豪威科技沟槽屏障设计大幅提高摄像头的红外响应

据麦姆斯咨询报道，豪威科技（OmniVision Technologies，以下简称OmniVision）Nyxel的近红外技术显著改善了摄像头在低光照条件下的响应。通常，摄像头传感器可在低光照条件下使用，但传感器在850nm和940nm波长范围的响应，要低于可见光（如图1所示）。此情况的部分原因是传感器通常会捕获与传感器垂直的入射光子。如果传感器的深度增加，就能更好地探测入射光，但这就会带来串扰等问题。

图1：典型摄像头传感器捕捉直接穿过传感器的光子，850nm和940nm的波长范围是典型的红外辅助照明光源

Nyxel技术为解决此问题采用了3种技术手段。首先，是增加硅的厚度，使光子能够在像元中行进更远，使更多光子向电子转换，从而形成更明亮的图像。其次，是将每个像素置入像素间具有屏障的沟槽中，避免光子传播到邻近的像元，以防止串扰（如图2所示）。第三，则是在表面增加一层吸收最大光量的吸收层。这3种技术手段的结合，提供了一条更长的光子传播路径，使传感器能够探测到更多光子并提高系统的整体性能。此外，Nyxel技术的加持，既不会减弱传感器对可见光的传感性能，也不会降低可见光或红外传感的帧率。

图2：Nyxel技术通过在每个像元周围增加分散入射光子的屏障和吸收层，显著提高了传感器在850nm以及在940nm的性能

采用Nyxel技术的新传感器的性能图，突出显示了Nyxel技术在850nm和940nm波长的性能提升，在850nm（达到 60%的量子效率）波长得到了3倍提升，而在940nm（达到40%的量子效率）则提升了5倍。这两种波长是最常用的近红外LED光源，并都在可见光范围之外。

当使用现有传感器和采用Nyxel技术的新传感器进行成像对比时，Nyxel技术的效果显而易见（如图3所示）。使用Nyxel技术的摄像头提供了更明亮的画面，更高的对比度呈现了更丰富的细节。

图3：眼见为实--左边是标准OmniVision摄像头的成像，而右边是带有Nyxel技术相同传感器的成像

近红外（NIR）灵敏度的提升有利于与多种应用。例如，它可以延长那些需要利用红外照明器提升摄像头运行效率的移动应用的电池寿命。凭借高灵敏度，它可提供距离更远的图像捕捉。同样，与没有应用Nyxel技术的传感器相比，它能够在低照度或没有环境光的条件下，提供更清晰、更鲜活的图像。

Nyxel技术可应用到整个探测器芯片上，因此预计可以应用于OmniVision的整个图像传感器产品线。目前，Nyxel技术将主要用于提供分辨率和帧速性能选择的几款摄像头。