Onderzoekers hebben aangetoond dat nieuw ontworpen metasurface-lenzen op pixelschaal - vlakke oppervlakken die nanostructuren gebruiken om licht te manipuleren - kunnen worden gebruikt om beeldsensoren te maken die ongeveer drie keer gevoeliger zijn dan de sensoren die tegenwoordig worden gebruikt.De nieuwe sensorarchitectuur kan digitale camera's mogelijk maken die sneller of in omstandigheden met minder licht kunnen fotograferen."Traditionele beeldsensoren zoals die worden gebruikt in smartphones, draagbare apparaten en autonome voertuigen hebben een beperkte gevoeligheid omdat ze afhankelijk zijn van kleurfilters die over elke pixel zijn geplaatst", zegt onderzoeksteamleider Masashi Miyata van NTT Device Technology Labs in Japan."Onze nieuwe metalenses zijn gemaakt van een zeer geavanceerd oppervlak dat licht kan verzamelen en tegelijkertijd primaire kleuren kan scheiden zonder kleurfilters, waardoor een pad wordt geopend om de gevoeligheid drastisch te verbeteren."In Optica, het tijdschrift van de Optica Publishing Group voor high-impact onderzoek, rapporteren Miyata en collega's dat filtervrije kleurensensoren gemaakt met de nieuwe metalenses de signaalniveaus aanzienlijk verbeterden zonder in te boeten aan kleurbeeldkwaliteit of ruimtelijke resolutie.En omdat de nieuwe metalenses zijn gemaakt met behulp van een CMOS-compatibel proces, kunnen ze eenvoudig worden geïntegreerd in stroomsensoren om filtervrije beeldvormingsapparaten te creëren."We zien onze metalenses een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling van filtervrije kleurenbeeldsensoren die de huidige gevoeligheidslimieten overschrijden", zei Miyata."Met deze nieuwe sensoren kunnen mensen op een dag gemakkelijker nachtzichten vastleggen met smartphones of nieuwe camera's mogelijk maken die objecten met hoge snelheid nauwkeurig vastleggen, wat nuttig zal zijn bij beveiliging en autonoom rijden."Bij een conventionele sensor wordt kleurinformatie verkregen door gebruik te maken van kleurfilters die een deel van het licht absorberen.Een rood filter laat bijvoorbeeld alleen rode golflengten door en absorbeert alle andere golflengten.Dit betekent dat slechts ongeveer 30% van het licht daadwerkelijk wordt gedetecteerd.Om de gevoeligheid te vergroten, ontwierpen de NTT-onderzoekers een metalens-array die kleurinformatie verkrijgt zonder optisch verlies via een proces dat bekend staat als kleursortering.Dit houdt in dat het licht wordt gesplitst in rood, groen en blauw en vervolgens elke kleur op verschillende pixels wordt gefocust.De metalens-array op pixelschaal is gemaakt door nanoposten te etsen in een 1250 nm dikke laag siliciumnitride.Hoewel andere kleursplitsers op pixelschaal experimenteel zijn aangetoond, waren ze niet praktisch voor consumentenapparaten omdat ze ofwel inefficiënt waren, beïnvloed werden door de polarisatie van het licht of gevoelig waren voor licht dat de sensor vanuit een schuine hoek zou kunnen raken.De nieuwe metalenses zijn echter gebaseerd op een dispersie-verrijkt metasurface-platform dat ze polarisatie-ongevoelig maakt en spectrale overspraak voor alle kleurpixels onderdrukt.Omdat de metalenses zo efficiënt zijn in het focussen van licht, worden hun kleursorteerprestaties niet beïnvloed door schuin licht.De onderzoekers gebruikten een optische microscoop om de manier na te bootsen waarop licht door een metalens-array zou reizen voordat het een sensor bereikte.Dit experiment toonde aan dat, in vergelijking met een op filter gebaseerde sensor, de op metalens gebaseerde sensor kleurenafbeeldingen genereert met 2,83-voudig verbeterde signaalniveaus zonder in te boeten aan kleurkwaliteit.Optische simulatiestudies toonden ook aan dat de op metalens gebaseerde sensorarchitectuur minder beeldverslechtering vertoonde als gevolg van sensorruis, wat vaak de beperkende factor is bij donkere scènes of ultrasnelle beeldvorming.Nu ze het nieuwe sensorconcept hebben gedemonstreerd, zijn de onderzoekers van plan een geïntegreerd apparaat te maken en te testen door een metalens-array rechtstreeks op een beeldsensor te monteren."We hopen dat ons werk de ontwikkeling van praktische optische apparaten en systemen op basis van meta-oppervlakken verder zal stimuleren", aldus Miyata."Met hun vermogen om optische componenten af ​​te vlakken en te verkleinen en tegelijkertijd de prestaties drastisch te verbeteren, zijn we van mening dat optische meta-oppervlakken niet alleen kunnen worden toegepast op beeldsensoren, maar ook op verschillende opto-elektronische apparaten zoals die worden gebruikt in displays, projectoren en augmented of virtual reality-apparaten."Paper: M. Miyata, N. Nemoto, K. Shikama, F. Kobayashi, T. Hashimoto, "Full-color-sorting metalenses for high-sensitive beeldsensoren", Optica, https://doi.org/10.1364/OPTICA .444255.Afbeelding: Dit scanning-elektronenmicroscopiebeeld toont de 1250 nm hoge nanoposten die zijn gebruikt om de metalens-array te maken.Krediet: Masashi Miyata, NTT Device Technology LabsLabels: zicht,beeldvorming,sensor, weinig licht,smartphone,autonoomVan 4 - 6 oktober 2022 presenteert Allied Vision haar brede assortiment... Lees meerEen wereldleider in het ontwerpen en vervaardigen van geavanceerde optische... Lees meere-con Systems, een specialist in embedded camera's, lanceert... Lees meerNanotronics introduceerde zijn AIPC-platform in juli op de SEMICON West... Lees meerFocuslight Technologies Inc., een fotonica-toepassingsoplossing... Lees meerRenishaw, de pioniers in het combineren van Raman-spectroscopie met scanning... Lees meerTeledyne Princeton Instruments zal de COSMOS-camera's presenteren... Lees meerOSI Optoelectronics kondigt een serie tweekleurige sandwich... Lees meerHet Alvium-platform van Allied Vision zal binnenkort industriële ... Lees meerDe Additive Manufacturing-ervaring van Gray Optics combineert ... Lees meerVoorafgaand aan de opening van de W3+ Fair 2022 in Wetzlar, geven exposanten de eerste inzichten... Lees meerCopyright © 2022 Novus Media Today Group, LLC.Alle rechten voorbehouden.Website ontwerp en bouw door MM Design.