短波长红外图像传感器技术 SenSWIR™
技术
产业用图像传感器

短波长红外图像传感器技术 SenSWIR™

概述

SenSWIR是一项短波红外线(SWIR)图像传感器技术,它基于化合物半导体材料铟镓砷(InGaAs)合成光电二极管,并通过铜-铜连接至硅材质的读取电路,可以高灵敏度的捕获从可见光到短波红外线的各种光谱信息。

SWIR光(短波红外线)在穿透物质或被吸收时,具有与可见光不同的性质,因此可将这一特点有效应用于多种场景。

SenSWIR

*) SenSWIR和徽标是索尼集团(株)的商标。

技术说明

实现高像素和小型化

将具备感光功能的光电二极管的InGaAs(铟镓砷)层与具备读出电路的Si(硅)层接合时,传统的图像传感器为了确保连接中的凸起间距,与现行的产业用CMOS图像传感器相比,像素尺寸较大,难以实现像素微细化。本技术利用Cu-Cu连接*1方式,缩小像素间距,实现了像素尺寸的微细化。这样,不仅有望在保证高分辨率的同时,缩小相机尺寸,还有助于提升检测精度。

*1) 将像素芯片(上方)与逻辑芯片(下方)堆栈在一起时,通过连接两个Cu(铜)片导通电流的技术。Cu-Cu技术与TSV技术( 通过像素区外的周边区域放置过孔来导通上下芯片电路的连接技术)相比,可提高设计自由度和生产效率,有望实现小型化、高性能化。

包含可见光的广域波段成像

运用独有的SWIR图像传感器技术,将吸收可见光的InP(铟磷)层*2薄膜化,让透过的光直达下方的InGaAs(铟镓砷)层,在可见光波段也具备了较高的量子效率。由此,实现了从0.4μm到1.7μm的广域波段成像。

过去可见光用途和SWIR用途的应用需要使用不同相机才能实现,现在只需1台相机就能满足全部需求。这项技术有助于削减系统成本,通过减轻图像处理负荷提升处理速度,大幅度扩展检测对象的领域和范围。

*2) 以InGaAs层为基础的基板。

包含可见光的广域波段成像
参考画像 放大 放大
包含可见光的广域波段成像

什么是SWIR

一般来说,波长为400~780nm的光称为可见光,波长为780nm~106nm的光称为红外线。SWIR的波段为900nm~2500nm,是红外线中最接近于可见光的波段。搭载SenSWIR技术的图像传感器,不仅适用于SWIR光,还适用于可见光,可以在400nm~1700nm的波段范围内进行拍摄。

什么是SWIR

应用

果蔬拣选

由于水具有吸收波长约1450nm的光线的性质,因此,利用这一波段,使用SWIR图像传感器进行拍摄,含水的部分就会呈现黑色。这样,就能够检测出物质中含有的水分,可有效用于果蔬拣选等用途。

检测出瘪痕和损伤、对果蔬进行拣选的示例

可见光环境下拍摄

可见光环境下拍摄

SWIR环境下拍摄(1450nm)

SWIR环境下拍摄(1450nm)

在SWIR环境下进行拍摄时,可以检测到苹果瘪痕中的水分。

相关领域

农林水产业・畜牧业

填充检查

在食品制造工程中,如果食品的包装不透明,会使得最终的填充检查变得很困难。另外,在包装封口时,可能有包装内容物被咬入封口部分的情况,这种情况的辨别也有难度。

对于一些在可见光范围内看起来不透明的包装,在SWIR波长环境下则可以穿透包装,观测到内容物。利用这一特性,可以在不破坏包装的前提下对内部物质进行确认,检测是否存在咬入现象。

穿透树脂容器对填充状况进行检查的示例

可见光环境下拍摄

可见光环境下拍摄

SWIR环境下拍摄(1550nm)

SWIR环境下拍摄(1550nm)

在SWIR环境下进行拍摄时,可以对不透明容器的内容物进行确认。

相关领域

食品・医药品・化妆品制造

异物检查

在食品制造过程中,异物混入的检查是非常重要的。但是,当混入的异物颜色相近时,仅凭借可见光拍摄有时将难以分辨。

而利用SWIR波段的光的吸收特性、反射特性,则可以捕捉到可见光下难以捕捉的物质差异。利用这一性质,SWIR图像传感器被广泛应用于异物检查等用途。

食品中混入异物的示例

可见光环境下拍摄

可见光环境下拍摄

SWIR环境下拍摄(1300nm)

SWIR环境下拍摄(1300nm)

在SWIR环境下进行拍摄时,很容易分辨出食品(黑豆)与黑色的异物。

相关领域
食品・医药品・化妆品制造

材料拣选

塑料的种类五花八门,在回收再利用时需要根据种类进行区分,因此在回收现场,首先必须要对塑料进行分类。

在可见光环境下,塑料呈透明状态,无法捕捉到各种原材料的特性,而在SWIR波长(特别是多个波长)环境下进行观察,则可以找出各自的特性,从而进行拣选。

相关领域

回收再利用

半导体制造时的位置校准

近年来,伴随着半导体设备的小型细微化,即使在硅晶片的键合工艺中,也要求具备非常高的精度。为了提高精度,精确对准晶片的位置校准标记就尤为重要。

SWIR波段的光线具有能够穿透晶片Si层的性质。使用SWIR图像传感器的话,就可以清晰地确认该校准标记。另外,采用索尼的高精细SWIR图像传感器,还有望大幅提高边缘部位的检测精度。

对硅晶片进行穿透摄影的示例

可见光环境下拍摄

可见光环境下拍摄

SWIR环境下拍摄(1550nm)

SWIR环境下拍摄(1550nm)

右侧的照片,是在SWIR环境下拍摄的图像,可以观看到位于硅晶片下方的分辨率测试卡。而且,由于还可以使用SXGA的高分辨率进行拍摄,因此能够高精度地检测出尺寸很小的标记。

相关领域

半导体制造

温度监控

图像传感器可以将物质的温度差作为亮度差进行捕捉。其中,由于约250°C以上的物体会发出SWIR波段的光,因此,使用SWIR图像传感器,可以在250°C以上高温的温度监控方面加以有效利用。在钢铁等行业中的应用也备受期待。

对电烙铁前端的温度进行监控的示例

可见光环境下拍摄

可见光环境下拍摄

SWIR环境下拍摄(1550nm)

SWIR环境下拍摄(1550nm)

在SWIR环境下进行拍摄时,不仅可以确认电烙铁前端的高温状态,还能够检测到温度的差异。

相关领域

重工业和成套设备制造

远距离观察

在远距离观察时,由于受到空气中微粒子的影响,位于远处的对象物可能会变得模糊不清,难以用相机进行拍摄。而SWIR波段的光比可见光的波长更长,受空气中微粒子的影响较小,具有能够更容易清晰捕捉远处对象物的特性。因此,SWIR图像传感器可应用于远距离观察。

相关领域

远距离・广域观察

农田观察

目前,在农业耕种现场,通过摄像机从空中对农田进行观察的举措正在日益推进。掌握农作物的生长状况,就可以基于数据进行定量追肥或预测产量。

但是,仅根据颜色信息,很难判断农作物的生长状况。如果使用SWIR图像传感器,就可以对水分的有无情况进行可视化,观察到不同水分量的农作物生长状况和分布情况,提高判断的准确性。

相关领域

农林水产业和畜牧业

下载

搭载SenSWIR 技术的图像传感器介绍

搭载SenSWIR 技术的图像传感器介绍

介绍用于本SWIR图像传感器的详细技术信息

SWIR图像传感器概述

2页关于索尼SWIR图像传感器的摘要

相关产品和解决方案

相关内容

联系我们

点击此处索取产品规格/报价 (RFQ)!

* 点击该按钮将跳转到本公司的委托公司salesforce.com Co., Ltd.的网站。请使用英语咨询。

订阅邮件资讯

获取更多索尼产业设备图像传感器的最新资讯