尼康探索传感器新架构

尼康正在探索一种新的图像传感器架构，该架构通过改变传感器不同区域的曝光方式来提升相机的动态范围。这项技术源于尼康一项名为“图像捕捉元件和图像捕捉装置”的专利。与以往将整个图像传感器视为一个整体并采用相同曝光时间不同，尼康将传感器分割成更小的像素组。每个像素组可以根据其所处区域的光照强度采用不同的曝光时间。简而言之，同一图像的亮部和暗部可以直接在传感器层面进行不同的处理。

该专利描述了一种被分割成多个像素块的图像传感器。尼康举例说明了包含 16×16 像素的像素块，但该设计并不限于此尺寸。一个像素块内的像素可以共享相同的曝光时间，而另一个像素块内的像素可以使用不同的曝光时间。这在亮度范围非常大的场景中非常有用。想象一下，在黑暗的房间里拍摄一个人，他身后是一扇明亮的窗户。在传统的曝光模式下，相机必须平衡黑暗的室内和明亮的室外环境。而根据尼康提出的设计，理论上，覆盖明亮窗户的区域可以使用较短的曝光时间，而较暗的区域可以使用较长的曝光时间。尼康特别指出，根据入射光量控制不同像素块的曝光时间可以扩展动态范围。该专利并未说明可以实现多少额外的动态范围，也没有给出以光圈或分贝为单位的具体数值。

该专利还描述了一种由三层堆叠式传感器构成的结构。第一层包含用于捕捉光线的像素。第二层包含控制电路和模数转换器，它接收像素信号并将其转换为数字信息。第三层负责额外的图像处理。这意味着部分图像处理可以在像素附近进行，而无需将所有原始传感器信息立即发送到单独的图像处理器。尼康还描述了在第三层上进行的数据压缩等处理。然而，对于摄影师和摄像师来说，最吸引人的部分仍然是局部曝光控制。

动态范围是现代电影摄影机最重要的特性之一。更大的动态范围意味着摄影机能够在保留更多高光细节的同时，保留画面暗部的细节。摄影机制造商已经采用多种技术来提升动态范围，包括双增益传感器设计、多种读取模式以及计算HDR处理。尼康的这项专利探索了另一种方法：改变传感器不同区域的曝光时间。如果成功实施，这项技术可以让传感器更智能地响应同一画面内不同的亮度级别。然而，这项技术目前仍处于专利阶段。该文件并未确认尼康已生产出这款传感器，也没有将该技术与特定的尼康Z系列或Z CINEMA系列摄影机联系起来。此外，文件中也没有关于传感器尺寸、分辨率、帧速率、滚动快门性能或最大动态范围的具体参数。

注：该专利族本身并非全新。申请文件指出，它是对早期申请的延续，最早可追溯至2021年3月提交的日本专利申请。这一点至关重要。这并不意味着尼康已于2026年开发出全新的成熟传感器。相反，该专利展示了尼康未来图像传感器设计的一个研究方向。其中最引人注目的是其概念本身：尼康并非采用完全相同的方式曝光传感器的每个区域，而是致力于研发一种能够根据图像局部调整曝光的传感器。这一理念最终能否应用于量产相机，还有待观察。

（来源：内容来自半导体行业观察综合）