虹科分享 |?迷你鍺基短波紅外相機(jī)

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（8～14μm）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(jiàn)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(xiàn)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，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。

目前，InGaAs探測(cè)器憑借其優(yōu)異性能成為 SWIR探測(cè)器的首選，但是其各項(xiàng)性能已經(jīng)接近極限，在進(jìn)一步縮小像素間距、提高分辨率、擴(kuò)大陣列規(guī)格方面遇到瓶頸，且面臨可見(jiàn)光波段靈敏度低，成本高昂導(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(mén)檻降下來(lái)。

虹科提供的beyonsense相機(jī)新品是世界上第一款基于鍺的可用智能手機(jī)無(wú)線(xiàn)連接的短波紅外相機(jī)。為短波紅外探測(cè)器帶來(lái)了全新的工藝：采用獲得專(zhuān)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。

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(xiàn)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。

以低成本的 Ge材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 InGaAs，實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)短波紅外相機(jī)輕巧5倍；省電10倍；成本降低10倍。這將可以把以往少數(shù)科研、工業(yè)產(chǎn)線(xiàn)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(kāi)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(chē)輔助駕駛/自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、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。

比如雨天霧天駕駛汽車(chē)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(chē)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(jué)。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(mén)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(jué)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

這款鍺基短波紅外相機(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)-傳感技術(shù)類(lèi)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(chēng)，即將在2023年2月1日公布最終獲獎(jiǎng)?wù)?，敬?qǐng)期待。

審核編輯黃宇