โดยผู้สังเกตการณ์อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์
บทนำ: เมื่อความเร็วพบกับความละเอียด
ในด้านแมชชีนวิชัน วิศวกรต้องเผชิญกับการแลกเปลี่ยนที่ยากลำบาก-มานานแล้ว: การแสวงหาความละเอียดสูงหมายถึงการเสียสละอัตราเฟรม ในขณะที่การจับภาพความเร็วสูง-จะต้องลดทอนคุณภาพของพิกเซลลง ปริศนา-ทั่วทั้งอุตสาหกรรมนี้ซึ่งคงอยู่มานานหลายปี ขณะนี้ได้รับการแก้ไขอย่างต่อเนื่องโดยเซ็นเซอร์ Pregius S รุ่นใหม่ของ Sony-
ในปี 2025 กลุ่มโซลูชั่นเซมิคอนดักเตอร์ของ Sony ได้เปิดตัวเซนเซอร์ภาพ CMOS ชัตเตอร์ทั่วโลกซีรีส์ IMX937 ซึ่งประกอบด้วย IMX937 AMB ขาวดำและ IMX937 AQB สี เซนเซอร์เหล่านี้สร้างจากรากฐานทางเทคโนโลยีของซีรีส์ IMX927 โดยให้ความละเอียดสูงพิเศษ-ที่ 105MP และเอาต์พุตความเร็วสูง-ที่ 56fps นำเสนอตัวเลือกส่วนประกอบหลักใหม่สำหรับอุปกรณ์ตรวจสอบทางอุตสาหกรรม
บทความนี้จะวิเคราะห์มูลค่าที่แท้จริงของเซ็นเซอร์ทั้งสองนี้ในสี่มิติอย่างครอบคลุม ได้แก่ การเปรียบเทียบข้อกำหนดทางเทคนิค การวิเคราะห์ข้อได้เปรียบหลัก การประเมินความสามารถในการปรับตัวของกล้องเอนโดสโคป และขอบเขตการใช้งานหลัก
I. การเปรียบเทียบข้อกำหนดทางเทคนิคของ IMX937 AMB และ IMX937 AQB
1.1 แพลตฟอร์มทางเทคนิคที่ใช้ร่วมกัน
เซ็นเซอร์ทั้งสองใช้เทคโนโลยีพื้นฐานเดียวกัน โดยใช้โครงสร้างแบบซ้อนแสง Pregius S back- ที่เป็นเอกสิทธิ์ของ Sony สถาปัตยกรรมนี้แยกชั้นพิกเซลออกจากชั้นวงจร ทำให้สามารถประมวลผลสัญญาณได้เร็วขึ้นในขณะที่ยังคงความไวสูงไว้
พารามิเตอร์ รายการ ข้อมูลจำเพาะ ค่า
ขนาดเซนเซอร์ 2.5 นิ้ว (แนวทแยง 39.7 มม.)
พิกเซลที่ใช้งานจริง 10,272 (H) × 10,272 (V)=ประมาณ 105.5 ล้านพิกเซล
ขนาดพิกเซล 2.74μm × 2.74μm
ประเภทชัตเตอร์ โกลบอลชัตเตอร์
อินเทอร์เฟซเอาท์พุต SLVS EC (รองรับ 4.752 / 9.504 / 12.474 Gbps/เลน)
ประเภทบรรจุภัณฑ์ แพ็คเกจเซรามิกพร้อมขั้วต่อ ขนาด 45 มม. × 52 มม
ฟิลเตอร์สีไม่มีสำหรับเวอร์ชันขาวดำ / Bayer RGB สำหรับเวอร์ชันสี
1.2 ความแตกต่างหลัก: เส้นทางที่แตกต่างสำหรับขาวดำและสี
ความแตกต่างพื้นฐานระหว่าง IMX937 AMB (เวอร์ชันขาวดำ) และ IMX937 AQB (เวอร์ชันสี) อยู่ที่การมีหรือไม่มีอาร์เรย์ฟิลเตอร์สี ความแตกต่างนี้ส่งผลให้มีลักษณะดังต่อไปนี้:
ความไวแสง: ด้วยการถอดฟิลเตอร์สีออก รุ่นขาวดำจะช่วยให้แสงตกกระทบเข้าถึงโฟโตไดโอดได้โดยตรง ทำให้ได้ประสิทธิภาพควอนตัมที่สูงขึ้นและประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในสภาพแสงน้อย- นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับสถานการณ์การถ่ายภาพความเร็วสูง-ซึ่งต้องใช้เวลาเปิดรับแสงสั้น
ความละเอียดเชิงพื้นที่: แต่ละพิกเซลในเวอร์ชันขาวดำจะบันทึกข้อมูลความสว่างอย่างอิสระ ทำให้ได้ความละเอียดสูงสุดทางทฤษฎีที่ 105 ล้านพิกเซล เวอร์ชันสีต้องใช้อัลกอริธึมการสาธิตเพื่อสร้างสีขึ้นมาใหม่ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ทำให้รายละเอียดหายไปเล็กน้อย
ประสิทธิภาพอัตราเฟรม: เซ็นเซอร์ทั้งสองรักษาอัตราเฟรมที่เหมือนกันที่เอาต์พุตเต็มพิกเซล: 56fps ที่ 8 บิต, 51fps ที่ 10 บิต และ 36fps ที่ 12 บิต ช่วยให้มั่นใจได้ว่าความเร็วในการถ่ายภาพจะไม่ได้รับผลกระทบไม่ว่าจะเลือกขาวดำหรือสีใดก็ตาม
ลักษณะเอาต์พุต: เวอร์ชันโมโนโครมจะให้เอาต์พุตภาพระดับสีเทาล้วน เหมาะสำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณและการวัด 3 มิติ เวอร์ชันสีจะแสดงข้อมูลรูปแบบ Raw ของไบเออร์ ซึ่งจำเป็นต้องมีการประมวลผลสีในภายหลังเพื่อคืนค่า-รูปภาพสีที่สมบูรณ์
1.3 ตำแหน่งที่แตกต่างจาก IMX927 Series
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง IMX937 และ IMX927 ใช้สถาปัตยกรรมพิกเซลและความละเอียดเหมือนกัน แต่มีข้อกำหนดด้านอัตราเฟรมแตกต่างกัน IMX927 รองรับเอาต์พุตความเร็วสูง-สูงสุด 112fps (8 บิต) ในขณะที่ IMX937 ทำงานที่ 56fps (8 บิต) ความแตกต่างนี้ชี้ให้เห็นว่าซีรีส์ IMX937 อาจให้ความสำคัญกับประสิทธิภาพการใช้พลังงานหรือความลึกในการประมวลผลสัญญาณ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการอัตราเฟรมปานกลางแต่คุณภาพของภาพที่เข้มงวด
ครั้งที่สอง ข้อได้เปรียบหลัก: จุดเด่นทางเทคนิคที่สำคัญสามประการของซีรีส์ IMX937
2.1 Global Shutter: การบิดเบือน-การจับภาพเคลื่อนไหวอย่างอิสระ
ต่างจาก Rolling Shutter ที่ใช้กันทั่วไปในกล้องทั่วไป IMX937 ใช้การออกแบบชัตเตอร์ทั่วโลกที่พิกเซลทั้งหมดแสดงพร้อมกัน ซึ่งหมายความว่า:
เมื่อถ่ายภาพวัตถุที่เคลื่อนที่เร็ว- จะไม่มีการเอียงหรือยืดภาพ-เพื่อกำจัดเอฟเฟกต์เยลลี่ นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการจับแผงวงจร เวเฟอร์ หรือชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วในสายการผลิตทางอุตสาหกรรม แม้ว่าวัตถุจะเคลื่อนที่ระหว่างการเปิดรับแสง ชัตเตอร์ส่วนกลางยังคงรักษาความสมบูรณ์ทางเรขาคณิตอย่างแท้จริง
2.2 1 ช็อต HDR: จับภาพโดยละเอียดในฉากที่ซับซ้อน
ซีรี่ส์ IMX937 รวมเอาเทคโนโลยี 1 Shot HDR ไว้ด้วยกัน ซึ่งขยายช่วงไดนามิกภายในการรับแสงครั้งเดียว ในขณะที่ยังคงอัตราเฟรมและความละเอียดดั้งเดิมไว้
เทคโนโลยีนี้มีคุณค่าอย่างมากสำหรับการตรวจสอบทางอุตสาหกรรม ยกตัวอย่างการตรวจสอบ PCB: แผงวงจรมีข้อต่อโลหะบัดกรีที่มีการสะท้อนแสงสูงและ-ชั้นต้านทานโลหะบัดกรีสีดำดูดซับแสง ทำให้เกิดความแตกต่างของความสว่างอย่างมาก เซ็นเซอร์แบบเดิมมักจะประสบปัญหาในการจับภาพทั้งสองส่วน ส่งผลให้เกิดไฮไลท์ที่เปิดรับแสงมากเกินไปหรือแสงเงาที่เปิดรับแสงน้อยเกินไป. 1 Shot HDR จะรักษารายละเอียดในทั้งสองพื้นที่ ซึ่งช่วยลดอัตราการตัดสินที่ผิดพลาดลงอย่างมาก
2.3 บรรจุภัณฑ์แบบแยกส่วน: เพิ่มความสะดวกสบายสำหรับการรวมระบบ
ซีรีส์ IMX937 ใช้ตัวเชื่อมต่อที่พัฒนาขึ้นใหม่ของ Sony- แพ็คเกจเซรามิกที่ติดตั้งขนาด 45 มม. × 52 มม. การออกแบบนี้มีข้อดีหลายประการ:
การถอดออกทำให้สามารถเปลี่ยนเซ็นเซอร์ภายในโมดูลกล้องได้อย่างง่ายดาย ช่วยให้การประกอบระหว่างการผลิตกล้องทำได้ง่ายขึ้น ผลิตภัณฑ์ทั้ง 16 รายการในซีรีส์ IMX927/937 ใช้คอนเนคเตอร์และคำจำกัดความพินเหมือนกัน ช่วยให้ผู้ผลิตกล้องสามารถออกแบบแพลตฟอร์มมาเธอร์บอร์ดอเนกประสงค์ ช่วยให้เปลี่ยนเซ็นเซอร์ได้อย่างยืดหยุ่นด้วยข้อกำหนดเฉพาะที่แตกต่างกันตามความต้องการของลูกค้า
ด้านหลังของแพ็คเกจมีพื้นที่สงวนไว้สำหรับการติดตั้งแผงระบายความร้อน อำนวยความสะดวกในการจัดการระบายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ และรับประกันความเสถียรของเซ็นเซอร์ระหว่างการทำงานเป็นเวลานาน
ที่สาม การวิเคราะห์ความเข้ากันได้ของโมดูลกล้องเอนโดสโคป
นี่เป็นข้อกังวลหลักสำหรับนักพัฒนาอุปกรณ์การแพทย์ IMX937 series สามารถใช้กับโมดูลกล้องเอนโดสโคปได้หรือไม่
3.1 การประเมินความเป็นไปได้
ในทางเทคนิค IMX937 series สามารถใช้ในระบบถ่ายภาพด้วยการส่องกล้องได้ แต่ก็มีข้อจำกัดในการใช้งานที่สำคัญอยู่
ข้อจำกัดด้านขนาด: ขนาดบรรจุภัณฑ์ของเซนเซอร์คือ 45 มม. × 52 มม. ขนาดนี้เกินขีดจำกัดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10–12 มม. ของปลายกล้องเอนโดสโคปแบบยืดหยุ่นแบบดั้งเดิมอย่างมาก ทำให้ไม่สามารถรวมเข้ากับส่วนหน้าของท่อสอดแบบโค้งงอได้
ขอบเขตการใช้งาน: สำหรับกล้องเอนโดสโคปที่มีความแข็งแกร่ง สามารถวางเซ็นเซอร์ไว้ในหัวกล้องภายนอกและเชื่อมต่อกับระบบออพติคอลส่วนหน้า-ผ่านชุดเลนส์หรือไฟเบอร์ออปติก ซึ่งข้อจำกัดด้านขนาดค่อนข้างผ่อนปรน สำหรับระบบบูรณาการกล้องจุลทรรศน์เพื่อการผ่าตัด สามารถติดตั้งเซ็นเซอร์ภายในตัวกล้องจุลทรรศน์ได้ ซึ่งช่วยขจัดข้อจำกัดด้านขนาดโดยสิ้นเชิง
3.2 คุณค่าเฉพาะในการใช้งานส่องกล้อง
หากสามารถเอาชนะข้อจำกัดด้านขนาดได้ IMX937 ซีรีส์มีข้อได้เปรียบที่แตกต่างในการส่องกล้อง:
คุณค่าของชัตเตอร์ทั่วโลก: ในระหว่างการผ่าตัดผ่านกล้องทรวงอกหรือการผ่าตัดผ่านกล้อง การเต้นของหัวใจ การเคลื่อนไหวของระบบทางเดินหายใจ และการเต้นของหลอดเลือดทำให้เกิดการเคลื่อนตัวของเนื้อเยื่อ โกลบอลชัตเตอร์ช่วยลดภาพเบลอจากการเคลื่อนไหวได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ศัลยแพทย์ได้รับภาพแบบเรียลไทม์-ที่ชัดเจนยิ่งขึ้น
การใช้งานเรืองแสงในเวอร์ชันขาวดำ: ความไวสูงของ IMX937 AMB ขาวดำในแถบอินฟราเรดใกล้- ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการถ่ายภาพเรืองแสงสีเขียวอินโดไซยานีน (ICG) ในระหว่างการผ่าตัดตับและมะเร็งวิทยาโดยใช้ ICG- เซ็นเซอร์ขาวดำจะจับสัญญาณเรืองแสงด้วยความชัดเจนที่เพิ่มขึ้น
การแสดงสีที่แท้จริง: สี IMX937 AQB เหมาะสำหรับสถานการณ์การผ่าตัดที่ต้องการการประเมินสีเนื้อเยื่อที่แม่นยำ เช่น การระบุรอยโรคในทางเดินอาหาร และการสำรวจผ่านกล้อง
3.3 การเปรียบเทียบกับเซนเซอร์ Sony อื่นๆ
รุ่นเซนเซอร์ ความละเอียด ประเภทชัตเตอร์ ขนาดบรรจุภัณฑ์ ความเข้ากันได้ของกล้องเอนโดสโคป
IMX937 105MP Global Shutter 45×52 มม. ใช้ได้กับกล้องจุลทรรศน์แบบแข็ง/ผ่าตัด
IMX927 105MP Global Shutter 45×52 มม. ใช้ได้กับกล้องจุลทรรศน์แบบแข็ง/ผ่าตัด
IMX661 128MP Global Shutter รองรับการใช้งานแบบแข็งขนาดใหญ่ขึ้น
IMX811 247MP Rolling Shutter 75×63.6 มม. ใช้ได้กับกล้องเอนโดสโคปแบบแข็ง
เซ็นเซอร์เอนโดสโคปกระแสหลัก 2 8MP Rolling Shutter/Global Shutter<15mm Fully compatible with flexible/rigid endoscopes
IV. ภาพรวมขอบเขตการใช้งานที่สำคัญ
4.1 การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ
ตลาดเป้าหมายหลักสำหรับซีรีส์ IMX937 คือการตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ ซึ่งครอบคลุมทั้ง 2D AOI และ 3D AOI
ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การเร่งการทำให้ส่วนประกอบมีขนาดเล็กลงจะท้าทายอุปกรณ์ตรวจสอบแบบเดิมๆ ที่มีความละเอียดไม่เพียงพอ ความละเอียด 105MP ช่วยให้สามารถครอบคลุม-ช็อตเดียวของพื้นที่ PCB ขนาดใหญ่ ในขณะที่ยังคงการระบุส่วนประกอบขนาด 01005- ไว้อย่างชัดเจน โกลบอลชัตเตอร์ช่วยให้มั่นใจได้ว่า-ภาพแผงวงจรที่เคลื่อนที่เร็วจะไม่ผิดเพี้ยน ในขณะที่ 1-Shot HDR จะรักษารายละเอียดทั้งในข้อต่อโลหะบัดกรีและพื้นผิวสีดำ
4.2 การตรวจสอบสารกึ่งตัวนำและอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ
การใช้งานต่างๆ เช่น การตรวจจับข้อบกพร่องของแผ่นเวเฟอร์ การตรวจสอบคุณภาพบรรจุภัณฑ์ชิป และการตรวจสอบหน้ากาก จำเป็นต้องมีข้อกำหนดในการแก้ปัญหาที่เข้มงวดมากขึ้น ความหนาแน่นของพิกเซลสูงของซีรีส์ IMX937 ช่วยให้ครอบคลุมพื้นที่เวเฟอร์ขนาดใหญ่ในการจับภาพเพียงภาพเดียว ลดความจำเป็นในการต่อภาพและเพิ่มประสิทธิภาพการตรวจสอบ
4.3 การตรวจสอบจอแบน
ต้องใช้การตรวจจับข้อบกพร่องระดับพิกเซล-บนแผง OLED และ LCD
