Autore Topic: Nuova tecnologia per sensore a strati.  (Letto 310 volte)

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Offline Italo

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Nuova tecnologia per sensore a strati.
« il: Domenica, 19 Novembre 2017, 19:59:44 »
I laboratorii federali EMPA, in collaborazione col politecnico federale di Zurigo (ETH), hanno creato un sensore a strati costituito da "Perovskite", un ossido doppio di calcio e titanio ("Titanato di Calcio" CaTiO3) sotto forma di cristallo, che può essere anche totalmente trasparente.
Il Perovskite è già impiegato nella produzione sperimentale di pannelli fotovoltaici economici.
Se si verificassero le aspettative, e prima o poi succederà, tra qualche anno potrebbe decretare non solo la fine del foveon ma anche quella di molti Bayer!

Citazione
I vantaggi di questo nuovo approccio sono significativi: gli spettri di assorbimento sono chiaramente differenziati e il riconoscimento del colore è quindi molto più preciso rispetto al silicio (ergo: minore rumore cromatico). Inoltre, i coefficienti di assorbimento, specialmente per i componenti di luce con lunghezze d'onda superiori (verde e rosso), sono considerevolmente più alti nelle perovskiti rispetto al silicio (ergo: strati inferiori con sensibilità molto più alta). Di conseguenza, gli strati possono essere resi molto più sottili, il che a sua volta consente dimensioni di pixel più piccole.

Tuttavia, il team afferma che è necessario altro lavoro per sviluppare ulteriormente questo prototipo in un sensore di immagine commercialmente utilizzabile. Le aree chiave includono la miniaturizzazione dei pixel e lo sviluppo di metodi per produrre un'intera matrice di tali pixel in un unico passaggio. Secondo i ricercatori, questo dovrebbe essere possibile con le tecnologie esistenti.



https://www.perovskite-info.com/empa-and-eth-zurich-create-perovskite-based-stacked-image-sensor
.
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Offline naphtha

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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #1 il: Domenica, 19 Novembre 2017, 20:39:32 »
Ottimo!! Grazie per la condivisone Italo!!  8)
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Offline elerum

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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #2 il: Domenica, 19 Novembre 2017, 22:15:49 »
Beh, se hanno bisogno di recuperare la perovkite/loparite grezza conosco un bel posto dove si potrebbe aprire una cava  :))
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Offline conla

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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #3 il: Lunedì, 20 Novembre 2017, 09:40:12 »
bene interessante ... chissà che un giorno ci possano essere strati per ogni colore.
CRISigma :si:

Offline Italo

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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #4 il: Lunedì, 20 Novembre 2017, 10:52:01 »
Citazione
.. chissà che un giorno ci possano essere strati per ogni colore.
Non avrebbe senso! Quanti sono i colori?
Combinando le diverse sfumature dei 3 colori additivi a soli 8 bit si può già ottenere una gamma cromatica di 16 milioni di colori, non credo che la nostra vista possa distinguere la differenza tra due sfumature di colore adiacenti, per cui una gamma più ampia sarebbe un'inutile complicazione.  ;)
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Offline agostino

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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #5 il: Lunedì, 20 Novembre 2017, 11:39:13 »
Sarebbe una bella progressione, coerente: pellicola- foveon-nuovo sensore.
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Offline sergiozh

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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #6 il: Martedì, 21 Novembre 2017, 04:49:57 »
Questo sensore resisterebbe meglio agli alti iso rispetto ai foveon ?

Offline Lorenzo F.

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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #7 il: Martedì, 21 Novembre 2017, 10:13:36 »
Certamente si
Sarebbe interessante capire quanto tempo questa tecnologia impieghi a diventare accessibile, se il tutto è attuabile con levtecnologie esistendi, direi non prima di 3/5 anni (per vedere una dslr che la sfrutti)
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Offline Italo

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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #8 il: Martedì, 21 Novembre 2017, 11:55:29 »
Citazione
Sarebbe interessante capire quanto tempo questa tecnologia impieghi a diventare accessibile
Secondo i ricercatori, questo dovrebbe essere possibile con le tecnologie esistenti, ma dipenderà anche da quale società verranno acquistati i diritti di produzione... Canon ha già cercato di acquistare il foveon..... cominciate a riempire il "maialino" di coccio!
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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #9 il: Martedì, 21 Novembre 2017, 14:32:11 »
molto interessante, ma trattandosi sempre di un sensore  a strati la parte più complessa da realizzare è il software che interessa l'argoritmo di equalizzazione dei tre strati,  che in questo momento solo Sigma ha e di cui gli altri produttori sono sprovvisti, produttori (Sony in primis) che da un pezzo hanno l'hardware, ma che non riescono a sfruttare perchè ancora non sono arrivati a creare il software.
Non mi pare che questa tecnologia esuli dalla complessità del processo di equalizzazione, anzi, Sigma avendo già questo know-how dovrebbe "solo" cambiare il "materiale" dei suoi sensori. Ovviamente la mia è una enorme semplificazione, sicuramente  il processo di ingegnerizzazione è ben più complesso del "cambio di materiale", ma Sigma avrebbe comunque un vantaggio in termini di Know-How.
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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #10 il: Martedì, 21 Novembre 2017, 14:43:43 »
Citazione
...... l'argoritmo di equalizzazione dei tre strati,  che in questo momento solo Sigma ha e di cui gli altri produttori sono sprovvisti, produttori (Sony in primis) che da un pezzo hanno l'hardware, ma che non riescono a sfruttare perchè ancora non sono arrivati a creare il software.
Dove hai trovato queste informazioni?
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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #11 il: Martedì, 21 Novembre 2017, 15:47:21 »
Citazione
...... l'argoritmo di equalizzazione dei tre strati,  che in questo momento solo Sigma ha e di cui gli altri produttori sono sprovvisti, produttori (Sony in primis) che da un pezzo hanno l'hardware, ma che non riescono a sfruttare perchè ancora non sono arrivati a creare il software.
Dove hai trovato queste informazioni?


sono anni che Sony rilascia dichiarazioni su nuovi sensori ad informazione integrale a più strati, questo ad esempio:

http://thenewcamera.com/sony-multilayer-stacked-sensor-patent/

qualche anno fa, non ricordo esattamente, 2013 o 2014 fecero anche delle dichiarazioni su una imminente uscita di un sensore ad informazione integrale, cosa mai accaduta perchè avranno quasi sicuramente sottovalutato l'importanza del software (alias algoritmo) .

Se le nostre Sigma sono così lente, nonostante una potenza d'elaborazione da primato, è per la complessità dei calcoli per l'equalizzare dei tre strati, non solo per una maggiore mole d'informazioni. Stesso dicasi per SPP, che ogni volta che si tocca la curva si deve smazzare tutto l'argortimo d'equalizzazione.
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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #12 il: Martedì, 21 Novembre 2017, 17:47:11 »
Sony ha recentemente realizzato un sensore ad-hoc per phase one, tentando di emulare il 3 strati, ma su un bayer.
Ovviamente i risultati sarebbero da verificare, comunque non è un #immagine diretta# ma ciò puó significare che hanno scelto una direzione nella quale rivolgere attenzione ed investimenti, e probabilmente questa sará la soluzione che verrá successivamente scalata dal mercato enthusiast per il mercato consumer e prosumer
Quindi pobabilmente non saranno loro che porteranno avanti questo progetto.
Vedremo.
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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #13 il: Martedì, 21 Novembre 2017, 17:48:55 »
Citazione
questo ad esempio:

http://thenewcamera.com/sony-multilayer-stacked-sensor-patent/
Di brevetti ce ne sono tanti, e non sempre con l'intenzione di realizzarli.  ;)
Sulla pagina del link basta cliccare su "See more Multilayer Sensor Patents" per vedere tutta la panoramica, anche di marche diverse... poi a fine pagina con un click su "Older Entries »" si può vedere un altro brevetto Canon per sensore 3 strati come il foveon, ma con modifiche concettuali di poco conto.
Riprodurre il sw del foveon sarà laborioso ma non impossibile, visto che è già stato fatto da un essere umano... la novità che cambierebbe in meglio le carte in tavola sarebbe un'architettura di separazione dei canali che non impieghi un elemento a bassa efficienza ottica come il silicio.
Il Know-How Sigma, negli anni, è stato utilizzato quasi esclusivamente per trovare algoritmi che limitassero i difetti del foveon, specialmente il rumore cromatico conseguente alla graduale riduzione della dimensione dei pixel.

La scoperta delle peculiarità di nuovi elementi di straordinarie proprietà, come il Grafene ed il Perovskite, lavorabili ed impiegabili fino al livello di uno o alcuni atomi, apre la finestra su un panorama di numerose nuove applicazioni, impensabili fino ad oggi: un ipotetico foglio monoatomico di grafene di 1 mq potrebbe sostenere il peso di un gatto e peserebbe come un baffo del gatto.
Questi sono alcuni siti che visito giornalmente:
https://www.graphene-info.com/
https://www.perovskite-info.com/
https://www.oled-info.com/
https://www.led-professional.com/
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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #14 il: Martedì, 21 Novembre 2017, 23:19:57 »
Vorrei sottolineare che quanto linkato in precedenza non è il "rumor" della registrazione di un brevetto ma la realizzazione in specifico laboratorio di un pixel sperimentale di cui ho in seguito trovato una documentazione più approfondita su pdf:
https://www.nature.com/articles/am2017163.pdf

Allegato lo screenshot che mostra nel grafico (a sinistra) la differenza tra il coefficiente d'assorbimento del silicio e quello degli strati di perovskite:

Nel silicio si ha il massimo a più di 10^5 (100.000) sul blu, ma poi la curva scende progressivamente in modo non lineare fino a circa 2,5x10^3 (2500) sulla massima lunghezza d'onda del rosso.

Nel perovskite l'intera terna di colori oscilla attorno al valore di 10^5 (70-110.000).

A destra nell'immagine si confronta lo spessore necessario per realizzare un pixel di silicio e uno di perovskite (la linea nera sul bordo inferiore dell'immagine indica la lunghezza di 10 um. (quasi il lato di un pixel della SD10).
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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #15 il: Mercoledì, 22 Novembre 2017, 02:47:43 »
Il pixel di perovskite e' piu' piccolo di quello in silicio perche' e' piu' sensibile alla luce o come e' la storia ?

Offline EXCEL

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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #16 il: Mercoledì, 22 Novembre 2017, 09:40:18 »

Citazione
questo ad esempio:

Riprodurre il sw del foveon sarà laborioso ma non impossibile, visto che è già stato fatto da un essere umano... la novità che cambierebbe in meglio le carte in tavola sarebbe un'architettura di separazione dei canali che non impieghi un elemento a bassa efficienza ottica come il silicio.


certo che il software è laborioso ma non impossibile se già ci sono arrivati, ma la complessità resta massima. Tra l'altro ciò non deve sorprendere, girando tante aziende di prodotto il più delle volte il vero valore aggiunto di un prodotto è il suo software che deve "pilotare" l'hardware.

Poi è normale che usare un materiale ad alta efficienza è senz'altro meglio, in questo caso n volte meglio, ma non basta, perchè in questo caso il software è assolutamente centrale.
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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #17 il: Mercoledì, 22 Novembre 2017, 09:50:09 »
In questo caso il sw è molto semplificato perché si hanno già disponibili 3 valori cromatici ben distinti, mentre sul foveon i valori RGB devono essere estrapolati dall'interazione tra gli strati, che non possiedono dati esclusivi ad un solo colore.
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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #18 il: Mercoledì, 22 Novembre 2017, 10:01:53 »
Quindi paradossalmente un software di gestione per questo tipo di hardware sarebbe più semplice della normale gestione di un bayer perchè non prevede interpolazione, nessuna estrapolazione come sul foveon e segnale/rumore molto ridotto, quindi pulito giá in partenza senza bisogno di gestire rumore post ripresa.
Confermi?
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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #19 il: Mercoledì, 22 Novembre 2017, 10:06:36 »
Citazione
Il pixel di perovskite e' piu' piccolo di quello in silicio perche' e' piu' sensibile alla luce o come e' la storia ?
Il pixel di perovskite PUÒ essere più piccolo perché lo spessore dello strato non sembra vincolato alla lunghezza d'onda della luce (colore)... non è ancora spiegato come possa assorbire un certo colore ed essere trasparente per il resto della banda cromatica.

Da non sottovalutare l'economicità della procedura per la realizzazione di un simile sensore ma, come probabile, se cadesse nelle mani di Leitz, non sarebbe comunque alla portata di tutti.  :cry:
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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #20 il: Mercoledì, 22 Novembre 2017, 10:06:43 »
che non possiedono dati esclusivi ad un solo colore.

questo è senz'altro una semplificazione che fa ben sperare
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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #21 il: Mercoledì, 22 Novembre 2017, 10:18:39 »
Citazione
Quindi paradossalmente un software di gestione per questo tipo di hardware sarebbe più semplice della normale gestione di un bayer perchè non prevede interpolazione, nessuna estrapolazione come sul foveon e segnale/rumore molto ridotto, quindi pulito giá in partenza senza bisogno di gestire rumore post ripresa.
Confermi?
Si, quando l'efficienza del sensore permette dati "puliti" si può ottenere bassissimo rumore, alta gamma dinamica e perfino un amplificatore iso analogico nell'hw come nel Bayer per valori virtuali iso molto elevati, ma la stessa cosa potrebbe essere ottenuta anche senza amplificatore (che introduce un suo rumore supplementare) semplicemente sottoesponendo in ripresa di diversi EV e recuperando l'esposizione in sviluppo come già si fa in SPP in modo molto limitato (max 2 stop).


Citazione
DISCUSSION
To the best of our knowledge, the only commercialized colour sensor
using a vertical layer arrangement, namely silicon layers of various
doping compositions, is referred to by the tradename Foveon X3
(Sigma Corp., Kawasaki, Kanagawa, Japan), used in professional
digital single-lens reflex cameras produced by Sigma Corporation.
In that case, the optical filtering effect is achieved in one continuous
silicon slab. In a vertical direction, each silicon slab contains three
epitaxially grown active regions of different thickness; as a result of the
steep absorption vs wavelength dependence of silicon (Figure 4a),
these layers act as filters and detectors at the same time.
For discriminative and efficient collection of photogenerated carriers, the layers
are doped alternatively as n- or p-type, as described in detail
elsewhere.6 Clearly, the majority of the crystal is then used for
detecting red light. While having many advantages such as the absence
of moiré and de-mosaicing artefacts, this technology is costly due to its
elaborate fabrication method. Furthermore, due to the sloping
absorption spectrum of silicon, a fraction of green and red light is
still absorbed in the upper layers, causing substantial sensitivity losses
and colour blurring.

Conceptually, hybrid perovskite photodetectors are a highly promising
alternative to silicon-based vertically stacked detectors, due to
their inexpensive and robust growth in the form of thin films or SCs
and due to their high absorption coefficients and tunable band gaps
.
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« Risposta #22 il: Mercoledì, 22 Novembre 2017, 11:48:48 »
Ho letto e compreso solo ora il grafico che hai postato, ha dell'incredibile, un sensore del genere anche solo per il dettaglio sarebbe sbalorditivo, azzardo a dire che non molte ottiche attualmente presenti, salvo quelle per medio formato, riuscirebbero a sfruttare appieno le potenzialitá del sensore, anche solo per la densitá di pixel che potrebbe avere ed in fatto di latitudine di posa, potrebbe raddoppiarla arrivando al fatidici 25 stop dell'occhio umano.
Con una resa cromatica prossima al 99,9%


Sembra un po troppo bello... dovè l'inghippo?
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M.Villani

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« Risposta #23 il: Mercoledì, 22 Novembre 2017, 12:03:43 »
Citazione
...salvo quelle per medio formato...
Un'ottica di maggiore diametro non significa che sia più risolutiva anzi, di solito è il contrario per le maggiori tolleranze meccaniche nella produzione in serie di lenti commerciali più grandi.
È abbastanza logico pensare che il primo step d'impiego di questo sensore sia in versione 3x30 Mpx.  8)

Citazione
Sembra un po troppo bello... dovè l'inghippo?
Anche se la produzione di un simile sensore è più semplice ed economica l'inghippo sarà nel prezzo della fotocamera se questa tecnologia verrà usata da Leitz o Canon, per cui... cominciate a piangere!   :cry:
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« Risposta #24 il: Mercoledì, 22 Novembre 2017, 13:30:00 »
Però il bayer lo hanno adottato tutti. Non conosco, in termini commerciali, come è andata la vicenda bayer : so che alcune case producono sensori e altre li acquisiscono per assemblarli nelle loro fotocamere...  Non potrebbe accadere  qualcosa di simile? Magari non in prima battuta. 
Chissà  se, in una eventiale commercializzazione su grossa scala, per chi ha iniziato a fotografare  da subito in digitale e con il bayer, il passaggio risulterà  semplice e apprezzato. Nell' audio non è andata così: malgrado le proposte dgitali di alta qualità si è affermato....il formato mp3. Anni e anni di disassueffazione a fotografie di qualità...
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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #25 il: Mercoledì, 22 Novembre 2017, 15:05:34 »
Citazione
Però il bayer lo hanno adottato tutti.
Bayer, come anche Merrill, va scritto maiuscolo perché è il cognome dell'inventore che per primo ha realizzato il sensore.
Il brevetto di Bryce Bayer, ricercatore Kodak, fu approvato il 20 luglio 1976.
Non sono competente in questioni di diritti sui brevetti, ma credo che abbiano comunque una scadenza per cui prima o poi siano di pubblico dominio, a meno che qualcuno non ne acquisti i diritti prima della scadenza.
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Re:Nuova tecnologia per sensore a strati.
« Risposta #26 il: Mercoledì, 22 Novembre 2017, 17:15:30 »

Citazione
Sembra un po troppo bello... dovè l'inghippo?
Anche se la produzione di un simile sensore è più semplice ed economica l'inghippo sarà nel prezzo della fotocamera se questa tecnologia verrà usata da Leitz o Canon, per cui... cominciate a piangere!   :cry:

Non c'è da piangere, la carne da cannone è già in prima linea  8) Bisogna solo aspettare
Sigma "Cavallo Pazzo" Merrill