Motivação para as Novas Tecnologias de Sensores de Imagem:
Embora os detetores CMOS convencionais para luz visível estejam bem estabelecidos e sejam relativamente difundidos, pelo menos para aplicações de baixo valor acrescentado, existe uma oportunidade significativa para hardware de deteção de imagem mais complexo que ofereça capacidades para além da simples aquisição de valores de intensidade de vermelho, verde e azul (RGB) para cada pixel. Isto deve-se, em grande parte, à crescente adoção da visão por computador, onde a análise de imagens é realizada através de algoritmos computacionais. A aprendizagem automática requer o máximo de dados de entrada possível para estabelecer correlações que facilitem a identificação e classificação de objetos; por isso, a aquisição de informação ótica em diferentes gamas de comprimento de onda, ou com resolução espectral, por exemplo, é altamente vantajosa.
É evidente que as novas tecnologias de sensores de imagem oferecem muitas outras vantagens. Por exemplo, capacidades semelhantes a um custo mais baixo, maior alcance dinâmico, resolução temporal melhorada, sensibilidade espacialmente variável, obturador global de alta resolução, dispersão indesejada reduzida, flexibilidade/conformabilidade, etc.
O novo relatório da IDTechEx, "Tecnologias Emergentes de Sensores de Imagem 2021-2031: Aplicações e Mercados", abrange diversas tecnologias emergentes, especificamente
: sensores de imagem híbridos de pontos quânticos em silício
; sensores de imagem híbridos de fotodetectores orgânicos em silício
; tecnologias emergentes de sensores de imagem SWIR, incluindo o silício de alcance alargado;
fotodíodos orgânicos e de perovskita (OPDs e PPDs)
; visão baseada em eventos
; imagens hiperespectrais
; sensores de imagem de raios X flexíveis
; e imagens de frente de onda.
As tecnologias emergentes de sensores de imagem incluídas no relatório são as seguintes:
Sensores de imagem híbridos: a adição de uma camada extra de absorção de luz sobre um circuito de leitura CMOS é uma abordagem híbrida que utiliza semicondutores orgânicos ou pontos quânticos para aumentar a sensibilidade espectral na região do infravermelho de ondas curtas (SWIR). Esta nova tecnologia, atualmente dominada por sensores InGaAs de elevado custo, promete uma redução significativa de preço e, consequentemente, a adoção da imagem SWIR para novas aplicações, como os veículos autónomos.
Silício de alcance alargado: Dado o elevado preço dos sensores de InGaAs, existe um incentivo considerável para desenvolver alternativas de custo muito mais baixo que possam detetar luz na extremidade inferior da região espectral SWIR. Estes sensores SWIR poderiam ser utilizados em veículos para melhorar a visibilidade no meio de nevoeiro e poeira, reduzindo a dispersão.
Fotodetetores de película fina: Detetar luz numa área ampla, em vez de num único detetor pequeno, é altamente desejável para a aquisição de dados biométricos e, se flexível, para imagens através da pele. Novas abordagens que utilizam semicondutores processáveis em solução oferecem uma forma atraente de produzir fotodetetores conformais de grande área para aplicações como a deteção de impressões digitais sob o ecrã.
Visão baseada em eventos – Veículos autónomos, drones e aplicações industriais de alta velocidade requerem deteção de imagens com alta resolução temporal. No entanto, com a geração de imagens convencional baseada em fotogramas, a alta resolução temporal produz grandes quantidades de dados que requerem um processamento computacional intensivo. A visão baseada em eventos é uma nova forma de adquirir informação ótica que combina uma maior resolução temporal de regiões de imagem que mudam rapidamente com requisitos significativamente reduzidos de transferência de dados e pós-processamento.
Resumo
Em síntese, a crescente adoção da visão por computador representa uma grande oportunidade para as novas tecnologias de deteção de imagem que oferecem capacidades que vão além dos sensores CMOS convencionais.
