La evolución física de la tecnología de matriz de microlentes del sensor de cámara (Gapless Microlens Array) en eficiencia de captación de luz de alta sensibilidad

1. El primer dilema del "factor de llenado" en la superficie del sensor

El fotodiodo es plano y la luz proyectada por la lente debe captarse por completo:

• Matriz de microlentes con espacios tradicionales:
• Debido a las limitaciones del proceso de fabricación de fotolitografía de semiconductores iniciales, se debe mantener una brecha de seguridad del proceso físico (Gap) de **0,15(\mu\text{m}) a 0,3(\mu\text{m}) entre cada microlente hemisférica a nivel de micras;
• El factor de relleno (factor de relleno, la relación entre el área efectiva de recogida de luz y el área total de píxeles) suele ser sólo un lamentable 65% a 75%;
• Esto significa que casi el 30% de los preciosos fotones que inciden en la superficie del sensor inciden directamente en el espacio negro muerto entre las microlentes. No sólo no se pueden convertir en señales electrónicas, sino que también se producirán reflejos dispersos en la superficie, lo que provocará un deterioro significativo de la relación señal-ruido y una débil niebla de bajo contraste en las partes oscuras de la imagen.

2. Innovación física del corredor de fusión en caliente de semiconductores Gapless/Zero-Gap

Laboratorios de sensores como Canon y Sony conquistaron el proceso de conformación de canal caliente microfotónico a finales de los años 2000:

• Fusión sin costura termofusible a nivel de micras (proceso de reflujo térmico):
• Controlando con precisión la tensión superficial y las características de microflujo de la resina de polímero óptico especial durante el horneado;
• Haga que los bordes de las microlentes adyacentes se fusionen espontáneamente en uno durante el moldeo, y la sección transversal de la microlente evolucione desde el círculo aislado original hasta un panal de abeja hexagonal microscópico estrechamente entrelazado o una matriz cuadrada (Honey-Comb/Square Packing);
• La micro brecha se reduce al cero absoluto (Zero Gap: (< 0.01,\mu\text{m}));
• El factor de relleno efectivo aumenta a casi el 100%:
• Toda la superficie del sensor se convierte en una manta óptica de ojo compuesto microscópico completo y sin costuras que atrapa la luz;
• Cualquier fotón que alcance el límite físico del sensor caerá con precisión en el embudo de curvatura de una determinada microlente y se refractará y enfocará al 100% en la diana del fotodiodo que se encuentra debajo.

3. Tres importantes dividendos físicos de la calidad de imagen que llegan a los fotógrafos modernos

1. Pureza de alta sensibilidad (ISO alto) mejorada en casi 1 punto (+1,0 EV):

• La mejora en la eficiencia de la concentración de la luz permite directamente que el elemento fotosensible recolecte más fotoelectrones en condiciones de luz débil;
• El ruido de disparo de fotones se suprime significativamente y el ruido de color en áreas oscuras se reduce considerablemente en condiciones de luz extremadamente baja, desde ISO 6400 a ISO 25600.

2. La transmisión de luz real de la lente de gran apertura (F1.2 / F1.4) está desbloqueada:

• El ángulo de incidencia de la luz del borde de la lente de apertura ultragrande es extremadamente oblicuo; La microlente sin espacios aumenta la tasa de aceptación de luz oblicua en ángulos grandes en más de un 30% al aumentar el diámetro de enfoque efectivo de la microlente, eliminando el viñeteado micromecánico bajo una apertura ultragrande.

3. Es posible coexistir con píxeles más pequeños y resolución ultraalta:

• Es precisamente gracias a la tecnología sin interrupciones que la densidad de píxeles del fotograma completo puede aumentar de manera segura y constante desde los primeros 12 millones a 45 millones o incluso 61 millones sin que la relación señal-ruido colapse.

---