相机传感器CMOS原理图解

CMOS就是指相机感光器件的面积大小,同样的像素水平,传感器面积越大,单一像素的面积也就越大,接收光信号的能力就越强,捕获的光子就越多,画质也就越出色。传感器的尺寸越大,价格也就越贵。

iPhone6系列采用的是1/3英寸CMOS,小米5S是1/2.3英寸,以拍照特别是夜拍性能无敌文闻名的Lumia1020的CMOS尺寸是1/1.5英寸,已经很接近相机中的大底相机了,所以Lumia1020才能容纳4100万像素,实现无损变焦等功能。

说到手机CMOS还是索尼IMX系列最好,几乎所有敢说自己拍照能力强的手机都用索尼的CMOS,当然大家还会在索尼CMOS的基础上定制自己的CMOS。我们熟知的比如,iphone7系列广角摄像头的定制IMX,华为P9、Mate9的IMX286,魅族 Pro6 Plus的IMX386,小米5S的IMX378,HTC M10的IMX377等。不过最强CMOS,索尼是自用的,用在旗舰Xperia XZ Premium。

接着我们来剖析下原理。

相机传感器CMOS原理图解

背照式结构是如今大多数手机相机传感器惯用的结构。

传统的CMOS如上图左侧所示,我们可以很直观的看到,左图的光在进入感光元件内部时被金属线路挡住了一部分,原因是因为金属是不透光的,而且还会反光。所以,在金属排线这层光线就会被部分阻挡和反射掉,光电二极管吸收的光线能就只有刚进来的时候的70%或更少;而且这反射还有可能串扰旁边的像素,导致颜色失真。而右侧的背照式结构则很好的解决了这问题,背照式CMOS就是将发光二极管和金属片掉转方向,让光线首先进入感光二极管,从而增大感光量,显著提高低光照条件下的拍摄效果,特别是夜景。

另外则是堆栈式CMOS,是背照式CMOS的一个全新升级版本,具有高像素化、高性能化及小型化的特点。

相机传感器CMOS原理图解

堆栈式CMOS的原理是,它使用有信号处理电路的芯片替代了原来背照CMOS图像传感器的支持基板,在芯片上重叠形成背照CMOS元件的像素部分,把信号处理电路部分叠在了用于感光的像素部分的下面,大大增加了单个像素的感光面积,从而实现了在较小的芯片尺寸上形成大量像素点的工艺。由于像素部分和电路部分分别独立,因此像素部分可针对高画质优化,电路部分可针对高性能优化。简单点说就是堆叠式大大提高了单个像素的感光面积,并且提升明显。

另外堆栈式CMOS的优越之处还在于其支持RGBW的编码技术(在传统三原色中加入白色,来提升画质和感光度)和硬件HDR功能。

相机传感器CMOS原理图解

相机传感器CMOS原理图解

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