【導(dǎo)讀】平面傳感器設(shè)計(jì)勢(shì)必會(huì)造成光線透過(guò)鏡片傳到傳感器中央和邊緣的距離不一樣，想要通過(guò)鏡頭完全消除這種差距是基本不可能的。然而曲面?zhèn)鞲衅鲗?zhuān)利出現(xiàn)了，它能否糾正這個(gè)缺陷，改善邊緣畸變大、畫(huà)質(zhì)差的問(wèn)題？
我們知道相機(jī)的成像原理有點(diǎn)類(lèi)似于我們上學(xué)時(shí)候?qū)W過(guò)的小孔成像，光線通過(guò)鏡頭，投射在感光裝置上。傳統(tǒng)的膠片就開(kāi)始發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而現(xiàn)代的電子元件則是將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。相機(jī)從過(guò)去膠片時(shí)代到如今數(shù)碼時(shí)代發(fā)展了這么多年，感光裝置采用的依然是平面設(shè)計(jì)，這個(gè)設(shè)計(jì)目前來(lái)看最大的問(wèn)題是光線通過(guò)鏡頭傳遞到傳感器表面時(shí)，因?yàn)橹行呐c邊緣距離的不同會(huì)在邊緣的位置出現(xiàn)畸變、邊角失光以及銳度下降等現(xiàn)象，還會(huì)有更明顯紫邊等狀況出現(xiàn)。
而為了改善這種情況通常的做法是，改進(jìn)鏡頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及用料上更加考究。一些高端鏡頭正是由于使用了復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及昂貴的材料才使邊緣的畸變以及銳度下降現(xiàn)象得以改善。但是平面?zhèn)鞲衅髟O(shè)計(jì)勢(shì)必會(huì)造成光線透過(guò)鏡片傳到傳感器中央和邊緣的距離不一樣，想要通過(guò)鏡頭完全消除這種差距是基本不可能的。然而曲面?zhèn)鞲衅鲗?zhuān)利出現(xiàn)了，它能否糾正這個(gè)缺陷，改善邊緣畸變大、畫(huà)質(zhì)差的問(wèn)題？
1、曲面?zhèn)鞲衅鞯脑恚?/strong>
曲面?zhèn)鞲衅饔捎谇娴奶匦裕饩€經(jīng)折射后到各點(diǎn)的距離相同，鏡頭無(wú)需再對(duì)邊緣分辨率不足問(wèn)題進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。在大幅簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，做到了邊緣畫(huà)質(zhì)明顯的提升。同時(shí)相比傳統(tǒng)平面?zhèn)鞲衅?，整個(gè)畫(huà)面分辨率更加均勻，畫(huà)質(zhì)也更優(yōu)秀。除了改善邊緣畫(huà)質(zhì)和畸變問(wèn)題，使用曲面?zhèn)鞲衅鬟€有一直觀好處是能降低鏡頭設(shè)計(jì)難度。只需要先設(shè)計(jì)好鏡頭，然后根據(jù)相場(chǎng)確定傳感器的彎曲程度就可以了。
2、曲面?zhèn)鞲衅鞯膬?yōu)缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：
1、降低了鏡頭設(shè)計(jì)和制造的難度
2、邊緣畫(huà)質(zhì)明顯提升，整個(gè)畫(huà)面分辨率更加均勻
3、適用于曲面?zhèn)鞲衅鞯溺R頭光圈要比通常的鏡頭更大
4、適用于曲面?zhèn)鞲衅鞯溺R頭體積要比通常的鏡頭更小
缺點(diǎn)：
目前看來(lái)，曲面?zhèn)鞲衅髦荒軕?yīng)用在與之配套的鏡頭上，如果搭配了其他鏡頭，很可能會(huì)出現(xiàn)奇怪的畸變。因此曲面?zhèn)鞲衅鞑怀鲆馔獾脑拰?huì)被率先應(yīng)用到手機(jī)以及不可換鏡頭相機(jī)（像RX1系列）上。
3、各家相繼推出曲面?zhèn)鞲衅鲗?zhuān)利：
索尼
不愧是傳感器大廠，索尼在2012年9月就公布了曲面?zhèn)鞲衅髯冃渭夹g(shù)專(zhuān)利。索尼傳感器變形技術(shù)，是利用電磁、熱脹冷縮、真空等外力，使傳感器在一定范圍內(nèi)發(fā)生形變，以修正鏡頭像場(chǎng)彎曲，改善廣角鏡頭邊緣畫(huà)質(zhì)。失去外力后，還可以恢復(fù)成正常的平面?zhèn)鞲衅餍螤睢?/div>
緊接著在2012年12月索尼曲面?zhèn)鞲衅鲗?zhuān)用鏡頭專(zhuān)利公布，針對(duì)1．4“及以下傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合索尼曲面CMOS傳感器，可以有效消除像場(chǎng)彎曲現(xiàn)象，改善邊緣畫(huà)質(zhì)。
不過(guò)從資料顯示來(lái)看，新鏡頭和它們對(duì)應(yīng)的傳感器尺寸都非常小，據(jù)此猜測(cè)，這項(xiàng)技術(shù)更有可能應(yīng)用在智能手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像頭等領(lǐng)域。
隨后在2013年4月索尼公開(kāi)了新的曲面?zhèn)鞲衅鲗?zhuān)用鏡頭專(zhuān)利，新專(zhuān)利對(duì)鏡頭像面彎曲問(wèn)題進(jìn)行了優(yōu)化修正。
重要轉(zhuǎn)折出現(xiàn)在2014年6月，索尼工程師利用仿生學(xué)，開(kāi)發(fā)出了一套模擬人眼形狀的彎曲CMOS圖像傳感器。并在夏威夷檀香山舉辦的2014年超大型積體技術(shù)及電路研討會(huì)上展示了出來(lái)。這塊CMOS對(duì)角線長(zhǎng)43mm，可應(yīng)用于全畫(huà)幅數(shù)碼相機(jī)。除此以外還有一款對(duì)角線長(zhǎng)11mm 2／3“ 的曲面?zhèn)鞲衅?，?zhuān)門(mén)用于手機(jī)攝像頭。雖然我們見(jiàn)到了真的曲面?zhèn)鞲衅鳎上У氖堑谝豢畲钶d這塊傳感器的產(chǎn)品卻遲遲沒(méi)有出現(xiàn)。
佳能
佳能近來(lái)關(guān)于曲面?zhèn)鞲衅鞯膭?dòng)作同樣不小，先是今年10月在日本公布其設(shè)計(jì)的曲面?zhèn)鞲衅骷夹g(shù)專(zhuān)利。該專(zhuān)利主要是通過(guò)磁力系統(tǒng)的方式來(lái)使傳感器發(fā)生變形。
緊接著不久，佳能在日本又公開(kāi)了自家兩款曲面?zhèn)鞲衅鞯膶?zhuān)利，分別為一款全曲面?zhèn)鞲衅骱鸵豢钸吘墢澢鷤鞲衅?，?jù)悉目前尚處于研發(fā)階段。值得一提的是，如果采用全曲面方式，佳能必須為其設(shè)計(jì)全新的相機(jī)系統(tǒng)和鏡頭系統(tǒng)，而邊緣彎曲傳感器則不需要。邊緣彎曲傳感器僅是邊緣位置彎曲，中央位置仍然為平面，這種方式最大好處是可以讓現(xiàn)有的鏡頭群都能得以利用。
還沒(méi)完，近日佳能又公開(kāi)了自家新的曲面?zhèn)鞲衅鞯膶?zhuān)利。這次公布的曲面?zhèn)鞲衅鲗?zhuān)利與之前的方法類(lèi)似，利用電磁來(lái)改變傳感器的曲度，區(qū)別在于這款傳感器可以在平面和曲面之間自由轉(zhuǎn)換，為了適用現(xiàn)行鏡頭，傳感器平時(shí)可以保持水平。當(dāng)有新的可以適用于曲面?zhèn)鞲衅鞯溺R頭出現(xiàn)時(shí)，可以利用磁力來(lái)改變傳感器曲度。
據(jù)專(zhuān)利描述文件顯示，這是一款可以在平面?zhèn)鞲衅髋c曲面?zhèn)鞲衅髦g自由轉(zhuǎn)換的新型感光元件。該專(zhuān)利的最大好處是既能夠兼容目前的佳能EF鏡頭，也能夠支持未來(lái)曲面?zhèn)鞲衅麋R頭系統(tǒng)的要求。不過(guò)佳能目前的問(wèn)題就是這些都還是專(zhuān)利。估計(jì)我們?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)可能不會(huì)見(jiàn)到搭載這種傳感器的機(jī)身出現(xiàn)。只能期待一下啦。
東芝
東芝前不久公開(kāi)了一份曲面?zhèn)鞲衅鲗?zhuān)利。不過(guò)這款專(zhuān)利是用于智能手機(jī)設(shè)計(jì)的。這款傳感器模擬人眼成像的原理，可以在光線不足的情況下盡可能的提升畫(huà)質(zhì)。不知道未來(lái)東芝會(huì)將此技術(shù)應(yīng)用在哪款機(jī)型上面。
微軟
意外的是，微軟居然在16年年初公開(kāi)了曲面?zhèn)鞲衅鞣蓝断到y(tǒng)的專(zhuān)利！主要設(shè)計(jì)思路就是旋轉(zhuǎn)，而非像普通的平面?zhèn)鞲衅髂菢游灰啤Ｍ瑫r(shí)，為曲面?zhèn)鞲衅髟O(shè)計(jì)變焦鏡頭也是可行的。之前以為索尼會(huì)在已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出曲面?zhèn)鞲衅魃霞尤敕蓝叮瑳](méi)想到被微軟搶了先。只是目前不知道微軟有什么打算，打算應(yīng)用到未來(lái)的Windows Phone手機(jī)攝像頭上？
尼康
尼康很多相機(jī)產(chǎn)品傳感器都是索尼提供的這個(gè)大家都知道，不過(guò)前一陣子一份尼康類(lèi)似于曲面?zhèn)鞲衅鞯膶?zhuān)利也被曝光了出來(lái)。由此可見(jiàn)，尼康也并不想一直在傳感器這塊受制于人，并很可能在未來(lái)加大對(duì)于傳感器方向的投入及研發(fā)工作。感覺(jué)尼康在傳感器方面還有很多路要走，加油吧！
4、總結(jié)：
總的來(lái)看曲面?zhèn)鞲衅飨啾扔趥鹘y(tǒng)平面?zhèn)鞲衅鲀?yōu)勢(shì)明顯，除了能明顯提升邊緣畫(huà)質(zhì)，改善畸變等問(wèn)題外，還大大降低了鏡頭設(shè)計(jì)和制造的難度。相信未來(lái)將會(huì)有很多體積更小、光圈更大的適用于曲面?zhèn)鞲衅鞯溺R頭出現(xiàn)。然而就目前看來(lái)，很多廠商還停留在曲面?zhèn)鞲衅鲗?zhuān)利的階段。哪怕是索尼，也只是帶著曲面?zhèn)鞲衅髋c大家見(jiàn)面。相信大家更在意，搭載這種傳感器的機(jī)身什么時(shí)候出現(xiàn)。不過(guò)，我們既然能感受到各家對(duì)于曲面?zhèn)鞲衅骷夹g(shù)的高關(guān)注度，相信隨著技術(shù)愈來(lái)愈趨向成熟，不久之后，搭載這種傳感器的數(shù)碼相機(jī)和智能手機(jī)就會(huì)與我們見(jiàn)面。曲面?zhèn)鞲衅骰蛟S會(huì)成為推動(dòng)影像事業(yè)大變革的下一個(gè)關(guān)鍵。
