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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)

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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。

微信截图_20250211161538.png 

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 filterRB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 filterRB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RCCBRYYCy之类CFAsensor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。

微信截图_20250211161550.png

或者采用 deep trench isolationDTI),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

微信截图_20250211161600.png 

那么在sensor选型阶段,如何判断哪一个sensorcrosstalk的能力更好呢?

通过sensorSpectral 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:

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可以看出,在30°入射光条件下,RGGB sensor,加入CGComposite 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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