Tecnologia de microlente do sensor de câmera digital e degradação da qualidade da imagem da borda oblíqua do ângulo incidente da luz de borda

1. Crise de taxa de abertura de pixel CMOS e matriz de microlentes de superfície

À medida que a densidade de pixels do sensor aumenta (o tamanho do pixel individual diminui para menos de 3 mícrons), a maioria dos fótons simplesmente não consegue cair dentro do fotodiodo sem intervenção óptica:

1. Concentração de luz da Microlente On-Chip:

• Na superfície mais externa do chip do sensor, uma microlente de lente convexa invisível a olho nu é personalizada para cada pixel independente;
• Função: Como inúmeros micro funis, ele captura e refrata toda a luz que brilha nos cantos mortos da fiação metálica ao redor do pixel e a concentra no centro do minúsculo fotodiodo de silício na parte inferior, aumentando várias vezes a eficiência quântica do sensor.

2. Contradição entre incidência vertical no centro e incidência oblíqua na borda:

• No centro do quadro: a luz entra em um ângulo de raio principal vertical (CRA - Chief Ray Angle) de quase 90 graus, e a microlente fica perfeitamente focada;
• Mas na borda do quadro e nos quatro cantos mortos: a luz deve atingir a superfície da microlente em um ângulo extremamente agudo!

2. O "desastre de transferência" das antigas lentes grande angulares simétricas de eixo de alcance

Muitos fotógrafos aparafusam avidamente lentes de telêmetro clássicas e caras (como Leica Super-Angulon 21mm, Biogon 28mm de estrutura simétrica grande angular) em câmeras comuns sem espelho Sony/Nikon através de anéis adaptadores, e as fotos resultantes têm bordas desagradáveis:

1. A estrutura física da lente traseira próxima ao sensor:

• A lente grande angular do telêmetro elimina o refletor SLR, e o último pedaço de vidro na parte traseira da lente quase toca a superfície do filme (a distância física é de apenas alguns milímetros);
• Quando os raios oblíquos são emitidos do grupo traseiro, o ângulo de incidência do raio principal (CRA) que atinge o pixel da borda é extremamente íngreme, com um ângulo de inclinação tão alto quanto 35° a 45°!

2. Bloqueio de refração do moderno vidro frontal com detecção de alta espessura e sem espelho (vidro de cobertura):

• A superfície do filme é apenas uma fina camada de emulsão de gelatina, e o filme não impede a absorção total da luz incidente obliquamente;
  Mas os sensores de câmeras digitais modernos são cobertos na frente por uma pilha de vidro de proteção do sensor (filtro IR-Cut, filtro passa-baixa, vidro à prova de poeira) de até 1,5 mm a 2,5 mm de espessura;
• Quando a luz extremamente oblíqua passa através deste vidro espesso, produz enorme astigmatismo e deformação da curvatura do campo, fazendo com que a borda originalmente nítida da imagem seja completamente esticada e desintegrada em uma mancha borrada (manchas).

3. "Porta Red Shift" (efeito bandeira italiana - cor da bandeira italiana):

• A luz incidente obliquamente não pode cair com precisão no ponto fotossensível correspondente após penetrar na microlente. Em vez disso, ele penetra obliquamente e “vaza” no filtro de cores do pixel vizinho;
• Como resultado, a cor no centro da imagem é normal, mas uma grande área roxa aparece na borda esquerda e uma grande área verde escura aparece na borda direita. A foto inteira está seriamente danificada pela projeção de cores.

3. O jogo evolutivo da tecnologia de microlentes entre as principais marcas de câmeras

A fim de resolver completamente o problema do colapso da qualidade da imagem sob luz oblíqua de grande ângulo, o processo semicondutor fez duas melhorias revolucionárias:

1. Tecnologia de mudança progressiva de borda de microlentes (microlentes deslocadas):

• Modelos representativos: sensor de eixo de faixa especial Leica M9 / M10 / M11.
• Quando o chip é fabricado, a microlente no centro do sensor é colocada estritamente no centro;
• À medida que se move em direção à borda, a posição física da microlente muda gradualmente em direção ao centro do quadro em relação aos pixels subjacentes!
• Na borda, a microlente se moveu uma certa distância para dentro, interceptando obliquamente a luz oblíqua de 40 graus incidente e refratando-a perfeitamente de volta para a área fotossensível do poço profundo na parte inferior, alcançando uma transição nítida para a borda grande angular e eliminando completamente o desvio para o vermelho.

2. Vidro da tampa do sensor ultrafino:
   A espessura do vidro protetor dos sensores corporais da série Leica M é extremamente extrema (tão fina quanto 0,8 mm, apenas um terço da das câmeras japonesas convencionais), eliminando completamente a dispersão das bordas e o colapso da curvatura do campo causado pelo vidro espesso.

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