索尼发布高分辨率短波红外图像传感器提升弱光成像性能

据麦姆斯咨询报道，近期，索尼半导体解决方案公司（英文简称：SSS）宣布即将推出用于工业设备的短波红外（SWIR）图像传感器：IMX992，其有效像素高达532万。

短波红外图像传感器IMX992：左图是内置电热冷却装置的陶瓷封装（PGA）形式；右图是陶瓷封装（LGA）形式。

新款短波红外图像传感器采用索尼自研的Cu-Cu（铜-铜）连接技术，实现了小至3.45μm的像素尺寸。它还具有优化的像素结构，可有效捕捉光线，实现从可见光到不可见的短波红外光波段的宽光谱高清成像（波长：0.4μm至1.7μm）。此外，与传统产品相比，新的拍摄模式还可在黑暗环境中呈现高质量的图像，显著减少噪点。

除了IMX992型号，索尼还将推出像素尺寸为3.45μm、有效像素为321万的IMX993型号，进一步丰富短波红外图像传感器的产品矩阵。这些具有高像素数和高灵敏度的新型短波红外图像传感器将有助于推动各类工业设备的发展。

近年来，工业设备领域对于提高生产效率和防止不良品流出工厂的需求不断增加。这种情况不仅需要感测可见光的能力，还需要感测不可见光的能力。索尼短波红外图像传感器能够使用单个摄像头实现从可见光到不可见的短波红外光范围内丝滑的宽光谱成像，目前已被用于半导体晶圆键合和缺陷检测，以及食品生产中成分和污染物检测等各种制造过程中。

示例：对果蔬进行拣选，检测出瘪痕和损伤

示例：穿透树脂容器对填充状况进行检查

示例：区分食品中的异物

示例：对硅片进行穿透拍照

示例：对电烙铁前端的温度进行监控

主要特点

■ 小至3.45μm像素尺寸，提供高分辨率成像

在形成光接收单元的光电二极管的铟镓砷（InGaAs）层和形成读出电路（ROIC）的硅（Si）层之间使用Cu-Cu连接。这一设计使像素间距更小，从而实现了3.45μm像素尺寸。而这反过来又有助于实现紧凑的外形，并仍能提供高像素数，即IMX992约达532万有效像素，IMX993约达321万有效像素。更高的像素数可以检测到更微小的物体或在更大范围内成像，从而在使用短波红外光的各种检测中显著提高识别能力和测量精度。

不同分辨率的短波红外图像对比：照明波长1550nm（左图：其它索尼产品，134万有效像素；右图：IMX992，532万有效像素）

■ 通过切换拍摄模式，在黑暗环境中也能实现低噪点成像

新的拍摄模式令低噪点的成像不受环境亮度的影响。在光线有限的黑暗环境中，高转换增益（HCG）模式可在引入最小噪声的情况下，直接放大光电信号，从而相对减少下游的噪点。这样能大幅减少暗处噪点的影响，从而提高识别精度。另一方面，在光线充足的明亮环境中，低转换增益（LCG）模式可以实现高动态范围成像。

此外，启用双读取滚动快门（DRRS）可从图像传感器输出两种不同类型的图像。然后在相机上合成这些图像，从而获得噪点显著减少的图像。

黑暗环境下的图像质量和噪点对比：照明波长1450nm（左图：其它索尼产品，134万有效像素；中图：IMX992，选择HCG模式；右图：IMX992，选择HCG模式，启用DRRS）

■ 优化像素结构，实现宽波长范围高灵敏度的成像

索尼短波红外图像传感器在顶部采用了更薄的铟磷（InP）层，避免了其吸收可见光，令可见光到达下面的铟镓砷（InGaAs）层，甚至在可见波长下也能实现高量子效率。新产品通过优化像素结构，在0.4μm至1.7μm的宽波长范围内实现了更均匀的灵敏度，从而提高了量子效率。将不同波长之间的图像质量差异缩小化，使图像传感器能够用于各类工业应用，并有助于提高检测、识别和测量应用的可靠性。

审核编辑：刘清