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來源：內容來自IEEE S pectrum 。

對于智能手機相機來說，越大越好。更大的圖像傳感器和鏡頭能夠處理更多光線，因此能夠解析更多細節。這一點尤為重要，因為創建彩色圖像的濾鏡也會阻擋約 70% 的入射光線。

這些彩色濾光片——以紅、綠、藍三色網格的形式覆蓋在圖像傳感器的像素上——已經存在了幾十年。但新的方法有望利用光的物理特性來創建彩色圖像，而不會阻擋太多光子。在2023年IEEE國際電子設備會議（IEDM ）上，提出了三種實現更清晰圖像的方法。現在，這些方法正開始走出實驗室階段。

例如，三星將為中國小米的新款手機提供前置攝像頭，該手機采用三星的納米棱鏡技術，以提高低光性能。該技術并非取代彩色濾光片，而是利用衍射原理，在每個特定顏色的像素中收集更多光線。據該公司稱，這可將感光度提高25% 。

與此同時，兩家新創公司已經開發出無需濾鏡即可捕捉彩色圖像的方法。Imec的衍生公司Eyeo本月宣布已獲得 1500 萬歐元的種子輪融資。PxE Holographic Imaging在今年 1 月的消費電子展( CES )上展示了結合深度感知和彩色成像的技術。

PxE 和 Eyeo 均兼容CMOS傳感器，這是當今相機中最常用的數字圖像傳感器?！癈MOS 傳感器是一個非常成熟且強大的平臺，值得在此基礎上進行開發。如今，每臺設備都配備了它，”PxE 創始人兼首席執行官Yoav Berlatzky說道。但“每個人都希望有更多的光子到達他們的 CMOS 傳感器。”

Eyeo的無濾光彩色相機

Eyeo 的目標是將 Imec 在 2023 年 IEDM 上展示的研究成果商業化，應用于消費電子、安防等領域。通過移除彩色濾光片，這家初創公司的圖像傳感器靈敏度將達到傳統CMOS 傳感器的三倍。“這就像我們終于打開了圖像傳感器的眼睛，”Eyeo 首席執行官Jereon Hoet說道。

Eyeo圖像傳感器中的分色器將不同波長的光引導至適當的像素。Eyeo

它的工作原理是將光線送入垂直波導，波導根據波長將光線分束，然后將光子引導至合適的像素。波導的作用類似于漏斗，因此這些像素的寬度可以縮小到小于0.5微米，約為典型智能手機像素尺寸的一半。根據Imec的研究，該技術也比目前基于濾光片的成像儀更符合人眼的色彩敏感度。

該分色技術旨在利用CMOS代工廠現有的工具和工藝來實現。挑戰在于軟件方面。據Hoet稱，Eyeo目前正在努力確保該傳感器與其潛在客戶的系統兼容。

在應用方面，Hoet 表示，Eyeo 更小巧、更靈敏的圖像傳感器的優勢在智能手機領域尤為明顯。不過，他預計該技術將首先應用于其他領域，例如低光照條件下的安全系統或需要超緊湊傳感器的增強現實設備。

PxE 將 3D 技術引入 CMOS

PxE 方法背后的基本思想相似。兩家公司都致力于在不損失光子的情況下模擬彩色濾光片，并通過彎曲光波“以某種方式將顏色放置在正確的像素上的正確位置”，Bertlatzky 總結道。

在上面這張照片中，紅線表示物體較近，而藍線表示物體較遠。PxE

PxE 的技術利用一層被稱為“全息編碼器”的衍射材料，不僅可以創建彩色圖像，還可以充當深度傳感器（因此公司名稱中出現了“全息”一詞）。當白光穿過全息編碼器時，會產生干涉圖樣，并被傳感器記錄下來。PxE 的算法隨后利用該干涉圖樣重建虛擬的 3D 圖像——全息圖。干涉圖樣還編碼了光的波長信息，因此可以同時重建彩色（和紅外）圖像。

Berlatzky 表示，PxE 的硬件比分色器和其他使用特殊設計的超表面的方法“更簡潔” 。它的大部分功能來自軟件。“該算法的基礎是光的物理特性，”Berlatzky 解釋道?！澳憧梢园阉胂蟪晌覀兎聪蜻\行，從 CMOS 傳感器回到現實世界，并重建相機實際看到的景深和圖像。”

與 Eyeo 一樣，PxE 的圖像傳感器可用于多種應用，特別是那些已經具有獨立深度和圖像傳感器的應用，例如汽車和智能手機。

https://spectrum.ieee.org/cmos-color-filter

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