2026年9月29日,日本专利局公开了适马的“特開2026-151566”专利,与Foveon图像传感器相关,虽然名称叫“堆栈式图像传感器”,但这里并不是指存储层与像素层、逻辑层堆叠的那种传感器,而是指R、G、B各自的像素呈纵向堆叠类型的传感器。普通图像传感器是在平面上以马赛克方式排列RGB各滤色片,而Foveon的特点则是纵向堆叠了三层像素。因此据说在像素数相同的情况下,可以获得约三倍的分辨率。
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粗略概括这项专利,大概是“针对堆栈式传感器的弱点——周边区域的颜色偏移(伪色)与感度下降,通过让蓄积部也具备色滤光片来加以改善的思路”。
首先作为前提,该专利所设想的并非一般的拜耳阵列传感器,而是在一个像素内纵向堆叠了RGB受光层的堆栈式传感器。普通拜耳传感器的每个像素只能获取R、G、B中的一种颜色,而堆栈式传感器单个像素就能获取RGB全部的色彩信息,因此理论上在色彩还原性和解像性能上更具优势。
不过,堆栈式传感器据说存在一个较大的课题。在感光元件中央附近,光线几乎是垂直入射的,但越靠近传感器周边,光线越是斜向入射。这样一来,上层受光部或许没有问题,但位于较深处的下层受光部就不容易接收到光线了。结果就是周边区域负责红色或绿色的深层感度容易下降。
更成问题的是“蓄积部”。堆栈式传感器中,用于暂时储存所接收电荷的蓄积部位于硅表面附近。原本这个蓄积部并不被设计用来接收光线,但当周边区域光线斜向入射时,本应进入受光部的光线有时会进入蓄积部。这样一来,蓄积部也会发生光电转换。
举例来说,如果负责红色层的蓄积部进入了蓝光,原本不存在的蓝色成分就会混入红色信号中。这就是专利中反复说明的“伪色”的产生原因。传统做法是加大金属遮光板来遮挡光线即可解决,但遮光板一旦加大,受光面积又会随之减少,导致感度下降。
于是这项专利转换了思路:不是完全遮挡光线,而是在蓄积部上方配置色选择滤光片。例如,在红色层的蓄积部放置只透过红光的滤光片,在绿色层的蓄积部放置只透过绿光的滤光片。如此一来,只有该层本应处理的色彩才能到达蓄积部。比如红色层的蓄积部只透过红光,而阻挡蓝光和绿光,从而可以防止造成伪色的不必要波长的光线。
更有意思的是,这项专利还利用了“光线进入蓄积部”这一现象本身。通常认为光线照到蓄积部是个问题,但该专利的思路是“既然反正会感光,不如有效利用起来”。通过让红色层的蓄积部只透过红光、绿色层的蓄积部只透过绿光,蓄积部也能作为额外的受光区域加以利用。其结果是,有可能对因斜向入射而感度容易下降的下层受光部起到辅助作用。
也就是说,传统观念是“光线照到蓄积部会产生伪色,所以要遮光”,而这项专利则采用了“只让正确的颜色照到蓄积部,并将其用于提升感度”的思路。
总结起来,这项专利大致可以概括为“一项试图通过在蓄积部设置专用滤光片,来改善堆栈式传感器周边区域伪色与感度下降问题的技术”。
这项专利虽然是昨天才公开(指可以被公众查询到)的,但实际申请时间为2025年3月13日。换句话说,此次专利公开,并不代表适马Foveon传感器的研发有什么进展。不过,至少可以看出相关问题正在逐步得到解决,同时新的技术路线也在同步开发中。(日本专利局、mirrorless-camera)
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