซึ่งความไวเป็นสิ่งสำคัญ
ส่วนที่ 4: การใช้งานที่สำคัญ
การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ (2D/3D AOI): การสแกน PCB ความเร็วสูง- การวัดแสง 3 มิติในระยะสั้น
อุปกรณ์กึ่งตัวนำและอิเล็กทรอนิกส์: ข้อบกพร่องของเวเฟอร์ แพ็คเกจชิป และการตรวจสอบมาส์กด้วยความไวและความเร็วสูง
การควบคุมคุณภาพแบตเตอรี่ลิเธียม-: การตรวจสอบแบบเรียลไทม์-ในระหว่างกระบวนการม้วน/ซ้อนอย่างรวดเร็ว
จอแบน: การตรวจจับข้อบกพร่องระดับพิกเซล-ด้วย SNR สูง
การตรวจสอบแผงโซลาร์เซลล์: การตรวจจับรอยแตกขนาดเล็กและข้อบกพร่องที่มีความละเอียดสูง-
การทำโปรไฟล์เลเซอร์ 3 มิติ: แผนที่ความสูงที่แม่นยำพร้อม SNR สูง
Sports & Motion Capture: บันทึกการเคลื่อนไหวที่รวดเร็วที่ 423fps ด้วยความละเอียดเต็ม 26MP
การถ่ายภาพทางอากาศ: ความไวสูงสำหรับการทำแผนที่ การลาดตระเวน และการตรวจสอบภายใต้แสงน้อย-
การถ่ายภาพทางวิทยาศาสตร์: ปรากฏการณ์{0}}ความเร็วสูงและการถ่ายภาพวิจัยที่มีแสงน้อย-
ส่วนที่ 5: ข้อเสนอแนะในการคัดเลือก
สถานการณ์สำหรับการเลือกสีดำ-และ- IMX947 AMB
การตรวจสอบวัตถุที่ข้อมูลสีไม่เกี่ยวข้อง เช่น เวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ ส่วนประกอบโลหะที่มีความแม่นยำ หรืออิเล็กโทรดแบตเตอรี่ลิเธียม
ทำการวัดแบบ 3 มิติโดยใช้แสงที่มีโครงสร้างหรือเลเซอร์ แสดงผลแผนที่ความสูง
ทำงานในสภาพแสงที่ต่ำมาก-ซึ่งต้องใช้ความไวสูงสุด
การทำภาพเรืองแสงหรือการถ่ายภาพหลายสเปกตรัม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสเปกตรัมใกล้-อินฟราเรด
ทำการวิเคราะห์เชิงปริมาณตามค่าความเข้มระดับสีเทา
สถานการณ์สำหรับการเลือกสี IMX947 AQB
การตรวจสอบส่วนประกอบหรือเครื่องหมายที่ต้องอาศัยรหัสสี
ดำเนินการตรวจสอบความสม่ำเสมอของสี เช่น ในบรรจุภัณฑ์ยาหรือการควบคุมคุณภาพการพิมพ์
การสร้างภาพสีที่ใช้งานง่ายสำหรับการตรวจสอบหรือแสดงผลด้วยภาพ
การเรียงลำดับหรือให้คะแนนงานตามสี เช่น ในการแปรรูปอาหาร
การบันทึกช่องสีหลายสีพร้อมกันเพื่อการวิเคราะห์ที่ซับซ้อน
ส่วนที่ 6: ข้อควรพิจารณาในการรวมระบบ
6.1 อินเทอร์เฟซและแบนด์วิธ
ซีรีส์ IMX947 รองรับอินเทอร์เฟซ SLVS-EC v3.1/v3.2 ด้วยความเร็วสูงสุด 12.5Gbps ต่อเลน อัตราข้อมูลที่สูงต่อเลนจะช่วยลดจำนวนเลนที่จำเป็นสำหรับการรับส่งข้อมูลที่กำหนด ซึ่งขยายช่วงของ FPGA ที่เข้ากันได้
ที่เอาต์พุต 423fps ของรูปภาพ 26MP 8- บิต อัตราข้อมูลจะอยู่ที่ประมาณ 11.1 พันล้านพิกเซลต่อวินาที โดยต้องใช้แบนด์วิดท์ ~88.8Gbps ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการกำหนดค่าแบบหลายเลน การกำหนดค่าช่องทางที่รองรับ ได้แก่ 2/4/6/8 และ 4×2/6×2/8×2
6.2 การเชื่อมต่อกับแพลตฟอร์มหลัก
อินเทอร์เฟซ SLVS-EC ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อกับแพลตฟอร์มตัวประมวลผลกระแสหลักที่หลากหลาย:
แพลตฟอร์มการประมวลผลวิดีโอ Ambarella
NVIDIA Jetson ฝังแพลตฟอร์ม AI
แพลตฟอร์ม Intel FPGA
SoC และ ISP อื่นๆ ที่รองรับ SLVS-EC
6.3 การออกแบบการระบายความร้อน
IMX947 สร้างความร้อนได้มากในระหว่างการทำงานที่ความเร็วสูง- แพ็คเกจนี้มีพื้นที่สำหรับระบายความร้อน ช่วยให้การจัดการระบายความร้อนมีประสิทธิภาพ ผู้วางระบบควรออกแบบโซลูชันการระบายความร้อนที่เหมาะสมเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่มั่นคงในระยะยาว-
ส่วนที่ 7: แนวโน้มเทคโนโลยีและผลกระทบต่ออุตสาหกรรม
การเปิดตัวซีรีส์ Sony IMX947 ช่วยเติมเต็มแพลตฟอร์ม Pregius S สำหรับการถ่ายภาพขนาดใหญ่-พิกเซลและความเร็วสูง- เมื่อรวมความละเอียด 26MP เข้ากับความเร็ว 423fps และพิกเซลขนาดใหญ่ 5.48μm ทำให้ IMX947 มอบประสิทธิภาพในอุดมคติสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่ต้องการความไวแสงต่ำมาก-และการจับภาพที่รวดเร็ว
เมื่อเปรียบเทียบกับซีรีส์ IMX927 ที่เน้นความละเอียด- IMX947 มีแนวทางทางเทคโนโลยีที่แตกต่างออกไป นั่นคือ จัดลำดับความสำคัญของคุณภาพพิกเซลมากกว่าจำนวนที่แท้จริง นี่ไม่ใช่การประนีประนอม แต่เป็นการตอบสนองความต้องการของตลาดเฉพาะอย่างแม่นยำ
สำหรับผู้วางระบบ การออกแบบที่เข้ากันได้กับพิน-ของ IMX947 ช่วยให้สามารถสลับเซ็นเซอร์ IMX927/937 บนแพลตฟอร์มกล้องเดียวกันได้อย่างราบรื่น ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถพัฒนาแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์สากลและกำหนดค่าเซ็นเซอร์ตามความต้องการของลูกค้า ตั้งแต่ความละเอียดสูงไปจนถึงความไวสูง ซึ่งช่วยลดวงจรการพัฒนาได้อย่างมาก
สำหรับผู้ใช้- นี่หมายถึงตัวเลือกที่หลากหลายมากขึ้นสำหรับอุปกรณ์ตรวจสอบ ไม่ว่าจะต้องการความละเอียดสูงสุดหรือ-ความเร็วสูง แสงน้อย- มีโซลูชันเซ็นเซอร์ที่ตรงกันให้เลือก
พันธมิตร เช่น Macnica มอบชุดประเมินผล การสนับสนุนไดรเวอร์ ค่าที่ตั้งล่วงหน้าของ ISP ความช่วยเหลือในการเลือกออปติคอล และบริดจ์ไปยัง SoC และ FPGA ทั่วไป
บทสรุป
IMX947 AMB และ AQB เป็นตัวแทนของผลิตภัณฑ์เรือธงภายในแพลตฟอร์ม Pregius S ของ Sony โดยมีความสมดุลที่น่าประทับใจด้วยความละเอียด 26MP, เอาต์พุต 423fps และความไวพิกเซลขนาดใหญ่ 5.48μm- เป็นตัวเลือกองค์ประกอบหลักใหม่สำหรับแอปพลิเคชันวิชันอุตสาหกรรมที่ต้องการทั้งความไวสูงและการบันทึกภาพความเร็วสูง-
สำหรับนักพัฒนาอุปกรณ์ทางการแพทย์ แม้ว่าขนาดของเซ็นเซอร์จะป้องกันไม่ให้รวมเข้ากับกล้องเอนโดสโคปแบบยืดหยุ่นได้โดยตรง แต่ก็เหมาะสำหรับกล้องเอนโดสโคปแบบแข็ง กล้องจุลทรรศน์ผ่าตัด และอุปกรณ์สร้างภาพทางคลินิก ซึ่งช่วยให้สามารถถ่ายภาพแสงฟลูออเรสเซนต์-แสงต่ำและจับภาพไดนามิก-สูง-พิเศษได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง รุ่นสีดำ-และ-สีขาวแสดงให้เห็นประสิทธิภาพในการผ่าตัดด้วยแสงเรืองแสงของ ICG- และอัตราเฟรม 423fps สามารถจับการเคลื่อนไหวทางสรีรวิทยาที่รวดเร็วซึ่งระบบทั่วไปไม่สามารถทำได้
วิวัฒนาการทางเทคโนโลยียังคงดำเนินต่อไปอย่างไม่หยุดยั้ง แต่ผลิตภัณฑ์อย่าง IMX947 กำลังเปิดขอบเขตใหม่โดยสิ้นเชิงสำหรับการถ่ายภาพทางอุตสาหกรรม
