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索尼:CMOS图像传感器IMX487

索尼:CMOS图像传感器IMX487 IP Liberator
2025-10-12
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导读:Sony IMX487 是一款面向工业紫外(UV)成像场景的 2/3 英寸全局快门CMOS图像传感器,隶属于索

Sony IMX487 是一款面向工业紫外(UV)成像场景的 2/3 英寸全局快门CMOS图像传感器,隶属于索尼旗舰级 Pregius® S 传感器家族。其核心优势在于结合了“无失真全局快门技术”与“紫外波段专属优化设计”,能在 200-400nm 紫外光谱范围内实现高分辨率、高帧率的清晰成像,解决了传统传感器在紫外场景下“灵敏度低、失真严重”的痛点,广泛应用于工业检测、材料分选、科研观测等领域。

一、核心参数:平衡分辨率、速度与紫外灵敏度

IMX487 的参数设计精准匹配紫外工业场景需求,关键指标在同级别产品中处于领先水平:

参数类别
具体规格
核心价值
分辨率与像素
2848×2848 像素(813万像素),2.74μm² 像素尺寸
① 同类型紫外传感器中分辨率最高,可捕捉微观缺陷;② 小像素尺寸支持紧凑相机设计
帧率
10位模式下193 FPS,12位模式下127 FPS
满足高速动态场景(如传送带检测、高速物料分选),避免运动模糊
光谱响应
优化 200-400nm 紫外波段(UVC到UVA)
① UVA/UVB 波段量子效率(QE)达 40%-50%;② UVC(200nm)波段QE约25%,远超传统传感器
成像性能
背照式(BSI)架构,低读出噪声
弱光紫外环境下(如微弱电弧检测)仍能输出清晰信号,减少噪点干扰

二、紫外专属优化设计:突破“紫外光难捕捉”瓶颈

传统CMOS传感器因材料限制,对紫外光的“透光率”和“吸收率”极差,而 IMX487 通过三层关键设计突破这一问题:

1. 紫外透光片上透镜(OCL)

每个像素的“片上透镜(On-Chip Lens)”采用紫外高透光材料(如石英基材料),而非传统玻璃透镜——传统玻璃会吸收 300nm 以下的短波紫外光(如 UVC),而该材料可让 200nm 以上紫外光高效穿透,确保光子能精准到达像素的光电二极管。

2. 高k介质(HKD)+抗反射(AR)背层结构

传感器背层集成了“高k介质(High-k Dielectrics)”和“抗反射(Antireflective)”双层结构:

  • 抗反射层:减少紫外光在传感器表面的反射损耗,尤其针对 200-300nm 短波紫外;
  • 高k介质层:提升光电转换效率,让更多紫外光子转化为电信号,直接增强灵敏度。

3. 石英玻璃盖板替代传统玻璃

传感器封装采用石英玻璃盖板,而非普通光学玻璃:普通玻璃对紫外光的透光率不足 30%,而石英玻璃在 200-400nm 波段透光率超过 85%,从源头减少紫外光的“中途损耗”。

三、Pregius S™ 全局快门技术:无失真的高速成像核心

作为 Pregius® S 家族成员,IMX487 搭载索尼独家的全局快门技术,这是其区别于“卷帘快门”传感器的关键优势:

1. 无运动模糊:所有像素“同时曝光”

卷帘快门传感器采用“逐行曝光”(像窗帘一样从上到下),高速运动的物体(如传送带物料、高速电弧)会出现“拉伸、倾斜”的失真;而全局快门通过“所有像素同时收集光信号”,即使拍摄每秒数百帧的动态场景,也能输出无失真的清晰图像——这对工业检测(如高速晶圆缺陷筛查)至关重要。

2. 堆叠式CMOS架构:高帧率与低噪声兼顾

传感器采用“像素层与电路层分离”的堆叠式设计:

  • 像素层:专注收集紫外光,背照式结构最大化感光面积;
  • 电路层:集成高速信号处理电路,在 193 FPS 高帧率下仍能降低“读出噪声”,避免高速成像时的噪点激增。

四、典型应用场景:从工业检测到科研观测

IMX487 的“高紫外灵敏度+无失真高速成像”特性,使其在多个领域成为“刚需型传感器”:

1. 半导体与电子工业:微观缺陷精准检测

  • 晶圆/掩膜缺陷检测:利用紫外光的“散射特性”,捕捉晶圆表面的微划痕(直径<1μm)、金属残留、光刻图案偏移;
  • 透明树脂涂层检测:透明树脂(如芯片封装胶)在可见光下难以分辨厚度不均,但在紫外光下会因“厚度不同导致吸收差异”,IMX487 可清晰区分“过厚(暗区)”与“过薄(亮区)”区域。

2. 回收与材料分选:塑料自动化分类

不同类型的透明塑料(如 PMMA 亚克力、PS 聚苯乙烯)在紫外光下的“吸收光谱不同”:例如 PMMA 对 300nm 紫外光吸收率达 60%,而 PS 吸收率仅 20%——IMX487 可通过捕捉这种差异,让分拣设备自动区分不同塑料,替代传统“人工分拣”,提升回收效率。

3. 基础设施维护:电气设备隐患排查

  • 高压设备放电检测:高压线路、变压器的“绝缘老化”会产生微弱的紫外电弧(肉眼不可见),IMX487 可在白天(强可见光干扰下)捕捉到这些紫外信号,提前定位“即将漏电的隐患点”;
  • 光伏板隐裂检测:光伏板内部的“隐裂(肉眼不可见)”会导致紫外光反射异常,IMX487 可快速扫描光伏阵列,识别隐裂板以避免发电效率损耗。

4. 科学研究:高分辨率紫外观测

  • 生物荧光 microscopy:部分生物样本(如细胞染色剂)在紫外光激发下会发出荧光,IMX487 的高分辨率可捕捉单细胞级别的荧光分布;
  • 大气紫外光谱分析:用于观测大气中的臭氧、污染物(如 NO₂),通过紫外光的吸收光谱反推污染物浓度。

五、行业竞争力:同级别产品中的核心优势

对比当前市场上的紫外传感器(如安森美 AR0135CS、索尼自家 IMX273),IMX487 的领先性主要体现在三点:

  1. 分辨率碾压:813万像素远超竞品(AR0135CS 仅 120万像素,IMX273 为 160万像素),可满足“微观检测”需求;
  2. 灵敏度与速度平衡:在 193 FPS 高帧率下仍保持低噪声,而多数竞品高帧率时噪点会显著增加;
  3. 环境适应性强:支持 -20℃~50℃ 工作温度范围,配合外置散热模块可在工业高温环境(如冶炼厂检测)稳定运行。

六、集成与兼容性:轻松接入工业系统

IMX487 本身为传感器芯片,需集成到相机中使用,目前主流工业相机厂商均推出基于该芯片的产品,且兼容性极强:

  • 接口支持:适配工业常用接口(GigE Vision、CoaXPress、USB3-Vision),可直接接入工厂的 PLC、机器视觉系统;
  • 镜头适配:支持 C/CS 卡口的“紫外优化镜头”(如施耐德 UV 专用镜头),避免普通镜头对紫外光的吸收;
  • 典型相机型号:Allied Vision Alvium G1-812 UV、SVS-Vistek FXO487MCX12-2C、Basler acA8112-20uc 等。

总结

Sony IMX487 凭借“紫外专属材料设计”“Pregius S 全局快门”“高分辨率高帧率平衡”三大核心优势,重新定义了工业紫外成像的标准。它不仅解决了传统传感器“紫外灵敏度低、动态失真”的痛点,更推动了“紫外检测自动化”的普及——从半导体工厂的微米级缺陷筛查,到回收厂的塑料自动分选,再到电网的隐患排查,IMX487 已成为紫外成像领域的“标杆级传感器”。

【声明】内容源于网络
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