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利用光吸收粒子层增强数字图像成像质量。
一直以来,手机摄像头拍摄的照片因为颗粒感强,分辨率低而饱受诟病。其中一个原因是手机通常都使用低分辨率、聚光能力低下的廉价镜片。但是另外一个重要因素,是其光传感器:一个含有光感探测器的硅芯片。由于手机体积的限制,致使这类芯片在捕捉光线的能力上大打折扣。
现在,位于加州门洛帕克市的InVisage公司展示了在不增加体积、技术复杂度和成本的情况下,至少在传感器方面改进手机摄像头成像质量的方法。3月底,在加州棕榈泉市举办的演示大会上,该公司的执行官宣布了一项被称为量子薄膜(QuantumFilm)的新技术,能够使类似于在手机上使用的小型相机光传感器捕捉光的能力大大提升。量子薄膜简单来说就是一层位于传感器顶层量子点——这些微小的晶体高效吸收光,并发出光子或者电子。量子薄膜发出的电子被芯片的电路收集并分类。
InVisage公司的首席技术官兼量子薄膜研究发源地,多伦多大学电子与计算机工程系教授特德·萨金特(Tedsargent)说,这种新技术打造的传感器能够收集传统传感器芯片两倍的光线,并以两倍的效率将其转变为电信号,同时其生产成本很低。萨金特指出:“传统的硅质传感器存在严重的缺陷,它们总是将光子四处乱扔”。而量子点,他说,提供了“从根本上解决该问题的方案”。
在当今的数码相机中,硅传感器承担了双重任务。它作为光传感器吸收进入的光线,将其转换为电信号。同时,它还是那些存储来自光传感器的电信号并将其分别处理后送出芯片的电子元件的基板。问题在于,光传感器在芯片中的位置通常在晶体管、金属线和滤色片的下方。由于这些阻碍,只有约半数的光线能够到达光传感器。
市面上也有一些商用的技术试图解决光传感器受阻挡的问题。例如,芯片制造商们通过添加微镜头来汇聚光线。但是即使增大光传感器的面积,硅仍然不是最好的光吸收材质:它只能记录撞击其上不到半数的光子。
InVisage公司使用量子点层代替硅作为光收集器。量子点是一种相对较新的技术,在最近才得以应用到产品中。从麻省理工学院某实验室独立出来的QDVision公司,最近正在利用量子点来增强LED照明色彩。量子点技术还能被用来增强液晶显示器的效率。
在前面提到的量子薄膜技术中,研究人员在图像传感器表面涂上由铅和硫化物组成的量子点液体层,使其位于电子元件和硅芯片上方,色彩过滤器的下方。光线穿过色彩过滤器被量子点吸收,产生一个阴极电子以及一个阳极的空穴。根据萨金特的描述,量子点层的光吸收效率要高出硅材质一倍,可以记录近100%的光子。位于量子点层下面的电场将电子和空穴分离,将电子输送到下方的电路中,作为电信号计量下来。
在一款产品中添加新的设备或涂层,最主要的考虑是保证能够低成本生产,QD Vision公司首席技术官赛斯·科·沙利文(Seth Coe-Sullivan)指出。将量子点整合到硅芯片生产过程中对InVisage公司来说还是“尚未涉足的领域”,科·沙利文说。
InVisage公司正在对现有的芯片制造法,即在硅片上使用光致抗蚀剂以蚀刻出线路的方法进行改进。当所有晶体管和金属连线已经铺设好后,将少量含有量子点的液体用喷涂光致抗蚀剂一样的方法铺到硅片上。当溶剂干燥之后会留下一层1微米厚的量子点层。
由于手机对成本很敏感,要想全面改造在手机中使用的硅传感器不是件容易的事。即使量子点技术经过适当准备可以过滤光线,制造商们仍然倾向于保留传感器上原有的色彩过滤器,至少前期如此。尽管如此,萨金特指出,一旦量子薄膜推广开来,制造商就可以完全抛弃现有色彩过滤器了。
斯坦福大学纳米光电方向的研究员皮特·凯崔瑟(Peter Catrysse)对开始只小幅修改传感器而不是一上来就完全更新整个产品的做法表示认同。“尽管这样做不能一开始就兑现基于量子点的光传感器的全部特性,却可以为他们的技术成功的打入市场”,皮特说到。
InVisage公司自2006年成立来已经吸引了超过3000美元的基金投资,目前它已经与台湾集成电路制造股份有限公司结成伙伴关系,将量子点技术整合到现有的硅芯片生产过程中。该公司计划于10个月内生产出摄像头传感器样品,而第一款量子点相机将于2011年底正式面市。
一直以来,手机摄像头拍摄的照片因为颗粒感强,分辨率低而饱受诟病。其中一个原因是手机通常都使用低分辨率、聚光能力低下的廉价镜片。但是另外一个重要因素,是其光传感器:一个含有光感探测器的硅芯片。由于手机体积的限制,致使这类芯片在捕捉光线的能力上大打折扣。
现在,位于加州门洛帕克市的InVisage公司展示了在不增加体积、技术复杂度和成本的情况下,至少在传感器方面改进手机摄像头成像质量的方法。3月底,在加州棕榈泉市举办的演示大会上,该公司的执行官宣布了一项被称为量子薄膜(QuantumFilm)的新技术,能够使类似于在手机上使用的小型相机光传感器捕捉光的能力大大提升。量子薄膜简单来说就是一层位于传感器顶层量子点——这些微小的晶体高效吸收光,并发出光子或者电子。量子薄膜发出的电子被芯片的电路收集并分类。
InVisage公司的首席技术官兼量子薄膜研究发源地,多伦多大学电子与计算机工程系教授特德·萨金特(Tedsargent)说,这种新技术打造的传感器能够收集传统传感器芯片两倍的光线,并以两倍的效率将其转变为电信号,同时其生产成本很低。萨金特指出:“传统的硅质传感器存在严重的缺陷,它们总是将光子四处乱扔”。而量子点,他说,提供了“从根本上解决该问题的方案”。
在当今的数码相机中,硅传感器承担了双重任务。它作为光传感器吸收进入的光线,将其转换为电信号。同时,它还是那些存储来自光传感器的电信号并将其分别处理后送出芯片的电子元件的基板。问题在于,光传感器在芯片中的位置通常在晶体管、金属线和滤色片的下方。由于这些阻碍,只有约半数的光线能够到达光传感器。
市面上也有一些商用的技术试图解决光传感器受阻挡的问题。例如,芯片制造商们通过添加微镜头来汇聚光线。但是即使增大光传感器的面积,硅仍然不是最好的光吸收材质:它只能记录撞击其上不到半数的光子。
InVisage公司使用量子点层代替硅作为光收集器。量子点是一种相对较新的技术,在最近才得以应用到产品中。从麻省理工学院某实验室独立出来的QDVision公司,最近正在利用量子点来增强LED照明色彩。量子点技术还能被用来增强液晶显示器的效率。
在前面提到的量子薄膜技术中,研究人员在图像传感器表面涂上由铅和硫化物组成的量子点液体层,使其位于电子元件和硅芯片上方,色彩过滤器的下方。光线穿过色彩过滤器被量子点吸收,产生一个阴极电子以及一个阳极的空穴。根据萨金特的描述,量子点层的光吸收效率要高出硅材质一倍,可以记录近100%的光子。位于量子点层下面的电场将电子和空穴分离,将电子输送到下方的电路中,作为电信号计量下来。
在一款产品中添加新的设备或涂层,最主要的考虑是保证能够低成本生产,QD Vision公司首席技术官赛斯·科·沙利文(Seth Coe-Sullivan)指出。将量子点整合到硅芯片生产过程中对InVisage公司来说还是“尚未涉足的领域”,科·沙利文说。
InVisage公司正在对现有的芯片制造法,即在硅片上使用光致抗蚀剂以蚀刻出线路的方法进行改进。当所有晶体管和金属连线已经铺设好后,将少量含有量子点的液体用喷涂光致抗蚀剂一样的方法铺到硅片上。当溶剂干燥之后会留下一层1微米厚的量子点层。
由于手机对成本很敏感,要想全面改造在手机中使用的硅传感器不是件容易的事。即使量子点技术经过适当准备可以过滤光线,制造商们仍然倾向于保留传感器上原有的色彩过滤器,至少前期如此。尽管如此,萨金特指出,一旦量子薄膜推广开来,制造商就可以完全抛弃现有色彩过滤器了。
斯坦福大学纳米光电方向的研究员皮特·凯崔瑟(Peter Catrysse)对开始只小幅修改传感器而不是一上来就完全更新整个产品的做法表示认同。“尽管这样做不能一开始就兑现基于量子点的光传感器的全部特性,却可以为他们的技术成功的打入市场”,皮特说到。
InVisage公司自2006年成立来已经吸引了超过3000美元的基金投资,目前它已经与台湾集成电路制造股份有限公司结成伙伴关系,将量子点技术整合到现有的硅芯片生产过程中。该公司计划于10个月内生产出摄像头传感器样品,而第一款量子点相机将于2011年底正式面市。