圖像傳感已成為我們常用的技術(shù)，從網(wǎng)絡(luò)攝像頭、智能手機(jī)攝像頭到自動(dòng)駕駛汽車、工業(yè)檢測(cè)等多種應(yīng)用中都得以利用。
如今傳統(tǒng)的圖像傳感器——CMOS可見光探測(cè)器，作為"電子眼"的半導(dǎo)體設(shè)備，已經(jīng)發(fā)展得非常成熟，無(wú)論是技術(shù)還是商業(yè)化方面。
但圖像傳感技術(shù)仍有很大的發(fā)展空間。單單在每個(gè)像素上獲取紅、綠、藍(lán)（RGB）光強(qiáng)度值遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以支撐未來(lái)更復(fù)雜圖像傳感的需求，隨著機(jī)器視覺技術(shù)的加入，人們希望獲取更多信息，檢測(cè)超出人類視覺范圍的光，包括更寬的光譜范圍、更大的成像區(qū)域，以及在每個(gè)像素上捕捉光譜數(shù)據(jù)，同時(shí)提高時(shí)間分辨率和動(dòng)態(tài)范圍。
因此，人們正在不斷探索發(fā)展新興的圖像傳感器技術(shù)，致力于降低成本，提高性能，包括增加動(dòng)態(tài)范圍，提高時(shí)間分辨率，空間可變的靈敏度，高分辨率下的全局快門，減少散射的不必要影響，等等。
1、混合圖像傳感器
在CMOS讀出電路頂部增加額外的光吸收層，利用有機(jī)半導(dǎo)體或量子點(diǎn)來(lái)增強(qiáng)傳感器在SWIR區(qū)域的光譜靈敏度，是一種新興的混合圖像傳感器方案。這項(xiàng)新技術(shù)有望大幅降低器件成本，從而推動(dòng)SWIR成像技術(shù)拓展到自動(dòng)駕駛等新應(yīng)用領(lǐng)域。
2、擴(kuò)展光譜范圍的硅基成像技術(shù)（SWIR）
由于InGaAs探測(cè)器的成本非常高，因此業(yè)界有很大動(dòng)力開發(fā)能夠探測(cè)SWIR波段的低成本替代品。這種SWIR傳感器可以應(yīng)用于自動(dòng)駕駛汽車，通過(guò)減少散射，從而在雨霧、揚(yáng)塵等行車環(huán)境中提供更好的視覺性能。
3、薄膜光電探測(cè)器
超越單顆微型探測(cè)器，在更大面積上檢測(cè)光，有望用于捕捉生物特征數(shù)據(jù)，或通過(guò)皮膚成像（若實(shí)現(xiàn)柔性探測(cè)）。目前，大面積的硅基圖像傳感器非常昂貴且無(wú)法實(shí)現(xiàn)柔性探測(cè)。因此，采用溶液可處理的有機(jī)半導(dǎo)體等新興技術(shù)，或能提供一種生產(chǎn)大面積共形光電探測(cè)器的可行方案。
印刷有機(jī)光電探測(cè)器（OPD）是當(dāng)前發(fā)展最快的方案之一，其中，屏下指紋識(shí)別應(yīng)用正在積極探索中。
薄膜光電探測(cè)器應(yīng)用的技術(shù)要求
4、基于事件的視覺技術(shù)
自動(dòng)駕駛、無(wú)人機(jī)和高速工業(yè)應(yīng)用都需要高時(shí)間分辨率的圖像傳感。然而，對(duì)于傳統(tǒng)基于幀的成像，高時(shí)間分辨率會(huì)產(chǎn)生大量需要密集計(jì)算處理的數(shù)據(jù)。基于事件的視覺技術(shù)（也稱為動(dòng)態(tài)視覺感知DVS），是一種有望解決這一挑戰(zhàn)的新興技術(shù)。
這是一種捕捉光信息的全新思路，其中，圖像傳感器每個(gè)像素參與報(bào)告與強(qiáng)度變化相對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳。從而為快速變化的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景提供更高的時(shí)間分辨率，大大降低數(shù)據(jù)傳輸以及后續(xù)的處理需求。
5、高光譜成像
從入射光中獲取盡可能多的信息非常有利于目標(biāo)識(shí)別等應(yīng)用。高光譜成像技術(shù)是基于非常多窄波段的影像數(shù)據(jù)技術(shù)，它將成像技術(shù)與光譜技術(shù)相結(jié)合，探測(cè)目標(biāo)的二維幾何空間及一維光譜信息，獲取高光譜分辨率的連續(xù)、窄波段的圖像數(shù)據(jù)。因此，高光譜成像捕捉的是一個(gè)數(shù)據(jù)立方，不僅包含圖像信息，并且在光譜維度上進(jìn)行展開，獲得任一譜段的影像信息，現(xiàn)在已經(jīng)在食品、醫(yī)療、航天、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和工業(yè)過(guò)程檢測(cè)等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
然而，目前大多數(shù)高光譜相機(jī)都是基于線掃描原理，而SWIR高光譜成像由于InGaAs傳感器的高成本而應(yīng)用有限。新興技術(shù)有望在這兩個(gè)方面取得突破，快照成像可以替代線掃描，而新興的SWIR傳感技術(shù)可以大幅降低成本，從而推動(dòng)高光譜成像技術(shù)的更廣泛應(yīng)用。
6、柔性X射線傳感器
X射線傳感器已經(jīng)是一種成熟技術(shù)，在醫(yī)療和安全領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。不過(guò)，與可見光不同的是，由于很難對(duì)X射線進(jìn)行折射和聚焦，意味著傳感器需要覆蓋較大的面積。此外，由于硅材料不能有效吸收X射線，所以通常需要使用閃爍層。這兩個(gè)因素都增加了傳感器的尺寸和重量，使得X射線探測(cè)器體積龐大且笨重。
基于非晶硅背板的柔性X射線傳感器結(jié)合了輕量化和共形（特別適用于成像曲面物體）優(yōu)勢(shì)，提供了一種有前景的替代方案。展望未來(lái)，基于溶液法可處理半導(dǎo)體的直接X射線傳感器有望降低重量和復(fù)雜性，同時(shí)還有潛力提高空間分辨率。
7、波前成像
波前成像可以從傳統(tǒng)傳感器入射光中提取丟失的相位信息。這項(xiàng)技術(shù)目前主要用于眼科和光學(xué)元件設(shè)計(jì)/檢查等利基應(yīng)用。近期的研究進(jìn)展帶來(lái)了分辨率的顯著提高，預(yù)計(jì)將推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用。
在生物成像領(lǐng)域，通過(guò)采集相位和強(qiáng)度信息可以降低散射的影響，從而獲得更清晰的圖像，成為波前成像技術(shù)極具前景的新興應(yīng)用之一。
總而言之，隨著計(jì)算圖像分析應(yīng)用的日益增長(zhǎng)，為能夠提供超越傳統(tǒng)CMOS圖像傳感器性能的新興圖像傳感技術(shù)提供了絕佳機(jī)遇。
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