Panasonic e Fujifilm insieme per il sensore 'organico', anche a doppia sensibilità

Panasonic e Fujifilm insieme per il sensore 'organico', anche a doppia sensibilità

di Roberto Colombo, pubblicata il

“In pratica al posto dei fotodiodi in silicio viene posizionato nel sensore uno strato di materiale organico fotosensibile, che opera da raccoglitore di fotoni; sotto di esso viene posto uno strato in silicio, costruito con le classiche tecniche CMOS in grado di operare come raccoglitore di carica”

Dal momento del passaggio al digitale l'evoluzione dei sensori è stata costante e ha portato ogni volta frutti che pochi anni prima sembravano impossibili. Risoluzioni fino a 50 megapixel su una fotocamera reflex e sensibilità che arrivano a essere misurate in milioni. Dai CCD si è passati in gran parte ai CMOS, ma la nuova frontiera è già alle porte e vede Panasonic e Fujifilm in prima linea. Stiamo parlando del sensore 'organico' che utilizza elementi non solo basati sul silicio, ma anche sulla chimica del carbonio. In pratica al posto dei fotodiodi in silicio viene posizionato nel sensore uno strato di materiale organico fotosensibile, che opera da raccoglitore di fotoni; sotto di esso viene posto uno strato in silicio, costruito con le classiche tecniche CMOS in grado di operare come raccoglitore di carica. In questo modo le funzioni di conversione fotoelettrica e quelle di lettura del segnale possono operare su circuiti diversi, con possibili applicazioni molto interessanti. Ad esempio è possibile variare in modo semplice la tensione dello strato fotosensibile organico, modulandone la sensibilità, senza andare a creare i problemi che l'amplificazione porta nei fotodiodi, che racchiudono in sé stessi sia la parte di fotoconversione, sia quella di lettura del segnale. Fujifilm è coinvolta nel progetto nello sviluppo dello strato organico fotosensibile.

Lo strato organico ha poi caratteristiche che lo rendono nativamente più performante nel design mostrato da Panasonic, riuscendo a raccogliere fotoni con angoli di incidenza anche di 60°, mentre gli attuali sensori tradizionali arrivano a 30°/40° in genere. Lo strato organico può essere utilizzato per strutture particolari, come una di quelle proposte da Panasonic che per ogni pixel include due differenti tipi di celle: una ad alta sensibilità, l'altra ad elevato livello di saturazione. In questo modo è possibile arrivare a una gamma dinamica di 123dB su singola esposizione (100 volte quella di un normale sensore), un risultato che i sensori tradizionali possono ottenere solo combinando diverse esposizioni, una tecnica che non permette la ripresa di immagini in movimento.

Anche nella versione a cella singola il sensore organico dovrebbe risultare molto più sensibile e, grazie alla separazione dei circuiti di conversione e di raccolta del segnale, abilitare in modo molto semplice il cosiddetto global shutter 'spegnendo' interamente lo strato di fotoconversione, mentre quello sottostante continua la sua lettura in modo tradizionale. In questo modo si elimina in modo semplice il l'effetto rolling shutter, che rappresenta oggetti in movimento con evidenti distorsioni a causa del metodo di lettura (ad esempio riga per riga) dei sensori.

Panasonic si è spinta ancora più in là e tramite l'esposizione a sensibilità variabile dichiara di porter dare ai sistemi la capacità di registrare la direzione di un movimento con una multiesposizione a sensibilità variabile: come reso evidente dalla figura della pallina in movimento sapendo la sequenza di esposizione (prima bassa e poi alta) è possibile capire che la pallina si sta muovendo da sinistra verso destra. Tale funzione potrebbe diventare molto interessante per l'intelligenza artificiale delle macchine a guida autonoma, uno dei mercati di sbocco più interessanti per questo tipo di tecnologia a sensore organico, vista la sua capacità di vedere al buio, laddove i tradizionali sensori non hanno sufficiente sensibilità. Oltre al sensore organico Panasonic ha sviluppato anche un sensore APD-CMOS che usa 'photodiodi a valagna' (avalanche photodiodes) in grado di moltiplicare 10.000 volte il segnale per riprendere immagini fino a 0,01 lux. Nikkei riporta la speranza dei costruttori di auto di avere versioni commerciali dei dispositivi già per il 2020.


Commenti (2)

Gli autori dei commenti, e non la redazione, sono responsabili dei contenuti da loro inseriti - Info
Per contattare l'autore del pezzo, così da avere una risposta rapida, si prega di utilizzare l'email personale (vedere in alto sotto il titolo). Non è detto che una domanda diretta inserita nei commenti venga verificata in tempi rapidi. In alternativa contattare la redazione a questo indirizzo email.
Commento # 1 di: roccia1234 pubblicato il 05 Febbraio 2016, 13:50
Le premesse sembrano eccellenti!
Commento # 2 di: AleLinuxBSD pubblicato il 05 Febbraio 2016, 14:02
Sono scettico dato che si parla di sensori organici da troppo tempo senza risultati.
E poi, quel 2020, si riferisce all'introduzione di questi sensori su fotocamere digitali oppure su sistemi industriali particolari?
Ho pure perplessità sull'osservazione riguardo alla gamma dinamica disponibile dato che l'occhio umano non è in grado di visualizzare differenze oltre una certa soglia, mi pare dovrebbe essere meno del doppio rispetto ai sensori attuali.
BenQ Monitor