索尼發(fā)布具有全局快門(mén)功能和背照式像素結(jié)構(gòu)的六款堆疊式CMOS影像傳感器

日本東京—索尼公司（下稱(chēng)：索尼）宣布將發(fā)布六款具有全局快門(mén)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(jié)構(gòu)，適用于工業(yè)設(shè)備應(yīng)用。

這些新款傳感器不僅尺寸緊湊，且成像性能高，拍攝移動(dòng)物體時(shí)不會(huì)變形。它們均采用索尼的Pregius S堆疊CMOS影像傳感器技術(shù)，該技術(shù)具有全局快門(mén)功能，這是由索尼獨(dú)有的背照式像素結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，該結(jié)構(gòu)于2019年3月首次發(fā)布。

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

隨著工廠和物流的自動(dòng)化及省力化水平不斷提高，機(jī)器視覺(jué)相機(jī)扮演著越來(lái)越重要的角色。針對(duì)這類(lèi)應(yīng)用，索尼的新款影像傳感器結(jié)構(gòu)更為緊湊的同時(shí)，保持了高成像性能。通過(guò)出色的成像性能，以及更精準(zhǔn)快速的識(shí)別和測(cè)量，這些影像傳感器能有效提高生產(chǎn)率，讓工業(yè)設(shè)備更加“智能”。

IMX530 CMOS 影像傳感器（左：黑白型號(hào) 右：彩色型號(hào)）

*1：基于影像傳感器的有效像素標(biāo)識(shí)方法

*2：此樣品出貨日期(計(jì)劃)是黑白型號(hào)樣品。彩色型號(hào)樣品一個(gè)月后可出貨。

為了在工廠和物流中實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的自動(dòng)化，例如以自動(dòng)化檢查取代常規(guī)的目測(cè)檢查，這就需要通過(guò)縮短檢查時(shí)間來(lái)提高檢查精度和效率。因此，執(zhí)行這些功能的機(jī)器視覺(jué)相機(jī)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。

截至目前，為了提高分辨率而增加影像傳感器中的像素?cái)?shù)量，會(huì)導(dǎo)致芯片和相機(jī)尺寸變大。如果減小像素尺寸以控制相機(jī)尺寸，則每個(gè)像素的聚光面積將相應(yīng)減小，從而導(dǎo)致靈敏度和飽和信號(hào)電平下降，使得圖像質(zhì)量下降，進(jìn)而導(dǎo)致識(shí)別和檢測(cè)性能下降。

新的索尼傳感器產(chǎn)品提供了全局快門(mén)功能，可以在不令移動(dòng)物體變形的情況下進(jìn)行成像。其獨(dú)有的背照式像素結(jié)構(gòu)允許單個(gè)像素尺寸僅為2.74平方微米，約為傳統(tǒng)像素面積的63％*3，但仍保持像素特性，如靈敏度和飽和信號(hào)電平。在使用與前代型號(hào)相同的光學(xué)系統(tǒng)的同時(shí)，像素?cái)?shù)量增加了，且封裝尺寸（面積）減少到了約91％。*3這樣一來(lái)，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(jī)器視覺(jué)相機(jī)，它能夠有效提高檢測(cè)精度。

由于背照式像素結(jié)構(gòu)具有高度靈活的布線(xiàn)布局，以及使用由索尼開(kāi)發(fā)的帶有嵌入式時(shí)鐘的可擴(kuò)展低壓信號(hào)（SLVS-EC）高速接口標(biāo)準(zhǔn)，新產(chǎn)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(cè)量和檢查的處理時(shí)間，從而大大提高了生產(chǎn)率。

此外，堆疊式結(jié)構(gòu)允許嵌入各種信號(hào)處理電路，例如可以防止移動(dòng)物體失真變形的高動(dòng)態(tài)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(shí)現(xiàn)用于各種機(jī)器視覺(jué)應(yīng)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(wàn)）

* 4：用于連接鏡頭和相機(jī)機(jī)身的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)支架。

* 5：安裝在IMX530 / 531/532中。

＜主要特點(diǎn)＞

具備全局快門(mén)功能的CMOS影像傳感器尺寸更緊湊，成像更清晰

新發(fā)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(jié)構(gòu)，可通過(guò)背照式像素結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)全局快門(mén)功能，拍攝移動(dòng)物體也不會(huì)失真變形。保持靈敏度和飽和度特性的同時(shí)，單個(gè)像素尺寸僅為2.74平方微米，約為傳統(tǒng)影像傳感器的63％。*3其分辨率比當(dāng)前相同尺寸的光學(xué)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)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(lái)，可以制造出具有2445萬(wàn)有效像素的緊湊型1.2英寸高分辨率C型機(jī)器視覺(jué)相機(jī)，能靈活地安裝在設(shè)備和生產(chǎn)線(xiàn)上。

前代產(chǎn)品 (IMX253, 1237萬(wàn)像素)需要拍攝25次 新產(chǎn)品 (IMX531, 2035萬(wàn)像素)僅需拍攝12次

高速讀取圖像數(shù)據(jù)

背照式像素結(jié)構(gòu)在布線(xiàn)布局上提供了高度自由，再加上索尼開(kāi)發(fā)的嵌入式時(shí)鐘*6高速接口標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)儀器和設(shè)備的節(jié)拍時(shí)間，并提高生產(chǎn)率。

索尼的產(chǎn)品線(xiàn)豐富而強(qiáng)大，除了支持5G bps的標(biāo)準(zhǔn)IMX540/541/542型號(hào)外，還為使用高速帶寬的高端相機(jī)提供了高速I(mǎi)MX530/531/532型號(hào)，從而擴(kuò)展了USB 3.0和5GigE的應(yīng)用范圍。這些多樣化的產(chǎn)品將極大提高生產(chǎn)力，例如減少各種應(yīng)用（包括檢查，圖像識(shí)別，標(biāo)識(shí)和測(cè)量）的測(cè)量和檢查過(guò)程所需的時(shí)間。

*6：在這種方法中，時(shí)鐘信號(hào)被嵌入到數(shù)據(jù)中進(jìn)行發(fā)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(jiǎn)化了電路板設(shè)計(jì)。

高功能提高可用性

堆疊式結(jié)構(gòu)可以安裝各種信號(hào)處理電路，使CMOS影像傳感器既緊湊又功能強(qiáng)大。通過(guò)將信號(hào)電路布置為堆疊式結(jié)構(gòu)，可以在比前代影像傳感器*3更緊湊的封裝中實(shí)現(xiàn)許多功能。其中包括僅從圖像數(shù)據(jù)中提取所需信息的數(shù)據(jù)優(yōu)化功能（ROI，自觸發(fā)等）、使用雙A/D轉(zhuǎn)換器防止運(yùn)動(dòng)對(duì)象拍攝失真的內(nèi)部HDR處理，以及短時(shí)間曝光控制等新功能，從而滿(mǎn)足了多樣化機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的各種需求。

索尼影像傳感器技術(shù)Pregius S介紹視頻：

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

關(guān)鍵參數(shù)

*7：使用值轉(zhuǎn)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）。

（本文譯自英文原文）