L'évolution physique de la technologie de réseau de microlentilles de capteur de caméra (Gapless Microlens Array) en matière d'efficacité de collecte de lumière à haute sensibilité

1. Premier dilemme du « facteur de remplissage » sur la surface du capteur

La photodiode est plate, et la lumière projetée par l'objectif doit être entièrement captée :

• Matrice de microlentilles à espacement traditionnelle :
• En raison des premières limitations du processus de fabrication de photolithographie de semi-conducteurs, un écart de sécurité du processus physique (Gap) de **0,15(\mu\text{m}) à 0,3(\mu\text{m}) doit être conservé entre chaque microlentille hémisphérique au niveau du micron ;
• Le facteur de remplissage (facteur de remplissage, le rapport entre la zone effective de collecte de lumière et la surface totale des pixels) n'est généralement que de 65 % à 75 % ;
• Cela signifie que près de 30 % des précieux photons qui frappent la surface du capteur frappent directement l'espace noir mort entre les microlentilles. Non seulement ils ne peuvent pas être convertis en signaux électroniques, mais des réflexions parasites se produiront également sur la surface, provoquant une détérioration significative du rapport signal/bruit et un faible brouillard à faible contraste dans les parties sombres de l'image.

2. Innovation physique des canaux thermofusibles à semi-conducteurs Gapless/Zero-Gap

Des laboratoires de capteurs tels que Canon et Sony ont conquis le processus de mise en forme des canaux chauds microphotoniques à la fin des années 2000 :

• Fusion thermofusible sans soudure au niveau du micron (processus de refusion thermique) :
• En contrôlant précisément la tension superficielle et les caractéristiques de microflux de la résine polymère optique spéciale pendant la cuisson ;
• Faire en sorte que les bords des microlentilles adjacentes fusionnent spontanément en une seule pendant le moulage, et la section transversale de la microlentille évolue du cercle isolé d'origine vers un nid d'abeille hexagonal microscopique étroitement imbriqué ou une matrice carrée (Honey-Comb/Square Packing) ;
• Le micro écart est réduit à zéro absolu (Zero Gap : (< 0,01,\mu\text{m})) ;
• Le facteur de remplissage efficace passe à près de 100 % :
• La surface entière du capteur devient une couverture de piégeage de la lumière optique pour les yeux composés microscopiques complète et transparente ;
• Tout photon qui atteint la limite physique du capteur tombera avec précision dans l'entonnoir de courbure d'une certaine microlentille et sera réfracté et focalisé à 100 % sur la cible de la photodiode située en dessous.

3. Trois dividendes physiques majeurs de la qualité d'image apportés aux photographes modernes

1. Pureté haute sensibilité (ISO élevée) améliorée de près d'un diaphragme (+1,0 EV) :

• L'amélioration de l'efficacité de la concentration lumineuse permet directement à l'élément photosensible de collecter davantage de photoélectrons en lumière faible ;
• Le bruit des photons est considérablement supprimé et le bruit de couleur dans les zones sombres est considérablement réduit dans des conditions de lumière extrêmement faible, de 6 400 ISO à 25 600 ISO.

2. La transmission réelle de la lumière de l'objectif à grande ouverture (F1.2 / F1.4) est déverrouillée :

• L'angle incident de la lumière de bord de l'objectif à ultra grande ouverture est extrêmement oblique ; la microlentille sans espace augmente le taux d'acceptation de la lumière oblique aux grands angles de plus de 30 % en augmentant le diamètre de focalisation effectif de la microlentille, éliminant ainsi le vignettage de cisaillement micromécanique sous une très grande ouverture.

3. Il est possible de coexister avec des pixels plus petits et une ultra haute résolution :

• C'est précisément grâce à la technologie gapless que la densité de pixels du plein format peut grimper en toute sécurité et régulièrement des premiers 12 millions à 45 millions, voire 61 millions, sans effondrement du rapport signal/bruit.

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