索尼新型CMOS图像传感器内置偏振元件

索尼在2016 IEEE国际电子器件会议（IEDM 2016）介绍了一款内置偏振元件的新型背照式CMOS图像传感器。 在普通偏振相机上，成像元件和偏振元件是分开的，偏振元件放在位于CMOS图像传感器受光部上方的片上透镜（On-chip lens）和外置保护玻璃之间。而此次发布的新型CMOS图像传感器则是在光电二极管的上方直接放置用金属线栅制作的偏振元件，实现了单芯片化。因此可以制造比以往更小、成本更低的偏振相机。

左：传统传感器 右：新型传感器原型

抑制鬼影

偏振元件是一种只让特定偏振状态的光透过而把其他光全部反射出去的滤镜。新型传感器原型上搭载的偏振元件有4种，分别让不同偏振方向（偏振角）的线性偏振光透过（0度、45度、90度、135度）。索尼强调，作为偏振相机（传感器）指标的透射率和消光比都没有问题。消光比方面，在400nm～700nm波段实现了比以往偏振相机更高的消光比。此外还具有灵敏度和消光比对入射角依存度低等优点。

另外，新型CMOS图像传感器在偏振元件（金属线栅）上方另外设置了防反射层，使来自该元件的反射光不射入镜头，因此大大减少了偏振元件造成的鬼影现象。

左为4种偏振元件。右为偏振元件发挥功能的线栅和抑制鬼影的防反射层

最后，索尼在演讲中公布了CMOS图像传感器原型的规格和彩色样片。

新型CMOS图像传感器原型的规格：

- 规格：1/2.8“ 320万像素（水平2065 垂直1565）

- 像素尺寸：2.5 x 2.5 m

- 帧率：120fps

- 透射率：63.3%

- 消光比：85

- 使灵敏度减半的入射角：30 （垂直和水平）

- 制造工艺：90nm

- 线栅间距：150nm

样片拍摄的是一个透明的盒子以及盒子里的物品。左图采用的是普通CMOS图像传感器，可以明显看到因反射而在盒子上产生的投影。而采用新型CMOS图像传感器的样片（右图）则消除了反射。