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2019.10.09

索尼發布具有全局快門功能和背照式像素結構的六款堆疊式CMOS影像傳感器

以緊湊尺寸實現更加精準快速的識別和測量,讓工業設備更“智能”

日本東京—索尼公司(下稱:索尼)宣布將發布六款具有全局快門功能的新型堆疊式CMOS影像傳感器,這些傳感器采用背照式像素結構,適用于工業設備應用。

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這些新款傳感器不僅尺寸緊湊,且成像性能高,拍攝移動物體時不會變形。它們均采用索尼的Pregius S堆疊CMOS影像傳感器技術,該技術具有全局快門功能,這是由索尼獨有的背照式像素結構實現的,該結構于2019年3月首次發布。

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

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隨著工廠和物流的自動化及省力化水平不斷提高,機器視覺相機扮演著越來越重要的角色。針對這類應用,索尼的新款影像傳感器結構更為緊湊的同時,保持了高成像性能。通過出色的成像性能,以及更精準快速的識別和測量,這些影像傳感器能有效提高生產率,讓工業設備更加“智能”。


IMX530 CMOS 影像傳感器(左:黑白型號 右:彩色型號)

產品型號

類型

樣品發貨日期

(預計)*2

樣品價格(不含稅)

IMX530 1.2英寸(對角線19.3mm)2455萬像素*1堆疊式CMOS影像傳感器

高速

2019年10月

210,000 日元

IMX531 1.1英寸(對角線17.5mm)2035萬像素*1堆疊式CMOS影像傳感器

2019年11月

182,000日元

IMX532 1.1英寸(對角線16.8mm)1619萬像素*1堆疊式CMOS影像傳感器

2019年11月

142,000日元

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IMX540 1.2英寸(對角線19.3mm)2455萬像素*1堆疊式CMOS影像傳感器

標準

2019年10月

150,000日元

IMX541 1.1英寸(對角線17.5mm)2035萬像素*1堆疊式CMOS影像傳感器

2019年11月

126,000日元

IMX542 1.1英寸(對角線16.8mm)1619萬像素*1堆疊式CMOS影像傳感器

2019年11月

99,000日元

*1:基于影像傳感器的有效像素標識方法

*2:此樣品出貨日期(計劃)是黑白型號樣品。彩色型號樣品一個月后可出貨。

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為了在工廠和物流中實現先進的自動化,例如以自動化檢查取代常規的目測檢查,這就需要通過縮短檢查時間來提高檢查精度和效率。因此,執行這些功能的機器視覺相機攝像頭需要比目前市面上的影像傳感器更高的分辨率和更快的速度。

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截至目前,為了提高分辨率而增加影像傳感器中的像素數量,會導致芯片和相機尺寸變大。如果減小像素尺寸以控制相機尺寸,則每個像素的聚光面積將相應減小,從而導致靈敏度和飽和信號電平下降,使得圖像質量下降,進而導致識別和檢測性能下降。

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新的索尼傳感器產品提供了全局快門功能,可以在不令移動物體變形的情況下進行成像。其獨有的背照式像素結構允許單個像素尺寸僅為2.74平方微米,約為傳統像素面積的63%*3,但仍保持像素特性,如靈敏度和飽和信號電平。在使用與前代型號相同的光學系統的同時,像素數量增加了,且封裝尺寸(面積)減少到了約91%。*3這樣一來,可以制造出具有更高分辨率的、緊湊型的、可兼容C型安裝鏡頭*4的機器視覺相機,它能夠有效提高檢測精度。

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由于背照式像素結構具有高度靈活的布線布局,以及使用由索尼開發的帶有嵌入式時鐘的可擴展低壓信號(SLVS-EC)高速接口標準,新產品的讀出幀率約為前代影像傳感器*3的2.4倍。這樣可以縮短測量和檢查的處理時間,從而大大提高了生產率。

此外,堆疊式結構允許嵌入各種信號處理電路,例如可以防止移動物體失真變形的高動態范圍(HDR)處理電路*5,從而在比前代影像傳感器*3更緊湊的封裝中實現用于各種機器視覺應用的多種功能。

* 3:Sony的IM253和IMX531 CMOS影像傳感器之間的比較(1.1英寸,有效像素為1237萬)

* 4:用于連接鏡頭和相機機身的行業標準支架。

* 5:安裝在IMX530 / 531/532中。

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<主要特點>

具備全局快門功能的CMOS影像傳感器尺寸更緊湊,成像更清晰

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新發布的影像傳感器尺寸更為緊湊,并具備高清晰度,采取堆疊式結構,可通過背照式像素結構實現全局快門功能,拍攝移動物體也不會失真變形。保持靈敏度和飽和度特性的同時,單個像素尺寸僅為2.74平方微米,約為傳統影像傳感器的63%。*3其分辨率比當前相同尺寸的光學系統的標準高出約1.7倍,而封裝尺寸減小到前代影像傳感器的約91%*3。這樣一來,可以制造出具有2445萬有效像素的緊湊型1.2英寸高分辨率C型機器視覺相機,能靈活地安裝在設備和生產線上。


前代產品 (IMX253, 1237萬像素)需要拍攝25次 新產品 (IMX531, 2035萬像素)僅需拍攝12次

高速讀取圖像數據

背照式像素結構在布線布局上提供了高度自由,再加上索尼開發的嵌入式時鐘*6高速接口標準SLVS-EC,其讀取幀率比前代影像傳感器*3快2.4倍。這可以縮短生產儀器和設備的節拍時間,并提高生產率。

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索尼的產品線豐富而強大,除了支持5G bps的標準IMX540/541/542型號外,還為使用高速帶寬的高端相機提供了高速IMX530/531/532型號,從而擴展了USB 3.0和5GigE的應用范圍。這些多樣化的產品將極大提高生產力,例如減少各種應用(包括檢查,圖像識別,標識和測量)的測量和檢查過程所需的時間。

*6:在這種方法中,時鐘信號被嵌入到數據中進行發送。由于不需要解決通道之間的偏斜,該方法適用于高速傳輸,并簡化了電路板設計。



高功能提高可用性

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堆疊式結構可以安裝各種信號處理電路,使CMOS影像傳感器既緊湊又功能強大。通過將信號電路布置為堆疊式結構,可以在比前代影像傳感器*3更緊湊的封裝中實現許多功能。其中包括僅從圖像數據中提取所需信息的數據優化功能(ROI,自觸發等)、使用雙A/D轉換器防止運動對象拍攝失真的內部HDR處理,以及短時間曝光控制等新功能,從而滿足了多樣化機器視覺應用的各種需求。


索尼影像傳感器技術Pregius S介紹視頻:

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

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關鍵參數

產品型號

IMX530

IMX531

IMX532

有效像素數

5328 (H) x 4608 (V)

約2455萬像素

4512 (H) x 4512 (V)

約2035萬像素

5328 (H) x 3040 (V)

約1619萬像素

圖像尺寸

對角線19.3mm

?(1.2 英寸)

對角線17.5mm

?(1.1 英寸)

對角線16.8mm

(1.1 英寸)

單個像素尺寸

2.74μm (H) × 2.74 μm (V)

2.74μm (H) × 2.74 μm (V)

2.74μm (H) × 2.74 μm (V)

幀率

全像素

8bit: 105fps,

10bit: 101fps,

12bit: 73fps

8bit: 106fps,

10bit: 102fps,

12bit: 74fps

8bit: 155fps,

10bit: 149fps,

12bit: 109fps

黑白靈敏度(標準值F8)* 7

2030位

2030位

2030位

色彩靈敏度(標準值F5.6)* 7

2571位

2571位

2571位

傳感器飽和信號量(最小值)

10000 e-

10000 e-

10000 e-

電源

模擬

3.3V, 2.9V

3.3V, 2.9V

3.3V, 2.9V

全數字

1.1V

1.1V

1.1V

接口

1.8V

1.8V

1.8V

主要功能

ROI,自觸發,短間隔曝光,雙ADC(HDR)

?

ROI,自觸發,短間隔曝光,雙ADC(HDR)

?

ROI,自觸發,短間隔曝光,雙ADC(HDR)

?

輸出

SLVS-EC

(1/2/4/8通道切換)

SLVS (4/8 ch切換)

SLVS-EC

(1/2/4/8通道切換)

SLVS (4/8 ch切換)

SLVS-EC

(1/2/4/8通道切換)

SLVS (4/8 ch切換)

彩色濾光片

黑白/拜爾濾光片

黑白/拜爾濾光片

黑白/拜爾濾光片

包裝

陶瓷貼裝

21.00 mm (H) x 20.0 mm (V)

陶瓷貼裝

21.00 mm (H) x 20.0 mm (V)

陶瓷貼裝

21.00 mm (H) x 20.0 mm (V)

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產品型號

IMX540

IMX541

IMX542

有效像素數

5328 (H) x 4608 (V)

約2455萬像素

4512 (H) x 4512 (V)

約2035萬像素

5328 (H) x 3040 (V)

約1619萬像素

圖像尺寸

對角線19.3 mm

(1.2英寸)

對角線17.5 mm

(1.1英寸)

對角線16.8 mm

(1.1英寸)

單個像素尺寸

2.74μm (H) × 2.74 μm (V)

2.74μm (H) × 2.74 μm (V)

2.74μm (H) × 2.74 μm (V)

幀率

全像素

8bit: 34fps,

10bit: 28fps,

12bit: 23fps

8bit:42fps,

10bit: 34fps,

12bit: 28fps

8bit: 52fps,

10bit: 42fps,

12bit: 35fps

黑白靈敏度(標準值F8)* 7

2030位

2030位

2030位

色彩靈敏度(標準值F5.6)* 7

2571位

2571位

2571位

傳感器飽和信號量(最小值)

10000 e-

10000 e-

10000 e-

電源

模擬

3.3V, 2.9V

3.3V, 2.9V

3.3V, 2.9V

全數字

1.1V

1.1V

1.1V

接口

1.8V

1.8V

1.8V

主要功能

ROI,自觸發,短間隔曝光

ROI,自觸發,短間隔曝光

ROI,自觸發,短間隔曝光

輸出

SLVS-EC

(1/2/4/8通道切換)

SLVS (2/4/8 ch切換)

SLVS-EC

(1/2/4/8通道切換)

SLVS (2/4/8 ch切換)

SLVS-EC

(1/2/4/8通道切換)

SLVS (2/4/8 ch切換)

彩色濾光片

黑白/拜爾濾光片

黑白/拜爾濾光片

黑白/拜爾濾光片

包裝

陶瓷貼裝

21.00 mm (H) x 20.0 mm (V)

陶瓷貼裝

21.00 mm (H) x 20.0 mm (V)

陶瓷貼裝

21.00 mm (H) x 20.0 mm (V)

*7:使用值轉換1位 = 0.2445 mV(在12位輸出期間),1位 = 0.9779 mV(在10位輸出期間),1位 = 0.9779 mV(在8位輸出期間)。

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(本文譯自英文原文)

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