巨头纷纷发布专利，曲面传感器究竟是什么？

平面传感器设计势必会造成光线透过镜片传到传感器中央和边缘的距离不一样，想要通过镜头完全消除这种差距是基本不可能的。然而曲面传感器专利出现了，它能否纠正这个缺陷，改善边缘畸变大、画质差的问题？

我们知道相机的成像原理有点类似于我们上学时候学过的小孔成像，光线通过镜头，投射在感光装置上。传统的胶片就开始发生化学反应，而现代的电子元件则是将光信号转化为电信号。相机从过去胶片时代到如今数码时代发展了这么多年，感光装置采用的依然是平面设计，这个设计目前来看最大的问题是光线通过镜头传递到传感器表面时，因为中心与边缘距离的不同会在边缘的位置出现畸变、边角失光以及锐度下降等现象，还会有更明显紫边等状况出现。

 

 

 

 

而为了改善这种情况通常的做法是，改进镜头结构设计以及用料上更加考究。一些高端镜头正是由于使用了复杂的结构设计以及昂贵的材料才使边缘的畸变以及锐度下降现象得以改善。但是平面传感器设计势必会造成光线透过镜片传到传感器中央和边缘的距离不一样，想要通过镜头完全消除这种差距是基本不可能的。然而曲面传感器专利出现了，它能否纠正这个缺陷，改善边缘畸变大、画质差的问题？

 

 

 

 

1、曲面传感器的原理：

曲面传感器由于曲面的特性，光线经折射后到各点的距离相同，镜头无需再对边缘分辨率不足问题进行特殊设计。在大幅简化结构设计的同时，做到了边缘画质明显的提升。同时相比传统平面传感器，整个画面分辨率更加均匀，画质也更优秀。除了改善边缘画质和畸变问题，使用曲面传感器还有一直观好处是能降低镜头设计难度。只需要先设计好镜头，然后根据相场确定传感器的弯曲程度就可以了。

 

 

 

 

2、曲面传感器的优缺点：

 

优点：

1、降低了镜头设计和制造的难度

2、边缘画质明显提升，整个画面分辨率更加均匀

3、适用于曲面传感器的镜头光圈要比通常的镜头更大

4、适用于曲面传感器的镜头体积要比通常的镜头更小

缺点：

目前看来，曲面传感器只能应用在与之配套的镜头上，如果搭配了其他镜头，很可能会出现奇怪的畸变。因此曲面传感器不出意外的话将会被率先应用到手机以及不可换镜头相机（像RX1系列）上。

3、各家相继推出曲面传感器专利：

索尼

不愧是传感器大厂，索尼在2012年9月就公布了曲面传感器变形技术专利。索尼传感器变形技术，是利用电磁、热胀冷缩、真空等外力，使传感器在一定范围内发生形变，以修正镜头像场弯曲，改善广角镜头边缘画质。失去外力后，还可以恢复成正常的平面传感器形状。

 

 

 

 

紧接着在2012年12月索尼曲面传感器专用镜头专利公布，针对1．4“及以下传感器进行设计，结合索尼曲面CMOS传感器，可以有效消除像场弯曲现象，改善边缘画质。

 

 

 

 

不过从资料显示来看，新镜头和它们对应的传感器尺寸都非常小，据此猜测，这项技术更有可能应用在智能手机、网络摄像头等领域。

随后在2013年4月索尼公开了新的曲面传感器专用镜头专利，新专利对镜头像面弯曲问题进行了优化修正。

 

 

 

 

重要转折出现在2014年6月，索尼工程师利用仿生学，开发出了一套模拟人眼形状的弯曲CMOS图像传感器。并在夏威夷檀香山举办的2014年超大型积体技术及电路研讨会上展示了出来。这块CMOS对角线长43mm，可应用于全画幅数码相机。除此以外还有一款对角线长11mm 2／3“ 的曲面传感器，专门用于手机摄像头。虽然我们见到了真的曲面传感器，但可惜的是第一款搭载这块传感器的产品却迟迟没有出现。

 

 

 

 

佳能

佳能近来关于曲面传感器的动作同样不小，先是今年10月在日本公布其设计的曲面传感器技术专利。该专利主要是通过磁力系统的方式来使传感器发生变形。

 

 

 

 

紧接着不久，佳能在日本又公开了自家两款曲面传感器的专利，分别为一款全曲面传感器和一款边缘弯曲传感器，据悉目前尚处于研发阶段。值得一提的是，如果采用全曲面方式，佳能必须为其设计全新的相机系统和镜头系统，而边缘弯曲传感器则不需要。边缘弯曲传感器仅是边缘位置弯曲，中央位置仍然为平面，这种方式最大好处是可以让现有的镜头群都能得以利用。

 

 

 

 

还没完，近日佳能又公开了自家新的曲面传感器的专利。这次公布的曲面传感器专利与之前的方法类似，利用电磁来改变传感器的曲度，区别在于这款传感器可以在平面和曲面之间自由转换，为了适用现行镜头，传感器平时可以保持水平。当有新的可以适用于曲面传感器的镜头出现时，可以利用磁力来改变传感器曲度。

 

 

 

 

据专利描述文件显示，这是一款可以在平面传感器与曲面传感器之间自由转换的新型感光元件。该专利的最大好处是既能够兼容目前的佳能EF镜头，也能够支持未来曲面传感器镜头系统的要求。不过佳能目前的问题就是这些都还是专利。估计我们在短时间内可能不会见到搭载这种传感器的机身出现。只能期待一下啦。

 

东芝

 

东芝前不久公开了一份曲面传感器专利。不过这款专利是用于智能手机设计的。这款传感器模拟人眼成像的原理，可以在光线不足的情况下尽可能的提升画质。不知道未来东芝会将此技术应用在哪款机型上面。

 

 

 

 

微软

 

意外的是，微软居然在16年年初公开了曲面传感器防抖系统的专利！主要设计思路就是旋转，而非像普通的平面传感器那样位移。同时，为曲面传感器设计变焦镜头也是可行的。之前以为索尼会在已经成功开发出曲面传感器上加入防抖，没想到被微软抢了先。只是目前不知道微软有什么打算，打算应用到未来的Windows Phone手机摄像头上？

 

 

 

 

尼康

 

尼康很多相机产品传感器都是索尼提供的这个大家都知道，不过前一阵子一份尼康类似于曲面传感器的专利也被曝光了出来。由此可见，尼康也并不想一直在传感器这块受制于人，并很可能在未来加大对于传感器方向的投入及研发工作。感觉尼康在传感器方面还有很多路要走，加油吧！

 

 

 

 

4、总结：

 

总的来看曲面传感器相比于传统平面传感器优势明显，除了能明显提升边缘画质，改善畸变等问题外，还大大降低了镜头设计和制造的难度。相信未来将会有很多体积更小、光圈更大的适用于曲面传感器的镜头出现。然而就目前看来，很多厂商还停留在曲面传感器专利的阶段。哪怕是索尼，也只是带着曲面传感器与大家见面。相信大家更在意，搭载这种传感器的机身什么时候出现。不过，我们既然能感受到各家对于曲面传感器技术的高关注度，相信随着技术愈来愈趋向成熟，不久之后，搭载这种传感器的数码相机和智能手机就会与我们见面。曲面传感器或许会成为推动影像事业大变革的下一个关键。