索尼专利：让小像素捕捉更多光线

索尼正致力于开发一种图像传感器设计，旨在通过回收通常在像素之间损失的光线来提高感光度。虽然该专利并未指明具体的传感器尺寸或产品，但这一概念似乎尤其适用于小型高分辨率传感器，例如智能手机中使用的那些。

这一想法出人意料地简单。每个图像传感器都由数百万个独立像素构成，每个像素都包含一个光电二极管，负责将入射光转换为电信号。光电二极管上方有一个微小的片上透镜，用于将光线导向光电二极管。问题在于，并非每个光子都能恰好落在它应该到达的位置。部分光线会到达像素之间的边界区域，这些区域需要特定的结构来分隔相邻像素。这些光线中的一部分非但无法到达光电二极管，反而可能被吸收、被低效反射，甚至进入相邻像素。索尼的专利提出要改变这些像素边界。

将像素壁变成微型反射器

该设计采用索尼所称的相邻像素之间的遮光壁。这面壁可由反射金属制成，并环绕每个像素的感光区域。关键在于其形状。索尼没有采用平坦的顶部，而是为这面壁设计了一个锥形斜面。照射到该区域的光线因此可以被向下反射向光电二极管，而不是被浪费掉。索尼描述的目标是，使光线在经历一次有效的反射后即导向半导体基板。多次反射并不理想，因为金属表面并非完美反射体，每一次额外的反射都会吸收部分入射光。换言之，索尼正在尝试收集传感器已经接收但通常并未有效利用的光线。

这对小像素为何重要

随着像素尺寸不断缩小，这一点变得尤为引人关注。高分辨率传感器需要在相同的物理面积内集成更多像素。智能手机摄像头或许是最明显的例子，制造商通常使用包含数千万甚至数亿个微小像素的传感器。当像素尺寸减小时，每个像素周围的物理结构变得越来越重要。即便在边缘损失少量光线，也会损害感光度。索尼的方法可以减少部分此类损失。该专利甚至给出了一个示例，涉及宽度约为1.5微米的受光区域，以及像素周围的纳米级结构。索尼并未声明这代表一款商用传感器或实际的未来像素间距，但这些尺寸说明了该技术能够运作的尺度。这使得智能手机及其他紧凑型成像系统成为合乎逻辑的潜在应用场景。

在不简单增大像素的前提下提升感光度

该专利的有趣之处在于，索尼并未提议采用更大的光电二极管，而是致力于提高光线到达现有光电二极管的效率。遮光壁仍然有助于防止光学串扰（即原本进入一个像素的光线进入另一像素），但其锥形表面还能将部分照射到边界的光线重新导向正确的像素。这有可能改善弱光条件下的信噪比表现，尤其对于非常小的像素而言。索尼本身也主要从提升感光度和在弱光环境中获得更清晰图像的角度来描述其优势。需要强调的是，该专利并未提供动态范围测量值、传感器分辨率、传感器尺寸、读出速度或特定相机的规格参数。因此，不应将其解读为索尼发布了新的智能手机传感器。

仅限于智能手机

尽管小型传感器似乎是一个明显的应用场景，但随着分辨率的提高，同样的原理也可能适用于更大的传感器。一个非常高分辨率的APS-C或全画幅传感器也可能包含相对较小的像素。因此，回收那些原本会在像素之间损失的光线同样可能有所助益。该专利的主要实现方式以背照式传感器架构进行描述，不过索尼也指出，该概念同样可用于前照式传感器。归根结底，这项专利代表了在不单纯增加物理尺寸的前提下改进图像传感器的又一种途径。随着相机传感器在有限空间内不断塞入更多像素，更充分地利用每一个光子或许会变得与增加像素数量同等重要。

相关链接

无反相机鼻祖竟然不是索尼

索尼与台积电正式签约，熊本新工厂预计 2029 年量产图像传感器

官方解释：索尼 FX5 亟待解决的四大问题

索尼 E 卡口合作厂商名单，多家国内镜头品牌缺席

索尼称 FX5 订单超预期，交付或将延期

ASC 摄影师实测 FX5 和 FX3

深度访谈：索尼 FX5 亟待解决的问题

索尼全新 FX5 电影机重塑小型专业影视创作新标准

近期文章

GoPro 已找到买家

适马 Aizu Prime 新三镜将于十一月推出

SWIT Mini 150B发布，进军小型照明产品领域

尼康的下一任东家定了吗？

这支“重铸”的65-350mm变焦，让全画幅用户又多了一个狠货

ZR 用 Phantom LUTs 发布，给 RED Log3G10 装上“阿莱味儿”

可根据需要切换的三通道图像传感器

等了三年，GoPro能换镜头的相机终于落地了

资讯回顾