Motivazioni per le nuove tecnologie dei sensori di immagine:
Sebbene i rivelatori CMOS convenzionali per la luce visibile siano ben consolidati e piuttosto diffusi, almeno per le applicazioni di basso valore, esiste un'importante opportunità per hardware di rilevamento delle immagini più complesso che offra funzionalità che vanno oltre la semplice acquisizione dei valori di intensità del rosso, del verde e del blu (RGB) per ciascun pixel. Ciò è dovuto in gran parte alla crescente adozione della visione artificiale, in cui l'analisi delle immagini viene eseguita utilizzando algoritmi informatici. L'apprendimento automatico richiede la maggior quantità possibile di dati di input per stabilire correlazioni che facilitino l'identificazione e la classificazione degli oggetti, quindi l'acquisizione di informazioni ottiche su diverse gamme di lunghezze d'onda, o con risoluzione spettrale, ad esempio, è estremamente vantaggiosa.
Naturalmente, le nuove tecnologie dei sensori di immagine offrono molti altri vantaggi. Ad esempio, funzionalità simili a un costo inferiore, maggiore gamma dinamica, migliore risoluzione temporale, sensibilità spazialmente variabile, global shutter ad alta risoluzione, riduzione della dispersione indesiderata, flessibilità/adattabilità, ecc.
Il nuovo rapporto IDTechEx, "Tecnologie emergenti per sensori di immagine 2021-2031: applicazioni e mercati", copre numerose tecnologie emergenti, in particolare
: sensori di immagine ibridi a punti quantici su silicio
; fotodetettori organici su sensori di immagine ibridi su silicio
; tecnologie emergenti per sensori di immagine SWIR, incluso il silicio a banda estesa;
fotodiodi organici e a perovskite (OPD e PPD)
; visione basata su eventi
; imaging iperspettrale
; sensori di immagine a raggi X flessibili
; e imaging del fronte d'onda.
Le tecnologie emergenti per i sensori di immagine incluse nel rapporto sono le seguenti:
Sensori di immagine ibridi: l'aggiunta di uno strato fotoricettivo extra sopra un circuito di lettura CMOS è un approccio ibrido che utilizza semiconduttori organici o punti quantici per aumentare la sensibilità spettrale nella regione SWIR. Questa nuova tecnologia, attualmente dominata da costosi sensori InGaAs, promette una significativa riduzione dei costi e, di conseguenza, l'adozione dell'imaging SWIR per nuove applicazioni come i veicoli autonomi.
Silicio a banda estesa: Dato l'elevato costo dei sensori InGaAs, vi è un forte incentivo a sviluppare alternative a costi molto inferiori in grado di rilevare la luce nella parte inferiore della regione spettrale SWIR. Questi sensori SWIR potrebbero essere utilizzati nei veicoli per migliorare la visibilità in presenza di nebbia e polvere, riducendo la dispersione della luce.
Fotorivelatori a film sottile: la rilevazione della luce su un'ampia area, anziché in un singolo piccolo rivelatore, è altamente auspicabile per l'acquisizione di dati biometrici e, se flessibile, per l'imaging attraverso la pelle. Nuovi approcci che utilizzano semiconduttori processabili in soluzione offrono un modo interessante per produrre fotorivelatori conformabili di grandi dimensioni per applicazioni come il rilevamento di impronte digitali sotto il display.
Visione basata su eventi: veicoli autonomi, droni e applicazioni industriali ad alta velocità richiedono il rilevamento di immagini con un'elevata risoluzione temporale. Tuttavia, con l'imaging convenzionale basato su fotogrammi, l'alta risoluzione temporale produce grandi quantità di dati che richiedono un'elaborazione computazionalmente intensiva. La visione basata su eventi è un nuovo metodo di acquisizione di informazioni ottiche che combina una maggiore risoluzione temporale delle regioni dell'immagine in rapido cambiamento con una significativa riduzione del trasferimento dati e dei requisiti di post-elaborazione.
Riepilogo
In sintesi, la crescente diffusione della visione artificiale rappresenta una grande opportunità per le nuove tecnologie di rilevamento delle immagini, che offrono capacità superiori a quelle dei sensori CMOS convenzionali.
