Bởi Người quan sát ngành bán dẫn
Giới thiệu: Khi tốc độ đáp ứng độ phân giải
Trong lĩnh vực thị giác máy, các kỹ sư từ lâu đã phải đối mặt với một sự đánh đổi-khó khăn: theo đuổi độ phân giải cao đồng nghĩa với việc hy sinh tốc độ khung hình, trong khi để đạt được-tốc độ chụp cao đòi hỏi phải thỏa hiệp về chất lượng pixel. Câu hỏi hóc búa-trong toàn ngành này tồn tại trong nhiều năm và hiện đang được giải quyết dần dần nhờ cảm biến Pregius S thế hệ-mới của Sony.
Vào năm 2025, Nhóm Giải pháp Bán dẫn của Sony đã giới thiệu cảm biến hình ảnh CMOS màn trập toàn cầu dòng IMX937, bao gồm IMX937 AMB đơn sắc và IMX937 AQB màu. Dựa trên nền tảng công nghệ của dòng IMX927, những cảm biến này mang lại-độ phân giải cực cao 105MP và tốc độ đầu ra-cao 56 khung hình/giây, mang đến tùy chọn thành phần cốt lõi mới cho thiết bị kiểm tra công nghiệp.
Bài viết này phân tích toàn diện giá trị thực của hai cảm biến này trên bốn khía cạnh: so sánh thông số kỹ thuật, phân tích lợi thế cốt lõi, đánh giá khả năng thích ứng của nội soi và các lĩnh vực ứng dụng chính.
I. So sánh thông số kỹ thuật của IMX937 AMB và IMX937 AQB
1.1 Nền tảng kỹ thuật được chia sẻ
Cả hai cảm biến đều có chung công nghệ nền tảng, sử dụng cấu trúc xếp chồng chiếu sáng mặt sau Pregius S độc quyền của Sony. Kiến trúc này tách lớp pixel khỏi lớp mạch, cho phép xử lý tín hiệu nhanh hơn trong khi vẫn duy trì độ nhạy cao.
Thông số Mục Thông số kỹ thuật Giá trị
Kích thước cảm biến 2,5 inch (đường chéo 39,7mm)
Điểm ảnh hiệu dụng 10.272 (H) × 10.272 (V)=Khoảng 105,5 triệu pixel
Kích thước pixel 2,74μm × 2,74μm
Loại màn trập Màn trập toàn cầu
Giao diện đầu ra SLVS EC (Hỗ trợ 4.752 / 9.504 / 12.474 Gbps/Làn)
Loại gói Gói gốm có đầu nối, Kích thước 45mm × 52mm
Bộ lọc màu Không có cho phiên bản đơn sắc / Bayer RGB cho phiên bản màu
1.2 Sự khác biệt cốt lõi: Con đường riêng biệt cho đơn sắc và màu sắc
Sự khác biệt cơ bản giữa IMX937 AMB (phiên bản đơn sắc) và IMX937 AQB (phiên bản màu) nằm ở việc có hay không có mảng lọc màu. Sự khác biệt này dẫn đến các đặc điểm sau:
Độ nhạy ánh sáng: Bằng cách loại bỏ bộ lọc màu, phiên bản đơn sắc cho phép ánh sáng tới trực tiếp tiếp cận các điốt quang, đạt được hiệu suất lượng tử cao hơn và hiệu suất vượt trội trong điều kiện ánh sáng yếu. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các trường hợp chụp-tốc độ cao yêu cầu thời gian phơi sáng ngắn.
Độ phân giải không gian: Mỗi pixel trong phiên bản đơn sắc ghi lại thông tin độ chói một cách độc lập, đạt độ phân giải tối đa theo lý thuyết là 105 triệu pixel. Phiên bản màu yêu cầu thuật toán khử màu để tái tạo lại màu sắc, quá trình này gây ra hiện tượng mất chi tiết một chút.
Hiệu suất tốc độ khung hình: Cả hai cảm biến đều duy trì tốc độ khung hình giống hệt nhau ở đầu ra pixel đầy đủ: 56 khung hình/giây ở 8 bit, 51 khung hình/giây ở 10 bit và 36 khung hình/giây ở 12 bit. Điều này đảm bảo tốc độ chụp không bị ảnh hưởng bất kể lựa chọn đơn sắc hay màu sắc.
Đặc điểm đầu ra: Phiên bản đơn sắc tạo ra hình ảnh thang độ xám thuần túy, lý tưởng cho phân tích định lượng và đo lường 3D. Phiên bản màu xuất ra dữ liệu định dạng Bayer thô, yêu cầu xử lý màu tiếp theo để khôi phục hình ảnh đầy đủ màu sắc.
1.3 Sự khác biệt về vị trí so với dòng IMX927
Đáng chú ý, IMX937 và IMX927 có chung kiến trúc và độ phân giải pixel giống hệt nhau nhưng khác nhau về thông số tốc độ khung hình. IMX927 hỗ trợ đầu ra tốc độ cao-lên tới 112 khung hình/giây (8 bit), trong khi IMX937 hoạt động ở tốc độ 56 khung hình/giây (8 bit). Sự khác biệt này cho thấy dòng IMX937 có thể ưu tiên hiệu suất sử dụng điện năng hoặc độ sâu xử lý tín hiệu, giúp dòng IMX937 phù hợp hơn với các ứng dụng yêu cầu tốc độ khung hình vừa phải nhưng chất lượng hình ảnh nghiêm ngặt.
II. Ưu điểm cốt lõi: Ba điểm nổi bật về kỹ thuật chính của dòng IMX937
2.1 Màn trập toàn cầu: Biến dạng-Chụp chuyển động miễn phí
Không giống như màn trập lăn thường được sử dụng trong máy ảnh tiêu dùng, IMX937 sử dụng thiết kế màn trập toàn cầu trong đó tất cả các pixel hiển thị đồng thời. Điều này có nghĩa là:
Khi chụp các vật thể-chuyển động nhanh, hình ảnh sẽ không bị nghiêng hoặc giãn-loại bỏ hiệu ứng thạch. Điều này rất quan trọng để chụp các bảng mạch, tấm bán dẫn hoặc linh kiện điện tử chuyển động nhanh trên dây chuyền sản xuất công nghiệp. Ngay cả khi các vật thể dịch chuyển trong khi phơi sáng, màn trập toàn cầu vẫn duy trì tính toàn vẹn hình học thực sự.
2.2 1 Chụp HDR: Chụp chi tiết trong các cảnh phức tạp
Dòng IMX937 tích hợp công nghệ 1 Shot HDR, mở rộng dải động trong một lần phơi sáng trong khi vẫn duy trì tốc độ khung hình và độ phân giải gốc.
Công nghệ này có giá trị đáng kể cho việc kiểm tra công nghiệp. Lấy việc kiểm tra PCB làm ví dụ: một bảng mạch đồng thời có các mối hàn kim loại có độ phản chiếu cao và các lớp điện trở hàn màu đen hấp thụ ánh sáng-, tạo ra sự chênh lệch cực lớn về độ sáng. Cảm biến truyền thống thường gặp khó khăn trong việc chụp cả hai khu vực, dẫn đến vùng sáng quá mức hoặc vùng tối thiếu sáng. 1 Ảnh HDR bảo toàn chi tiết ở cả hai khu vực, giảm đáng kể tỷ lệ đánh giá sai.
2.3 Bao bì mô-đun: Tăng cường sự thuận tiện cho việc tích hợp hệ thống
Dòng IMX937 sử dụng gói gốm được trang bị đầu nối-mới được phát triển của Sony có kích thước 45mm × 52mm. Thiết kế này cung cấp một số lợi thế:
Khả năng tháo rời cho phép dễ dàng hoán đổi các cảm biến trong các mô-đun máy ảnh, đơn giản hóa việc lắp ráp trong quá trình sản xuất máy ảnh. Tất cả 16 sản phẩm trong dòng IMX927/937 đều có chung các đầu nối và định nghĩa chân cắm giống hệt nhau. Điều này cho phép các nhà sản xuất máy ảnh thiết kế các nền tảng bo mạch chủ đa năng, cho phép thay thế linh hoạt các cảm biến với các thông số kỹ thuật khác nhau dựa trên yêu cầu của khách hàng.
Mặt sau của gói có không gian dành riêng để lắp đặt tản nhiệt, tạo điều kiện quản lý nhiệt hiệu quả và đảm bảo độ ổn định của cảm biến trong quá trình hoạt động kéo dài.
III. Phân tích khả năng tương thích mô-đun máy ảnh nội soi
Đây là mối quan tâm hàng đầu của các nhà phát triển thiết bị y tế. Dòng IMX937 có thể được sử dụng trong mô-đun máy ảnh nội soi không?
3.1 Đánh giá tính khả thi
Về mặt kỹ thuật, dòng IMX937 có thể được sử dụng trong các hệ thống hình ảnh nội soi, nhưng vẫn tồn tại những hạn chế đáng kể về ứng dụng.
Hạn chế về kích thước: Kích thước gói của cảm biến là 45mm × 52mm. Kích thước này vượt quá đáng kể giới hạn đường kính 10–12 mm của các đầu ống nội soi linh hoạt truyền thống, khiến cho việc tích hợp vào đầu trước của các ống chèn có thể uốn cong là không thể.
Phạm vi ứng dụng: Đối với ống nội soi cứng, cảm biến có thể được đặt trong đầu camera bên ngoài và kết nối với-hệ thống quang học mặt trước thông qua cụm thấu kính hoặc sợi quang, trong đó các hạn chế về kích thước tương đối linh hoạt. Đối với các hệ thống tích hợp kính hiển vi phẫu thuật, cảm biến có thể được gắn bên trong thân kính hiển vi, loại bỏ hoàn toàn các hạn chế về kích thước.
3.2 Giá trị duy nhất trong ứng dụng nội soi
Nếu có thể khắc phục được những hạn chế về kích thước, dòng IMX937 mang lại những lợi thế khác biệt trong nội soi:
Giá trị của Global Shutter: Trong phẫu thuật nội soi lồng ngực hoặc nội soi, nhịp tim, chuyển động hô hấp và nhịp mạch máu gây ra sự dịch chuyển mô. Màn trập toàn cầu giúp giảm hiện tượng nhòe chuyển động một cách hiệu quả, mang đến cho bác sĩ phẫu thuật hình ảnh-rõ ràng hơn theo thời gian thực.
Ứng dụng huỳnh quang với phiên bản đơn sắc: Độ nhạy cao của IMX937 AMB đơn sắc ở dải-hồng ngoại gần khiến nó trở nên lý tưởng cho việc chụp ảnh huỳnh quang màu lục indocyanine (ICG). Trong các ca phẫu thuật gan mật hoặc ung thư có hướng dẫn của ICG-, cảm biến đơn sắc sẽ ghi lại các tín hiệu huỳnh quang với độ rõ nét cao hơn.
Hiển thị màu sắc trung thực: Màu IMX937 AQB phù hợp cho các tình huống phẫu thuật yêu cầu đánh giá màu mô chính xác, chẳng hạn như xác định tổn thương đường tiêu hóa và thăm dò nội soi.
3.3 So sánh với các cảm biến khác của Sony
Mẫu cảm biến Độ phân giải Loại màn trập Kích thước gói Tương thích nội soi
IMX937 105MP Global Shutter 45×52 mm Tương thích với kính hiển vi phẫu thuật/cứng nhắc
IMX927 105MP Global Shutter 45×52 mm Tương thích với kính hiển vi phẫu thuật/cứng nhắc
IMX661 128MP Global Shutter Lớn hơn Tương thích cứng nhắc
IMX811 247MP Màn trập lăn 75×63,6 mm Tương thích với máy nội soi cứng
Cảm biến nội soi chính thống 2 8MP Màn trập lăn/Màn trập toàn cầu<15mm Fully compatible with flexible/rigid endoscopes
IV. Tổng quan về các lĩnh vực ứng dụng chính
4.1 Kiểm tra quang học tự động
Thị trường mục tiêu chính của dòng IMX937 là kiểm tra quang học tự động, bao gồm cả AOI 2D và AOI 3D.
Trong sản xuất điện tử, việc tăng tốc độ thu nhỏ linh kiện sẽ thách thức các thiết bị kiểm tra truyền thống có độ phân giải không đủ. Độ phân giải 105MP cho phép phạm vi-ảnh chụp một lần trên các khu vực PCB lớn hơn trong khi vẫn duy trì khả năng nhận dạng rõ ràng các thành phần có kích thước 01005-. Màn trập toàn cầu đảm bảo hình ảnh không bị biến dạng-của các bảng mạch chuyển động nhanh, trong khi HDR 1 lần chụp bảo toàn các chi tiết ở cả mối hàn kim loại và nền đen.
4.2 Kiểm tra chất bán dẫn và điện tử chính xác
Các ứng dụng như phát hiện khuyết tật tấm bán dẫn, kiểm tra chất lượng đóng gói chip và kiểm tra mặt nạ đòi hỏi các yêu cầu về độ phân giải ngày càng nghiêm ngặt. Mật độ điểm ảnh cao của dòng IMX937 cho phép bao phủ các vùng bán dẫn lớn hơn chỉ trong một lần chụp ảnh, giảm nhu cầu ghép ảnh và nâng cao hiệu quả kiểm tra.
4.3 Kiểm tra màn hình phẳng
Việc phát hiện lỗi cấp độ pixel-trên tấm nền OLED và LCD yêu cầu
