Sony Semiconductor Solutions bringt SWIR-Bildsensor für industrielle Anwendungen mit branchenführenden 5,32 effektiven Megapixeln. Eine breitere Palette von Sensoren mit hoher Auflösung und Leistung bei schwachem Licht wird zur Weiterentwicklung verschiedener industrieller Geräte beitragen.
Die Sony Semiconductor Solutions Corporation (SSS) kündigte heute die bevorstehende Markteinführung des SWIR (Short-Wavelength Infrared – Kurzwellen-Infrarot)-Bildsensors IMX992 für Industrieausrüstung an, der mit 5,32 effektiven Megapixeln die branchenweit höchste Pixelzahl aufweist.
Dank einer von SSS entwickelten Cu-Cu-Verbindung ließ sich bei dem neuen Sensor eine Pixelgröße von nur 3,45 μm realisieren – kleiner als bei allen anderen SWIR-Bildsensoren auf dem Markt1. Zudem verfügt der IMX992 über eine optimierte Pixelstruktur für effiziente Lichterfassung und ermöglicht dadurch hochauflösende Bilder in einem breiten Wellenlängenspektrum, vom sichtbaren bis zum unsichtbaren kurzwelligen Infrarotbereich (Wellenlänge: 0,4 bis 1,7 μm). Darüber hinaus sorgen neue Aufnahmemodi für hochwertige Bilder, bei denen das Rauschen in dunklen Umgebungen im Vergleich zu Aufnahmen mit herkömmlichen Produkten deutlich reduziert ist.
Neben diesem Produkt wird SSS auch den Sensor IMX993 mit 3,45 μm Pixelgröße und 3,21 effektiven Megapixeln auf den Markt bringen, um sein Portfolio an SWIR-Bildsensoren weiter auszubauen. Diese neuen SWIR-Bildsensoren mit hohen Pixelzahlen und hoher Empfindlichkeit werden zur Weiterentwicklung verschiedener industrieller Geräte beitragen.
Eine Kamera für sichtbares und unsichtbares Licht
Im Bereich Industrieausrüstung ist es in den letzten Jahren immer wichtiger geworden, die Produktivität zu steigern und zu verhindern, dass fehlerhafte Produkte das Werk verlassen. In diesem Zusammenhang ist es notwendig, nicht nur sichtbares Licht zu erfassen, sondern auch Licht im unsichtbaren Bereich. Die SWIR-Bildsensoren von SSS ermöglichen es, mit einer einzigen Kamera nahtlos ein breites Lichtspektrum abzudecken, das von sichtbaren Wellenlängen bis hin zu unsichtbarem kurzwelligem Infrarot reicht.
Die Sensoren werden bereits in verschiedenen Prozessen eingesetzt, so etwa beim Bonden und bei der Qualitätsüberwachung von Halbleiterwafern sowie bei der Untersuchung von Lebensmitteln auf Inhaltsstoffe und Verunreinigungen. Die neuen Sensoren ermöglichen dank kleinerer Pixel eine höhere Auflösung. Zugleich verbessern sie die Bildgebungsleistung in schwach beleuchteten Umgebungen, was die Bildqualität bei Inspektions- und Überwachungsanwendungen in dunkleren Umgebungen verbessert. Durch optimale Nutzung der Eigenschaften von kurzwelligem Infrarotlicht, das sich im Hinblick auf Lichtreflexion und -absorption von sichtbarem Licht unterscheidet, werden diese Produkte dazu beitragen, Anwendungen in Bereichen wie Inspektion, Erkennung und Messung weiter auszubauen und damit die industrielle Produktivität zu steigern.
Hauptmerkmale des SWIR-Bildsensor
Hohe Auflösung dank hoher Pixelzahl, ermöglicht durch die branchenweit kleinste1 Pixelgröße von 3,45 μm
Die InGaAs (Indiumgalliumarsenid)-Fotodiode der Lichtaufnahmeeinheit wird über eine Cu-Cu-Verbindung mit der Si (Silizium)-Schicht gepaart, die die Ausleseschaltung bildet. Dieses Design ermöglicht einen kleineren Pixelabstand und damit die branchenweit kleinste1 Pixelgröße von 3,45 μm.
Dies wiederum trägt zur Realisierung eines Sensors mit kompaktem Formfaktor bei, der dennoch die branchenweit höchste1 Pixelanzahl von ca. 5,32 effektiven Megapixeln beim IMX992 und ca. 3,21 effektiven Megapixeln beim IMX993 bietet. Dank der höheren Pixelzahl lassen sich selbst winzige Objekte erkennen oder große Bereiche abbilden, was zu einer deutlich verbesserten Erkennungs- und Messgenauigkeit bei verschiedenen Prüfvorgängen mit kurzwelligem Infrarotlicht beiträgt.
Rauscharme Aufnahmen auch in dunklen Umgebungen durch Änderung des Aufnahmemodus
Neue Aufnahmemodi ermöglichen rauscharme Bilder unabhängig von der Umgebungshelligkeit. Im HCG (High Conversion Gain)-Modus für dunkle Umgebungen wird ein elektrisches Signal unmittelbar, nachdem einfallendes Licht in dieses Signal umgewandelt wurde, mit minimalem Rauschen verstärkt, wodurch das Rauschen im nachgelagerten Bereich relativ reduziert wird.
Dies minimiert die Beeinträchtigungen durch Rauschen an schlecht beleuchteten Orten und führt damit zu einer höheren Erkennungsgenauigkeit. In hellen Umgebungen wiederum kann im LCG (Low Conversion Gain)-Modus der Dynamikbereich priorisiert werden. Darüber hinaus gibt der Sensor bei Aktivierung der Funktion Dual Read Rolling Shutter (DRRS) zwei verschiedene Arten von Bildern aus. Diese werden dann in der Kamera zu einem Bild mit deutlich geringerem Rauschen zusammengesetzt.
Optimierte Pixelstruktur für Bilderfassung mit hoher Empfindlichkeit in einem weiten Bereich
Bei den SWIR-Bildsensoren von SSS wurde die InP (Indiumphosphid)-Oberflächenschicht verdünnt, da eine dickere Schicht unweigerlich sichtbares Licht absorbieren würde. Dank dieses Designs kann das sichtbare Licht die darunter liegende InGaAs-Schicht erreichen, sodass auch im sichtbaren Wellenlängenbereich eine hohe Quanteneffizienz erzielt wird.
Noch höher wird die Quanteneffizienz der neuen Produkte durch die Optimierung der Pixelstruktur, die eine gleichmäßigere Empfindlichkeit über ein breites Wellenlängenspektrum von 0,4 bis 1,7 μm ermöglicht. Die Minimierung der Bildqualitätsunterschiede in verschiedenen Wellenlängenbereichen macht den Bildsensor für eine Vielzahl von industriellen Anwendungen geeignet und verbessert die Zuverlässigkeit von Inspektions-, Erkennungs- und Messanwendungen.
Weiterführende Links
Informationen zu SenSWIR, der Bildsensor-Technologie von SSS für den kurzwelligen Infrarot-Bereich: https://www.sony-semicon.com/en/technology/industry/senswir.html
Produkt-Website zum IMX992 und IMX993: https://www.sony-semicon.com/en/products/is/industry/swir/imx992-993.html
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