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富士胶片与松下合作开发出有机CMOS图像传感器技术

2013-06-20

       富士胶片公司和松下公司已开发出一项有机CMOS图像传感器技术,使用有机光电转换层,可制造出性能超越传统图像传感器(1)的新型传感器。将这项技术应用于数码相机图像传感器和其他成像设备,可扩大其动态范围(2),增强感光性(3),在避免高光过曝的同时,保留图像暗部的生动色彩和丰富细节。
 
 
       影像行业一直在努力不懈地探索提高图像传感器分辨率的技术,并取得了丰硕的成果,但为了进一步提升画质,仍须扩大动态范围,增强感光性度,并防止像素间的干扰或混色。长期以来,松下致力于利用自身的半导体技术提升其高性能图像传感器的画质,而富士胶片则在探索新型图像传感器的过程中,开发出了具有高吸收率的有机光电转换层,来代替传统图像传感器中的硅光电二极管(4)
 
 
       此次合作,结合运用了富士胶片的有机光电转换层技术与松下的半导体技术,最终开发出相较于传统图像传感器表现更为出色的有机CMOS传感器。该新型传感器拥有业内最高(5)的88dB动态范围,感光性达到了传统图像传感器(1)1.2倍,并拥有更宽范围的入射光角度(6),使得生产感光性更好、更便捷、画质更佳的数码相机成为可能。
 
 
       富士胶片和松下计划将该技术应用于监控用摄像头、车载摄像头、移动设备和数码相机等各类产品中。在6月11日于日本京都举办的2013VLSI技术研讨会(VLSI2013)和6月15日于美国犹他州举办的2013国际图像传感器研讨会上,两家公司展示了这项研究成果。
 
 
       *(1)与松下的图像传感器相比较
       *(2)感光范围,即可感知的“最暗”至“最亮”的范围
       *(3)图像传感器的感光性指的是电信号的转换率。感光性越高,越能清晰地捕捉昏暗场景。
       *(4)一种感知入射光的光探测器,能将光转换为电信号
       *(5)根据松下截至2013年6月11日的数据
       *(6)产生有效的电信号转换的入射光角度范围
 
 
       新型有机CMOS影像传感器技术概览
       传统图像传感器由捕捉光线的硅光电二极管、金属连接件、分色滤镜和微透镜组成。这项新型有机CMOS图像传感器技术使用高吸收率的有机光电转换层代替硅光电二极管,将感光层的厚度降至0.5微米,也就是硅光电二极管厚度的几分之一。
 
 
       有机CMOS图像传感器与传统图像传感器比较图
 
 
       1、动态范围达到业内最高的88dB ,在避免高光过曝的同时,保留图像暗部的生动色彩和丰富细节
 
 
       利用松下的半导体技术,新传感器的信号饱和值(7) 与传统传感器相比提升了四倍,加上新开发的消噪电路,可使动态范围达到业内最高的 88dB,不仅能避免生高光过曝,还能保留暗部的生动色彩和丰富细节。
 
 
       *(7)能够处理的最大数量的电信号。电信号超过此值会导致高光过曝。
 
 
 
       2、感光性比传统传感器高1.2倍,即使在暗光条件下也能捕捉清晰的影像。
       每个像素里的晶体管和金属连接件,应用了松下的半导体技术,表层覆有运用富士胶片有机材料技术开发的光电转换层。在传统传感器中,金属连接件和遮光层的存在限制了对入射光的吸收,而有机CMOS图像传感器技术通过在传感器上涂覆有机层,使其可以接收所有光线,感光性比传统传感器提升了1.2倍,即使在暗光条件下也能捕捉清晰的影像。
 
 
 
 
       3、入射光角度扩大到60度,忠实再现色彩。
       由富士胶片开发的高吸收性有机感光层,厚度降至0.5微米,仅为硅光电二极管厚度的几分之一。传统硅光电二极管最小厚度也有3微米,限制了其入射光角度只有30-40度。有机CMOS影像传感器技术成功减小感光层厚度,使入射光角度扩大到60度,更加有效地利用入射光,防止颜色干扰,重现真实色彩。这一提升也为镜头设计提供了更大的灵活性,利于缩小相机总体尺寸。
 
 
       4、可实现更广阔的应用范围。
       富士胶片已开发出一项无机薄膜生产加工技术,该技术能有效防止水分及氧气对有机胶片的渗入从而保全其性能。这项技术已通过包括温度、湿度、电压及光照在内的压力环境下的可靠性测试,为有机CMOS图像传感器的多元化应用铺平了道路。
 
 
       关于富士胶片公司
       富士胶片公司是富士胶片集团旗下的主要运营公司之一。自1934年成立以来,公司日益壮大,如今在影像领域已拥有众多先进技术。富士胶片现正将这些先进技术应用到其他新的事业领域,包括医疗•生命科学、印刷、文件处理、高性能材料,光学元器件和数码影像等。富士胶片一直致力于运用先进、独特的技术,通过提供最高品质的商品和服务,进一步提高人们的生活质量。更多信息请访问:http://www.fujifilm.com
 
 
       关于松下公司
       松下公司是世界领先的电子厂商。自1918年成立以来,公司在全球范围稳步扩张,如今在全球范围营运着500家以上的附属公司,全体净销售额截止2013年3月31日突破7.3万亿日元。公司致力于通过创新追求新的价值,为其客户努力创造更美好的生活。更多信息请访问:http://panasonic.net/