como a saúde, a biometria, a condução autónoma, a agricultura, a deteção química e a inspeção de alimentos, entre outras. A IDTechEx prevê que a crescente importância das tecnologias autónomas fará com que o mercado emergente de sensores de imagem ultrapasse os 500 milhões de dólares até 2033.
Ampliação da Gama Espectral:
Os detetores CMOS convencionais para luz visível são comuns em robótica, inspeção por imagem industrial e eletrónica de consumo; no entanto, existem oportunidades significativas para sensores de imagem mais complexos que oferecem capacidades para além da simples aquisição de valores de intensidade de vermelho, verde e azul (RGB). Atualmente, esforços consideráveis estão a ser dedicados ao desenvolvimento de novas tecnologias de sensores de imagem capazes de detetar aspetos da luz para além do espectro visível, na gama do infravermelho de onda curta (SWIR, 1000 nm–2000 nm). O alargamento do comprimento de onda de deteção para a gama SWIR oferece muitas vantagens, uma vez que permite a diferenciação de objetos e materiais que parecem visualmente semelhantes ou idênticos no espectro visível. Isto melhora substancialmente a precisão do reconhecimento e abre caminho para uma deteção de imagem melhor e mais funcional.
Uma tendência fundamental é o desenvolvimento de alternativas muito mais baratas aos sensores de InGaAs, extremamente dispendiosos, para a imagiologia na região espectral do infravermelho de ondas curtas (SWIR, 1000–2000 nm), o que alargará consideravelmente esta capacidade para uma gama muito maior de aplicações. Isto inclui veículos autónomos, nos quais o imageamento SWIR ajuda a distinguir objetos e materiais que parecem semelhantes no espectro visível, além de reduzir a interferência de poeira e nevoeiro.
Diversas tecnologias emergentes de SWIR (infravermelho de ondas curtas) que não utilizam InGaAs são competitivas. Entre estes, destacam-se os sensores de imagem híbridos, nos quais uma fina camada adicional de semicondutores orgânicos ou pontos quânticos absorve a luz e é depositada sobre um circuito de leitura CMOS para ampliar a gama de deteção de comprimentos de onda na região do SWIR. Outra tecnologia é o silício de gama alargada, cujas propriedades são modificadas para estender a gama de absorção para além das limitações da sua banda proibida. Atualmente dominadas por sensores InGaAs de elevado custo, estas novas abordagens prometem uma redução substancial de preço, o que deverá incentivar a adoção da imagem SWIR para novas aplicações, como os veículos autónomos.
Novos sensores de imagem possibilitam novas funções.
Além de captar imagens numa gama espectral mais ampla, outras inovações incluem a captura de imagens numa área maior, a aquisição de dados espectrais em cada pixel e o aumento simultâneo da resolução temporal e da gama dinâmica. Uma tecnologia promissora nesta área é a visão baseada em eventos. 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 resolve este desafio apresentando uma forma completamente nova de pensar a aquisição de informação ótica, na qual cada pixel do sensor regista instantes de tempo que correspondem a alterações de intensidade. Desta forma, a visão baseada em eventos pode combinar uma maior resolução temporal das regiões de imagem com mudanças rápidas com requisitos significativamente reduzidos de transferência de dados e pós-processamento.
Outra inovação promissora é a crescente miniaturização e conformidade da tecnologia de sensores, o que torna mais fácil do que nunca a integração de um sensor num braço robótico, máquinas de inspeção industrial ou eletrónica de consumo. Estas são algumas das aplicações visadas pelo mercado em expansão dos espectrómetros miniaturizados. Impulsionados pelo crescimento da eletrónica inteligente e dos dispositivos da Internet das Coisas (IoT), os espectrómetros miniaturizados de baixo custo estão a tornar-se cada vez mais relevantes em diversos setores. A complexidade e funcionalidade dos sensores de luz visível padrão podem ser significativamente melhoradas pela integração de espectrómetros miniaturizados capazes de detetar desde a região visível até à região SWIR do espectro com alta resolução espectral. O futuro perspetivado pelos investigadores do Fraunhofer é um espectrómetro que pesa apenas um grama e custa um dólar. Espera-se que os espectrómetros miniaturizados ofereçam soluções económicas para melhorar a eficiência autónoma através de uma maior diferenciação de materiais, objetos e cores.
