Panasonic удваивает чувствительность цветных сенсоров

Корпорация Panasonic (Осака, Япония) представила уникальную разработку «micro color splitters» («цветовой микроразделитель»), позволяющую отделять свет, подающий на сенсор, за счет использования его волновых свойств. Инновационное решение дает возможность любым современным матрицам получать яркие цветные изображения даже в условиях низкой освещенности. Прогрессивный механизм, опираясь на «цветовые микроразделители», управляющие дифракцией лучей на микроскопическом уровне, делает неактуальным использование традиционных цветовых фильтров. Компании Panasonic удалось достичь практически вдвое большей чувствительности по сравнению с обычными датчиками, которые используют классические модели цветовых фильтров.

Матрицы используются в различных устройствах, таких как: смартфоны, цифровые фотоаппараты и видеокамеры, в индустрии безопасности, системах парковки, офисном и медицинском оборудовании – везде, где необходимы цифровые изображения. Традиционные датчики используют массив Байера, в котором красный, зеленый или синий светопередающий фильтр помещен над каждым сенсором. Эти фильтры блокируют 50-70% поступающего света, прежде чем он достигнет светочувствительного элемента. В настоящий момент очевиден прогресс в области увеличения разрешения матрицы, используемых в мобильных и других устройствах за счет уменьшения размера пикселя, однако спрос на высокую чувствительность также высок. Panasonic разработала революционную технологию, которая может быть применена к существующим или датчикам будущего, чтобы они могли захватывать бескомпромиссно яркие цветные изображения.

Новая технология имеет следующие особенности:

  1. Используя цветовое выравнивание, которое позволяет использовать световой поток более эффективно, вместо цветовых фильтров, яркие цветные фотографии могут быть получены с половиной уровня освещенности, необходимой традиционным сенсорам.
  2. «Micro color splitters» могут просто заменить цветовые фильтры в обычных датчиках изображения, независимо от типа матрицы (CCD или CMOS), находящейся под ними.
  3. «Цветовые микроразветвители» могут быть изготовлены с использованием неорганических материалов в рамках существующих техпроцессов.

Разработка базируется на следующих новых технологиях:

  1. Уникальный метод анализа и проектирования, основанный на волновой оптике и позволяющий быстро и точно вычислить оптико-волновые явления.
  2. Технология оптимизации создания «micro color splitters», контролирующих световые фазы на этапе прохождения луча через прозрачную с высокой степенью преломления пластинчатую структуру для разделения цветов в микроскопическом масштабе с использованием дифракции.
  3. Схема расположения и уникальные алгоритмы, позволяющие достичь очень чувствительной и точной цветопередачи, комбинируют свет, падающий на сенсор, разделенный «микро разветвителями», и обрабатывают зафиксированный сигнал.

На данную разработку у Panasonic имеется 21 японский патент и 16 зарубежных, в том числе поданные на рассмотрение заявки.

Данная инновация в общих чертах описана ранее в онлайн публикации ресурса «Nature Photonics», выпущенной 3 февраля этого года.

Подробности:

1. Уникальный метод анализа и проектирования, основанный на волновой оптике и позволяющий произвести быстрый и точный расчет оптико-волновых явлений.

FDTD (метод конечно-разностной временной области) широко используется для анализа светового потока в волновой форме, но сложность его вычислений до сих пор делала непрактичной проектирование цветовых микроразветвителей. BPM (метод распространения потока) является эффективным средством быстрого вычисления, но обладает меньшей точностью, чем FDTD и не может достоверно моделировать цветовое разделение. Эти два фактора подтолкнули Panasonic к созданию практичного и оригинального подхода, который позволяет быстро и точно вычислять оптико-волновые явления. Новая технология позволяет производить точное моделирование оптических явлений, таких как отражение, преломление и дифракция, работая в большей части с различными оптическими константами и применяя BPM в промежутках. Новый метод может быть применен не только в проектировании цветовых микроразделителей, но и задействован в дизайне других наноразмерных оптических систем обработки информации.

 

2. Технология оптимизации создания «micro color splitters», контролирующих световые фазы на этапе прохождения луча через прозрачную с высокой степенью преломления пластинчатую структуру для разделения цветов в микроскопическом масштабе с использованием дифракции.

Цветоразделение света в цветовых микросплиттерах обусловлено разницей в показателях рефракции пластинчатого материала высокого преломления, который тоньше длины световой волны, и окружающего материала. Контроль фазы перемещения луча и оптимизация параметров формы вызывает дифракционные явления, которые делят цвета и видны только на микроскопическом уровне. Цветовые микроразделители изготавливаются в рамках обычных техпроцессов. Их правильная форма вызывает эффективное разделение определенных и дополнительных цветов или расщепление белого на синий, зеленый и красный по принципу действия призмы с ничтожной потерей света.

 

3. Технология расположения и уникальные алгоритмы, позволяющие достичь очень чувствительной и точной цветопередачи, комбинируют свет, падающий на светочувствительные элементы, расщепленный «микро разветвителями», и обрабатывают зафиксированный сигнал.

Поскольку свет, разделенный цветовыми микросплиттерами, падает на детекторы перекрестным образом, потребовались новое пиксельное расположение и алгоритмы. Модель схемы комбинируется и оптимизируется с помощью техники арифметической обработки, созданной специально для смешанных цветовых сигналов. Результатом является высокая чувствительность и точная цветопередача. Например, если структура разделяет свет на определенный цвет и дополнительный, цветовые пикселы белый + красный, белый – красный, белый + синий и белый – синий получены и используя технику арифметической обработки переводятся в обычные цветовые изображения без потери разрешения.

Panasonic 1Рис. 1. Устройство и особенности по сравнению с традиционным методом

 

Panasonic 2 Panasonic 3

 

Рис. 2. Сравнение изображений при использовании одного и того же светочувствительного CCD-сенсора

По информации сайта http://panasonic.co.jp

Twitter
SocButtons v1.5

Подписка на новости

IP-камера HikVision DS-2CD8464F-EI
DS-2CD8464F-EI 
IP-камера HikVision DS-2CD8464F-EI с «медвежьим» кодовым именем «Panda» является профессиональным устройством видеонаблюдения, выполненным в компактном корпусе с интегрированным шарнирным кронштейном. Прибор оборудован 1,3-мегапиксельной высокочувствительной матрицей и укомплектован соответствующим фикс-объективом. Благодаря наличию широкого динамического диапазона 130 Дб «Panda» легко справляется с трудностями, вызываемыми сложным освещением сцены, а ИК-подсветка с дальностью действия до 15 метров позволяет HikVision DS-2CD8464F-EI видеть даже в полной темноте.
При покупке камеры вы получаете программное обеспечение Trassir в подарок.

Цена: 13990 руб.
Подробнее...
 

Выставка Security China 2012

P1060200.JPG
P1060176.JPG
IMG_3748.JPG
P1060203.JPG