3500/15 133292-01 新兴图像传感器的创新前景

拓宽光谱范围

用于可见光的传统CMOS检测器在机器人、工业图像检测和消费电子产品中很普遍；然而，更复杂的图像传感器有广泛的机会提供超越简单获取红、绿和蓝(RGB)强度值的能力。目前正在大力开发新兴的图像传感器技术，可以检测可见光范围以外的短波红外(SWIR，1000纳米–2000纳米)范围内的光。将波长检测扩展到SWIR范围有许多好处，因为它能够区分在可见光范围内看起来相似或相同的物体和材料。这大大提高了识别精度，并为更好和更具功能性的图像传感铺平了道路。

一个特别重要的趋势是开发更便宜的替代品来替代非常昂贵的InGaAs传感器，用于短波红外(SWIR，1000-2000纳米)光谱区的成像，这将使这种能力具有更广泛的应用。这包括自动驾驶汽车，其中SWIR成像有助于区分在可见光谱中看起来相似的物体和材料，同时减少灰尘和雾的散射。

有几种有竞争力的新兴非InGaAs SWIR技术。这些包括混合图像传感器，其中由有机半导体或量子点制成的附加光吸收薄膜层放置在CMOS读出电路的顶部，以增加进入SWIR区域的波长检测范围。另一项技术是增程硅，通过改变硅的特性来扩大吸收范围，使其超出带隙限制。目前由昂贵的InGaAs传感器主导的这些新方法有望大幅降低价格，并有望鼓励SWIR成像在自动驾驶汽车等新应用中的采用。

新兴图像传感器带来的新功能

除了在更宽的光谱范围内成像，进一步的创新包括在更大的区域内成像，在每个像素上采集光谱数据，同时提高时间分辨率和动态范围。在这方面，一项有前途的技术是基于事件的视觉。对于传统的基于帧的成像，高时间分辨率产生大量的数据，需要计算密集型处理。基于事件的视觉解决了这一挑战，它提出了一种全新的获取光学信息的方式，其中每个传感器像素都报告与强度变化相对应的时间戳。因此，基于事件的视觉可以将快速变化的图像区域的更大时间分辨率与大大减少的数据传输和后续处理要求相结合。

另一个有前途的创新是传感器技术的日益小型化和一致性，使传感器比以往任何时候都更容易集成到机械臂、工业检测机械或消费电子产品中。这些是微型光谱仪的新兴市场所瞄准的应用。受智能电子和物联网设备增长的推动，低成本、小型化的光谱仪在不同领域变得越来越重要。标准可见光传感器的复杂性和功能性可以通过集成小型化光谱仪来显著改善，所述光谱仪可以以高光谱分辨率检测从可见光到SWIR的光谱区域。弗劳恩霍夫的研究人员设想的未来是一台仅重1克、价格仅1美元的光谱仪。小型化光谱仪有望提供廉价的解决方案，通过增强材料、物体和颜色的差异来提高自主效率。

IDTechEx报告中回答的关键问题”2023-2033年新兴图像传感器技术:应用和市场“包括:

• 这些新兴图像传感技术的技术成熟度如何？
• 哪些颠覆性技术即将出现？
• 哪些公司正在探索新兴的图像传感技术
• 哪些应用程序有望受益最大？
• 图像传感器如何提高自主性？
• 这些新兴技术商业化的难点是什么？

IDTechEx拥有20年的专业知识，涵盖新兴技术，包括图像传感器、薄膜材料和半导体。我们的分析师密切关注相关市场的最新发展，采访行业内的主要参与者，参加会议，并提供该领域的咨询项目。本报告考察了技术性能、供应链、制造技术和应用开发进展的现状和最新趋势。它还确定了图像传感器市场的主要挑战、竞争和创新机会。