【導讀】平面傳感器設計勢必會(huì )造成光線(xiàn)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。然而曲面傳感器專(zhuān)利出現了，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？
我們知道相機的成像原理有點(diǎn)類(lèi)似于我們上學(xué)時(shí)候學(xué)過(guò)的小孔成像，光線(xiàn)通過(guò)鏡頭，投射在感光裝置上。傳統的膠片就開(kāi)始發(fā)生化學(xué)反應，而現代的電子元件則是將光信號轉化為電信號。相機從過(guò)去膠片時(shí)代到如今數碼時(shí)代發(fā)展了這么多年，感光裝置采用的依然是平面設計，這個(gè)設計目前來(lái)看最大的問(wèn)題是光線(xiàn)通過(guò)鏡頭傳遞到傳感器表面時(shí)，因為中心與邊緣距離的不同會(huì )在邊緣的位置出現畸變、邊角失光以及銳度下降等現象，還會(huì )有更明顯紫邊等狀況出現。
而為了改善這種情況通常的做法是，改進(jìn)鏡頭結構設計以及用料上更加考究。一些高端鏡頭正是由于使用了復雜的結構設計以及昂貴的材料才使邊緣的畸變以及銳度下降現象得以改善。但是平面傳感器設計勢必會(huì )造成光線(xiàn)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。然而曲面傳感器專(zhuān)利出現了，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、曲面傳感器的原理：
曲面傳感器由于曲面的特性，光線(xiàn)經(jīng)折射后到各點(diǎn)的距離相同，鏡頭無(wú)需再對邊緣分辨率不足問(wèn)題進(jìn)行特殊設計。在大幅簡(jiǎn)化結構設計的同時(shí)，做到了邊緣畫(huà)質(zhì)明顯的提升。同時(shí)相比傳統平面傳感器，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，使用曲面傳感器還有一直觀(guān)好處是能降低鏡頭設計難度。只需要先設計好鏡頭，然后根據相場(chǎng)確定傳感器的彎曲程度就可以了。
2、曲面傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：
1、降低了鏡頭設計和制造的難度
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、適用于曲面傳感器的鏡頭光圈要比通常的鏡頭更大
4、適用于曲面傳感器的鏡頭體積要比通常的鏡頭更小
缺點(diǎn)：
目前看來(lái)，曲面傳感器只能應用在與之配套的鏡頭上，如果搭配了其他鏡頭，很可能會(huì )出現奇怪的畸變。因此曲面傳感器不出意外的話(huà)將會(huì )被率先應用到手機以及不可換鏡頭相機（像RX1系列）上。
3、各家相繼推出曲面傳感器專(zhuān)利：
索尼
不愧是傳感器大廠(chǎng)，索尼在2012年9月就公布了曲面傳感器變形技術(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，還可以恢復成正常的平面傳感器形狀。
緊接著(zhù)在2012年12月索尼曲面傳感器專(zhuān)用鏡頭專(zhuān)利公布，針對1．4“及以下傳感器進(jìn)行設計，結合索尼曲面CMOS傳感器，可以有效消除像場(chǎng)彎曲現象，改善邊緣畫(huà)質(zhì)。
不過(guò)從資料顯示來(lái)看，新鏡頭和它們對應的傳感器尺寸都非常小，據此猜測，這項技術(shù)更有可能應用在智能手機、網(wǎng)絡(luò )攝像頭等領(lǐng)域。
隨后在2013年4月索尼公開(kāi)了新的曲面傳感器專(zhuān)用鏡頭專(zhuān)利，新專(zhuān)利對鏡頭像面彎曲問(wèn)題進(jìn)行了優(yōu)化修正。
重要轉折出現在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對角線(xiàn)長(cháng)43mm，可應用于全畫(huà)幅數碼相機。除此以外還有一款對角線(xiàn)長(cháng)11mm 2／3“ 的曲面傳感器，專(zhuān)門(mén)用于手機攝像頭。雖然我們見(jiàn)到了真的曲面傳感器，但可惜的是第一款搭載這塊傳感器的產(chǎn)品卻遲遲沒(méi)有出現。
佳能
佳能近來(lái)關(guān)于曲面傳感器的動(dòng)作同樣不小，先是今年10月在日本公布其設計的曲面傳感器技術(shù)專(zhuān)利。該專(zhuān)利主要是通過(guò)磁力系統的方式來(lái)使傳感器發(fā)生變形。
緊接著(zhù)不久，佳能在日本又公開(kāi)了自家兩款曲面傳感器的專(zhuān)利，分別為一款全曲面傳感器和一款邊緣彎曲傳感器，據悉目前尚處于研發(fā)階段。值得一提的是，如果采用全曲面方式，佳能必須為其設計全新的相機系統和鏡頭系統，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)了自家新的曲面傳感器的專(zhuān)利。這次公布的曲面傳感器專(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，區別在于這款傳感器可以在平面和曲面之間自由轉換，為了適用現行鏡頭，傳感器平時(shí)可以保持水平。當有新的可以適用于曲面傳感器的鏡頭出現時(shí)，可以利用磁力來(lái)改變傳感器曲度。
據專(zhuān)利描述文件顯示，這是一款可以在平面傳感器與曲面傳感器之間自由轉換的新型感光元件。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)曲面傳感器鏡頭系統的要求。不過(guò)佳能目前的問(wèn)題就是這些都還是專(zhuān)利。估計我們在短時(shí)間內可能不會(huì )見(jiàn)到搭載這種傳感器的機身出現。只能期待一下啦。
東芝
東芝前不久公開(kāi)了一份曲面傳感器專(zhuān)利。不過(guò)這款專(zhuān)利是用于智能手機設計的。這款傳感器模擬人眼成像的原理，可以在光線(xiàn)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)應用在哪款機型上面。
微軟
意外的是，微軟居然在16年年初公開(kāi)了曲面傳感器防抖系統的專(zhuān)利！主要設計思路就是旋轉，而非像普通的平面傳感器那樣位移。同時(shí)，為曲面傳感器設計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)出曲面傳感器上加入防抖，沒(méi)想到被微軟搶了先。只是目前不知道微軟有什么打算，打算應用到未來(lái)的Windows Phone手機攝像頭上？
尼康
尼康很多相機產(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)似于曲面傳感器的專(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：
總的來(lái)看曲面傳感器相比于傳統平面傳感器優(yōu)勢明顯，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計和制造的難度。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傳感器的鏡頭出現。然而就目前看來(lái)，很多廠(chǎng)商還停留在曲面傳感器專(zhuān)利的階段。哪怕是索尼，也只是帶著(zhù)曲面傳感器與大家見(jiàn)面。相信大家更在意，搭載這種傳感器的機身什么時(shí)候出現。不過(guò)，我們既然能感受到各家對于曲面傳感器技術(shù)的高關(guān)注度，相信隨著(zhù)技術(shù)愈來(lái)愈趨向成熟，不久之后，搭載這種傳感器的數碼相機和智能手機就會(huì )與我們見(jiàn)面。曲面傳感器或許會(huì )成為推動(dòng)影像事業(yè)大變革的下一個(gè)關(guān)鍵。
