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| 松下声称，像素之间的光线和电荷溢出更少，可以更好地区分颜色。 |
松下发表了一篇博客文章，宣传自2013年以来一直在开发的有机薄膜CMOS传感器的好处。该公司之前曾说过有机薄膜传感器具有全局快门、宽动态范围和可变ND效果的能力，而新的博客文章讨论了松下表示传感器可以展示的减少颜色串扰。
减少颜色串扰意味着传感器的红色、绿色和蓝色像素只收集它们预期的颜色，并且光或电荷不会从不同颜色的像素溢出。这保证了更高的颜色准确性，特别是在两种原色之间的颜色奇怪的光源下(特别是非常黄，青色或品红的照明)。
松下强调了三种技术可以减少串扰:
部分好处来自于光导薄膜层比硅更有效地吸收电子(该公司表示，对绿光的吸收高达10倍)，这使得薄膜层非常薄。这种薄意味着有一个更窄的角度范围，在这个角度范围内，击中相邻像素的光可以通过光敏部分进入相邻像素。它使不同颜色像素的物理分离更有效。
减少串扰的第二个方面是像素边缘的一系列放电电极:这些电极会抽走像素之间边界处产生的电荷，因此来自相邻像素的电荷不会被收集。这些放电电极在松下之前的图表中没有显示，并且可能会导致传感器效率的降低，因为由有机层产生的一些电荷被引导走了，而不是用于图像形成。
松下宣称的最后一个好处是，有机层后面的电极可以防止较长波长的光(尤其是红光)穿透光敏区，进入传感器的电路。在松下的设计中，电极将未被吸收的光反射回有机层，使其被吸收;该公司声称，只有1%的红光(测量波长为600nm)穿透到传感器电路中，而在一些CMOS设计中，这一比例为20%。
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| 尽量减少像素从它们的邻居收集光应该是特别有价值的挑战照明落在两个传感器的主要。 |
传感器中使用的有机光导薄膜最初获得了专利2011年由富士胶片拍摄,这然后与松下合作2013年开发了一款传感器。松下随后基于该技术创造了一个8k功能的传感器而且释放了一个使用它的相机．
然而，这篇最新的博客文章提出，该传感器可以在商业广播、工业机器视觉、医学、汽车和医疗保健等应用领域发挥作用:该公司并未将摄影纳入其中。
博客:
松下开发有机光导薄膜(OPF) CMOS图像传感器技术，可在任何光源照射下实现出色的颜色再现性
日本大阪-松下控股公司宣布，利用有机光导文件(OPF)的高光吸收率，利用电子像素分离技术，使光电转换层变薄，从而开发出抑制颜色串扰的优秀色彩再现技术。在该技术中，执行光电转换的OPF部分和存储和读出电荷的电路部分是完全独立的。这种独特的分层结构极大地降低了目标范围外波长区域中每个绿色、红色和蓝色像素的灵敏度。因此，减少了颜色串扰，获得了优异的光谱特性，并且无论光源类型如何，都可以精确地再现颜色。
摘要
传统的拜耳阵列式硅图像传感器对绿色、红色和蓝色的分色性能不佳。因此，例如在特定波长具有峰值的光源下，如青色光和品红光，已经很难准确地再现、识别和判断颜色。
我们的OPF CMOS图像传感器具有独特的结构，其中将光转换为电信号的光电转换部分是一个有机薄膜，存储和读取信号电荷的功能在电路部分完成，两者完全独立(图1)。因此，与传统的硅图像传感器不同，有可能提供不依赖于硅的物理性质的光电转换特性。OPF具有较高的光吸收率，可以实现光电转换部分的减薄((1)光电转换薄膜减薄技术)。通过在像素边界处提供放电电极，释放像素边界处入射光产生的信号电荷，抑制来自相邻像素的信号电荷((2)电子像素隔离技术)。此外，由于OPF的下部覆盖了用于收集OPF中产生的信号电荷的像素电极和用于放电电荷的电极，因此无法被OPF吸收的入射光无法到达电路侧。这抑制了透射((3)光透射抑制结构)。通过上述三种技术，可以抑制从相邻像素进入的光和信号电荷。因此，可以将颜色串扰减少到几乎理想的形状，如图2所示的光谱特征所示，并且无论光源的颜色如何，都能实现精确的颜色再现(图3)。
该技术即使在传统图像传感器难以再现原始颜色的环境中也能实现精确的颜色再现和检测，例如使用洋红色光的植物工厂。它还可以精确地再现具有细微颜色变化的物质的颜色，例如活的有机体。它还可以应用于管理皮肤状况，监测健康状况，以及检查水果和蔬菜。此外，结合我们的OPF CMOS图像传感器的高饱和特性和全局快门功能＊，它可以有助于高度健壮的成像系统，高度容忍光源类型、照度和速度的变化。
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| BSI Si CMOS图像传感器 | OPF CMOS图像传感器 |
| 图1。像素结构比较(横截面图像) | |
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| BSI Si CMOS图像传感器 | OPF CMOS图像传感器 |
| 图2。光谱特征比较 | |
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| 图3。不同光源下彩色图成像的比较 |
主要特点
该开发基于以下技术。
- 光电转换减薄技术，光吸收提高10倍
- 在像素边界处释放不必要电荷的电子像素隔离技术
- 光传输抑制结构，通过光电转换部分抑制光的传输
技术细节
光电转换减薄技术，光吸收提高10倍
此次开发的OPF的光吸收系数比硅高10倍左右(图4)。光吸收所需的距离缩短，可以将OPF设计得比硅光电二极管更薄，原则上可以减少来自相邻像素的斜入射光，这是颜色串扰的一个因素(图5)。
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| 图4。OPF和Si的光学吸收系数 |
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| BSI Si CMOS图像传感器 | OPF CMOS图像传感器 |
| 图5。斜入射光的效果比较 | |
- 在像素边界处释放不必要电荷的电子像素隔离技术
在像素边界处产生的电荷包括来自相邻像素的由于斜入射光而产生的信号电荷，这有助于颜色串扰和分辨率退化。在传统的硅图像传感器中，在像素之间的边界处提供光屏蔽层以防止斜入射光。但是，经光屏蔽层反射的光变成杂散光，穿透到相邻像素点，衍射缠绕，导致光屏蔽不足。因此，松下开发了一种结构，在像素边界处放电由入射光引起的信号电荷，并通过在像素边界处放置新的放电电极来抑制来自邻近像素的信号电荷入侵。如图6所示，通过提供放电电极，在像素边界处产生的电荷被放电，从而抑制图像质量退化。
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| 图6。OPF中的信号电荷 |
- 光传输抑制结构，通过光电转换部分抑制光的传输
入射到光电转换器(硅图像传感器中的光电二极管，OPF CMOS图像传感器中的OPF)上的光被光电转换为信号电荷。然而，部分光没有光电转换而穿过，导致了色串扰。与其他光相比，红光波长更长，能量更低，更容易穿透，并且有更大的串扰。如图7所示，在波长为600 nm的情况下，硅图像传感器能透射约20%的光，而在相同波长的情况下，OPF CMOS图像传感器只能透射1%的光。OPF的底部覆盖有用于收集信号电荷的像素电极和用于放电电荷的电极。因此，OPF不能完全吸收的入射光被电极吸收或反射，反射光再次被OPF吸收。此外，由于像素电极和放电电极之间的空间非常小，光很难通过OPF的下部。因此，OPF CMOS图像传感器在结构上非常耐颜色串扰。
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| BSI Si CMOS图像传感器 | OPF CMOS图像传感器 |
| 7.像素横截面光强模拟 | |
在未来，我们将提出这些OPF CMOS图像传感器技术用于各种应用，如商业广播摄像机、监控摄像机、工业检验摄像机和汽车摄像机。我们还将为高度健壮的成像系统做出贡献，该系统高度容忍光源类型、照度和速度的变化(图8)。
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| 图8。OPF CMOS图像传感器应用实例 |
松下将在2023年3月15日至16日在英国伦敦举行的2023年欧洲图像传感器国际学术会议上展示其中的一些技术。
*[新闻稿]松下开发了业界首个使用有机光导薄膜CMOS图像传感器的8K高分辨率、高性能全球快门技术 https://news.panasonic.com/global/press/en180214-2
技术术语
[1]拜耳阵列
安装在每个像素上的颜色过滤器阵列之一，用于获取颜色信息。以4像素RGGB为单位反复排列。由于每个像素只有R、G或B颜色信息，其他颜色信息从周围像素插值。
[2]彩色相声
从一个像素到相邻像素的信号混合。在拜耳阵列型图像传感器中，由于相邻像素具有不同的颜色，导致颜色信号混合，导致无法再现准确的颜色状态。
[3]彩色复制
捕捉到的图像能多准确地再现被摄对象的颜色。这受到图像传感器的光谱、光源的光谱和目标物体的反射光谱的影响。
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