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日本研發革命性 0.01 特薄 Sensor!新世代手機或相機有什麼變化?

感光元件

文:Tony

相信大部份用家,都是比較在意感光元件的面積大小 (愈大覺得拍攝表現愈好),而較為忽略感光元件的厚度。不過,近日 NHK 廣播技術研究所 (STIKEN) ,開發出世界首片厚度為 0.01mm 超薄的感光元件,或會對未來手機及無反相機的設計,帶來翻天覆地的變化。

據 NHK 廣播技術研究所指,感光元件是將穿過鏡頭的光,轉換成電訊號的元件。以往在平面結構的傳統感光元件中,成像平面之間式會出現未對準(像差)的情況 ,導致拍攝視野廣闊的影像邊緣畫面模糊。現在通常的做法,是透過鏡頭內的鏡片,作多次折射光線來校正像差,但會增加鏡頭的尺寸。相反地,應用 0.01mm 超薄的感光元件,就可透過彎曲影像感測器,匹配成像平面來校正像差,提高廣闊視野拍攝的影像質量,亦可以令相機及鏡頭的開發更加迷你化。


左:光線通過鏡頭至傳統平面結構感光元件的情況;右:光線通鏡頭至彎曲感光元件的情況

一般的感光元件由於使用堅硬、厚實的矽基板,所以無法做成彎曲。0.01mm 超薄的感光元件,就是透過在矽基板與矽元件層之間插入薄氧化膜的特殊結構,透過化學反應去除厚實的矽基板。即使將 0.01mm 超薄的感光元件,彎曲成曲率半徑高達 10mm 的圓柱形 (亦支援彎曲成曲率半徑為 20mm ) ,亦可以拍攝影像,與平面結構的影像感測器相比,橫向像差得到顯著改善。


左:平面結構感光元件的影像;右:彎曲成圓柱形(曲率半徑 20 mm)的影像感光元件的影像

今後,NHK 廣播技術研究打算將這 0.01mm 超薄感光元件彩色化,並建立凹曲面影像感測器的製造技術,以改善垂直和水平方向的像差。NHK 廣播技術研究的目標是在 2030 年左右實現商業化,如開發成功的話,大家可預期未來的無反相機及鏡頭將會更加小巧,如在手機上使用亦可解決現時相機鏡頭凸出機背很多的情況。

資料來源:nhk

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