Die physikalische Weiterentwicklung der Kamerasensor-Mikrolinsen-Array-Technologie (Gapless Microlens Array) in Richtung hochempfindlicher Lichtsammeleffizienz

1. Frühes Dilemma des „Füllfaktors“ auf der Sensoroberfläche

Die Fotodiode ist flach und das von der Linse projizierte Licht muss vollständig erfasst werden:

• Traditionelles Mikrolinsen-Array mit Spalt:
• Aufgrund früher Einschränkungen des Halbleiter-Fotolithografie-Herstellungsprozesses muss zwischen jeder halbkugelförmigen Mikrolinse im Mikrometerbereich eine physikalische Prozesssicherheitslücke (Lücke) von **0,15(\mu\text{m}) bis 0,3(\mu\text{m}) eingehalten werden;
• Der Füllfaktor (Füllfaktor, das Verhältnis der effektiven Lichtsammelfläche zur gesamten Pixelfläche) beträgt normalerweise nur erbärmliche 65 % bis 75 %;
• Das bedeutet, dass fast 30 % der wertvollen Photonen, die auf die Sensoroberfläche treffen, direkt in den schwarzen Totraum zwischen den Mikrolinsen treffen. Sie können nicht nur nicht in elektronische Signale umgewandelt werden, sondern es kommt auch zu Streureflexionen auf der Oberfläche, die zu einer deutlichen Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses und zu schwachem kontrastarmen Schleier in den dunklen Bildbereichen führen.

2. Lückenlose/Zero-Gap-Halbleiter-Heißschmelzkanal-Physikinnovation

Sensorlabore wie Canon und Sony eroberten Ende der 2000er Jahre den mikrophotonischen Heißkanalformungsprozess:

• Nahtlose Schmelzschmelzung im Mikrometerbereich (Thermal Reflow Process):
• Durch die präzise Steuerung der Oberflächenspannung und der Mikroströmungseigenschaften eines speziellen optischen Polymerharzes während des Backens;
• Lassen Sie die Kanten benachbarter Mikrolinsen während des Formens spontan zu einer einzigen verschmelzen, und der Mikrolinsenquerschnitt entwickelt sich vom ursprünglichen isolierten Kreis zu einer eng ineinandergreifenden mikroskopisch kleinen sechseckigen Waben- oder Quadratmatrix (Honey-Comb/Square Packing);
• Die Mikrolücke wird auf den absoluten Nullpunkt reduziert (Nulllücke: (< 0,01,\mu\text{m}));
• Effektiver Füllfaktor springt auf nahezu 100 %:
• Die gesamte Sensoroberfläche wird zu einer vollständigen und nahtlosen optischen Lichtfangdecke für das Facettenauge.
• Jedes Photon, das auf die physische Grenze des Sensors trifft, fällt genau in den Krümmungstrichter einer bestimmten Mikrolinse und wird zu 100 % gebrochen und auf das Bullseye der Fotodiode darunter fokussiert.

3. Drei große physikalische Vorteile der Bildqualität für moderne Fotografen

1. Die Reinheit bei hoher Empfindlichkeit (hoher ISO) wurde um fast 1 Stufe (+1,0 EV) verbessert:

• Die Verbesserung der Lichtkonzentrationseffizienz ermöglicht es dem lichtempfindlichen Element direkt, bei schwachem Licht mehr Photoelektronen zu sammeln;
• Das Rauschen von Photonenschüssen wird erheblich unterdrückt und das Farbrauschen in dunklen Bereichen wird bei extrem schwachem Licht von ISO 6400 bis ISO 25600 stark reduziert.

2. Objektiv mit großer Apertur (F1,2 / F1,4), echte Lichtdurchlässigkeit ist freigeschaltet:

• Der Einfallswinkel des Kantenlichts des Objektivs mit extrem großer Apertur ist extrem schräg; Die lückenlose Mikrolinse erhöht die Akzeptanzrate von Schräglicht bei großen Winkeln um mehr als 30 %, indem sie den effektiven Fokussierungsdurchmesser der Mikrolinse vergrößert und so die mikromechanische Schervignettierung bei extrem großer Apertur eliminiert.

3. Es ist möglich, mit kleineren Pixeln und ultrahoher Auflösung zu koexistieren:

• Gerade dank des Segens der Gapless-Technologie kann die Pixeldichte im Vollformat sicher und stetig von den frühen 12 Millionen auf 45 Millionen oder sogar 61 Millionen ansteigen, ohne dass das Signal-Rausch-Verhältnis zusammenbricht.

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