索尼曲面CMOS传感器解析
索尼曲面CMOS传感器解析
　　平面感光元件造成图像畸变
我们都知道相机成像其实就是利用光学折射原理，对胶片相机而言，景物的折射光线经过镜头汇聚在胶片上形成潜影，这个潜影是光和胶片上的乳剂产生化学反应的结果。潜影再经过显影和定影处理就形成了影像。
　　而数码相机只不过是用CCD/CMOS传感器取代了胶卷：光线照射在CCD/
CMOS传感器上，传感器通过光电转化将光转换成电信号再传送到图像处理器上处理成真正的图像并存储到存储介质中。不过无论是胶片，还是CCD/CMOS都是采用平面设计，因此理想的情况就是让光线尽量垂直入射。但是现在的问题是经过镜头汇聚的光线往往会发生一定的偏移，所投射的每一个点不一定在它应当在的位置上。特别是边角处的光线往往是斜射到感光元件上的，并且越是靠边，感应到的光线就越少，这时候就会带来图像桶状畸变、枕状畸变、边角失光的问题。
　　那么怎么解决这些问题呢？大部分镜头厂商给出的答案是修正光路——尽量让投射后成像在同一平面上，并且增加边缘光线。但这样带来的问题就是，由于镜片数量的增加，不但导致镜头成本飙升，还消减了进光量，同时更大的光圈也意味着光路更难修正。对于手机来说，同样焦段，镜头光圈要大，边缘成像往往会降低更多。
　　如果有机会，你不妨对比一下同是采用索尼IMX214传感器而配备不同光圈的两款手机，你会发现镜头光圈越大拍照边缘的画质越差。不过，胶片机时代有一个“土办法”，当时由于使用的胶卷容易弯曲，不少摄影玩家发现只要控制好压片板就很容易把胶片变成弧形，让所有感光区域都和入射光线垂直，这样就可以轻易解决图像畸变的问题。
　　后来不少相机厂商在专业相机中都引入了弧形压片板设计（如果你手上还有胶卷相机，不妨看一下压片板是否弯曲的）。那么，如果把手机上的CMOS传感器也做成弧形，那不是实现了与弧形压片板异曲同工的效果了吗？于是，索尼就这么干
　　曲面CMOS传感器是这样被弄弯的
曲面CMOS传感器在结构上与普通的CMOS传感器没有多大的区别，传感组件同样是由多组超薄硅二极管组成的阵列，不过，要将CMOS弯曲可是一项技术活。索尼使用了特别精密的工艺配合一个特制的“折弯机”来使传感器弯曲：首先将传感器折弯，然后再用一层陶瓷涂层来加强其稳定性，从而得到类似于人类视网膜的弯曲度。
　　我们知道，人的眼球就如同一款精密的相机，物体的影像通过角膜、瞳孔到达眼球后部的视神经传递到大脑，由于感光区域为球面，光线通过镜头折射点到达感光面的距离相同，所以不会产生边缘模糊的感觉。而曲面传感器阵列就如同模拟眼球的曲面视网膜，它相比平面传感器的最大优势是对边缘画质的优化，只要镜头与传感器的曲率达到很好的契合度，采用曲面传感器就能有效地改善镜头的边缘成像画质，这样就可以减少镜组中用于修正各种误差的镜片的数量。工程师要做的，只需要先设计镜头，然后根据镜头投射的相应曲率来设计传感器的弯曲度，就可让光线准确照射到对应的位置，这有点像先开枪后画靶一样，枪枪都能打10环。
　　曲面设计带来的另一项好处，就是弯曲所带来的张力改变了CMOS感光区硅元件的能级差，从而可降低1/5的“暗电流”产生。“暗电流”是一个像素没有受光时固有的电流，降低“暗电流”的好处就是拍出来的照片噪点更少，如原本F/2.4光圈的镜头即便提升到F/2.0也可以保持稳定的画质。
　　另外，弧形弯曲设计也可以让光线正面直射到CMOS边缘位置，可以大大提升感光度，中心部分可以增加1.4倍、边缘部分可以增加2倍，这样可以有效地解决目前CMOS感光元件边缘失光的先天物理问题。当然，弧面的面积明显要比平面面积更大，这样也可整合更多的像素点，就算技术完全没有改变，那么也可以实现大约1/6倍高感以及信噪比的提升，从而带来更佳的画质。
　　目前索尼已经推出两个尺寸的曲面传感器，一款对角线长43mm，全画幅尺寸，分辨率为2400万像素，是针对高端独立相机设计；另一款CMOS传感器是一款2/3英寸传感器，跟诺基亚Lumia1020上的传感器是同一个尺寸。根据最新泄露的信息，索尼这款2/3英寸曲面传感器的性能也非常好。能够在IS0640的情况下提供10,8挡动态范围，相较之下佳能那块1800万像素的“祖传CMOS”的最高宽容度也只有约11.5挡。这意味着索尼这块曲面传感器用1/8的面积提供了接近单反的画质！
　　当然“物无完物”，曲面传感器也是有一定缺点。由于每款衄面传感器的弧度是固定的，这意味看每一种型号的曲面传感器只能适配一种镜头（适应一种曲率）——如果更换曲率不对应的镜头，拍出来的效果就会出现奇怪的畸变。
　　这对于现有的可换镜头单反相机而言，曲面传感器有极大的应用局限性。但这对于手机来说完全不是问题，手机本来就不可更换镜头，而且需要更大的光圈更好的高感。如果手机能引入曲面传感器，拍照画质就能有一次新的飞跃，在优化得当的情况下，甚至可能达到目前中高端卡片机的水平。
　　此外由于使用曲面传感器，可以减少镜组中镜片的数量，也就意味着可以有效地降低摄像头模块的体积（或者在相同的体积之下使用更大的传感器），这对手机设计者来说无疑是个好消息。那么搭载曲面CMOS传感器的手机何时到来？从目前的消息来看，首款搭载曲面CMOS传感器的手机很可能是索尼下一代旗舰手机-Xperia
已投稿到：
以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。索尼正在研究曲面传感器 提升边缘感光性
18:35:18来源: 互联网 关键字：&&&&&&
　　相机迈进数字时代，传感器比起胶片对光线入射角要求比较高。所以之前不少老镜头，特别是旁轴广角镜头用在数码上表现都不佳。解决的方法之一呢，就是如果传感器也做成一定曲面就好了。目前在今年VLSI国际学术会议上发布了一篇“曲面CMOS传感器和影像系统集成”的论文。文章中表示采用曲面CMOS传感器，可以使边缘的感光性翻倍，镜头也变得更加容易设计，因为传统的图像矫正可以通过传感器本身的曲面补偿，而设计大也变得容易。
　　作为大规模量产也许还需要时间，不过至少这个技术原型在索尼实验室已经有一定成果。
关键字：&&&&&&
编辑：鲁迪
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革命性的进步，
镜头群从头再来？
本帖最后由 weiyuruochen 于
10:06 编辑
以下内容由 weiyuruochen 于
14:22 补充
索尼早就在干了，镜头专利同步进行，
--------------------------------
索尼35mm f/1.8、35mm f/2.8、35mm f/2.2、30mm f/2、10-25mm f/2.8-5.6镜头专利现已公布，
日本专利公开号：No.。新镜头适用于采用全画幅或1&规格曲面传感器相机产品。
No.号专利详情：
公开日期：日
申请日期：日
由于曲面传感器自身特性，光线经折射后到曲面各点距离相同，镜头无需再对畸变和边缘分辨率不足问题进行特殊设计，可大幅简化结构。
根据现已公布的资料，索尼对镜头像面弯曲问题进行了部分优化修正，光线最大入射角达到45°（光轴0°）。
实施例1、2、3采用传统天塞（Tessar）结构，该结构镜头特点在于中央分辨率十分出色，能够鲜明、锐利地重现黑白灰影调，
但边缘成像分辨率较低，曲面传感器恰好可以对这一现象进行矫正......
-----------------------------------------
曲面cmos+无反+全幅面垂直入射镜头，一旦量产将引发传统相机革命！索尼要逆天！
我大佳能如何应对？
1、立即研发，
2、买索尼的，
各位高见？
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佳能出双层COMS
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ks110 发表于
静态色彩索尼也有积淀，1981年推出了全球第一台不用感光胶片的电子相机——静态视频“马维卡（MAVICA）”首次将光信号改为电子信号传输。数码成像方面积淀比尼佳深多了。尼佳90年代还在宣传他们的评价测光分区测光是分析了几万幅照片的数据，比中央重点测光更符合拍摄需要
我新世纪佳能胶片机入门，从EOS300到30，从套头到28135IS USN加小痰盂，那会佳能镜头还处在 红圈画质不比金圈差的证明阶段，当时佳能还不是一样被认为是玩电子不是搞光学的，全电子接口，IS，USM，眼控，哪样不体现了佳能在电子方面的优势，甚至为了体现全电子设计卡口优势搞的50mm1.0，85mm1.2，200mm1.8在全开成像上还不一样被铁丝笑话。从MF到AF，再到DIGI，电子技术的发展越来越左右摄影，佳能在数码初期还有当初开创EOS新时代的冲劲，现在越发地死气沉沉了，佳粉现在一转身，变成当初的铁丝瞧不起研究电子的，也挺有意思的和你有着一样的类似感受、经历、体会，现在柜橱里面还放着曾经的胶片的佳能机身和数码机身。
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C什么O 发表于
不要以为sony在色彩方面的积淀少，sony在相机方面涉足晚，但是在电视拍摄方面具有无可撼动的优势，难道拍静态图像就可以积淀色彩...静态色彩索尼也有积淀，1981年推出了全球第一台不用感光胶片的电子相机——静态视频“马维卡（MAVICA）”首次将光信号改为电子信号传输。数码成像方面积淀比尼佳深多了。尼佳90年代还在宣传他们的评价测光分区测光是分析了几万幅照片的数据，比中央重点测光更符合拍摄需要
我新世纪佳能胶片机入门，从EOS300到30，从套头到28135IS USN加小痰盂，那会佳能镜头还处在 红圈画质不比金圈差的证明阶段，当时佳能还不是一样被认为是玩电子不是搞光学的，全电子接口，IS，USM，眼控，哪样不体现了佳能在电子方面的优势，甚至为了体现全电子设计卡口优势搞的50mm1.0，85mm1.2，200mm1.8在全开成像上还不一样被铁丝笑话。从MF到AF，再到DIGI，电子技术的发展越来越左右摄影，佳能在数码初期还有当初开创EOS新时代的冲劲，现在越发地死气沉沉了，佳粉现在一转身，变成当初的铁丝瞧不起研究电子的，也挺有意思的
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z1978 发表于
真能马上量产的话，那倒是很好。
期待索尼黑科技大爆发...12个月内见到实物
本帖由安卓客户端发布
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摄交名流 发表于
俺肿么觉得这个技术最适用的是固定镜头相机，不是很适合可换镜头的单反相机涅？像RX1R那种，如果再用上这个技术，尼玛还真就无敌了！鸭梨山大的应该是富士吧？
单反+ 大变焦比镜头的话，传感器的弧度随着变焦而即时改变？嘻嘻，快门还没坏传感器先裂了……你怎么能贬低神器呢？S粉靠这个进入高潮呢！
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俺肿么觉得这个技术最适用的是固定镜头相机，不是很适合可换镜头的单反相机涅？像RX1R那种，如果再用上这个技术，尼玛还真就无敌了！鸭梨山大的应该是富士吧？
单反+ 大变焦比镜头的话，传感器的弧度随着变焦而即时改变？嘻嘻，快门还没坏传感器先裂了……
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hzscq 发表于
大佳能表示将推出白色的5D3和白色的6D ，这将是相机界惊天地泣鬼神的创新。佳能，感动常在！
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光学老刘 发表于
说到RX1，也是索尼在创新上极端思维的一个典型体现。RX1单从画质上讲的确可以干翻很多全画幅，机身又如此紧凑，不得不佩服其工业设计能力。
黑卡系列总的来说是个好东西，但还没达到完美，很多小细节上做的很郁闷。吐槽一下RX1系列的对焦，虽说够使但是定位专业级的话还是有点力不从心；操控设计的很合理但是机身握感实在是让人无语，这个RX1系列和RX100系列都是这样，RX10还好些。
还有就是奸商的本质了，我很早就用了RX100第一代，可是一拿到手里就看见机顶中间的空白位置，就猜到下一代肯定会在这里加上热靴，还有就是屏幕上面区域少了一块，就能看出来下一代多的翻转屏。二代RX100的镜头没升级，都嫌28mm广角不够使，第三代倒是升级到广角24mm，可是长焦端又缩水了。。。都说佳能是牙膏厂，其实索尼吧，也不算太厚道！
吐槽了半天，其实RX系列确实是好东西，尤其是画质！不过也体现索尼的设计上的一种极端的思路。RX1本质上是个无反机，无反不可换镜头机器
RX1出世的时候索尼在大底无反的对焦速度方面还没有出现突破（或者是还没有应用），直到后面出世的A7才有进步，到更后来出世的A6000时已经可以看到显著的进展，所以可以合理的推断未来的RX1的对焦速度至少可以达到A7的水平，搞不好也可能直接达到A6000的水平
泡网分: 21.034
帖子: 6450
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不爱抽烟 发表于
此传感器并非纸面上的黑科技，索尼传感器部门已经说了，这种曲面传感器已经开始顺利量产，可以搜搜相关的采访。也许几个月后的影像展上索尼会发布对应曲面传感器的rx2 35 1.8便携机。真能马上量产的话，那倒是很好。
期待索尼黑科技大爆发
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z1978 发表于
一个还不知道什么时候能投入商业生产的纸面专利&&都能开撸了，佩服佩服此传感器并非纸面上的黑科技，索尼传感器部门已经说了，这种曲面传感器已经开始顺利量产，可以搜搜相关的采访。也许几个月后的影像展上索尼会发布对应曲面传感器的rx2 35 1.8便携机。
[本版禁言]
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帖子: 1486
注册: 2009年02月
别的厂一出东西，牙膏厂就要烧公关费了
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啥也不说，拭目以待，让事实说话
泡网分: 21.034
帖子: 6450
注册: 2007年10月
一个还不知道什么时候能投入商业生产的纸面专利&&都能开撸了，佩服佩服
泡网分: 20.32
帖子: 6823
注册: 2008年02月
一碗水不端平 发表于
显然用所有曲面去应对一个曲面比所有曲面去应对一个平面要简单。
泡网分: 21.285
帖子: 5961
注册: 2009年12月
凉拌。。。。
泡网分: 20.32
帖子: 6823
注册: 2008年02月
raze911 发表于
可以重新设计一整套可更换镜头，每个镜头针对曲面传感器做优化设计
可以设计一批不同款的不可换镜头相机（类似RX1、RX100那样的机器），每款相机的传感器曲率跟机身上的不可换镜头相匹配
两种方法可以并行推进支持！
泡网分: 20.32
帖子: 6823
注册: 2008年02月
弄想组撒 发表于
现在所有的镜头不都是对应一个固定平面设计的？
用一个曲面去对应所有不同曲率的镜头不是更加笑话？关键问题是，现在所有镜头对应一个固定平面，尽管采取了很多矫正技术和镜片，仍然无法做到边缘光线垂直入射。而采用曲面CMOS，则有可能、至少能接近做到光线垂直入射。看一下镜头原理图即可明白。
[本版禁言]
泡网分: 0.388
注册: 2014年06月
弄想组撒 发表于
想过没在硅晶片上刻个球.......（记住了硅晶片是硬的，不是你认为的可弯曲）
所以我说了，SONY出了点什么那些没脑子的就疯了弯曲的是排列，通过排列实现弯曲，无需要将传感器器件本身“弯曲”，能分清不？
[本版禁言]
泡网分: 0.388
注册: 2014年06月
储备干部 发表于
牙膏厂的广告费翻一翻，然后请水军上无忌大吹曲面CMOS无用论这个主意最好，最现实
[本版禁言]
泡网分: 0.388
注册: 2014年06月
弄想组撒 发表于
现在所有的镜头不都是对应一个固定平面设计的？
用一个曲面去对应所有不同曲率的镜头不是更加笑话？显然用所有曲面去应对一个曲面比所有曲面去应对一个平面要简单。
[本版禁言]
泡网分: 0.388
注册: 2014年06月
C什么O 发表于
看好sony，sony玩的是电子技术，而电子技术发展日新月异，佳能玩的是光学技术，而镜头的光学技术几十年没有什么大的进展了，佳能还在动脑筋在超广角上加个is诈钱时，sony进行了具有里程碑意义的突破。等佳能新50L3代了，看看其光学水平有多高。
[本版禁言]
泡网分: 0.388
注册: 2014年06月
sundaykith 发表于
这。。。这是CCD啊。俺也听说过CCD对直射光很敏感。
另外，俺还是认为，对同样光源，斜射光和直射光的强度是不一样的。。。理由同地球四季变化；
=====================================
那可以认为是错误的& & 光的强度跟方向无关&&再强调一次
ccd如此&&coms也是如此&&结构没什么差别增大了接受面积，相当于降低了强度。
[本版禁言]
泡网分: 0.388
注册: 2014年06月
Dulcet 发表于
记得牙膏厂也注册过液体镜头等黑科技专利，不过当年还没黑科技这个词
我赌一毛钱牙膏厂今后会出多层传感器，目前看牙膏厂似乎很默契的有意不愿在传感器上挤牙膏，只愿意通过镜头来弥补传感器的不足，大法厂则是镜头发展不太顺利传感器一路搞得风生水起，牙膏厂估计会另辟途径避免日本厂商内斗
大法厂这一曲面技术估计在手机上更有前途，当然牙膏也要省着点使，一不小心踢到微单/单电的蛋蛋就不好了。当手机里能装下APSC大小的传感器时，我估计FF存在的意义会小很多了，就如现在APSC的尴尬地位一般，以后大家都能玩上120无反了。目前大法厂连堆栈技术都没应用到APSC以及FF上，牙膏还要挤好多年呢。。。。应该在镜头外观上创新，最立竿见影了。
多加红圈，红圈再根据材料、颜色和粗细分级别，还可以考虑加双红圈、三红圈彰显尊贵身份
[本版禁言]
泡网分: 0.388
注册: 2014年06月
C什么O 发表于
胶片时代没有必要做成曲面，因为胶片对任何角度照在胶卷上的光都能产生很好的反应，但是数码必须是直射如光才好使，所以要做成曲面，保证各个角度的光都能以90度的角度被接收。貌似不是这个原因吧？边缘成像是像场平坦度的问题，和反应关系不大。
[本版禁言]
泡网分: 0.388
注册: 2014年06月
弄想组撒 发表于
个人认为完全是个噱头而已。
胶片时代把胶片做成曲面分分秒秒的事情，也没见这么做。现在只是那些落后的追随者想要翻身求解放搏出位搞些看似吸引人眼球实质没什么大用的东西不好包装，不好装，不好精确定位。
[本版禁言]
泡网分: 0.388
注册: 2014年06月
<font color="#2934cc 发表于
佳能研发新广告。没看见CCTV5佳能广告很多吗？
泡网分: 4.643
帖子: 4357
注册: 2012年05月
佳能研发新广告。没看见CCTV5佳能广告很多吗？
泡网分: 0.385
注册: 2010年03月
suezo 发表于
擦，人的眼睛是方的吗？都做成曲面的了，做个圆的会死人？创新创一半，要学习牙膏好榜样吗？质疑的好，证明那个是假新闻谣言。
泡网分: 0.009
注册: 2010年10月
研发出来，卖个10万人们币，有个球用，
泡网分: 1.546
帖子: 1510
注册: 2014年05月
糊涂终结者 发表于
“RX1单从画质上讲的确可以干翻很多全画幅”————RX1本身就是全画幅的啊！固定镜头的全幅机干翻一些其他全幅机不是很正常的嘛？！是我没说清楚啦！其实RX1的画质不怵佳能5D3配35L！不过拼自家的A7R可能稍稍吃力些吧
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> 索尼正在研究曲面传感器 提升边缘感光性
索尼正在研究曲面传感器 提升边缘感光性
索尼曲面传感器专利　　相机迈进数字时代，传感器比起胶片对光线入射角要求比较高。所以之前不少老镜头，特别是旁轴广角镜头用在数码上表现都不佳。解决的方法之一呢，就是如果传感器也做成一定曲面就好了。目前索尼公司在今年VLSI国际学术会议上发布了一篇“新型的曲面CMOS传感器和影像系统集成”的论文。文章中表示采用背照式曲面CMOS传感器，可以使边缘的感光性翻倍，镜头也变得更加容易设计，因为传统的图像矫正可以通过传感器本身的曲面补偿，而设计大光圈镜头也变得容易。　　作为大规模量产也许还需要时间，不过至少这个技术原型在索尼实验室已经有一定成果。
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焦圈，为摄影而生
& 突破局限 索尼首曲面传感器摄像头曝光
突破局限 索尼首曲面传感器摄像头曝光
作者：新摄影
责编：张璋
　　前段时间我们相继曝光了索尼首款全画幅曲面传感器实物和使用曲面传感器拍摄的照片，根据开发者介绍，该技术很快就会进入实用量产阶段。果不其然，国内有网友率先发现了一款型号IMX271SMK的2/3"摄像头，实际分辨率2212万像素。该摄像头搭载一颗等效20mm f/1.2-9.8 G镜头，采用2组4片结构，含1片ED镜片，而从这里也能看出曲面传感器在简化镜头结构方面的作用。索尼首曲面传感器摄像头曝光　　根据现已公布的资料，该产品具备超采样功能，ISO 640下可提供约10.8档高动态范围，信噪比41.1dB（ISO 400）。不过从各项参数看，IMX271SMK更偏向于视频功能，且滤镜口径已经达到24.1mm，不太可能会被用于手机，更像是监控类产品。索尼首曲面传感器摄像头曝光　　理论上小尺寸曲面传感器生产难度更低一些，相信IMX271SMK只是索尼试水黑科技传感器的开端，等时机、技术逐步成熟，应该会看到在手机、相机领域的普及。扩展阅读：&#160;&#160;1、&#160; 2、&#160; 3、&#160; 4、&#160; 5、
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