68MP全局快门传感器的新选择：索尼IMX938系列技术分析与行业应用

简介：IMX938的定位和价值
在索尼的 Pregius S 传感器系列中，IMX938 系列是一个引人注目的成员。 IMX938 与之前推出的 IMX928 共享相同的 68MP 分辨率和 2.0- 英寸光学格式，其最大帧速率较低为 70fps，因此与众不同。这在分辨率和速度之间取得了平衡，使其成为不优先考虑超高速的应用的更合适选择。

索尼提供单色 IMX938 AMB 和彩色 IMX938 AQB。这种双-产品策略使系统设计人员能够灵活地选择适合其特定应用要求的最佳传感器。

1. IMX938 AMB 与 IMX938 AQB：技术规格

1.1 共享平台

两种传感器均构建在 Pregius S 背-背照式堆叠架构上，将像素层与电路层分开。该设计实现了高灵敏度，同时实现了全局快门的快速读出功能。

1.2 帧率性能

帧速率因输出位深度而异：

1.3 核心差异：单色与彩色

IMX938 AMB 和 AQB 之间的主要区别是彩色滤光片阵列的存在，从而导致：

灵敏度：由于入射光直接照射光电二极管，单色传感器具有更高的量子效率。这使得能够在低-光照条件下检测微弱信号，这对于高速-、短-曝光成像至关重要。

空间分辨率：每个单色像素独立捕获亮度，达到理论 68MP 极限。颜色传感器需要去马赛克，这会减少约 30% 的精细细节。

输出格式：单色产生适合定量分析和 3D 测量的纯灰度。颜色传感器输出原始拜耳数据，需要进行处理才能重建全-彩色图像。

光谱响应：单色覆盖近-红外可见光，支持多光谱和荧光成像。颜色传感器包含一个红外-截止滤光片，可实现准确的颜色再现，但代价是近-红外灵敏度。

1.4 定位对比IMX928

IMX938 与 IMX928 具有相同的像素架构和分辨率，但帧速率有所不同：

IMX938 的较低帧速率表明可以优化功耗和信号处理，使其适合优先考虑图像质量和系统稳定性而不是最大速度的应用。

2. IMX938系列核心优势

2.1 高级像素架构：清晰的低-光成像

IMX938 系列采用索尼的背照式 2.74 μm 像素，实现了高灵敏度和大全阱容量。-好处包括：

低-光环境下的清晰细节，以及阴影中的有效噪声抑制，对于短-曝光高速-成像至关重要。

低暗电流和时间噪声，提高 SNR 并减少 AI 视觉管道中的误报。

2.2 全局快门：快速运动的精确捕捉

与采用卷帘快门的消费类相机不同，IMX938 中的所有像素都会同时曝光，从而消除了“果冻”失真。这可确保对工业生产线上快速移动的 PCB、晶圆或电子元件进行精确成像。-

2.3 1-拍摄 HDR：保留复杂场景中的细节

IMX938 支持 1-Shot HDR，在保持帧速率和分辨率的同时扩展单次曝光的动态范围。例如，在 PCB 检测中，这可以同时捕获明亮的焊点和深色基板，从而减少错误分类。

2.4 灵活的输出接口：简化系统集成

SLVS-EC v3.1/v3.2 接口支持每通道高达 12.5Gbps，减少了所需通道的数量并扩展了 FPGA 选项。它支持下一代-高速-接口，例如基于-光纤的 CoaXPress- 和 100GigE Vision，从而实现实时-无损高分辨率-数据传输。

2.5 模块化封装：相机设计灵活性

带连接器的 45×52mm 陶瓷封装提供：

16 个产品系列的引脚兼容性，实现通用相机平台设计。

可拆卸设计，可轻松更换传感器，与表面安装的传感器相比，简化了组装。-

后部空间用于散热器，确保长期运行期间的热稳定性。-

2.6 高级成像功能

单色：支持多种像素合并模式（2×1、1×2、2×2），以提高灵敏度和速度，同时保持必要方向的分辨率。

颜色：支持单个颜色通道（红、绿、蓝）的选择性像素读出，从而实现高效的二次采样成像，同时在需要时保持全-颜色功能。

3. 内窥镜模块兼容性

3.1 可行性

从技术上讲，IMX938可以用于内窥镜成像，但有明显的局限性：

尺寸阈值：封装尺寸 (45×52mm) 超过了典型的软内窥镜尖端直径 (10–12mm)，使得无法集成到柔性探头中。

适用用途：适用于带有外部摄像头的硬质内窥镜（腹腔镜、胸腔镜、关节镜）或传感器放置不受限制的手术显微镜。

比较：典型的内窥镜传感器是<15mm for soft-tip integration; IMX938 targets industrial/hard-endoscope applications.

3.2 内窥镜的独特优势

全局快门：减少手术期间心跳、呼吸或血管搏动造成的运动模糊。

单色荧光：高近-红外灵敏度可实现肝脏、胆道和肿瘤手术的 ICG 荧光成像。

色彩准确度：颜色传感器保留组织颜色，以便做出准确的手术决策-。高分辨率允许放大感兴趣的区域而不会丢失细节。

3.3 与其他传感器的比较

4. 主要应用领域

4.1 自动光学检测（AOI）

68MP 分辨率一次覆盖更大的 PCB 区域，同时保留小-组件细节。全局快门可防止高速线路中的失真；- 1-Shot HDR 同时捕捉明亮和黑暗的特征。

4.2 半导体及精密电子检测

高像素密度减少了图像拼接，提高了晶圆和芯片检测的吞吐量。

4.3 平板显示器检查

通过单次高分辨率捕获检测 OLED 和 LCD 面板上的微-缺陷。-

4.4 锂-离子电池检查

高灵敏度和分辨率能够以生产线速度进行均匀性检查、缺陷检测和对准验证。

4.5 太阳能电池板检查

检测微-裂纹、隐藏断裂和印刷缺陷；大格式每次拍摄捕获多个细胞，提高检测效率。

4.6 3D 激光轮廓测量

单色 AMB 的高信噪比可确保焊点、BGA 球和精密零件的精确高度测量. 70fps 支持全面在线检测。

4.7 科学专业的影像

高速现象、生物力学和运动分析受益于几何精度和高分辨率细节。{0}}

5：选型建议

单色IMX938 AMB版本选择场景

当检查目标不依赖颜色信息时，例如半导体晶圆、精密金属零件或锂电极片

使用结构光或激光进行 3D 测量以输出高度图时

在需要最高灵敏度的弱-光照环境中操作时

当执行需要完全光谱灵活性的荧光成像或多光谱成像时

基于灰度测量和判断进行定量分析

彩色版IMX938 AQB选择场景

检查目标包括颜色-编码的组件或标记

需要颜色一致性验证，例如药品包装或印刷材料质量控制

需要输出直观的彩色图像以供手动查看或显示

涉及基于颜色的分类的检查，例如食品分级-

需要同时捕获多个颜色通道信息

六、技术展望及行业影响

索尼 IMX938 系列的推出完善了 Pregius S 技术平台 68MP 分辨率级别的产品阵容。与注重速度的IMX928相比，IMX938的70fps帧率设置可能在功耗控制和图像质量方面具有优势。

对于系统集成商来说，IMX938 系列提供了新的设计灵活性。引脚兼容的模块化封装可实现同一相机平台上不同传感器规格之间的灵活切换。这使得相机制造商能够根据客户需求构建可配置 12MP 至 105MP 传感器的通用硬件平台，从而显着缩短开发周期。

对于最终用户来说，这意味着检查设备的选择范围更广。无论是优先考虑极速还是寻求功耗和性能之间的平衡，都可以找到匹配的传感器解决方案。

随着机器视觉不断向超高清方向发展，IMX938 系列为工业成像提供了更加多样化的解决方案。{0}}

结论

IMX938 AMB 和 IMX938 AQB 代表了索尼 Pregius S 技术平台中精确定位的产品。它们在 68MP 分辨率和 70fps 高速输出之间取得了最佳平衡，为工业视觉应用提供了新的核心组件选择。-

对于医疗设备开发商来说，虽然直接集成到柔性内窥镜中面临尺寸限制，但 IMX938 系列可以在硬性内窥镜、手术显微镜和检查室诊断设备中实现超-高清-动态成像。特别值得注意的是单色变体在荧光成像中的有前景的应用，值得持续关注。

技术的发展永无止境，但像 IMX938 这样的产品正在为不同的应用场景提供精确定制的成像解决方案。