紫边/紫晕与图像传感器的关系
来源:深圳市凯茉锐电子科技有限公司2025-02-11
紫边肯定是sensor高亮区域G像素饱和,污染了红蓝未饱和像素,所以在红蓝像素位置呈现出紫色,这个观点没错;但是同一个sensor搭配不同的镜头会呈现出‘有无紫边’或者‘紫边大小的不同’,所以不能说紫边跟镜头没有关系。
除了紫边,我们常遇到的还有紫晕(Purple Flare)。
关于Purple Flare的成因比较确定,包括镜头/模组内部的光线反射,杂波散射,光圈边缘的散射,镜头的roughness以及模组内的灰尘都是产生Purple Flare的因素。各种因素导致高角度入射光不仅激发了正确位置的PhotoDiode,也激发了其周围PD,最终形成彩色光晕,如下图所示。
这也就是所谓的Optical Crosstalk。为什么大多Chromatic Flare都呈现为紫色呢?这是因为对RGGB CFA而言,G通道的color filter比R,B通道的color filter透明度更高,因此高角入射光线可以相对更多穿过G filter被R,B对应像素吸收。这样就会导致这些位置的R/G,B/G ratio比那些正常位置的数值更高,经过白平衡,CCM之后在最终图像上呈现出紫色/粉色的光晕。
对于在车载或者机器视觉领域,采用RCCB,RYYCy之类CFA的sensor的应用,由于C或者Y filter的透明度比G更高,发生这种Chromatic Flare的机会更大。
改善Chromatic Flare的方法既会从光学角度出发:改善镜头和模组,也会从sensor pixel设计的角度尽量隔绝光线的Crosstalk。
比如加入金属隔离墙(Separation Gird),隔离高角度光的Crosstalk,如下图。
或者采用 deep trench isolation(DTI),也就是在像素更深的位置装金属以隔绝光线Crosstalk,下图为backside deep trench isolation。
那么在sensor选型阶段,如何判断哪一个sensor抗crosstalk的能力更好呢?
通过sensor的Spectral Characterizaiton可以看到在某入射角度下各个颜色通道像素的QE响应曲线,如下图所示:
可以看出,在30°入射光条件下,RGGB sensor,加入CG(Composite Grid)技术,与再加入BDTI技术的RGB QE曲线。
很明显后者的R G B QE响应分离度更高,Crosstalk得到了改善。
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