富士胶片2013年6月11日发布消息称,该公司与松下合作开发出了能够实现88dB大动态范围的有机CMOS图像传感器技术。利用该技术,在拍照时可以使高亮位置不发白,昏暗处的物体清晰鲜明。
(富士胶片与松下的资料)
技术详情已经在“2013年超大规模集成电路技术研讨会”(2013年6月11~14日,京都市)上发表(演讲序号T2-4,C2-3)。T2-4的题目是“ThinOrganicPhotoconductiveFilmImageSensorswithExtremelyHighSaturationof8500electrons/μm2”,C2-3的题目是“AnUltra-lowNoisePhotoconductiveFilmImageSensorWithaHigh-speedColumnFeedbackAmplifierNoiseCanceller”。
近年来,随着像素的增加,CMOS图像传感器的分辨率越来越高,扩大动态范围、提高灵敏度、减少各像素之间的混色成为新的课题。为此,松下采取的是利用半导体器件技术提高图像传感器画质的方法,而富士胶片则是开发光吸收系数大的有机光导薄膜(organicphotoconductivefilm:OPF)作为光接收器件,取代过去的硅光电二极管,构筑新的图像传感器技术。
这一次,两家公司把富士胶片的OPF技术与松下的半导体器件技术融合在一起,合作开发出了性能超过传统图像传感器的有机CMOS图像传感器的技术。新技术实现了“业界最高”的88dB的大动态范围、约为过去1.2倍的灵敏度以及范围更广的入射角,为相机进一步实现高感度化、高画质化、小型化奠定了基础。
今后,两家公司准备把这项有机CMOS图像传感器技术推广到监控摄像头、车载摄像机、移动终端、数码相机等广泛的领域。
采用厚度为0.5μm的OPF
过去的图像传感器由作为光接收器件的硅光电二极管、金属布线、彩色滤光片、片上微透镜构成。而此次开发的有机CMOS图像传感器技术采用OPF作为光接收器件,OPF的厚度仅为0.5μm,是硅光电二极管的几分之一。
借助这样的构造以及松下的半导体器件技术,信号的饱和值提高到了以往图像传感器的4倍,再加上采用新开发的降噪电路,使动态范围达到了88dB。
过去的图像传感器中,在每个像素的金属布线等光电二极管以外的部分,必须要形成防止光线射入的遮光膜,因此,对于光接收部分的面积有一定限制,而采用这次的技术可以让OPF覆盖整个表面,灵敏度大约提高到了过去的1.2倍。
(富士胶片与松下的资料)
而且,过去的硅光电二极管的厚度需要达到约3μm,光线入射角仅为30~40度左右。这一次,借助OPF的薄膜化,入射角范围扩大到了60度。因为可以高效利用斜向入射的光线,所以能够实现没有混色的忠实的色彩再现性。而且,还能使镜头设计的自由度变大,有助于相机的小型化。
富士胶片开发出了保护OPF的无机薄膜成膜工艺技术,该技术能够防止水分及氧气渗入OPF,防止性能劣化。现在,新型有机CMOS图像传感器已经通过了施加一定温度、湿度、电压、光线等应激的可靠性试验,可以应用于广泛的用途。