产品信息

图像传感器

  • Polarsens

    “Polarsens ”是 一种根据多种角度的偏振光,在图像传感器感光面的不同的区域,高精度地构建多种偏光角度的偏光器的像素技术。

  • 偏光元件的参考图
    Source: Sony, IEDM2016, Lecture number 8.7

※Polarsens和徽标是索尼集团公司的商标。

  • Polarsens “基础篇”(附带语音解说)

  • Polarsens “应用篇”(附带语音解说)

* 点击该按钮将跳转到本公司的委托公司salesforce.com Co., Ltd.的网站。请使用英语咨询。

在图像传感器上搭载4向偏光器

本公司的偏光传感器上搭载了4向偏光器,可一次同时获取4个方向的偏光图像。(图1)可根据各方向的偏光器输出的亮度值计算出偏光方向(光的振动方向)与偏光度(偏光的程度)。
结合后端的信号处理,可实时*3获取偏光信息*4。

  • *3. 依赖于后段系统的信号处理能力
  • *4. 偏光方向与偏光度
On-Chip Lens Polarizer photodiode

图1 基本结构

偏光元件配置在On-Chip Lens下层

传统偏光相机一般采用将偏光器贴合在图像传感器上方的结构(图2),而本公司的偏光传感器在片上微镜头下方配置偏光元件(图3)。偏光器与光电二极管距离较近时,相邻像素间产生的漏光较少,因此,可改善消光比特性*5和斜入射特性。本公司的偏光传感器是在半导体工序中构建偏光器的,因此,相比传统的贴合结构的偏光传感器,偏光器的构建与配置精度、一致性、量产性、耐久性等都更为出色。另外,本公司的偏光传感器在偏光器上增加了防反射层,大幅降低了眩光和重影的影响。

  • *5:消光比
    消光比是表现偏光特性的一项指标。图像传感器的消光比用透光轴感光度和吸收轴感光度的比(透光轴感光度/吸收轴感光度)来表示,数字越大,代表特性越好。

结构比较

什么是偏光

光具有亮度(振幅)、颜色(波长)、偏光(振动方向)这几种物理要素。一般而言,自然光和荧光灯的光朝着各个方向振动,其状态被称为无偏光或非偏光,但我们可以借助偏光片,获取偏向特定方向的光(偏光)。

偏光板(偏光子)を通った光は偏光している

图4

本公司的偏光传感器采用的线栅方式,会让在垂直于偏光器的方向(透光轴)上振动的光透过,同时阻断在水平方向(吸收轴)上振动的光。

偏光度与偏光方向

偏光信息可用2个要素来表现:朝哪个方向振动、偏光多少。前者称为“偏光方向”,后者称为“偏光度”。有效地利用偏光信息,有望实现各种应用。例如检测过去难以可视化和识别的物体表面的划痕、异物识别、歪斜识别以及物体形状识别等。

偏光度示例

通常,我们在观察物体时,看到的是物体表面反射、散射的光。反射的光受物体材质、颜色、凹凸等表面状态和反射角度等影响,偏光度会发生变化。

  • 图5 正常图像

  • 图6 偏光度图像

图6展示了偏光度图像。偏光度越高的地方越白,越低的地方越黑。仔细观察图6的红框区域,可以看到,因为缝制皮革的丝线的偏光度与周围皮质材料的偏光度差异很大,因此,可以非常清晰的显示接缝状态。

偏光方向示例

根据反射光的偏光方向信息,我们可以了解物体反射面的朝向。

  • 图7 正常图像

  • 图8 偏光度图像

图8是用颜色模式展示了物体表面偏光方向的图像。如图9所示,将偏光方向的角度与HSV颜色相位相匹配。图8中的立方体上面显示为浅蓝色,对照下方的颜色映射,可以发现偏光方向(立方体上面的方向)为90度。

图9 HSV颜色相位映射

偏光特性的应用事例

玻璃划痕、脏污的检测

  • 图10 正常显示

  • 图11 偏光度显示

这个例子是相同质地的平面(玻璃板)上有凹凸和异物的情况(图10、11)。带划痕、脏污(指纹、垃圾)部分的偏光度与周围部分有差,因此很容易看出来。(图11)

片剂填充检测

  • 图12 正常显示

  • 图13 偏光度显示

利用片剂与铝板偏光度有差的情况,很容易看出来是否填充了片剂。(图13)

玻璃应力检测

  • 图14 正常显示

  • 图15 偏光度显示

镜面不同区域的应力不同,偏光度也不同,借此可以检测镜面应力均匀度。

消除反射

  • 图16 正常显示

  • 图17 偏光度显示

应用偏光信息,可以消除反射光。本公司的偏光传感器搭载有4向偏光器,如图17所示,可以同时消除多个面的反射,实现清晰通透图像。

单击此处以获取ITS中的应用示例。
单击此处获取有关反射消除的白皮书。

以上所有图像都是通过本公司偏光传感器用评测基板附带的软件输出的。

索尼的偏光产品

一次曝光可以同时获取4个方向的偏光图像的偏光图像传感器
结合后端的信号处理,可实时获取偏光信息。

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白皮书

利用偏振光消除反射的原理及
偏光图像传感器的特长

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