对焦更快更准 索尼发布2x2 On-Chip Lens图像传感器技术

对焦更快更准 索尼发布2x2 On-Chip Lens图像传感器技术

供稿 / 2019-12-13

索尼公司(下称:索尼)发布2x2 On-Chip Lens(OCL)解决方案,这是可以实现高速对焦,高分辨率,高感度,高动态范围的图像传感器的新技术。

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以往的技术,对于横跨4个像素的on chip lens的结构(后述),有单个像素之间感度存在偏差的重大课题,此次索尼通过对硬件结构的最优化,以及新的信号处理技术,使得同时实现高画质高性能的图像传感器得以研发成功。

像素的构造

图像传感器的每个像素上,都有被称为On Chip Lens的集光镜片。传统的构造,每个像素上面都有单独的On Chip Lens. 而2x2 OCL为相邻的相同颜色的4个像素,共用同一个On Chip Lens.

  传统技术

2x2      OCL

该全新的构造,对比传统设计有以下的优点

全像素相位差检测

相位差检测性能(对焦性能)增强


全像素相位差检测

传统的使用专用像素检测相位差的方式,由于这些专用像素本身没有拍照的功能,所以仅可以将部分少量的像素用作相位差检测。而2x2 OCL的方式,拍照用的像素也可以做相位差检测,即所有像素都可以做相位差检测。因此,对于较小的被摄体都可以进行高精度的对焦。

  传统技术

2x2      OCL

相位差检测性能(对焦性能)增强

低光照下的对焦性能

为了在低光照下获得稳定的对焦性能,需要将多个相位差检测像素获取的信息进行加算,用来排除噪声的影响。

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  传统技术视频:http://t.cn/AieYfgNX?m=4447553486019473&u=3103768347)

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

 如前所述,2×2 OCL中所有的像素都可以检测相位差,可以对更多的信息进行加算,从而获得更稳定的对焦性能。


不依靠被摄体形状和纹理的对焦性能

在传统的相位差检测方式中,由于像素被分割成左右来检测,因此不擅长于水平方向上纹理没有变化的被摄体(例如:由水平方向的边缘构成的被摄体等)。

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而2x2 OCL除了左右之外,上下也能检测出,因此在各种场景下都可以利用相位差进行高速自动对焦。如下图,显示了不同角度边缘的被摄体的相位差检测特性。

Quad Bayer结构的Color Filter排列

通过采用相邻4个像素使用相同颜色的Color Filter的Quad Bayer结构, 满足高分辨率和高感度的需求,且支持高动态范围(HDR)拍照。

高分辨率

使用独自的信号处理功能来变换排列,实现高分辨率拍照。

Quad Bayer排列

排列变换后

高感度

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Quad Bayer排列

信号加算后

相邻的4个相同颜色的像素通过加算读出,可以拍摄出低噪点的明亮的照片和视频。此外通过2×2 OCL的设计以及制造技术,增加了光的利用效率,实现了进一步的感度提高。

高动态范围 (HDR)

通常输出

HDR输出

通过独自的曝光控制技术以及信号处理功能,可以实时输出HDR。


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