以往的技術,對于橫跨4個像素的on chip lens的結構(后述),有單個像素之間感度存在偏差的重大課題,此次索尼通過對硬件結構的最優化,以及新的信號處理技術,使得同時實現高畫質高性能的圖像傳感器得以研發成功。

像素的構造

圖像傳感器的每個像素上,都有被稱為On Chip Lens的集光鏡片。傳統的構造,每個像素上面都有單獨的On Chip Lens. 而2x2 OCL為相鄰的相同顏色的4個像素,共用同一個On Chip Lens.

  傳統技術

2x2      OCL

該全新的構造,對比傳統設計有以下的優點

全像素相位差檢測

相位差檢測性能(對焦性能)增強


全像素相位差檢測

傳統的使用專用像素檢測相位差的方式,由于這些專用像素本身沒有拍照的功能,所以僅可以將部分少量的像素用作相位差檢測。而2x2 OCL的方式,拍照用的像素也可以做相位差檢測,即所有像素都可以做相位差檢測。因此,對于較小的被攝體都可以進行高精度的對焦。

  傳統技術

2x2      OCL

相位差檢測性能(對焦性能)增強

低光照下的對焦性能

為了在低光照下獲得穩定的對焦性能,需要將多個相位差檢測像素獲取的信息進行加算,用來排除噪聲的影響。

image007.png

  傳統技術視頻:http://t.cn/AieYfgNX?m=4447553486019473&u=3103768347)

image007.png

2x2      OCL(視頻:http://t.cn/AieYIMI4?m=4447553737223565&u=3103768347)

 如前所述,2×2 OCL中所有的像素都可以檢測相位差,可以對更多的信息進行加算,從而獲得更穩定的對焦性能。


不依靠被攝體形狀和紋理的對焦性能

在傳統的相位差檢測方式中,由于像素被分割成左右來檢測,因此不擅長于水平方向上紋理沒有變化的被攝體(例如:由水平方向的邊緣構成的被攝體等)。

image008.png

而2x2 OCL除了左右之外,上下也能檢測出,因此在各種場景下都可以利用相位差進行高速自動對焦。如下圖,顯示了不同角度邊緣的被攝體的相位差檢測特性。

Quad Bayer結構的Color Filter排列

通過采用相鄰4個像素使用相同顏色的Color Filter的Quad Bayer結構, 滿足高分辨率和高感度的需求,且支持高動態范圍(HDR)拍照。

高分辨率

使用獨自的信號處理功能來變換排列,實現高分辨率拍照。

Quad Bayer排列

排列變換后

高感度

image009.png

Quad Bayer排列

信號加算后

相鄰的4個相同顏色的像素通過加算讀出,可以拍攝出低噪點的明亮的照片和視頻。此外通過2×2 OCL的設計以及制造技術,增加了光的利用效率,實現了進一步的感度提高。

高動態范圍 (HDR)

通常輸出

HDR輸出

通過獨自的曝光控制技術以及信號處理功能,可以實時輸出HDR。

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