Органический сенсор от Panasonic

Компания Panasonic представила новую разработку. Это первый органический CMOS-сенсор с глобальным затвором, с электронным управлением чувствительности в ближнем инфракрасном диапазоне.

Новая технология позволяет переключаться между режимами цветной съемки и изображением в ближнем ИК-диапазоне. Кроме того, для улучшения качества захвата движения используется глобальный затвор. Чувствительность пикселов напрямую регулируется изменением напряжения на органической пленке. Благодаря возможности переключения между цветным и ИК режимами съемки, устройство может быть значительно уменьшена в размерах, и повышена надежность. Технология может использоваться в разных отраслях промышленности, таких как машинное зрение и интеллектуальные автоматизированные транспортные системы, которым необходим быстрый и точный результат съемки.

К преимуществам нужно отнести и возможность покадрового переключения между цветным и ИК режимами без потери разрешения. Технология управления работает на основе изменения напряжения. Компания Panasonic, в процессе работки этой технологии, получила 94 японских и 68 иностранных патентов.

Подробнее о технологии

В органическом CMOS-сенсоре фотоэлектрическое преобразования происходит с помощью органической пленки, в то время как накопление заряда и его чтение реализовано в схеме на основе кремния, которая располагается под органической пленкой. Пленка и схема могут быть спроектированы отдельно, благодаря чему CMOS-сенсор может получить следующие особенности: высокую чувствительность, широкий динамический диапазон и глобальный затвор. В недавно разработанной технологии реализована расширенная чувствительность к ближнему инфракрасному спектру. Причем схема позволяет менять уровень чувствительности к ИК-спектру электронным способом, не теряя при этом уникальные особенности органического CMOS-сенсора.

Уровень чувствительности может регулироваться с помощью переключения между цветным и ИК-спектрами с помощью изменения уровня напряжения.

Два органических слоя, один из которых ограничивает спектр видимого света, а другой — инфракрасного, могут переключаться с помощью высокого или низкого напряжения. Только один слой будет пропускать свет при среднем напряжении и оба — при высоком.

Использование для камер ночного видеонаблюдения

Новая технология позволяет получать четкие изображения даже в слишком темных для человеческого глаза ситуациях. В ночное время видимость улучшается, кроме того, доступен цветной ночной режим, который совмещает диапазон видимого света и ИК-режим. Плюсом является возможность использования камер без дополнительного ИК-фильтра с механическим приводом, который обычно используется в подобных камерах.

Изображение сделано в цветном режиме (слева) и ИК (справа).

Неразрушающий контроль

Обычные сенсоры, которые позволяют получать цветное изображение и ИК-изображение без дополнительного ИК-фильтра, имеют специальный цветной фильтр, состоит и красного, зеленого, синего и ИК-фильтра, чтобы не было необходимости использовать дополнительный съемный ИК-фильтр. Фактически «байеровском» фильтре заменяется один из зеленых элементов на ИК-фильтр. При этом оказывается, что количество элементов, чувствительных к ИК оказывается в четыре раза меньше, т.к. только каждый четвертый пиксел будет чувствителен к ИК-диапазону. Новая технология Panasonic позволяет использовать для захвата ИК-диапазона все пикселы матрицы. Именно поэтому ИК-изображения, сделанные с помощью органического CMOS-сенсора не имеют потерь в разрешении изображения. Эта особенность способствует повышению точности неразрушающего контроля, в котором используется способность некоторых материалов пропускать ИК-излучение.

Изображение сняты в цветном режиме (слева) и ИК (справа). Ближний ИК диапазон позволяет видеть символы на этикетках в резервуаре, заполненном соевым соусом.

Использование для машинного зрения

Новый сенсор может использовать для промышленного машинного зрения. Даже когда объекты движутся с большой скоростью, изображение в невидимом спектре может сохраняться с высоким разрешением. Регулируя чувствительность электронным способом, возможно покадрово менять чувствительность в разных спектрах. Это функция позволяет попеременно отслеживать объекты в видимом свете и ИК диапазоне.

Покадровое переключение режима съемки вращающихся бутылок. QR-код печатается специальными чернилами и по-разному определяется в зависимости от спектра. Даже при вращении бутылки, органический сенсор позволяет получать четкие изображения QR-кода на этикетке.

Новая технология находит применение в различных областях промышленности, таких как ночное видеонаблюдение, неразрушающий контроль, машинное зрение и системы автоматического управления транспортными средствами.