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富士混合式有机/CMOS传感器

发布日期:2015-10-13 17:52
DPReview发表了一篇有关富士有机CMOS传感器的文章。文中介绍了富士新技术的相关内容,及CMOS传感器发明者Eric Fossum教授对该技术的分析和看法。

富士革命性的有机混合式传感器技术很有趣,但与现有的设计相比,也许并没有特别的优势,传感器技术专业Eric Fossum教授说道。富士公司近日已经注册了有机(基于碳化学)材料传感器的专利。联想到2009年富士公布的一份技术文件,关于富士新款微单相机将采用有机传感器的猜测已经出现,但Fossum教授与富士公司都表示,这项技术更有可能应用在小尺寸传感器上。

这项技术有什么不同?

富士传感器与现有的CMOS和CCD设计最大的区别在于,前者使用有机光电图层来实现光电转换,而非硅光电二极管。有机层感应光线并产生电子,然后由下层的CMOS电路进行“读取”。富士的内部技术文件中提到了这项技术的多个优势。首先,有机层可以覆盖整个传感器表面,增加感光面积。这意味着无需使用微透镜将光线聚集至特定的感光区域。同时也不需要将感光层分至每个感光点。这些特性都可使传感器的生产成本降低,富士的团队说道。此外,有机材料仅对可见光敏感,因此传感器前也无需安置IR滤镜

着眼于细节

尽管需要获得更高的像素数以及随之而来的更小的像素元尺寸,(这项技术的)主要目的是制造出性能更好的传感器。富士技术文件的作者解释道:“尽管付出了无数努力来提高技术以得到更小的像素元尺寸,光线捕捉效率和CCD/CMOS传感器的感光度一直在减少。”

与使用硅感光层的技术不同,富士的传感器使用一种由对光敏感的碳化学物构成的涂层(图中深紫色)实现光电转换。

传感器技术专家(同时也是现代数码相机CMOS影像传感器的发明者)Fossum教授对这项研究印象深刻,但对富士声称的优势并未完全信服。“作为一名传感器技术人士,我要祝贺富士在研发上取得的进步,他们的成果很有趣。如果这份报告是对富士在2009年最先进技术的正确评估,我相信在从现在开始的数年内,这项技术就将迎来黄金时间,如果他们够幸运的话还会更快。

除了诸如降低噪点(从文件中的38e-rms做到低于5e-rms)等问题之外,他们还需要解决有机层的大规模生产问题。当然他们有实力做到这一点,因为大部分传感器的RGB滤镜都使用富士的产品。不过RGB层材料是惰性的,并非电子活跃材料,所以在生产能力上还需要关注更多问题。

伟大的一步?

“就这项技术的商业化而言,必须视其产品在解决上述问题后,与业内其他同期产品相比的优势而定,”他说道。“他们的技术也许能得到更小的像素元,功能上类似全局快门,但这一点在硅材料设备上已经出现了。我不相信生产成本会是这项技术的核心优势,但它也是很重要的。我不相信它能具备什么常规传感器体系中的优势,比如感光度、噪点、动态范围之类,但这类事情是很难预测的。”

富士的传感器仅对可视范围内的光谱敏感,因此无需使用红外滤镜。

“对富士来说,其核心优势之一在于这项技术完全掌握在自己手中。另一方面,这也意味着与CMOS传感器业内由一家公司向其他公司输出技术的合作方式(当然不是国际合作)不同,富士会成为一座‘孤岛’,这将导致与其他公司相比较慢的技术进步。”

“我确实很喜欢高吸收率光电层的想法。我认为富士的有机光电层,或其他正在开发中的材料,对我自己的量子传感器也有启发。但是,我对富士工作的商业化优势不是很乐观。不过我对见识到新技术的出现和发展总是感到兴奋的。”