머신 비전을 위한 이미지 센서 개선

머신 비전을 위한 이미지 센서 개선 온칩 분광계, 실리콘 나노와이어가 광 스펙트럼, 각도 결정 날짜: 2022년 7월 26일 원천: 미국 물리학 연구소 요약: 연구원들은 다중 모드 이미징에서 가장 큰 영향을 미칠 가능성이 가장 큰 이미지 센서 칩에 통합된 최신 나노 구조 구성 요소를 강조하고 온칩 분광기를 제작하여 다중 대역 스펙트럼을 감지하는 유망한 접근 방식을 자세히 설명합니다. 개발을 통해 자율주행 차량은 직선이 아닌 모서리 주변을 볼 수 있고, 생의학 이미징을 통해 다양한 조직 깊이에서 이상을 감지하고, 망원경으로 성간 먼지를 볼 수 있습니다. 이미지 센서는 빛의 강도를 측정하지만 머신 비전을 크게 발전시키려면 각도, 스펙트럼 및 기타 빛 측면도 추출해야 합니다. AIP Publishing에서 발행한 Applied Physics Letters 에서 University of Wisconsin-Madison, Washington University, St. Louis 및 OmniVision Technologies의 연구원들은 다중 모드에서 가장 큰 영향을 미칠 가능성이 가장 큰 이미지 센서 칩에 통합된 최신 나노 구조 구성 요소를 강조합니다. 이미징. 개발을 통해 자율주행 차량은 직선이 아닌 모서리 주변을 볼 수 있고, 생의학 이미징을 통해 다양한 조직 깊이에서 이상을 감지하고, 망원경으로 성간 먼지를 볼 수 있습니다. 공동 저자인 위스콘신-매디슨 대학의 Yurui Qu는 "이미지 센서는 기계의 이상적인 인공 눈이 되기 위해 점진적으로 전환될 것"이라고 말했습니다. "기존 이미징 센서의 놀라운 성과를 활용하는 진화는 더 즉각적인 영향을 생성할 가능성이 높습니다." 빛을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서는 단일 칩에 수백만 개의 픽셀로 구성됩니다. 문제는 센서의 일부로 다기능 구성 요소를 결합하고 소형화하는 방법입니다. 자체 작업에서 연구원들은 온칩 분광기를 제작하여 다중 대역 스펙트럼을 감지하는 유망한 접근 방식을 자세히 설명했습니다. 그들은 입사광과 센서 사이의 복잡한 상호 작용을 생성하기 위해 픽셀 위에 직접 실리콘으로 구성된 포토닉 크리스탈 필터를 증착했습니다. 필름 아래의 픽셀은 광 스펙트럼 정보를 추론할 수 있는 광 에너지 분포를 기록합니다. 크기가 1/100제곱인치 미만인 이 장치는 다양한 동적 범위, 해상도 수준 및 가시광선에서 적외선에 이르는 거의 모든 스펙트럼 영역을 충족하도록 프로그래밍할 수 있습니다. 연구원들은 깊이를 측정하고 세포 내 규모에서 3D 모양을 구성하기 위해 각도 정보를 감지하는 구성 요소를 만들었습니다. 그들의 작업은 도마뱀붙이와 같은 동물에서 발견되는 방향성 청각 센서에서 영감을 얻었습니다. 도마뱀붙이는 머리가 너무 작아서 사람과 다른 동물이 할 수 있는 것과 같은 방식으로 소리가 어디에서 나오는지 판단할 수 없습니다. 대신에, 그들은 결합된 고막을 사용하여 해당 음향 파장보다 수십 배 작은 크기 내에서 소리의 방향을 측정합니다. 유사하게, 한 쌍의 실리콘 나노와이어가 광학 공명을 지원하기 위한 공진기로 구성되었습니다. 두 개의 공진기에 저장된 광학 에너지는 입사각에 민감합니다. 빛에 가장 가까운 전선이 가장 강한 전류를 보냅니다. 두 전선의 가장 강한 전류와 가장 약한 전류를 비교하여 들어오는 광파의 각도를 결정할 수 있습니다. 수백만 개의 나노와이어를 1제곱밀리미터 칩에 넣을 수 있습니다. 이 연구는 렌즈가 없는 카메라, 증강 현실 및 로봇 비전의 발전을 지원할 수 있습니다.