Technologie de microlentille de capteur d'appareil photo numérique et angle d'incident de la lumière de bord, dégradation de la qualité de l'image du bord oblique

1. Crise du rapport d'ouverture des pixels CMOS et réseau de microlentilles de surface

À mesure que la densité des pixels du capteur augmente (la taille des pixels individuels diminue à moins de 3 microns), la plupart des photons ne peuvent tout simplement pas tomber à l'intérieur de la photodiode sans intervention optique :

1. Concentration légère de microlentille sur puce :

• Sur la surface la plus externe de la puce du capteur, une microlentille à lentille convexe invisible à l'œil nu est moulée sur mesure pour chaque pixel indépendant ;
• Fonction : Comme d'innombrables micro-entonnoirs, il capture et réfracte toute la lumière qui brille sur les coins morts du câblage métallique autour du pixel, et la concentre sur le centre de la minuscule photodiode en silicium située en bas, augmentant plusieurs fois l'efficacité quantique du capteur.

2. Contradiction entre incidence verticale au centre et incidence oblique en bord :

• Au centre de la monture : la lumière entre selon un angle de rayon principal vertical (CRA - Chief Ray Angle) de près de 90 degrés, et la microlentille est parfaitement focalisée ;
• Mais tout au bord du cadre et aux quatre coins morts : la lumière doit frapper la surface de la microlentille selon un angle extrêmement aigu !

2. Le « désastre du transfert » des anciens objectifs grand angle symétriques à axe de portée

De nombreux photographes vissent avec impatience les anciens objectifs télémétriques classiques coûteux (tels que le Leica Super-Angulon 21 mm, le Biogon 28 mm à structure symétrique grand angle) aux appareils photo sans miroir Sony/Nikon ordinaires via des bagues d'adaptation, et les photos résultantes ont des bords disgracieux :

1. La structure physique de la lentille arrière proche du capteur :

• L'objectif grand angle télémétrique élimine le réflecteur du reflex, et le dernier morceau de verre à l'arrière de l'objectif touche presque la surface du film (la distance physique n'est que de quelques millimètres) ;
• Lorsque des rayons obliques émettent depuis le groupe arrière, l'angle d'incidence principal du rayon (CRA) atteignant le pixel de bord est extrêmement raide, avec un angle d'inclinaison pouvant atteindre 35° à 45° !

2. Blocage de la réfraction du verre avant de détection moderne sans miroir à haute épaisseur (Cover Glass) :

• La surface du film n'est qu'une fine couche d'émulsion de gélatine, et le film n'a aucun obstacle à l'absorption complète de la lumière incidente obliquement ;
• Mais les capteurs des appareils photo numériques modernes sont recouverts à l'avant d'une pile de verre de protection pour capteur (filtre IR-Cut, filtre passe-bas, verre anti-poussière) jusqu'à 1,5 mm à 2,5 mm d'épaisseur ;
• Lorsque la lumière extrêmement oblique traverse ce verre épais, elle produit un énorme astigmatisme et une déformation de courbure de champ, provoquant l'étirement complet du bord initialement net de l'image et sa désintégration en un maculage flou (maculage).

3. "Red Shift Door" (Effet drapeau italien - dominante de couleur du drapeau italien) :

• La lumière incidente obliquement ne peut pas tomber avec précision sur le point photosensible correspondant après avoir pénétré dans la microlentille. Au lieu de cela, il pénètre obliquement et « fuit » dans le filtre couleur du pixel voisin ;
• Par conséquent, la couleur au centre de l'image est normale, mais une grande zone de violet apparaît sur le bord gauche et une grande zone de vert foncé apparaît sur le bord droit. La photo entière est sérieusement endommagée par la dominante de couleur.

3. Le jeu évolutif de la technologie des micro-objectifs parmi les grandes marques d'appareils photo

Afin de résoudre complètement l'effondrement de la qualité d'image de la lumière oblique à grand angle, le processus semi-conducteur a apporté deux améliorations révolutionnaires :

1. Technologie de décalage progressif Microlens Edge (Shifted Microlenses) :

• Modèles représentatifs : capteur d'axe de gamme spéciale Leica M9 / M10 / M11.
• Lors de la fabrication de la puce, la microlentille au centre du capteur est placée strictement au centre ;
• À mesure qu'elle se déplace vers le bord, la position physique de la microlentille se déplace progressivement vers le centre de la monture par rapport aux pixels sous-jacents !
• Tout au bord, la microlentille s'est déplacée d'une certaine distance vers l'intérieur, interceptant obliquement la lumière oblique de 40 degrés et la réfractant parfaitement vers la zone photosensible du puits profond en bas, réalisant une transition nette vers le bord grand angle et éliminant complètement le décalage vers le rouge.

2. Couvercle de capteur en verre ultra-mince :

• L'épaisseur du verre de protection des capteurs du corps de la série Leica M est extrêmement extrême (aussi fine que 0,8 mm, soit seulement un tiers de celle des appareils photo japonais conventionnels), éliminant complètement la dispersion des bords et l'effondrement de la courbure de champ provoqués par le verre épais.

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