디지털 카메라 센서 마이크로렌즈 기술 및 엣지광 입사각 경사 엣지 화질 저하

1. CMOS 픽셀 개구율 위기와 표면 마이크로렌즈 어레이

센서 픽셀 밀도가 급상승함에 따라(개별 픽셀 크기는 3미크론 미만으로 축소) 대부분의 광자는 광학적 개입 없이는 포토다이오드 내부로 들어갈 수 없습니다.

1. 온칩 마이크로렌즈의 빛 집중:

• 센서 칩의 가장 바깥쪽 표면에는 육안으로 보이지 않는 볼록 렌즈 마이크로 렌즈가 각 독립 픽셀마다 맞춤 주조됩니다.
• 기능 : 수많은 마이크로 깔때기처럼 픽셀 주변 금속배선의 사각지대에 비치는 빛을 모두 잡아 굴절시켜 하단의 작은 실리콘 포토다이오드 중앙에 집속시켜 센서의 양자효율을 몇배로 높여줍니다.

2. 중앙에서의 수직 입사와 가장자리에서의 경사 입사 사이의 모순:

• 프레임 중앙: 거의 90도의 수직 주광선 각도(CRA - Chief Ray Angle)로 빛이 들어오고 마이크로렌즈는 완벽하게 초점을 맞춥니다.
• 하지만 프레임의 가장 가장자리와 네 개의 사각 모서리에서는 빛이 매우 날카로운 각도로 마이크로렌즈 표면에 닿아야 합니다!

2. 기존 범위축 대칭형 광각렌즈의 '전이 재앙'

많은 사진작가들은 어댑터 링을 통해 고가의 오래된 클래식 거리계 렌즈(예: Leica Super-Angulon 21mm, Biogon 28mm 대칭 구조 광각)를 일반 Sony/Nikon 미러리스 카메라에 열심히 끼워 넣으며 결과 사진의 가장자리가 보기 흉합니다.

1. 센서에 가까운 후면 렌즈의 물리적 구조:

• 거리 측정기 광각 렌즈는 SLR 반사경을 제거하고 렌즈 후면의 마지막 유리 조각이 필름 표면에 거의 닿습니다(물리적 거리는 불과 몇 밀리미터).
• 후방 그룹에서 경사 광선이 방출될 때 가장자리 픽셀에 도달하는 주광선 입사각(CRA)이 매우 가파르며 경사각은 35°~45°에 달합니다!

2. 현대식 미러리스 고두께 감지 전면유리(커버유리)의 굴절차단:

• 필름 표면은 젤라틴 에멀젼의 얇은 층일 뿐이며, 필름은 경사 입사광을 완전히 흡수하는 데 방해가 되지 않습니다.
• 그러나 최신 디지털 카메라 센서는 최대 1.5mm ~ 2.5mm 두께의 센서 보호 유리(IR-Cut 필터, 로우 패스 필터, 방진 유리) 스택으로 전면을 덮습니다.
• 극도로 비스듬한 빛이 이 두꺼운 유리를 통과하면 엄청난 비점수차와 상면만곡 변형이 발생하여 원래 예리했던 사진의 가장자리가 완전히 늘어나 흐릿한 번짐(스미어링)으로 분해됩니다.

3. "빨간색 Shift Door"(이탈리아 국기 효과 - 이탈리아 국기 색상 캐스트):

• 비스듬히 입사된 빛은 마이크로렌즈를 투과한 후 해당 감광점에 정확하게 도달할 수 없습니다. 대신, 비스듬히 침투하여 인접한 픽셀의 컬러 필터로 "누출"됩니다.
• 결과적으로 사진 중앙의 색상은 정상이나 왼쪽 가장자리에는 보라색의 넓은 영역이 나타나고 오른쪽 가장자리에는 진한 녹색의 넓은 영역이 나타납니다. 사진 전체가 색조로 인해 심각하게 손상되었습니다.

3. 주요 카메라 브랜드의 마이크로렌즈 기술 진화 게임

광각 경사광의 화질 붕괴를 완전히 해결하기 위해 반도체 공정은 두 가지 혁신적인 개선을 이루었습니다.

1. 마이크로렌즈 엣지 프로그레시브 시프트 기술(Shifted Microlenses):

• 대표 모델 : 라이카 M9 / M10 / M11 특수 범위 축 센서.
• 칩 제작 시 센서 중앙의 마이크로렌즈가 정확히 중앙에 배치됩니다.
• 가장자리쪽으로 이동함에 따라 마이크로렌즈의 물리적 위치는 기본 픽셀을 기준으로 프레임 중앙쪽으로 점차 이동합니다!
• 가장 가장자리에서 마이크로렌즈가 안쪽으로 일정 거리 이동하여 비스듬하게 입사되는 40도 경사광을 차단하고 하단의 깊은 우물 감광 영역으로 완벽하게 굴절시켜 광각 가장자리로 날카로운 전환을 구현하고 적색 편이를 완전히 제거합니다.

2. 초박형 센서 커버 유리:

• 라이카 M 시리즈 바디 센서의 보호 유리 두께는 매우 극단적입니다(0.8mm 정도로 얇음, 기존 일본 카메라의 1/3에 불과함). 두꺼운 유리로 인한 가장자리 분산 및 상면 곡률 붕괴를 완전히 제거합니다.

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