Fujifilm a Panasonic spoločne vyvíjajú organickú technológiu CMOS snímača

FUJIFILM Corporation (prezident: Shigehiro Nakajima) and Panasonic Corporation (prezident: Kazuhiro Tsuga) vyvinuli organickú technológiu obrazového snímača CMOS, ktorá využíva organickú fotoelektrickú konverznú vrstvu, ktorej fotoelektrické konverzné vlastnosti v časti obrazového snímača dopadajúceho svetla, umožňujú dosiahnuť výsledky ďaleko prekračujúce možnosti bežných obrazových snímačov **. Použitie tejto technológie u snímačov digitálnych fotoaparátov a iných obrazových zariadení rozširuje ich dynamický rozsah *** a ďalej zvyšuje citlivosť takže nedochádza k prepalom a je možné zachytiť tmavý objekt v živých farbách a s bohatými textúrami.

Súčasným trendom je neustála snaha vyvíjať nové technológie obrazových snímačov za účelom zvyšovania počtu pixelov. Vďaka tomu došlo k podstatnému zvýšeniu rozlíšenia, avšak k ďalšiemu vylepšeniu obrazovej kvality je nutné zvyšovať dynamický rozsah a citlivosť, zamedziť prieniku svetla do susedných pixelov a miešanie farieb medzi pixelmi. Panasonic k zvýšeniu kvality obrazu u výkonných obrazových snímačov využil svoju technológiu polovodičových zariadení. Na druhej strane, spoločnosť Fujifilm v rámci prípravy novej technológie obrazových snímačov vyvinula vysoko spoľahlivú organickú fotoelektrickú konverznú vrstvu s vysokým absorpčným koeficientom, ktorá je nanesená na tú časť snímača, na ktorú dopadá svetlo, miesto kremíkovej fotodiódy * 5. V rámci svojej spolupráce skombinovali spoločnosti Fujifilm a Panasonic technológiu organickej fotoelektrickej konverznej vrstvy Fujifilm s technológiou polovodičových zariadení Panasonic a spoločne vyvinuli organický CMOS snímač, ktorý prekonáva bežné obrazové snímače. Nový organický obrazový snímač CMOS ponúka v danom odbore najvyšší dynamický rozsah 88dB, až 1,2-krát vyššiu citlivosť, než dosahujú konvenčné snímače **, a širší uhol dopadu *6. Vďaka tomu je možné konštruovať citlivejšie a kompaktnejšie fotoaparáty ponúka a najmä lepšiu obrazovú kvalitu.

Obidve spoločnosti budú presadzovať použitie tejto organickej technológie obrazového snímača CMOS v širokej škále produktov, vrátane bezpečnostných kamier, kamier zabudovaných vo vozidlách, mobilných telefónov a digitálnych fotoaparátov.

Fujifilm a Panasonic predstaví výsledky výskumu na sympóziu o technológiách VLSI 2013 (VLSI2013), ktoré sa bude konať v Kjóte 11. júna, a na Medzinárodnom workshope o obrazových snímačoch 2013 v Utahu v USA 15 júna.

* Výsledky svetlocitlivej časti obrazových snímačov k 11. júni 2013, podľa údajov spoločnosti Panasonic.
** Odhad u obrazových snímačov Panasonic 
*** Spektrum svetla, ktoré možno zaznamenať (škála od najsvetlejších do najtmavších zaznamenaných oblastí)

*4   Citlivosť obrazových snímačov uvádza mieru prevodu svetla na elektrické signály. Čím vyššia je citlivosť, tým zreteľnejšie je možno zachytiť slabo nasvietené scény.
*5   Detektor svetla, ktorý sníma dopadajúce svetlo a každý pixel obrazového snímača prevádza svetlo na elektrické signály 
*6   Rozsah uhlov dopadu svetla pre efektívny prevod na elektrické signály 


Popis novo vyvinutej technológie organického obrazového snímača CMOS 

Bežný obrazový snímač tvorí kremíková fotodióda pre záznam svetla, kovové prepojenie, farebný filter a mikrošošovky na čipe. Novo vyvinutá technológia organického obrazového snímača CMOS používa namiesto kremíkovej fotodiódy organickú fotoelektrickú konverznú vrstvu s vysokým absorpčným koeficientom, vďaka čomu je hrúbka vrstvy, na ktorú dopadá svetlo, znížená na 0,5 mikrónu, čo je niekoľkonásobne menej ako u fotodiódy. Konštrukcia prináša tieto výhody:

(1) Najvyšší dynamický rozsah v tomto odbore s hodnotou 88dB, ktorý zamedzuje prepalom a umožňuje robiť živé snímky s bohatými textúrami aj pri slabom osvetlení 

Vďaka technológii polovodičových zariadení spoločnosti Panasonic bola dosiahnuté štvornásobne vyššia saturácia signálu *7 v porovnaní s bežnými obrazovými snímačmi. V spojení s novo vyvinutým obvodom na potlačenie šumu prináša táto technológia snímača najvyšší dynamický rozsah v odbore s hodnotou 88dB, zamedzuje tvorbe prepalov vo vysoko jasných scénach a ponúka živé snímky s bohatými textúrami aj za slabého svetla.

*7   Maximálne množstvo elektrických signálov, ktoré je možné spracovať. V prípade príjmu signálu vyššieho než uvedená hodnota dochádza k tvorbe prepalov.

(2) 1,2-krát vyššiu citlivosť ako u bežných snímačov, ktoré umožňuje vyhotoviť jasné snímky aj za slabého svetla 

Na tranzistory a kovové prepojenia v každom pixeli, vyrobené technológiou pre polovodičové zariadenia spoločnosti Panasonic, je nanesená polovodičová konverzná vrstva vyvinutá s použitím technológie organických materiálov spoločnosti Fujifilm. Oblasť, na ktorú dopadá svetlo, je u bežných obrazových snímačov obmedzená kovovými prepojeniami a potrebou vrstvy brániacej dopadu svetla inam než na fotodiódy jednotlivých pixelov. Organická technológia snímača CMOS však pokrýva snímač organickou vrstvou schopnú zachytiť všetko svetlo dopadajúce na snímač. Oproti bežným snímačom je tak 1,2-krát zvýšená citlivosť a výsledkom sú jasné snímky aj pri slabom osvetlení.

(3) Rozsah uhlov dopadu zvýšený na 60 stupňov pre vernú reprodukciu farieb (viď znázornenie obrazového snímača vyššie)

Hrúbka organickej vrstvy s vysokým absorpčným koeficientom vyvinutej spoločnosťou Fujifilm sa znížila na iba 0,5 mikrónu, teda niekoľkonásobne menej ako v prípade kremíkovej fotodiódy vo svetlocitlivej oblasti. Hrúbka kremíkovej fotodiódy predstavuje najmenej 3 mikróny, takže rozsah uhlov sa obmedzil približne na 30 - 40 stupňov. Tenká vrstva dosiahnutá vďaka organickej technológii obrazových snímačov CMOS umožnila rozšírenie tohto rozsahu na 60 stupňov, takže svetlo dopadajúce pod uhlom je teraz efektívne využité k vernej reprodukcii farieb a nedochádza k miešaniu farieb. Ďalším prínosom je väčšia flexibilita v konštrukcii objektívu umožňujúca zmenšenie celkových rozmerov fotoaparátu.

(4) Vyššia spoľahlivosť v širšom rozsahu použitia 

Spoločnosť Fujifilm vyvinula technológiu spracovania umožňujúcu výrobu anorganických vrstiev k ochrane vrstvy organickej. Anorganická vrstva bráni prístupu vlhkosti a kyslíka do organickej vrstvy a ochraňuje ju tak pred postupným znehodnocovaním. Technológia snímača prešla skúškami spoľahlivosti, v rámci ktorých bola vystavená pôsobeniu teploty, vlhkosti, elektrického napätia a svetla, a otvorila tak cestu k využitiu organického obrazového snímača CMOS v širokej škále aplikácií.


O FUJIFILM Corporation
FUJIFILM Corporation je jednou z hlavných spoločností FUJIFILM Holdings. Od svojho založenia v roku 1934 spoločnosť vyvinula množstvo vyspelých technológií v oblasti spracovania obrazu a Fujifilm tieto technológie využíva v nových odboroch. Fujifilm neustále prináša inovácie a najmodernejšie produkty do širokého spektra odborov, okrem iného zdravotníckych systémov / lekárskych vied, grafického umenia, spracovania dokumentov, vysoko funkčných materiálov, optických prístrojov a digitálneho spracovania obrazu. Cieľom spoločnosti Fujifilm je takisto pomáhať zvyšovať kvalitu života ľudí po celom svete prostredníctvom produktov a služieb najvyššej kvality s použitím vlastných najmodernejších technológií. Prostredníctvom firemnej filozofie preukazuje spoločnosť Fujifilm svoje úsilie o zásadný spoločenský prínos. Viac informácií je k dispozícii na http://www.fujifilm.com

O spoločnosti Panasonic
Panasonic Corporation je svetový líder v oblasti vývoja a spracovania elektronických technológií a riešení pre zákazníkov v segmente domácností aj firiem, mobilných a osobných zariadení. Od svojho založenia v roku 1918 spoločnosť celosvetovo rozšírila svoju pôsobnosť a v súčasnej dobe prevádzkuje 500 firiem po celom svete. K 31. marcu 2013 zaznamenala spoločnosť konsolidované čisté výnosy vo výške 7,30 bilióna jenov. Spoločnosť sa usiluje o dosahovanie nových hodnôt prostredníctvom inovácií v rámci všetkých svojich divízií, lepší život a lepší svet pre svojich zákazníkov. Viac informácií o spoločnosti Panasonic je k dispozícii na firemných webových stránkach na adrese http://panasonic.net/