堆栈式CMOS为何物？解析OPPO Find5的相机

0 2012-12-24 05:47:00 蜂鸟网作者：张璋 [原创]

在OPPO发布其最新的Find5手机时，OPPO的Find5产品经理特意强调了Find5采用的是1300万像素堆栈式CMOS感光元件，可以获得更好的画质表现。于是包括笔者在内的很多人都对这块堆栈式CMOS非常感兴趣。而OPPO Find5采用了堆栈式CMOS，未来的相机大佬佳能尼康索尼，手机大佬苹果三星诺基亚会不会也采用这项技术？下一代iPhone的拍摄系统会怎样提升？因为OPPO的第一个吃螃蟹，也勾引起了人们的兴趣。

采用堆栈式CMOS的OPPO Find5

通过强大的互联网，首先我们先坐一下知识普及。所谓的堆栈式CMOS，英文名称Stacked CMOS，也被称作“积层式CMOS”。这个堆栈式CMOS是有索尼开发的，所以接下来的内容与索尼哥有很大的关系。

·索尼：传感器领域的“苹果”

在感光元件制造领域，大致排名如下：索尼、松下、OmniVision、Aptina、三星、佳能，其中索尼在手机影像领域的技术是其他几家厂商难以企及的，同时市场份额也差距明显。

索尼如今是CMOS市场的苹果，创新性和市场占有率都是第一

在2011年手机传感器市场，索尼一家就占有了30%以上的市场份额，如今主流的手机很多感光元件都来自索尼，包括苹果的iPhone系列手机。

·主流的背照式CMOS

现在大多数主流手机采用的都是背照式CMOS，与传统的CMOS相比，背照式CMOS可以获取更好的成像效果。传统的表面照射型摄像头传感器的光电二极管位于整个芯片的最下层，而A/D转换器和放大电路位于光电二极管上层，因此光电二极管离透镜的距离更远，光线更容易损失。

iPhone4开始采用背照CMOS作为感光元件

背照式CMOS成像原理图

同时，这些线路连接层还会阻塞从色彩滤镜到达光电二极管的光路，因此直接导致实际能够感光更少。而背照式摄像头传感器解决了这样的问题。背照式CMOS传感器比传统CMOS传感器在灵敏度会上有质的飞跃，结果就是在低光照度下的对焦能力和画质有极大的提升。

·索尼Exmor R CMOS

那么索尼自家的Exmor R CMOS和背照式CMOS有何关系呢？

索尼的Exmor R CMOS

为了提升品牌高度，索尼将自家产的CMOS统一命名为Exmor R CMOS，目前大多数主流旗舰手机都使用索尼的生产的感光元件，例如iPhone5、Galaxy S3等，所以索尼的Exmor R CMOS让各大厂商情有独钟，也提升了索尼Exmor R CMOS的高端形象。

·堆栈式CMOS和Exmor R CMOS

在背照式CMOS领域，也许还有其他厂商可以和索尼哥竞争，而目前拥有堆栈式CMOS技术的厂家只有索尼一家，所以索尼完全没有竞争压力。

Exmor RS CMOS

之所以上面会介绍索尼Exmor R CMOS，完全是因为更好的让你了解何为堆栈式CMOS。索尼将自己的堆栈式CMOS命名为“Exmor RS CMOS”，只比背照式CMOS命名多了一个“S”，实际上就是Stacked CMOS的英文单词第一个字母。

·何为Exmor RS CMOS

今年八月下旬，索尼对外发布了世界第一款全新“堆栈式结构”（stacked structure）的影像传感器，就是“Exmor RS CMOS”。Exmor RS CMOS的特点是高像素化、高性能化以及小型化。

堆栈式CMOS构造图

背照式CMOS与堆栈CMOS结构图

Exmor RS CMOS的原理是，它使用有信号处理电路的芯片替代了原来背照CMOS图像传感器的支持基板，在芯片上重叠形成背照CMOS元件的像素部分，从而实现了在较小的芯片尺寸上形成大量像素点的工艺。由于像素部分和电路部分分别独立，因此像素部分可针对高画质优化，电路部分可针对高性能优化。

索尼发布Exmor RS CMOS时，推出了三款产品：IMX135（1/3.06英寸1313万有效像素）、IMX134（1/4英寸808万有效像素）、ISX014（拥有1/4英寸808万有效像素）。与上述三款堆栈式CMOS传感器相对应的，还有三个小型自动对焦成像模组：IU135F3-Z、IU134F9-Z和IUS014F-Z。它们搭载了具有自动对焦功能的镜头组件，拥有1.12μm像素间距，能实现超清新分辨率。其中，IU135F3-Z采用F2.2超大光圈镜片，配备5组5片合成树脂镜片。

·解析OPPO Find5拍摄系统

通过OPPO对于Find5拍摄系统的介绍，我们可以断定Find5使用的堆栈式CMOS出自索尼，而型号便是IMX135。

OPPO官网对Find5拍摄系统的介绍

那么我们是否就可以断定采用了堆栈式CMOS的Find5拍摄画质就会非常牛，领先如今世面上的大多数手机呢？其实不然。

索尼IMX135搭载了RGB编码技术和HDR高动态视频拍摄功能来提升画质。这也是为什么OPPO会强调自家的Find5可以硬件直接拍摄HDR视频，无需软件后期渲染的原因。

RGBW效果解析图

RGB编码技术的主旨是在红绿蓝三色通道中增加白色像素点，提升CMOS灵敏度，在弱光环境下提升画质。

视频HDR解析图

HDR拍摄功能则是在拍摄统一画面时采用两种曝光模式，通过适当的信号处理能产生更广泛的动态范围，以抑制高光溢出等情况。

·结案陈词：堆栈式能改善画质吗？

在弄清楚OPPO Find5的拍摄系统之后，我们也搞清楚了堆栈式CMOS和背照式CMOS的关系。一款CMOS级可以使用背照式设计也可以使用堆栈式设计，或者将两者融合起来，所以索尼的Exmor RS CMOS就是后者，在背照式的基础上，再把信号处理电路芯片放到后面去，做成堆栈式的设计，兼具了两种设计结构。

OPPO Find5拍摄样片，但是却无法点击放大查看更多细节