Panasonic da un paso de imagen con el desarrollo del nuevo sensor CMOS (APD-CMOS)

Utiliza fotodiodos en avalancha (avalanche photodiodes, APD) en cada píxel, lo que permite obtener señales eléctricas multiplicadas 10.000 veces.

パナソニック ha anunciado en la Conferencia internacional de circuitos de estado sólido 2016, celebrada la pasada semana en San Francisco, que ultima el desarrollo del sensor de imágenes CMOS (APD-CMOS) que utiliza fotodiodos en avalancha (avalanche photodiodes, APD) en cada píxel.

La empresa tuvo éxito al obtener señales eléctricas multiplicadas 10 000 veces mediante la multiplicación APD de fotoelectrones generados por conversión fotoeléctrica en el fotodetector. Esto permite obtener imágenes con colores definidos incluso bajo la luz de las estrellas (iluminancia de 0,01 lux) o en otros lugares oscuros.

Este nuevo sensor de imágenes permite la generación de imágenes altamente sensibles a través de la multiplicación de fotoelectrones, obteniendo imágenes en color de alta gradación sin la necesidad de aumentar el tiempo de exposición incluso en lugares oscuros. Además, la multiplicación de fotoelectrones puede ser controlada instantáneamente al cambiar el voltaje aplicado a los APD dependiendo de la iluminancia al momento de captar la imagen, lo que permite tomar imágenes en varias iluminancias desde lugares iluminados a lugares oscuros. Sus aplicaciones esperadas incluyen cámaras de vigilancia que exigen imágenes en color con un amplio rango dinámico y cámaras industriales que exigen la toma de imágenes ultra sensibles.

Este desarrollo permitiría lograr imágenes en color altamente sensibles (40 mill./lux・sec・μm^2, 10 000 veces más sensible en comparación con dispositivos convencionales) y con un alto rango dinámico (100 dB, 40 dB por encima en comparación con sensores de imágenes CMOS convencionales)

Este desarrollo está basado en dos tecnologías. Por un lado, la tecnología de diseño de elementos de fotografía APD en donde se incorporan fotodiodos avalancha y almacenamientos de carga son incorporados en el conversor fotoeléctrico no sólo para multiplicar sino también para acumular fotoelectrones que contienen información de color generada.

Por otro la tecnología de sensibilidad variable en la cual la multiplicación es controlada en un milésima de segundo mediante el control del voltaje aplicado a la APD, obteniendo una imagen de video de 30 cuadros por segundo que puede seguir los cambios en la iluminancia

Con sensores de imagen convencionales, los fotoelectrones que son convertidos mediante fotoelectricidad durante la captura de imágenes en lugares oscuros pueden estar por debajo del nivel de ruido y, por lo tanto, limitan el entorno de captura de imágenes a no menos que la luz de la luna (iluminancia de 0,1 lux). Este es el motivo por el cual fue posible captar imágenes bajo la iluminación de una fuente de luz casi infrarroja y mediante el uso de multiplicadores fotográficos.

Sin embargo, las fuentes de luz casi infrarrojas tienen la desventaja de su incapacidad de captar imágenes a color, mientras los multiplicadores fotográficos tienen la desventaja de forzar el aumento de tamaño de las cámaras debido a la necesidad de una fuente de potencia de mayor capacidad.