近日, 美国密歇根大学的研究人员开发了一种全新设计的 '自供电' CMOS图像传感器, 其像素能够同时进行成像和能量收集. 这样的设计可能会为将来的紧凑自供电相机开辟道路. 科技媒体TechCrunch的Devin Coldewey评论称: '新设计的传感器本质上是一台永远不需要电池或者无线电源的相机. '
该研究团队已经开发出了能够同时进行成像和能量收集的原型CMOS有源像素, 而无需引入额外的平面PN结, 其像素采用标准CMOS工艺中可用的结构. 论文主要作者Euisik Yoon在论文摘要中解释称: '与传统的基于CMOS电子的成像像素不同, 新型传感器中的N阱区被用作图像捕获的感应节点, 我们采用了基于空穴的成像技术, 同时利用N阱区以高于94%的高填充因子收集能量.
'最高功率密度'
Euisik Yoon表示: '我们已经成功地证明了能量收集能够实现998 pW/klux的功率密度, 同时以74.67 pJ/像素捕获图像. 我们目前制造的原型设备已经实现了最高的功率密度, 并且能够以15 fps的速度自行维持其图像捕获, 而无需超过60 klux照明的外部电源. '
根据论文的内容, 新型传感器将在 '60000勒克斯的晴朗天气' 下实现每秒钟15张图像的采集速度, 而在正常的日光条件下(通常为20000~ 30000勒克斯), 能够实现每秒7.5张的图像采集速度. 据报道, 研究人员目前主要关注开发概念验证芯片, 他们在论文中指出目前并没有优化传感器本身的功耗.
该论文得出结论称: '我们提出了一种原型CMOS有源像素架构, 该架构能够通过在标准CMOS工艺中利用固有的嵌入式垂直PN结同时实现成像和能量采集, 并使用空穴作为成像载荷子, 达到94%的高填充因子. 为了证明该设计的可行性, 我们制作了一个CIS芯片, 并进行了功率密度为998 pW/klux 的能量收集试验, 同时生成了品质因数为74.67 pJ/像素的图像, 该像素提供了最高的功率采集密度. '
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