虹科新品 | 迷你鍺基短波紅外相機(jī)——2023年棱鏡獎(jiǎng)提名

虹科提供的beyonsense鍺基短波紅外相機(jī)入圍了SPIE國(guó)際光學(xué)和光子學(xué)協(xié)會(huì)-2023年棱鏡獎(jiǎng)-相機(jī)/傳感技術(shù)類提名（1/3），棱鏡獎(jiǎng)是年度國(guó)際競(jìng)賽，旨在鼓勵(lì)市場(chǎng)上最好的新型光學(xué)和光子學(xué)產(chǎn)品，以及在光學(xué)，光子學(xué)與成像科學(xué)領(lǐng)域中具有創(chuàng)新突破，并通過(guò)光學(xué)技術(shù)解決現(xiàn)存問(wèn)題，改善現(xiàn)有技術(shù)，并提升生活質(zhì)量的新發(fā)明與新產(chǎn)品，素有光學(xué)界的“奧斯卡”之稱。

因?yàn)檫@款相機(jī)創(chuàng)新的傳感材料與獨(dú)有的特殊制造工藝，擁有優(yōu)秀的紅外波段響應(yīng)效率的同時(shí)大幅降低了短波紅外相機(jī)的成本與使用門檻，體現(xiàn)出強(qiáng)大的潛力，受到了廣大國(guó)際專家的好評(píng)。

什么是短波紅外？

在只考慮大氣分子吸收時(shí)，大氣在近紅外（780~1000nm）短波紅外（1.0~2.5μm）、中波紅外（3~5μm）和長(zhǎng)波紅外（8～14 μm）有4個(gè)大氣紅外“透射窗口”。

短波紅外波段與中波和長(zhǎng)波相比，波長(zhǎng)較短，細(xì)節(jié)分辨力更好，有利于生成對(duì)比度較強(qiáng)的高分辨率圖像，其成像效果更接近于可見光圖像。

超過(guò)750 nm的波長(zhǎng)是人眼看不到的，CCD或CMOS相機(jī)只能探測(cè)到最高約1050 nm的光。而900nm 至 2500 nm 波長(zhǎng)范圍的光線構(gòu)成某些應(yīng)用獨(dú)有的光學(xué)特征，因此，SWIR相機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域可以有更多拓展：例如激光分析，化學(xué)品鑒別、探測(cè)植物內(nèi)部的水積聚情況，半導(dǎo)體行業(yè)硅產(chǎn)品內(nèi)部的缺陷，塑料分揀，需要紅外光譜的熒光應(yīng)用，天文、遙感應(yīng)用，透過(guò)煙霧成像，自動(dòng)駕駛，國(guó)防軍事、夜視等等。短波紅外探測(cè)器與短波紅外相機(jī)應(yīng)需而生并經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)久的發(fā)展。

創(chuàng)新的紅外探測(cè)器

目前用于制造短波紅外探測(cè)器的材料主要有HgCdTe、InGaAs、PbS、PtSi 等，隨著 InGaAs 材料生長(zhǎng)和芯片制作工藝的不斷成熟，相較于其他材料，采用 InGaAs 材料制備的探測(cè)器芯片具有靈敏度高、可室溫操作等優(yōu)點(diǎn)，在短波紅外探測(cè)器的選擇中脫穎而出。百萬(wàn)像素高性能、高密度 InGaAs 大面陣焦平面陣列技術(shù)在歐美先進(jìn)國(guó)家以及日本已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，最小像元中心距達(dá)到5 μm；國(guó)內(nèi)目前的 InGaAs 產(chǎn)品規(guī)格主要是 15 μm 中心距 640×512，10 μm、15 μm 中心距 1280×1024 正在陸續(xù)推出。但I(xiàn)nGaAs 短波紅外焦平面探測(cè)器的發(fā)展已進(jìn)入瓶頸期，采用銦柱互連的技術(shù)，短時(shí)間內(nèi)進(jìn)一步降低成本、提高分辨率存在困難。其成本高昂也導(dǎo)致民用領(lǐng)域應(yīng)用受限等問(wèn)題，亟需創(chuàng)新的短波紅外探測(cè)器工藝將這一應(yīng)用門檻降下來(lái)。隨著性能優(yōu)良的新材料不斷涌現(xiàn)，尋找成本更低的替代材料，提升制作工藝，成為 SWIR 探測(cè)器發(fā)展的關(guān)鍵。

虹科提供的beyonsense相機(jī)新品是世界上第一款基于鍺（Ge）的可用智能手機(jī)無(wú)線連接的短波紅外相機(jī)?；阪N材料傳感，區(qū)分于市面上絕大部分短波紅外產(chǎn)品采用的InGaAs材料，在beyonsense團(tuán)隊(duì)不斷改進(jìn)鍺的生長(zhǎng)工藝后【采用獲得專利的選擇性外延鍺Ge生長(zhǎng)技術(shù)與成熟的 Si 基 CMOS讀出電路技術(shù)相結(jié)合；同時(shí)采用雙用雙芯片封裝 (傳感器與 ROIC) 技術(shù)，相比于目前成熟的單片集成技術(shù)方案具有更強(qiáng)的制造靈活性】，同樣的短波紅外光譜響應(yīng)下，可實(shí)現(xiàn)探測(cè)器成本降低10倍，相機(jī)輕巧5倍，功耗降低10倍。

這款相機(jī)實(shí)現(xiàn)了28mm超薄的小巧尺寸，此外，相機(jī)采用現(xiàn)代化的簡(jiǎn)單方便的無(wú)線連接的方式，個(gè)人手機(jī)、平板、電腦直接WIFI連接即可控制相機(jī)拍攝和儲(chǔ)存，真正意義上將900nm-1700nm短波紅外成像技術(shù)送到人們手掌之中。

這將可以把以往少數(shù)科研、工業(yè)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)防等受限應(yīng)用主體拓展到廣大普通群眾。人們將享受短波紅外技術(shù)給生活帶來(lái)的不一樣的體驗(yàn)與便利，由此可開發(fā)更多短波紅外應(yīng)用并從中受益。我們使用的鍺基短波紅外技術(shù)最終目標(biāo)是可以把低成本短波紅外傳感器件集成到汽車輔助駕駛/自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、甚至手機(jī)攝像頭里。讓普通大眾也可享受短波紅外技術(shù)給生活質(zhì)量帶來(lái)的改善。

短波紅外的應(yīng)用

比如雨天霧天駕駛汽車會(huì)有較大交通安全隱患，而短波紅外可以透過(guò)雨霧成像，讓人在惡劣天氣下駕駛更加安全，同時(shí)也可輔助自動(dòng)駕駛汽車中激光雷達(dá)系統(tǒng)、路況成像系統(tǒng)，為自動(dòng)駕駛技術(shù)提供額外的紅外視覺。又比如人們到某一旅游地點(diǎn)想拍攝清晰的高樓、遠(yuǎn)山等景點(diǎn)圖片，卻遭遇雨霧導(dǎo)致難以拍攝真實(shí)面貌，采用短波紅外則可輕松穿透云霧拍攝自己想要的照片創(chuàng)作。相信，在通過(guò)將短波紅外成本門檻降低后，這一技術(shù)將更多地走進(jìn)普羅大眾生活中，并推動(dòng)短波紅外視覺產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。短波紅外應(yīng)用十分廣泛：