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OmniVision发布 Nyxel® 2 (第二代夜鹰技术),显著扩大在机器视觉和夜视应用中无光下近红外CMOS图像传感性能优势

时间:2020-03-16 阅读:
通过一系列工艺技术改进,940nm 波长的近红外成像量子效率达 50%,打破 OmniVision 在业内的纪录;实现提高质量、扩大范围、降低光源功率需求的目标。

2020 年 3 月 9 日,OmniVision抢先发布 Nyxel® 2——第二代近红外技术,适用于在低光至无光环境下运行的图像传感器。尽管第一代技术已发布两年多,但对手能量产的 CMOS 图像传感器仍远未实现相当的近红外性能。同时,OmniVision 的研发团队不断改进其全新硅半导体架构和工艺,在量子效率 (QE) 方面打破新纪录,如今在 Nyxel 2 技术的帮助下,不可见的 940nm 近红外光谱内量子效率提高 25%,而在几乎不可见的 850nm近红外波长处的量子效率提高 17%。jtfEETC-电子工程专辑

通过提高灵敏度,图像传感器可以在相同光量条件下捕获分辨率更高和距离更远的图像,进一步扩大图像检测范围。此外,基于 Nyxel 2 的摄像系统还可以减少 LED 灯的数量,从而降低总体功耗,延长电池寿命。正因为 Nyxel 2 技术可以带来这些附加好处,所以对于监视系统、驾驶室内自动驾驶监控系统以及移动设备内的屏下传感器(新兴产品)而言, Nyxel 2 是一种非常理想的技术。jtfEETC-电子工程专辑

OmniVision 工艺工程副总裁Lindsay Grant 表示:“Nyxel 2 技术进一步扩大了 OmniVision 在近红外图像传感领域的优势。不断追求近红外性能的极限,给几乎或完全无光的环境中运行的各种应用开辟了新的可能性,例如更精准的驾驶员状态监控,更完善的安保系统监视能力,以及全新的屏下传感技术在移动设备上的应用。”jtfEETC-电子工程专辑

由于近红外光可利用可见光谱之外的波长照亮物体,以避免对周围环境的任何干扰,所以目前机器视觉和夜视摄像机应用主要依靠近红外技术。此外,由于夜空中近红外光子比可见光子多,因此在更高的近红外灵敏度条件下,可以在夜间捕获分辨率更高的图像,而无需更多的耗电LED灯,从而该技术成为电池供电和夜视安防摄像机应用的理想解决方案。在 2017 年引入 Nyxel 技术之前,其他的近红外检测方法都远远不能满足下一代移动产品和增强现实 (AR) 和虚拟现实 (VR) 产品(配有嵌入式机器视觉应用)以及汽车和安防摄像机(对近红外灵敏度要求较高)的性能需求。jtfEETC-电子工程专辑

然而,这种方法会导致串扰,并降低了调制传递函数 (MTF)。通常业界通过引入深沟槽隔离 (DTI)来尝试克服这一点,但结果往往会造成破坏图像黑暗区域的缺陷。借助 Nyxel 2 技术,OmniVision 进一步完善了其颠覆性的近红外成像方法,将厚硅像素架构与扩展深沟槽隔离相结合,从而改善量子效率,再通过悉心管理操作晶圆的表面纹理,以保持调制传递函数,并不影响传感器的暗电流。jtfEETC-电子工程专辑

通过这些改进,OmniVision 的 Nyxel 2 技术如今可在 940nm 波长处实现 50% 的量子效率,较之第一代提高 25%,这是基于 2.9 微米像素的测量数据。在 850nm 近红外波长处,Nyxel 2 技术可实现 70% 的量子效率,这不仅在第一代的基础上提高了 17%,还可以与那些在可见光下运行的顶级 RGB 传感器的量子效率水平相媲美。通过这些 Nyxel 2 技术改进,提高了图像质量,扩大了图像检测范围,进一步降低了光源需求,从而降低功耗,延长电池寿命。jtfEETC-电子工程专辑

Nyxel 2 技术的性能改进为设计师们提供了各种新的可能性。就监视系统而言,可进一步减少安防摄像头附近的红外 LED 灯数量,从而节约成本,并降低功耗,或者可利用相同数量的 LED 灯,提高在无光条件下捕获图像的亮度。就自动驾驶员监控系统而言,可提高精准度,同时还可以减少在驾驶室内光线不好的地方安装 LED 灯的数量。就智能手机而言,可减少 LED 灯数量,有助于不断延长电池寿命,同时对更多的组件进行紧凑设计,有利于设计创新和降低 BOM 成本。jtfEETC-电子工程专辑

OmniVision首款采用 Nyxel 2 技术的图像传感器有望在 2020 年下半年上市。jtfEETC-电子工程专辑

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