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Fujifilm e Panasonic desenvolvem em conjunto uma tecnologia de sensor de imagem CMOS orgânico utilizando uma camada de conversão fotoeléctrica orgânic

Oferecendo à indústria a mais elevada* gama dinâmica e sensibilidade, para imagens mais nítidas e ricas

11.06.2013
A FUJIFILM Corporation (Presidente: Shigehiro Nakajima) e a Panasonic Corporation (Presidente: Kazuhiro Tsuga) desenvolveram a tecnologia de sensor de imagem CMOS orgânico, utilizando uma camada de conversão fotoeléctrica orgânica com uma propriedade de conversão fotoeléctrica da área receptora de luz do sensor de imagem para obtenção de uma performance superior à dos sensores de imagem convencionais**. A aplicação desta tecnologia aos sensores de imagem das câmaras digitais e outros dispositivos de imagem amplia a gama dinâmica*** e realça a sensibilidade* 4 vezes mais, evitando o destaque de cortes em cenas luminosas e a captura de um tema escuro com cores vivas e texturas ricas

A indústria levou a cabo um trabalho contínuo para exploração da tecnologias de sensor de imagem para aumento do número de pixéis, melhorando significativamente as resoluções do sensor. Contudo, para ampliar a qualidade de imagem é necessário expandir a gama dinâmica, realçar a sensibilidade e evitar a mistura de cores entre pixéis. A Panasonic tirou partido da tecnologia de dispositivo semicondutor para ampliar a qualidade de imagem nos seus sensores de elevada precisão. A Fujifilm, por outro lado, desenvolveu uma camada de conversão fotoeléctrica orgânica com um coeficiente de elevada absorção para utilização na área receptora de luz do sensor, em substituição do fotodiodo de silicone 5, com o objectivo de criar uma nova tecnologia de sensor de imagem. Na recente colaboração, a Fujifilm e a Panasonic combinaram a tecnologia de conversão de camada fotoeléctrica orgânica da Fujifilm com a tecnologia de dispositivo semicondutor da Panasonic para o desenvolvimento conjunto de um sensor de imagem orgânico CMOS superior aos sensores de imagem convencionais. O novo sensor de imagem orgânico CMOS oferece a mais elevada gama dinâmica de 88dB, uma sensibilidade avançada (1.2 vezes superior à dos sensores convencionais**) e uma gama mais ampla do ângulo de incidência * 6, permitindo o desenvolvimento de câmaras mais compactas e sensíveis, com qualidade de imagem superior.

As duas empresas promovem em conjunto a aplicação desta tecnologia de sensor de imagem orgânico CMOS numa ampla gama de produtos, incluindo câmaras de vigilância, câmaras para automóveis, dispositivos móveis e câmaras digitais

A Fujifilm e a Panasonic apresentaram os resultados da investigação no Simpósio sobre Tecnologia VLSI 2013, realizado em Kyoto, no passado dia 11 de Junho e no Workshop Internacional de Sensores de Imagem, realizado em Utah, nos EUA, no passado dia 15 de Junho.

* Performance da área receptora de luz dos sensores de imagem, em 11 de Junho, de acordo com os dados da Panasonic.
** Estimativa dos sensores de imagem da Panasonic
*** Intervalo de luz passível de gravação (rácio entre a luminosidade e escuridão das áreas gravadas) *4  A sensibilidade dos sensores de imagem correspondem ao rácio de conversão da luz em sinais eléctricos. Quanto maior a sensibilidade, maior a nitidez das cenas com luminosidade baixa.
*5  Um tipo de detector fotográfico que reconhece a luz incidente, instalado em cada pixel de sensor de imagem, para conversão da luz em sinal eléctrico.
*6  Intervalo de ângulos de luz de incidência para uma conversão eficiente em sinais eléctricos.

Resumo da recem desenvolvida tecnologia de sensor de imagem orgânico CMOS

Um sensor de imagem convencional consiste num fotodiodo de silicone para captura de luz, conexão metálica, filtro de cor e micro-objectiva incorporada. A recem desenvolvida tecnologia de sensor de imagem orgânico CMOS utiliza uma camada de conversão fotoeléctrica orgânica com um coeficiente de absorção elevado, em substituição do fotodiodo de silicone, reduzindo a espessura da área receptora de luz para 0.5 mícron. A estrutura oferece-lhe as seguintes vantagens:     (1) A mais elevada gama dinâmica de 88dB, evitando o realce de cortes e oferecendo imagens nítidas e ricas, mesmo sob condições de luminosidade reduzida.

A tecnologia de dispositivo semicondutor da Panasonic desenvolveu o valor de saturação de sinal *7. Acoplada com o circuito de anulação de ruído recem desenvolvido, a tecnologia de sensor oferece a mais elevada gama dinâmica de 88dB, evitando o realce de cortes em cenas luminosas, captando imagens nítidas e ricas em luz baixa.

*7  Número máximo de sinais eléctricos. A recepção de um sinal superior a este valor conduz ao realce de cortes.     (2) Sensibilidade 1.2 vezes superior à dos sensores convencionais para captura de imagens nítidas em baixa luz

Os transístores e conectores metálicos de cada pixel produzido com a tecnologia de dispositivo semicondutor da Panasonic são revestidos com uma camada de conversão fotoeléctrica, desenvolvida através da tecnologia de material orgânico da Fujifilm. A área receptora de luz torna-se limitada nos sensores de imagem convencionais, devido à existência de conectores metálicos e à necessidade de formação de uma película protectora de luminosidade para evitar a incidência de luz em áreas que não o fotodiodo em cada pixel. Contudo, a tecnologia de sensor de imagem orgânico CMOS reveste o sensor com uma película orgânica para recepção da luz recebida no sensor, ampliando a sensibilidade do sensor 1.2 vezes, quando comparado aos sensores convencionais, oferecendo imagens nítidas, mesmo sob condições de luminosidade reduzida.     (3) Intervalo do ângulo de incidência expandido a 60 graus para uma reprodução fiel da cor (ver figura do sensor de imagem acima)

A espessura da película orgânica de elevado coeficiente de absorção desenvolvida pela Fujifilm foi reduzida a apenas 0.5 mícron. Considerando que um fotodiodo de silicone convencional apresenta no mínimo 3 mícron de profundidade, o intervalo de ângulos de incidência foi limitado a aprox. 30 – 40 graus. A fina película conseguida através da tecnologia de sensor de imagem orgânico CMOS permitiu a expansão deste intervalo para 60 graus, através de uma eficiente utilização da luz recebida num determinado ângulo para uma reprodução fiel da cor, sem mistura de cores. Oferecendo, também, maior flexibilidade no design das objectivas e permitindo a redução geral da dimensão da câmara.

(4) Maior segurança para diversas aplicações

A Fujifilm desenvolveu uma tecnologia de processamento para a produção de película inorgânica para protecção da película orgânica, evitando a entrada de humidade e oxigénio na película orgânica, prevenindo assim uma degradação na performance. A tecnologia de sensor passou com sucesso os testes de segurança envolvendo a adição de stress, como, temperatura, humidade, voltagem eléctrica e luz, abrindo o caminho para a utilização do sensor de imagem orgânico CMOS a uma vasta área de aplicações.

http://www.fujifilm.com

http://panasonic.net/


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