Cảm biến tách màu nanophotonic của eyeo có thể thay đổi cách camera hoạt động

Phần lớn camera kỹ thuật số hiện nay sử dụng mảng bộ lọc màu (Color Filter Array), phổ biến nhất là mô hình Bayer. Trong cấu trúc này, mỗi pixel chỉ ghi nhận một màu duy nhất, còn các bước sóng khác bị bộ lọc chặn lại.

Điều này tạo ra một vấn đề vật lý khá lớn: phần lớn ánh sáng bị hấp thụ trước khi tới photodiode. Một số phân tích cho thấy khoảng 70% photon có thể bị mất trong các thiết kế cảm biến thông thường.

Các hãng camera đã cố bù đắp bằng nhiều cách khác nhau: cảm biến lớn hơn, ống kính tốt hơn hoặc thuật toán nhiếp ảnh điện toán. Tuy nhiên, tổn thất ánh sáng do bộ lọc màu vẫn là giới hạn cốt lõi của kiến trúc này.

NCOS®: tách ánh sáng thay vì chặn ánh sáng

Giải pháp của eyeo là thay bộ lọc hấp thụ bằng các cấu trúc nanophotonic cực nhỏ. Những cấu trúc này có khả năng tách ánh sáng theo bước sóng và dẫn từng màu tới pixel phù hợp trên cảm biến.

Thay vì bỏ đi photon, hệ thống phân phối lại ánh sáng trên bề mặt cảm biến. Điều này giúp tăng hiệu suất thu nhận ánh sáng.

Theo các báo cáo về công nghệ, kiến trúc này có thể đạt độ nhạy sáng cao gấp ba lần so với cảm biến dùng bộ lọc truyền thống.

Trong thực tế, hiệu suất photon cao hơn có thể mang lại nhiều lợi ích:

• Chụp ảnh tốt hơn trong điều kiện thiếu sáng
• Tín hiệu hình ảnh sạch hơn và dải tương phản rộng hơn
• Có thể sử dụng pixel nhỏ hơn mà vẫn giữ độ nhạy
• Giảm mức tiêu thụ năng lượng của module camera

Vì thay đổi diễn ra ngay ở phần cứng cảm biến, công nghệ này có thể cải thiện cả camera phục vụ con người lẫn các hệ thống machine vision cần dữ liệu hình ảnh đáng tin cậy.

Những lĩnh vực có thể hưởng lợi

eyeo nhắm đến nhiều thị trường hình ảnh khác nhau, nơi hiệu quả thu sáng cao hơn có thể mở ra các khả năng mới.

Smartphone

Camera điện thoại bị giới hạn bởi kích thước cảm biến nhỏ và cụm ống kính mỏng. Cảm biến nhạy sáng hơn có thể giúp cải thiện chụp đêm, giảm phụ thuộc vào xử lý AI hoặc cho phép thiết kế camera mỏng hơn.

Hệ thống công nghiệp và machine vision

Trong nhà máy, robot và hệ thống kiểm tra tự động thường phải hoạt động trong điều kiện ánh sáng không ổn định. Cảm biến nhạy sáng hơn có thể tăng độ chính xác nhận diện và tốc độ chụp ảnh.

Thiết bị XR và wearable

Các thiết bị thực tế tăng cường (AR) và thực tế hỗn hợp cần camera cho bản đồ không gian, nhận diện cử chỉ và theo dõi mắt. Cảm biến hiệu quả hơn giúp giảm kích thước và mức tiêu thụ điện của hệ thống camera — yếu tố rất quan trọng với thiết bị đeo.

Hạ tầng đô thị thông minh

Camera trong hệ thống giao thông, giám sát hạ tầng hoặc an ninh đô thị phải hoạt động cả ngày lẫn đêm. Cảm biến nhạy sáng hơn có thể giúp mạng lưới này hoạt động ổn định hơn mà không cần tăng mức tiêu thụ năng lượng.

Robot và thiết bị tự hành

Robot, drone và các hệ thống tự động phụ thuộc vào thị giác máy tính để điều hướng. Cảm biến hiệu quả hơn giúp cải thiện nhận thức môi trường trong điều kiện ánh sáng yếu, đồng thời vẫn đáp ứng giới hạn năng lượng của thiết bị.

Khoản đầu tư €40 triệu sẽ được dùng vào đâu

Vòng Series A của eyeo do Innovation Industries dẫn đầu, với sự tham gia của các nhà đầu tư hiện hữu như imec.xpand, Invest‑NL Deep Tech Fund, QBIC, High‑Tech Gründerfonds và Brabant Development Agency (BOM).

Khoản vốn mới nhằm đưa NCOS® từ công nghệ nghiên cứu sang sản phẩm thương mại. Các mục tiêu chính gồm:

• Mở rộng quy mô để sản xuất cảm biến hình ảnh hàng loạt
• Tăng cường đội ngũ thiết kế chip và kỹ sư bán dẫn
• Phát triển cảm biến CMOS xếp chồng 3D thế hệ mới tích hợp lớp nanophotonic tách màu với kiến trúc bán dẫn tiên tiến

Đây là bước quan trọng vì nhiều công nghệ cảm biến mới hoạt động tốt trong phòng thí nghiệm nhưng gặp khó khăn khi đưa vào dây chuyền sản xuất bán dẫn quy mô lớn.

Vì sao ngành công nghiệp hình ảnh đang chú ý

Nếu eyeo có thể sản xuất NCOS® ở quy mô lớn, công nghệ này có thể giải quyết một điểm yếu tồn tại hàng chục năm trong thiết kế cảm biến: lãng phí phần lớn ánh sáng trước khi chuyển thành tín hiệu điện.

Một số phân tích trong ngành xem đây là thách thức phần cứng đáng kể đối với mô hình bộ lọc màu đã thống trị cảm biến CMOS suốt khoảng nửa thế kỷ.

Tuy vậy, câu hỏi lớn vẫn nằm ở khâu thương mại hóa: khả năng sản xuất, chi phí, tương thích với quy trình foundry và hiệu suất thực tế trong thiết bị sản xuất hàng loạt.

Nếu vượt qua được những rào cản này, cảm biến thu được nhiều ánh sáng hơn có thể ảnh hưởng đến mọi thứ — từ camera smartphone đến hệ thống thị giác máy và robot tự hành.