財聯社（上海，編輯 黃君芝）訊，據報道，根據一項最新的研究，無濾光片成像感測器已取得明顯技術進步，有望改善智慧手機和自動駕駛汽車在低光和快速移動下的影像成像應用。
日本NTT裝置技術實驗室的研究人員已經證明，其新設計的畫素級超表面透鏡——利用奈米結構操縱光線的平面，可以用來製造成像感測器，其靈敏度大約是目前使用的感測器的三倍。這種新的感測器結構可以使數碼相機在光線較弱的情況下更快地成像。
該研究團隊負責人Masashi Miyata表示，“智慧手機、可穿戴裝置和自動駕駛汽車中使用的傳統成像感測器的靈敏度有限，因為它們依賴於放置在每個畫素上的彩色濾色器。我們的新超透鏡是由一個高度工程化的表面製成的，它可以在收集光線的同時分離三原色，而不需要任何彩色濾光片，為大幅提高靈敏度開闢了一條道路。”
研究人員報告稱，用新的超透鏡製作的無濾光片彩色感測器在不犧牲彩色影象質量或空間解析度的情況下，顯著提高了訊號水平。而且，由於這種新型超透鏡是使用互補式金氧半導體（CMOS）相容工藝製造的，它們可以很容易地整合到當前的感測器上，以建立無濾光片成像裝置。
Miyata說，“我們設想我們的超透鏡在開發超過目前靈敏度上限的無濾光片彩色影象感測器方面，將起到重要作用。這些新的感測器有一天可以讓人們更容易地用智慧手機捕捉夜景，或者使新的相機準確地捕捉高速運動物體，這在安全和自動駕駛方面將是非常有用的。”
據瞭解，在傳統的感測器中，顏色資訊是透過使用吸收部分光線的彩色濾光片獲得的。例如，紅色濾光片只允許紅色波長透過，而吸收所有其他波長的光。這意味著只有大約30%的光線被實際檢測到。
為了提高靈敏度，NTT的研究人員設計了一種超透鏡陣列，透過一種稱為顏色分類的過程，可以在不損失光學的情況下獲取顏色資訊。這需要將光分成紅、綠、藍三種顏色，然後將每種顏色聚焦到不同的畫素上。畫素級超透鏡陣列是透過在1250奈米厚的氮化矽層中蝕刻奈米柱而產生的。
雖然其他畫素級分色器已經被實驗證明，但它們還沒有在消費裝置上實用，因為它們要麼效率低，受光的偏振影響，要麼對從斜角照射到感測器上的光很敏感。然而，新的超透鏡是基於色散豐富的超表面平臺，使它們對偏振不敏感，並抑制了所有彩色畫素的光譜干擾。由於超透鏡在聚焦光線方面非常有效，其顏色分類效能不受斜光影響。
研究人員使用光學顯微鏡來模擬光在到達感測器之前透過超透鏡陣列的方式。該實驗表明，與基於濾光片的感測器相比，基於超透鏡的感測器生成的彩色影象在不犧牲顏色質量的情況下，訊號水平提高了2.83倍。
下一步，研究人員計劃透過直接將超透鏡陣列安裝到影象感測器上，來建立和測試一種整合裝置。他們說，“我們希望我們的工作將進一步推動基於超表面的實用光學裝置和系統的發展。光學超表面不僅可以應用於影象感測器，還可以應用於各種光電子器件，如用於顯示器、投影儀和增強或虛擬現實裝置的器件。”
