الشركات الناشئة تعزز الضوء في كاميرات الهاتف

عندما يتعلق الأمر بكاميرات الهواتف الذكية ، يكون أكبر أفضل. تحتوي أجهزة استشعار وعدسات الصور الأكبر على مزيد من الضوء للعمل معها ، حتى يتمكنوا من حل المزيد من التفاصيل. هذا مهم بشكل خاص ، لأن المرشحات التي تنشئ صورًا ملونة تمنع أيضًا حوالي 70 في المائة من الضوء الوارد.

كانت مرشحات الألوان هذه – التي تم إخراجها كشبكة من البيكسلات الحمراء والأخضر والأزرق على وحدات استشعار الصورة – موجودة منذ عقود. لكن الأساليب الجديدة تعد باستغلال فيزياء الضوء لإنشاء صور ملونة دون منع العديد من الفوتونات. ثلاثة من هذه المسارات لصور أكثر وضوحا تم تقديمها في 2023 اجتماع جهاز IEEE الدولي للإلكترون (IEDM). الآن ، بدأت هذه الطرق في الظهور من مرحلة المختبر.

Samsung ، على سبيل المثال ، سوف توفر الكاميرا الأمامية لهاتف Xiaomi الجديد الذي يتخذ من الصين والذي يستخدم تقنية سامسونج نانو بروم لتحسين الأداء المنخفض الضوء. التكنولوجيا لا تحل محل مرشحات الألوان ؛ يستخدم الحيود لجمع المزيد من الضوء في كل بكسل خاص بالألوان. هذا يعزز حساسية الضوء 25 في المئة، وفقا للشركة.

وفي الوقت نفسه ، طورت شركات ناشئة جديدة طرقًا لالتقاط الصور الملونة بدون مرشحات. يسمى imec spinoff عين أعلنت هذا الشهر أنها جمعت 15 مليون يورو من تمويل البذور. و التصوير المجسم PXE تعرض التكنولوجيا التي تجمع بين استشعار العمق والتصوير بالألوان ، في يناير على عرض الإلكترونيات الاستهلاكية لهذا العام (CES).

كل من PXE و Eyeo متوافقان مع مستشعرات CMOS ، مستشعر الصور الرقمي الأكثر شيوعًا المستخدم في الكاميرات اليوم. يقول مؤسس PXE والمدير التنفيذي: “مستشعر CMOS هو منصة ناضجة للغاية وقوية للبناء عليها. لديك في كل جهاز اليوم”. Yoav Berlatzky. لكن “الجميع يريد المزيد من الفوتونات التي تصل إلى أجهزة استشعار CMOS الخاصة بهم.”

كاميرا ملونة خالية من مرشحات Eyeo

يهدف Eyeo إلى تسويق البحث الذي قدمته IMEC في IEDM في عام 2023 للتطبيقات في الإلكترونيات الاستهلاكية والأمن والمزيد. عن طريق إزالة مرشح اللون ، يتم تصنيع مستشعر صورة بدء التشغيل ثلاث مرات مثل استشعار CMOS التقليدية. يقول Jereon Hoet ، الرئيس التنفيذي لشركة Eyeo: “يبدو الأمر كما لو أننا نفتح أخيرًا عيون مستشعر الصور”.

دليل ألوان في Eyeo ، دليل مستشعر صورة Eyeo من أطوال موجية مختلفة إلى وحدات البكسل المناسبة.عين

إنه يعمل عن طريق إرسال الضوء من خلال أدلة الموجات العمودية التي تقسم الضوء بناءً على الطول الموجي ، ثم قم بتوجيه الفوتونات إلى البكسل المناسب. تعمل أدلة الموجات مثل القمع ، بحيث يمكن تقليص تلك البيكسلات إلى أقل من 0.5 ميكرومتر في العرض ، أي حوالي نصف حجم بكسل الهاتف الذكي النموذجي. تتطابق التكنولوجيا أيضًا مع حساسية لون العين البشرية من الصور القائمة على المرشح اليوم ، وفقًا لبحث IMEC.

تم تصميم تقنية تقسيم الألوان ليتم صنعها باستخدام الأدوات والعمليات الموجودة بالفعل في مسابك CMOS. يأتي التحدي إلى جانب البرنامج. تعمل Eyeo الآن لضمان أن يكون المستشعر متوافقًا مع أنظمة عملائه المحتملة ، وفقًا لـ Hoet.

فيما يتعلق بالتطبيقات ، يقول Hoet إن فائدة مستشعرات الصور الأصغر والأكثر حساسية في Eyeo واضحة بشكل خاص للهواتف الذكية. ومع ذلك ، فإنه يتوقع أن يتم اعتماد التكنولوجيا أولاً للاستخدامات الأخرى ، مثل أنظمة الأمان لظروف الإضاءة المنخفضة أو أجهزة الواقع المعزز التي تتطلب أجهزة استشعار فائقة.

PXE يجلب 3D إلى CMOS

الفكرة الأساسية وراء نهج PXE متشابهة. تهدف كلتا الشركتين إلى تقليد مرشحات الألوان دون فقدان الفوتونات و “الحصول على الألوان بطريقة أو بأخرى في المكان الصحيح على البكسل الأيمن” من خلال ثني أمواج الضوء ، يلخص بيرلاتزكي.

في هذا الإصدار من الصورة أعلاه ، تشير الخطوط الحمراء إلى أن كائن أقرب ، في حين أن الخطوط الزرقاء تعني أنها بعيدة. PXE

تستخدم تقنية PXE طبقة من المواد الحيلية التي تسميها “holocoder” ليس فقط لإنشاء صور ملونة ولكن أيضًا للعمل كمستشعر عمق (ومن هنا الجزء “المجسم” من اسم الشركة). عندما يمر الضوء الأبيض عبر holocoder ، فإنه يخلق نمط تداخل يتم تسجيله بواسطة المستشعر. ثم استخدم خوارزميات PXE هذا النمط لإعادة بناء صورة ثلاثية الأبعاد افتراضية – صورة ثلاثية الأبعاد. يقوم نمط التداخل أيضًا بتشفير معلومات حول الطول الموجي للضوء ، بحيث يمكن إعادة بناء الصور ذات اللون (والأشعة تحت الحمراء) في وقت واحد.

يقول Berlatzky إن أجهزة PXE “أقل غرابة” من تقسيم الألوان وغيرها من الأساليب التي تستخدم metasurfaces المهندسة خصيصًا. الكثير من قوتها يأتي من البرنامج. “أساس الخوارزمية هو فيزياء الضوء” ، يوضح Berlatzky. “يمكنك التفكير في الأمر كما لو كنا نديرها في الاتجاه المعاكس ، من مستشعر CMOS إلى العالم ، وإعادة بناء ما تراه الكاميرا بالفعل ، من حيث العمق والصورة.”

مثل Eyeo ، يمكن استخدام مستشعر صور PXE في مجموعة من التطبيقات – خاصة في تلك التي لديها بالفعل أعماق منفصلة وأجهزة استشعار الصور ، مثل السيارات والهواتف الذكية.