图像传感已成为我们常用的技术，从网络摄像头、智能手机摄像头到自动驾驶汽车、工业检测等多种应用中都得以利用。

如今传统的图像传感器——CMOS可见光探测器，作为"电子眼"的半导体设备，已经发展得非常成熟，无论是技术还是商业化方面。

但图像传感技术仍有很大的发展空间。单单在每个像素上获取红、绿、蓝（RGB）光强度值远远不足以支撑未来更复杂图像传感的需求，随着机器视觉技术的加入，人们希望获取更多信息，检测超出人类视觉范围的光，包括更宽的光谱范围、更大的成像区域，以及在每个像素上捕捉光谱数据，同时提高时间分辨率和动态范围。

因此，人们正在不断探索发展新兴的图像传感器技术，致力于降低成本，提高性能，包括增加动态范围，提高时间分辨率，空间可变的灵敏度，高分辨率下的全局快门，减少散射的不必要影响，等等。

1、混合图像传感器

在CMOS读出电路顶部增加额外的光吸收层，利用有机半导体或量子点来增强传感器在SWIR区域的光谱灵敏度，是一种新兴的混合图像传感器方案。这项新技术有望大幅降低器件成本，从而推动SWIR成像技术拓展到自动驾驶等新应用领域。

2、扩展光谱范围的硅基成像技术（SWIR）

由于InGaAs探测器的成本非常高，因此业界有很大动力开发能够探测SWIR波段的低成本替代品。这种SWIR传感器可以应用于自动驾驶汽车，通过减少散射，从而在雨雾、扬尘等行车环境中提供更好的视觉性能。

3、薄膜光电探测器

超越单颗微型探测器，在更大面积上检测光，有望用于捕捉生物特征数据，或通过皮肤成像（若实现柔性探测）。目前，大面积的硅基图像传感器非常昂贵且无法实现柔性探测。因此，采用溶液可处理的有机半导体等新兴技术，或能提供一种生产大面积共形光电探测器的可行方案。

印刷有机光电探测器（OPD）是当前发展最快的方案之一，其中，屏下指纹识别应用正在积极探索中。

薄膜光电探测器应用的技术要求

4、基于事件的视觉技术

自动驾驶、无人机和高速工业应用都需要高时间分辨率的图像传感。然而，对于传统基于帧的成像，高时间分辨率会产生大量需要密集计算处理的数据。基于事件的视觉技术（也称为动态视觉感知DVS），是一种有望解决这一挑战的新兴技术。

这是一种捕捉光信息的全新思路，其中，图像传感器每个像素参与报告与强度变化相对应的时间戳。从而为快速变化的运动场景提供更高的时间分辨率，大大降低数据传输以及后续的处理需求。

5、高光谱成像

从入射光中获取尽可能多的信息非常有利于目标识别等应用。高光谱成像技术是基于非常多窄波段的影像数据技术，它将成像技术与光谱技术相结合，探测目标的二维几何空间及一维光谱信息，获取高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据。因此，高光谱成像捕捉的是一个数据立方，不仅包含图像信息，并且在光谱维度上进行展开，获得任一谱段的影像信息，现在已经在食品、医疗、航天、精准农业和工业过程检测等领域获得应用。

然而，目前大多数高光谱相机都是基于线扫描原理，而SWIR高光谱成像由于InGaAs传感器的高成本而应用有限。新兴技术有望在这两个方面取得突破，快照成像可以替代线扫描，而新兴的SWIR传感技术可以大幅降低成本，从而推动高光谱成像技术的更广泛应用。

6、柔性X射线传感器

X射线传感器已经是一种成熟技术，在医疗和安全领域具有重要的应用价值。不过，与可见光不同的是，由于很难对X射线进行折射和聚焦，意味着传感器需要覆盖较大的面积。此外，由于硅材料不能有效吸收X射线，所以通常需要使用闪烁层。这两个因素都增加了传感器的尺寸和重量，使得X射线探测器体积庞大且笨重。

基于非晶硅背板的柔性X射线传感器结合了轻量化和共形（特别适用于成像曲面物体）优势，提供了一种有前景的替代方案。展望未来，基于溶液法可处理半导体的直接X射线传感器有望降低重量和复杂性，同时还有潜力提高空间分辨率。

7、波前成像

波前成像可以从传统传感器入射光中提取丢失的相位信息。这项技术目前主要用于眼科和光学元件设计/检查等利基应用。近期的研究进展带来了分辨率的显著提高，预计将推动这项技术得到更广泛的应用。

在生物成像领域，通过采集相位和强度信息可以降低散射的影响，从而获得更清晰的图像，成为波前成像技术极具前景的新兴应用之一。

总而言之，随着计算图像分析应用的日益增长，为能够提供超越传统CMOS图像传感器性能的新兴图像传感技术提供了绝佳机遇。

内容来源：IDTechEx