El nuevo informe de IDTechEx, "Tecnologías emergentes de sensores de imagen 2023-2033: aplicaciones y mercados", explora una variada gama de tecnologías de detección de imágenes capaces de alcanzar resoluciones y longitudes de onda muy superiores a las actuales. Se espera que muchas de estas tecnologías emergentes causen sensación en numerosos sectores,

como la sanidad, la biometría, la conducción autónoma, la agricultura, la detección química y la inspección alimentaria, entre otros. IDTechEx prevé que la creciente importancia de las tecnologías autónomas hará que el mercado de sensores de imagen emergentes supere los 500 millones de dólares en 2033.

Ampliación de la gama espectral
Los detectores CMOS convencionales para luz visible prevalecen en la robótica, la inspección industrial de imágenes y la electrónica de consumo; sin embargo, existen grandes oportunidades para sensores de imagen más complejos que ofrezcan capacidades que vayan más allá de la simple adquisición de valores de intensidad de rojo, verde y azul (RGB). En la actualidad se están dedicando grandes esfuerzos al desarrollo de nuevas tecnologías de sensores de imagen capaces de detectar aspectos de la luz más allá del rango visible, en el rango infrarrojo de onda corta (SWIR, 1000 nm - 2000 nm). La ampliación de la longitud de onda de detección al rango SWIR presenta muchas ventajas, ya que permite diferenciar objetos y materiales que parecen visualmente similares o idénticos en el rango visible. Esto mejora sustancialmente la precisión del reconocimiento y allana el camino para una detección de imágenes mejor y más funcional.

Una tendencia importante es el desarrollo de alternativas mucho más baratas a los costosísimos sensores de InGaAs para la obtención de imágenes en la región espectral del infrarrojo de onda corta (SWIR, 1000 - 2000 nm), lo que abrirá esta capacidad a una gama mucho más amplia de aplicaciones. Esto incluye los vehículos autónomos, en los que las imágenes SWIR ayudan a distinguir objetos y materiales que parecen similares en el espectro visible, al tiempo que reducen la dispersión del polvo y la niebla.

Hay varias tecnologías SWIR emergentes no basadas en InGaAs que son competitivas. Entre ellas se encuentran los sensores de imagen híbridos, en los que una fina capa adicional de semiconductores orgánicos o puntos cuánticos absorbe la luz y se coloca sobre un circuito de lectura CMOS para aumentar el rango de detección de longitudes de onda en la región SWIR. Otra tecnología es el silicio de rango extendido, cuyas propiedades se modifican para ampliar el rango de absorción más allá de las limitaciones de su banda prohibida. Actualmente dominados por los costosos sensores InGaAs, estos nuevos enfoques prometen una reducción sustancial del precio, lo que se espera que fomente la adopción de la imagen SWIR para nuevas aplicaciones como los vehículos autónomos.

Los nuevos sensores de imagen permiten nuevas funciones
Además de captar imágenes en una gama espectral más amplia, otras innovaciones incluyen la captación de imágenes en un área mayor, la adquisición de datos espectrales en cada píxel y el aumento simultáneo de la resolución temporal y el rango dinámico. En este frente, una tecnología prometedora es la visión basada en eventos. Con las imágenes convencionales basadas en fotogramas, una alta resolución temporal produce grandes cantidades de datos que requieren un procesamiento informático intensivo. La visión basada en eventos resuelve este reto presentando una forma completamente nueva de concebir la obtención de información óptica, en la que cada píxel del sensor informa de marcas de tiempo que corresponden a cambios de intensidad. De este modo, la visión basada en eventos puede combinar una mayor resolución temporal de las regiones de la imagen que cambian rápidamente con una transferencia de datos y unos requisitos de procesamiento posteriores mucho más reducidos.

Otra innovación prometedora es la creciente miniaturización y conformalidad de la tecnología de sensores, que hace más fácil que nunca integrar un sensor en un brazo robótico, maquinaria de inspección industrial o electrónica de consumo. Estas son algunas de las aplicaciones a las que se dirige el floreciente mercado de los espectrómetros miniaturizados. Impulsados por el crecimiento de la electrónica inteligente y los dispositivos del Internet de las cosas, los espectrómetros miniaturizados de bajo coste son cada vez más relevantes en diferentes sectores. La complejidad y la funcionalización de los sensores de luz visible estándar pueden mejorarse significativamente mediante la integración de espectrómetros miniaturizados capaces de detectar desde la región visible hasta la región SWIR del espectro con alta resolución espectral. El futuro que imaginan los investigadores de Fraunhofer es un espectrómetro que pese sólo un gramo y cueste un dólar. Se espera que los espectrómetros miniaturizados ofrezcan soluciones económicas para mejorar la eficacia autónoma mediante una mayor diferenciación de materiales, objetos y colores.