CMOS rápido e sensível
Engenheiros alemães construíram um sensor de
imagens que une velocidade e sensibilidade,
superando os dispositivos atuais em mais de
1.000 vezes.
Câmeras fotográficas e filmadoras são
equipadas com um de dois tipos de sensor:
CMOS ou CCD.
Embora haja "discussões religiosas" entre
os adeptos de cada uma dessas tecnologias, o
fato é que nenhum delas consegue gerar uma
imagem realmente boa se não houver fótons
suficientes para serem coletados.
Os engenheiros do projeto europeu MISPIA
resolveram o problema criando um sensor CMOS
cujos pixels são elementos fotossensíveis
conhecidos como SPAD - Single Photon
Avalanche Photodiodes, fotodiodos de
fóton único baseados no efeito avalanche.
Tecnicamente conhecido como "fenômeno da
multiplicação das cargas", o
efeito avalanche foi descoberto recentemente,
e gerou muito ceticismo na comunidade
científica, até que esse
milagre da multiplicação dos elétrons
foi demonstrado de
forma prática em células solares.
Tudo digital
A estrutura de pixels do novo
sensor permite contar fótons individuais
separados por alguns picossegundos, o que
significa que ele é cerca de 1.000 vezes
mais rápido do que os melhores sensores
atuais.
Como cada fóton individual é detectado,
as imagens geradas pela câmera podem ser
feitas com iluminação extremamente fraca,
além de permitir gravar imagens com
altíssima velocidade, criando uma espécie de
"ultra-câmera lenta".
Outro ganho da inovação é que os
engenheiros praticamente colocaram a câmera
inteira no chip.
Para contar os fótons individuais, cada
pixel possui um contador digital muito
preciso.
Isso permite que o processamento dos
sinais digitais correspondentes à imagem
seja feito diretamente no chip, dispensando
o processamento analógico de sinais que é
feito hoje.
Câmeras para carros
Ao mesmo tempo, cada pixel possui sua
própria microlente, que focaliza um feixe de
luz na superfície fotoativa de cada um
deles.
"A nova tecnologia coloca a câmera
diretamente sobre o semicondutor, e é capaz
de transformar a informação da luz em
imagens em uma velocidade significativamente
mais rápida," disse Daniel Durini,
coordenador do projeto.
Os pesquisadores afirmam que o primeiro
uso da nova tecnologia será em sistemas de
segurança automotiva, para detecção de
pedestres e ciclistas à noite.
Além da miniaturização - uma "câmera em
um chip" -, as câmeras automotivas precisam
exatamente daquilo que o novo chip oferece:
velocidade e sensibilidade, uma vez que os
pedestres são mais difíceis de ver
justamente à noite, quando há menos luz.
Outra vantagem é a operação do
chip-câmera na faixa visível do espectro - a
maior parte dos experimentos com
detectores de pedestres vem sendo feito com
câmeras infravermelhas.
