2023-02-13 Sony安防影像感測器STARVIS 2技術介紹

STARVIS是Sony在挑戰識別功能的極限過程中開發出來的一項以超高感光度為特徵的技術,該技術具備超越人眼的感光度,即使在暗處也能夠識別物體的形狀和顏色,準確地獲得必要的資訊,從而為社會的安全和安心提供支援,STARVIS 2是由STARVIS發展變化而來的一種支援更高動態範圍的技術。STARVIS是Sony在挑戰識別功能的極限過程中開發出來的一項以超高感光度為特徵的技術,該技術具備超越人眼的感光度,即使在暗處也能夠識別物體的形狀和顏色,準確地獲得必要的資訊,從而為社會的安全和安心提供支援,STARVIS 2是由STARVIS發展變化而來的一種支援更高動態範圍的技術。

STARVIS 2技術說明
實現高感光度的技術光線經由相機的鏡頭,進入到影像感測器。通過光電二極體,可將光信號轉換為電信號,要想實現高感光度,關鍵就是要設法將光線有效率地收集到光電二極體上。在影像感測器中,光電二極體的配置排列,對感光度會造成較大影響,在前照式結構中,光電二極位置於佈線層的下方。因此,光線在到達光電二極體之前,在佈線層就被反射或吸收,從而導致感光度下降。與之相比,在背照式結構中,光電二極體配置在佈線層的上方,由於光線不會損耗在佈線層,因此可以使進入光電二極體的光線大幅增加,經過這一改進,感光度提高了約4.6倍。此外,縮短收集光線的鏡頭(on-chip lens)與光電二極體之間的距離,可以使更多斜射光線進入到光電二極體中,並通過與F值較小的明亮鏡頭進行組合,還可以進一步提高暗處的成像性能。


■ 實現低噪點的技術
在實現低噪點的技術在影像感測器中,通過光電二極體捕捉光線,並將光信號轉換為電信號,然後再將其作為數位值,進行影像輸出。對於光線較暗的影像,通過對信號進行放大(增益),可以獲得更為明亮的影像。但是,包含在電信號中的噪點也會被一同放大,從而導致影像變得粗糙。Sony開發的Super High Conversion Gain技術,是在光子被轉換為電信號後,噪點尚且較少的狀態下對信號進行放大,因此可以相對減少隨後的噪點,與傳統技術相比,該技術能夠在抑制噪點影響的狀態下對電信號進行放大,因此,即使在暗處也可以拍攝到低噪點的影像。而低噪點的影像,也有助於提高目視及AI的辨識度。

■ 提高近紅外光(NIR)的感光度
在提高近紅外光(NIR)的感光度   在安防監視器中的影像感測器,有時還需要能夠再現人眼看不見的近紅外光(NIR:Near-Infrared),比如在夜晚的住宅街區或高速公路等光線可能會妨礙生活或者可能會引發危險的情況下,就會用到近紅外光照明。    STARVIS技術即使在近紅外光的照明條件下也能夠清晰成像。如果影像感測器在近紅外光領域的感光度足夠高,就可以抑制近紅外光的照明,從而削減照明的發熱功耗。


近紅外光的波長,要比可見光更長一些,當光電二極體的材質為矽(Si)時,藍色等波長較短的光線將在光電二極體的表面附近被吸收,而綠色、紅色等波長較長的光線,則在光電二極體的深處被吸收。通過加深光電二極體的深度,提高了對近紅外光的吸收率。
此外,STARVIS 2還通過把光電二極體的入射面設計成凸凹形狀,使光線進行衍射,從而提高了對近紅外光的吸收率。這類結構的採用使感測器對近紅外光的感光度得以大幅提高。


通過將前照式結構變更為背照式結構,誕生了可實現超高感光度的STARVIS技術。(參照實現高感光度的技術) 其後,通過進一步加寬加深光電二極體、設法改進光電二極體之間的隔斷結構及材質等措施,不僅能夠捕捉到更多的光線,而且感光度和動態範圍也得以不斷提高。除了光電二極體和結構之類的改善外,還提高了片上鏡頭的集光性和透射率,增大了彩色濾光片的透射率,提升了光電轉換效率。

資料參考來源: https://www.Sony-semicon.com/en/technology/security/index.html

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