60 ans d’histoire et un avenir passionnant
Sensibilité des capteurs: Certains des plus grands noms de l’histoire des capteurs d’image numériques qui ont fait des percées importantes dans les capteurs CCD et CMOS ont collaboré sur une histoire de la technologie et un aperçu de son avenir potentiel.
La revue annuelle de la science de la vision Peut-être pas une publication en tête des listes de lecture normales de la plupart des gens, mais le contenu est souvent fascinant pour ceux qui s’intéressent aux sciences visuelles. Ceux-ci sont définis par la publication comme «un ensemble de disciplines croisées qui coupent la psychologie, les neurosciences, l’informatique, la biologie cellulaire et la génétique et la médecine clinique», il y a donc un domaine impressionnant que la publication à couvrir.
Grâce à Examen DPl’un des articles qui a attiré notre attention récemment était intitulé Évolution du capteur d’image numérique et nouvelles frontièresen partie parce qu’il a été écrit par trois des développeurs de nombreux développements de capteurs d’imagerie récents, à savoir Nobu Teranishi, Albert Theuwissen et Eric Fossum, qui entre eux ont fait des percées clés dans le développement des capteurs CCD et CMOS.
L’histoire est intéressante. Comme le dit le résumé, l’article passe en revue près de 60 ans d’évolution des capteurs d’image à l’état solide, des premiers travaux dans les années 1960, grâce au développement de capteurs d’image de dispositif à couplage de charge, aux capteurs d’image complémentaires complémentaires d’image d’oxyde de métal complémentaire désormais omniprésent. En cours de route, il discute de certains des points forts de la chaîne évolutive, tout en jetant un œil à de nouvelles innovations telles que la technologie empilée 3D, la technologie de comptage de photons et d’autres.
C’est une lecture technique mais intéressante comme vous vous en doutez. Cependant, c’est cette dernière section qui a vraiment attiré notre attention et la discussion des auteurs sur l’endroit où le traitement d’image pourrait se dérouler.
Directions futures
Au fur et à mesure qu’ils écrivent, l’empilement 3D a permis une intégration accrue des capteurs, permettant le traitement d’image du plan focal à haute densité et l’augmentation du débit tout en réduisant la puissance du système (le co-auteur Eric Fossum a écrit pour la première fois à ce sujet en 1989). Le calcul qui peut être effectué de manière massivement parallèle bénéficiera probablement le plus à l’empilement 3D, conduisant à des avantages sur les appareils. Cela ouvre un mouvement vers des caméras intelligentes en utilisant l’informatique Edge.
Ailleurs, «les capteurs d’image de comptage de photons ont progressé rapidement au cours des cinq dernières années et ont permis de nouvelles applications», écrivent-ils. «La technologie sera probablement incorporée dans le cadre de la technologie CIS traditionnelle avant longtemps, permettant une plage dynamique plus grande et les performances ultimes de l’imagerie à faible lumière, en particulier lorsqu’elle est combinée à l’imagerie informatique.»
Ils notent également que «Récemment, des capteurs d’image à transistor à couches minces sur des circuits intégrés de lecture en silicium avec des photodétecteurs à points quantiques ont incorporé des PPD pour améliorer leurs performances d’imagerie. Ces capteurs permettent également une meilleure réponse que les détecteurs de silicium dans les régimes de longueur d’onde à ondes courtes et presque infrarouges. »
Enfin, certains développements pourraient entraîner des changements potentiellement significatifs dans la conception de la caméra et même des facteurs si la technologie peut évoluer. Les appareils doivent encore être utilisables par les mains humaines, bien sûr, et l’ergonomie jouera toujours leur rôle en conséquence. Mais l’électronique à l’intérieur pourrait être en mesure de devenir à la fois plus petite.
«Du côté optique, la possibilité de passer des grains de filtre de couleur rouge, vert, vert, vert, vert (RGBG) à la réception des signaux R, G et B pour chaque site de pixels (et en évitant ainsi de la communauté des capteurs d’image) semble approcher la réalité étant donné le développement de routeurs de couleurs dits parfaits (Catrysse et al. 2022) », disent les auteurs.
«Le développement connexe des métallites et leur intégration sur puce peuvent simplifier la conception de la caméra et réduire la taille et le poids des caméras.»
tl; dr
- L’article « Digital Image Sensor Evolution and New Frontiers » donne un aperçu de près de 60 ans de développement de capteurs d’image à semi-conducteurs, mettant en évidence les innovations clés dans les technologies CCD et CMOS.
- Les progrès de la technologie d’empilement 3D permettent un traitement d’image à forage à forte densité, conduisant à des caméras intelligentes qui tirent parti de l’informatique Edge et de l’intégration accrue des capteurs.
- Les progrès rapides des capteurs d’image de comptage de photons devraient devenir courant, offrant des plages dynamiques plus importantes et des performances de faible lumière améliorées lorsqu’elles sont combinées avec une imagerie de calcul.
- Les développements de l’optique, tels que se déplacer vers R, G et B des signaux pour chaque pixel et intégrer les métallites sur puce, pourraient simplifier la conception de la caméra, réduire la taille et le poids, et résoudre les problèmes d’aliasage des couleurs.
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