Команда дослідників Sony Semiconductor Solutions Corp. створила значний прогрес для датчиків, створивши датчик, який передає RGB-зображення та інформацію про діапазон на одному чіпі — без перешкод між ними. Вони досягли цього, наклавши колір (RGB) із панхроматичної органічної фотопровідної плівки, яка поглинає видиме світло, поверх кремнієвих пікселів ближнього інфрачервоного (NIR) непрямого часу прольоту (iToF).
Сучасні мобільні телефони та інші кишенькові пристрої містять окремі датчики діапазону для обчислення/відстеження інформації про відстань і місцезнаходження, а також датчики кольорових зображень для створення 3D-зображень і створення естетично привабливого розмитого фону. Але використання двох окремих датчиків може спричинити такі проблеми, як оклюзія, коли два датчики не бачать об’єкт у паралельних лініях зору.
Нова конструкція сенсора Sony забезпечує одночасне коаксіальне захоплення даних RGB і діапазону.
«Оскільки використання вимірювання дальності в діапазоні NIR розширюється, ми подумали, що було б корисно охоплювати як RGB, так і NIR. Тому ми зосередилися на селективності довжини хвилі сенсорів з органічної фотопровідної плівки», — каже Томохіро Окубо, який виступатиме на IEDM.
Датчик команди розроблений для отримання високочутливих RGB-зображень із високою роздільною здатністю, одночасно покращуючи характеристики NIR для визначення дальності. Для цього вони використовують байєрівські пікселі розміром 1,0 мкм (кольорові фільтри) для кольорового зображення та пікселі iToF розміром 4,0 мкм для визначення діапазону. Органічна фотопровідна плівка їхнього датчика пригнічує змішування довжин хвиль ближнього інфрачервоного випромінювання з пікселями RGB, тоді як прозорі дроти та фільтри RGB пригнічують змішування кольорів із пікселями iToF, щоб забезпечити високу квантову ефективність (ефективність пристрою формування зображення, що перетворює вхідні фотони в електрони).
Одним із поширених застосувань, для якого потрібні датчики RGB і датчики дальності, є 3D-реконструкція. У разі використання двох окремих датчиків інформація про діапазон має відповідати перспективі RGB, і це може бути проблемою з точки зору точності та обробки.
«Але з одним сенсором перетворення перспективи непотрібне, і це дає змогу простіше 3D-реконструкції», — каже Окубо. «Це робить його придатним для широкого спектру застосувань, включаючи мобільні пристрої, віртуальну реальність (VR)/доповнену реальність (AR) і автомобільні системи».
Одним із завдань для команди було використання нових структур, таких як прозора багатошарова проводка та RGB-фільтри під проводкою, і переконатися, що обидва вони функціонують належним чином як для пікселів RGB з використанням органічних плівок, так і для пікселів NIR з використанням кремнію. І їхній датчик продемонстрував одночасне отримання без паралакса високої роздільної здатності RGB і інформації про діапазон із хорошим відтворенням кольорів як у видимому, так і в ближньому інфрачервоному освітленні.
Залишити відповідь