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豪威科技溝槽屏障設計大幅提高攝像頭的紅外響應

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據麥姆斯咨詢報道 ， 豪威科技（OmniVision Technologies ， 以下簡稱OmniVision）Nyxel的近紅外技術顯著改善了攝像頭在低光照條件下的響應 。 通常 ， 攝像頭傳感器可在低光照條件下使用 ， 但傳感器在850nm和940nm波長范圍的響應 ， 要低于可見光（如圖1所示） 。 此情況的部分原因是傳感器通常會捕獲與傳感器垂直的入射光子 。 如果傳感器的深度增加 ， 就能更好地探測入射光 ， 但這就會帶來串擾等問題 。

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圖1：典型攝像頭傳感器捕捉直接穿過傳感器的光子 ， 850nm和940nm的波長范圍是典型的紅外輔助照明光源
Nyxel技術為解決此問題采用了3種技術手段 。 首先 ， 是增加硅的厚度 ， 使光子能夠在像元中行進更遠 ， 使更多光子向電子轉換 ， 從而形成更明亮的圖像 。 其次 ， 是將每個像素置入像素間具有屏障的溝槽中 ， 避免光子傳播到鄰近的像元 ， 以防止串擾（如圖2所示） 。 第三 ， 則是在表面增加一層吸收最大光量的吸收層 。 這3種技術手段的結合 ， 提供了一條更長的光子傳播路徑 ， 使傳感器能夠探測到更多光子并提高系統的整體性能 。 此外 ， Nyxel技術的加持 ， 既不會減弱傳感器對可見光的傳感性能 ， 也不會降低可見光或紅外傳感的幀率 。
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圖2：Nyxel技術通過在每個像元周圍增加分散入射光子的屏障和吸收層 ， 顯著提高了傳感器在850nm以及在940nm的性能
采用Nyxel技術的新傳感器的性能圖 ， 突出顯示了Nyxel技術在850nm和940nm波長的性能提升 ， 在850nm（達到 60%的量子效率）波長得到了3倍提升 ， 而在940nm（達到40%的量子效率）則提升了5倍 。 這兩種波長是最常用的近紅外LED光源 ， 并都在可見光范圍之外 。
當使用現有傳感器和采用Nyxel技術的新傳感器進行成像對比時 ， Nyxel技術的效果顯而易見（如圖3所示） 。 使用Nyxel技術的攝像頭提供了更明亮的畫面 ， 更高的對比度呈現了更豐富的細節 。
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圖3：眼見為實--左邊是標準OmniVision攝像頭的成像 ， 而右邊是帶有Nyxel技術相同傳感器的成像
近紅外（NIR）靈敏度的提升有利于與多種應用 。 例如 ， 它可以延長那些需要利用紅外照明器提升攝像頭運行效率的移動應用的電池壽命 。 憑借高靈敏度 ， 它可提供距離更遠的圖像捕捉 。 同樣 ， 與沒有應用Nyxel技術的傳感器相比 ， 它能夠在低照度或沒有環境光的條件下 ， 提供更清晰、更鮮活的圖像 。
【豪威科技溝槽屏障設計大幅提高攝像頭的紅外響應】Nyxel技術可應用到整個探測器芯片上 ， 因此預計可以應用于OmniVision的整個圖像傳感器產品線 。 目前 ， Nyxel技術將主要用于提供分辨率和幀速性能選擇的幾款攝像頭 。