Sony Semiconductor Solutions Corporation (SSS) zapowiedziało wprowadzenie do oferty czujnika obrazu IMX992 typu SWIR (ang. short-wavelength infrared — podczerwień o małej długości fali) do zastosowań przemysłowych, wyróżniającego się najwyższą na rynku*1 rozdzielczością efektywną: 5,32 megapiksela.
Wykorzystanie opracowanego przez SSS połączenia Cu-Cu pozwoliło stworzyć czujnik typu SWIR o najmniejszym na rynku*1 rozmiarze pikseli: 3,45 μm. Dzięki zoptymalizowanej strukturze piksele wydajnie przechwytują światło i zapewniają wysoką rozdzielczość obrazów rejestrowanych w szerokim spektrum, od światła widzialnego po niewidzialną dla oka podczerwień krótkofalową (długość fali od 0,4 do 1,7 μm). Co więcej, dzięki nowym trybom rejestracji zakłócenia są znacznie mniejsze niż w standardowych produktach, co przekłada się na wysoką jakość obrazu.
W ofercie czujników typu SWIR produkowanych przez SSS pojawi się również model IMX993 o rozmiarze piksela 3,45 μm i efektywnej rozdzielczości 3,21 megapiksela. Wysoka liczba pikseli i czułość tych nowych produktów przyczyni się do rozwoju różnych urządzeń przemysłowych.
W ostatnich latach w branży urządzeń przemysłowych coraz wyraźniej widać dążenie do poprawy wydajności i zapobiegania wysyłaniu z fabryki wadliwych produktów. W rezultacie rośnie zainteresowanie wykrywaniem nie tylko światła widzialnego, ale także światła w paśmie niewidzialnym. Produkowane przez SSS czujniki obrazu SWIR umożliwiają spójną rejestrację obrazów z szerokiego spektrum — od światła widzialnego po niewidoczną dla oka podczerwień o małej długości fali — przy użyciu pojedynczej kamery. Czujniki te znajdują już zastosowanie w takich procesach, jak łączenie płytek półprzewodnikowych i wykrywanie ich wad czy kontrola składników i zanieczyszczeń w produkcji żywności.
Nowe czujniki zwiększają rozdzielczość rejestrowanego obrazu poprzez miniaturyzację pikseli. Poprawiają zarazem efektywność obrazowania w słabym oświetleniu, zapewniając lepszy obraz w przypadku monitorowania i kontrolowania w ciemniejszych miejscach. Pełne wykorzystanie właściwości światła podczerwonego o małej długości fali, różniącego się od światła widzialnego pod względem odbijania i pochłaniania promieniowania, przyczynia się do poprawy wydajności procesów przemysłowych i do dalszego rozwoju zastosowań w takich dziedzinach, jak kontrola, rozpoznawanie i pomiary.
Główne cechy
Duża liczba pikseli i wysoka rozdzielczość obrazu dzięki najmniejszemu na rynku rozmiarowi piksela: 3,45 μm Między warstwą arsenku indowo-galowego (InGaAs), która tworzy fotodiodę przechwytującą światło, a warstwą krzemu (Si) z obwodami odczytu danych zastosowano połączenie Cu-Cu. Taka konstrukcja pozwala zmniejszyć rozmiar pikseli, który w nowym przetworniku osiągnął najniższą na rynku wartość 3,45 μm. To z kolei pomaga połączyć kompaktową formę z najwyższą na rynku*1 liczbą pikseli, wynoszącą efektywnie około 5,32 mln w przypadku czujnika IMX992 i 3,21 mln w przypadku IMX993. Większa liczba pikseli umożliwia wykrywanie małych obiektów lub obrazowanie w szerokiej strefie i znacznie zwiększa dokładność rozpoznawania i pomiaru, gdy do kontroli wykorzystywane jest światło podczerwone o małej długości fali.
Wprowadzenie nowych trybów rejestracji pozwala uzyskać obraz z małą ilością szumu niezależnie od jasności otoczenia. W ciemniejszych miejscach tryb HCG (High Conversion Gain — konwersja z wysokim wzmocnieniem) bezpośrednio wzmacnia sygnał z małą ilością szumu, powstający w wyniku zamiany światła na sygnał elektryczny. Osłabia to szumy na dalszych etapach przetwarzania, ogranicza ich wpływ w warunkach słabego oświetlenia i zwiększa dokładność rozpoznawania. Z kolei w jasnym otoczeniu, gdzie światła jest pod dostatkiem, tryb LCG (Low Conversion Gain — konwersji z niskim wzmocnieniem) pozwala rozszerzyć zakres dynamiczny.
Dostępna jest również technologia DRRS (Dual Read Rolling Shutter — migawka postępowa z podwójnym odczytem)*2, generująca wyjściowy obraz z czujnika na dwa sposoby. Takie obrazy są następnie łączone w kamerze w jeden obraz ze znacznie mniejszymi szumami.
Produkowane przez SSS czujniki obrazu typu SWIR odznaczają się mniejszą grubością warstwy indowo-fosforowej (InP) na powierzchni czujnika. Taka konstrukcja zapobiega pochłanianiu światła widzialnego. Dociera ono dzięki temu do znajdującej się pod spodem warstwy arsenku indowo-galowego (InGaAs), zapewniając wysoką wydajność kwantową nawet w paśmie światła widzialnego. Jeszcze wyższą wydajność kwantową uzyskano poprzez optymalizację struktury pikseli. W rezultacie nowe produkty mają bardziej wyrównaną charakterystykę czułości w szerokim zakresie długości fal — od 0,4 μm do 1,7 μm. Zmniejszenie różnic w jakości obrazu przy różnych długościach fal umożliwia użycie czujnika obrazu w różnych zastosowaniach przemysłowych i przyczynia się do zwiększenia niezawodności w takich zastosowaniach, jak kontrola, rozpoznawanie i pomiary.