尼康专利：探索提升相机动态范围的全新方案

发布时间：2026-09-20来源：拍吧paibar

尼康正在研究一种全新图像传感器架构，通过改变传感器不同区域的曝光方式，有望提升相机动态范围。该技术构想刊载于尼康专利《图像捕获元件与图像捕获设备》。

该方案不再将整块图像传感器作为一个整体、采用统一曝光时序，而是把传感器划分为多个像素小组。每个像素小组可根据接收光照的强弱，独立使用各不相同的曝光时长。简单来讲，在传感器硬件层面，就可以对同一张画面里高光区域与暗部区域做差异化曝光处理。

传感器全域多段曝光时长

这份专利将图像传感器划分成若干像素块。尼康举例其中一个像素块为 16×16 像素，但该设计并不局限于此规格。同一个像素块内的像素共用一套曝光时长，不同像素块则可以采用不同曝光时间。这套技术对明暗跨度极大的拍摄场景非常有价值。

举个场景例子：在昏暗房间内拍摄人物，人物背后是明亮窗户。传统曝光模式下，相机必须在昏暗室内与亮度极高的窗外之间做曝光取舍。而根据尼康这套构想，对应明亮窗户的传感器区块理论上可以使用更短曝光，暗部区域则采用更长曝光。尼康在专利中明确表述：依据入射光的强弱对不同像素块分别控制曝光时长，能够拓展动态范围。

不过该专利并未给出这套方案能够提升多少动态范围，没有以档（stops）或者分贝（dB）给出具体数值。

三层堆叠式传感器结构

专利同时披露一款三层独立结构的堆叠传感器设计：

第一层：负责接收光线的感光像素层

第二层：控制电路与模数转换单元，接收像素信号并转换为数字信号

第三层：执行进一步图像处理运算

这就意味着部分图像处理工作可以在紧邻像素的芯片层完成，而不是把全部原始传感器数据直接传输到外置图像处理芯片。尼康还提到可在第三层完成数据压缩等运算。但对于摄影师与影视创作者来说，最值得关注的依旧是局域曝光控制这项核心构想。

对相机产品的现实意义

动态范围是现代电影摄影机最重要的性能指标之一。更高的动态范围，能够让相机在保留高光细节的同时，还可以留存画面暗部的有效信息。

目前相机厂商已经有多种提升动态范围的成熟技术，例如双增益传感器、多读出模式、计算 HDR 算法。而尼康这份专利开辟了另一条技术路线：直接在传感器不同区域改变曝光时序。

如果该技术落地成功，传感器就可以针对同一帧画面内不同亮度区域做出更智能的响应。但需要注意，目前这仅仅只是一份专利文件。专利不代表尼康已经完成该传感器的量产制造，也没有把这项技术绑定到任何一款尼康 Z 系列或者 Z CINEMA 电影机产品。传感器尺寸、分辨率、帧率、卷帘快门表现、最大动态范围等关键参数全部没有公布。