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【国际】NHK研究有机成像器件——实现小型高分辨率彩色摄像机

来源:广播与电视技术 时间:04月26日 14:17

摘要:STRL正在开发的有机成像器件可以具有比传统方法更高的清晰度和光利用率

日本公共广播机构NHK的STRL(科学技术研究实验室)一直在研究使用有机光电转换薄膜(有机薄膜)来开发彩色成像器件,旨在生产小型、高分辨率的彩色摄像机。


一、有机成像器件的特点


传统的小型成像器件进行光电转换时,通常先使用彩色滤光片将自然光过滤成红、绿、蓝三种基色光,再对基色光进行光电转换处理(图1a)。然而这种方式有一个缺点,感光器件上的每一个像素点只能被分配一种基色的滤光片,因此这种成像方式的分辨率与光的利用率都不高。相比之下,NHK STRL正在开发的有机成像器件可以具有比传统方法更高的清晰度和光利用率。该器件利用了有机薄膜的特性,每一层薄膜只吸收特定颜色的光并将其转换为电信号(图1b),一个像素上的三层有机薄膜就可以实现三种基色光的光电转换。


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图1 成像器件结构图


二、提高图像质量的挑战与成就


在有机成像器件中,透明薄膜晶体管(Thin-Film Transistor, TFT)电路负责从有机薄膜中读取电信号。在现有的TFT电路中,每个像素点含有一个TFT,可以直接读取有机薄膜产生的微小电信号,但这种读取方法也很容易受到外部噪声的干扰。解决此问题需要在精细的像素点中安放三个基于TFT的放大器,将信号放大之后再读取。为此,STRL开发了一种小型化的TFT电路,STRL能够在50微米的像素内安放三个基于这种TFT电路的放大器,实现了信号读取的操作(图2)。STRL的实验成功放大了有机薄膜根据光强转换产生的电信号(图3)。


展望未来,STRL将进一步对技术进行改进,降低成像器件的噪声,减小像素尺寸,并研制出高分辨率有机成像器件。


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图2 三个TFT放大器的信号读取电路显微图


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图 3 输入光强与输出电信号幅度值的对应关系图



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