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【手機評測】現(xiàn)在 智能手機 的攝像頭無論從硬件，拍照性能上，比以往都有了翻天覆地的變化，以往我們手機的攝像頭還是處于30萬， 200萬像素 的階段，但轉(zhuǎn)眼間， 手機攝像頭 已經(jīng)到了主流的800萬甚至是1300萬了。除了在像素上的提高，另一個攝像頭的核心組件，攝像頭的傳感器也是取得了很大的進步，現(xiàn)在主流的手機的攝像頭均采用了 背照式 和堆棧式兩種類型的傳感器，那么它們之間有什么不同呢，接下來筆者就給大家科普一下。
背照式傳感器
首先我們先來看一看現(xiàn)在普遍流行的背照式傳感器和傳統(tǒng)型的之間有什么不同。傳統(tǒng)型攝像頭的傳感器的整個光電二極管位于感光芯片的最下層，傳感器的A/D 轉(zhuǎn)換器 和放大電路位于光電二極管的上層位置，所以光電二極管到透鏡的距離是比較遠的，光線到達要求也會更加高。
除此之外，傳統(tǒng)感光芯片上層的線路連接層還會出現(xiàn)光線的反射，影響到達光電二極管的光線強度，從而使傳感器的受光量減少。所以在一般的情況下，傳統(tǒng)型攝像頭傳感器在日光較為充足的時候拍照是沒什么問題的，但在弱光的情況下表現(xiàn)就會顯得有點“捉襟見肘”了，較難在低光環(huán)境下拍攝出明亮，質(zhì)量好的照片。
傳統(tǒng)和背照式 CMOS 結(jié)構(gòu)對比
為了改善這一種狀況，于是背照式傳感器就有了它存在的意義了，相比起普通的傳感器，搭載背照式傳感器的攝像頭能夠在弱光環(huán)境下，提高約30%—50%的感光能力，能夠在弱光下拍攝更高的質(zhì)量的照片。
背照式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖
那么為什么背照式傳感器的感光能力能夠提高這么多呢？那是因為背照式傳感器簡單來說就是比以往的傳感器更薄，具有更佳的畫質(zhì)和更低的噪點等特性。它把感光層與基質(zhì)的位置互換，直接與透光面接觸，因而減少了中間環(huán)節(jié)光線的損失，并且在透光面上每個對應(yīng)的像素表面都改為透鏡的形式，更集中地匯聚了外界的光線到對應(yīng)的像素點上，減少了像素之間多余的光線干擾（也簡稱增加了開口率）。
堆棧式傳感器
堆棧式傳感器是由索尼最新推出的一款手機攝像頭傳感器，英文名稱叫做“Stacked CMOS”，采用了“堆棧式結(jié)構(gòu)”（stacked structure）。其實背照式和堆棧式傳感器都是由索尼推出的，前者的品牌名稱叫“Exmor R ”，而后者就是“Exmor RS”，所以由此可以看出，堆棧式傳感器是背照式的一個全新升級版本。
Exmor RS堆棧式傳感器
堆棧式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖
從以上堆棧式傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖中我們可以看到，新升級的堆棧式傳感器是將原來傳感器里的 信號 處理電路放到了原來的基板上，在傳感器芯片上重疊形成背照式傳感器的像素部分，因此能夠?qū)崿F(xiàn)在較小的傳感器芯片尺寸上形成大量像素點，可以把騰出來的空間放置更多的像素。另外，傳感器里的像素點和電路是分開獨立的，所以像素點部分可以進行更高的畫質(zhì)優(yōu)化，電路部分亦可進行高性能優(yōu)化。
背照式和堆棧式傳感器對比
而現(xiàn)在，國內(nèi)外眾多手機生產(chǎn)廠商的旗艦智能手機的攝像頭都紛紛采用了堆棧式的傳感器，那么相比起背照式傳感器的攝像頭，堆棧式傳感器又有哪些不同呢？其實，堆棧式傳感器是由背照式所發(fā)展而成的，由上圖可以看出，背照式傳感器是將感光層的光電二極管的位置換了一下，而堆棧式傳感器則是把信號回路位置互換。而且，堆棧式傳感器比背照式的的體積更加小，畫質(zhì)方面也是作了更加好的優(yōu)化。
堆棧式感光元的RGBW編碼技術(shù)，左為背照式，右為堆棧式
除此之外，堆棧式傳感器相比起背照式的還擁有兩項技術(shù)來提升畫質(zhì)的。第一個就是堆棧式傳感器加入了RGBW的編碼技術(shù)，就是是由原來的R（紅），G（綠），B（藍）三原色像素點中再加入W（白）像素點來提升畫質(zhì)，提高傳感器的感光能力的，使攝像頭在暗光環(huán)境下也能夠拍攝出質(zhì)量更高的照片。
背照式HDR和堆棧式硬件HDR樣張對比
第二項就是堆棧式傳感器更加是支持硬件HDR功能，硬件HDR英文名稱叫做“In-cam era HDR”，它實現(xiàn)的原理是能夠精確地單獨控制每一行像素的曝光時間，從而在傳感器層面上就實現(xiàn)原生的高動態(tài)范圍渲染，有別于之前的軟件HDR技術(shù)一樣需要軟件，照相機綜合算法來合成，所以照片生成的速度更快，而且可以實現(xiàn)HDR錄像。
總結(jié)
從以上的介紹可以看出，堆棧式傳感器是從背照式傳感器進化提升而來的產(chǎn)品，也是由背照式的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，堆棧式傳感器吸取了背照式的優(yōu)勢地方，再彌補了其劣勢的地方，進行了更加全面的優(yōu)化升級。除此之外，堆棧式傳感器還可以兼顧背照式結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使到攝像頭的拍攝畫質(zhì)有了很大的提高。
所以到現(xiàn)在，越來越多的手機生產(chǎn)廠商推出的手機的攝像頭采用了堆棧式傳感器，憑借更優(yōu)秀的表現(xiàn)，堆棧式傳感器將會成為日后手機攝像頭的主流。
