A evolução física da tecnologia de matriz de microlentes de sensores de câmera (Gapless Microlens Array) em eficiência de coleta de luz de alta sensibilidade

1. Dilema inicial do “Fator de preenchimento” na superfície do sensor

O fotodiodo é plano e a luz projetada pela lente deve ser totalmente captada:

• Matriz de Microlentes Gapped Tradicional:
• Devido às limitações iniciais do processo de fabricação de fotolitografia de semicondutores, uma lacuna de segurança do processo físico (Gap) de **0,15(\mu\text{m}) a 0,3(\mu\text{m}) deve ser mantida entre cada microlente hemisférica de nível mícron;
• Fator de preenchimento (Fator de preenchimento, a proporção entre a área efetiva de coleta de luz e a área total de pixels) geralmente é apenas lamentável 65% a 75%;
• Isso significa que quase 30% dos fótons preciosos que atingem a superfície do sensor atingem diretamente o espaço negro morto entre as microlentes. Não apenas eles não podem ser convertidos em sinais eletrônicos, mas também ocorrerão reflexos dispersos na superfície, causando uma deterioração significativa na relação sinal-ruído e neblina fraca e de baixo contraste nas partes escuras da imagem.

2. Inovação física do corredor de fusão a quente de semicondutores Gapless/Zero-Gap

Laboratórios de sensores como Canon e Sony conquistaram o processo de modelagem de câmara quente microfotônica no final dos anos 2000:

• Fusão perfeita de hot melt em nível de mícron (processo de refluxo térmico):
• Controlando com precisão a tensão superficial e as características de microfluxo da resina polimérica óptica especial durante o cozimento;
• Faça com que as bordas das microlentes adjacentes se fundam espontaneamente em uma só durante a moldagem, e a seção transversal da microlente evolua do círculo isolado original para um favo de mel hexagonal microscópico estreitamente interligado ou matriz quadrada (Honey-Comb/Square Packing);
• O micro gap é reduzido a zero absoluto (Zero Gap: (< 0.01,\mu\text{m}));
• O fator de preenchimento efetivo salta para quase 100%:
• Toda a superfície do sensor se torna uma manta óptica de captura de luz ocular composta microscópica completa e sem costura;
• Qualquer fóton que atinja o limite físico do sensor cairá com precisão no funil de curvatura de uma determinada microlente e será 100% refratado e focado no alvo do fotodiodo abaixo.

3. Três grandes dividendos físicos de qualidade de imagem trazidos aos fotógrafos modernos

1. Pureza de alta sensibilidade (ISO alto) melhorada em quase 1 ponto (+1,0 EV):

• A melhoria na eficiência da concentração de luz permite diretamente que o elemento fotossensível colete mais fotoelétrons em luz fraca;
  O ruído do disparo de fótons é significativamente suprimido e o ruído colorido em áreas escuras é bastante reduzido em condições de pouca luz, de ISO 6400 a ISO 25600.

2. Lente de grande abertura (F1.2 / F1.4) a transmissão de luz real é desbloqueada:

• O ângulo incidente da luz de borda da lente de abertura ultragrande é extremamente oblíquo; a microlente sem intervalos aumenta a taxa de aceitação de luz oblíqua em grandes ângulos em mais de 30%, aumentando o diâmetro de foco efetivo da microlente, eliminando vinhetas de cisalhamento micromecânico sob abertura ultragrande.

3. É possível coexistir com pixels menores e resolução ultra-alta:

• É precisamente por causa da bênção da tecnologia gapless que a densidade de pixels do full-frame pode subir com segurança e de forma constante dos primeiros 12 milhões para 45 milhões ou mesmo 61 milhões sem um colapso na relação sinal-ruído.

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