【产通社，6月4日讯】说到智能手机摄像头，越大越好。更大的图像传感器和镜头有更多的何用光线，可以解决更多的细节。这一点尤为重要，因为创建彩色图像的滤镜也阻挡了大约70%的入射光。

这些滤色器——在图像传感器的像素上排列成红色、绿色和蓝色的网格——已经存在了几十年。但新的方法有望利用光的物理特性来创建彩色图像，而不会阻挡太多的光子。2023年IEEE国际电子设备会议（IEDM）上提出了三条获得更清晰图像的路径。现在，这些方法开始从实验室阶段出现。

例如，三星将为小米新手机提供前置摄像头，该手机使用三星的纳米棱镜技术来提高低光性能。该技术不会取代滤色器；它使用衍射在每个特定颜色的像素中收集更多的光。据该公司称，这将光敏性提高了25%。

同时，两家初创公司已经开发出无需滤镜即可捕获彩色图像的方法。一家名为Eyeo的Imec分拆公司本月宣布，它已经筹集了1500万欧元的种子资金。PxE全息成像在今年1月的消费电子展（CES）上展示了结合深度传感和彩色成像的技术。

PxE和Eyeo都与CMOS传感器兼容，CMOS传感器是当今相机中最常见的数字图像传感器。PxE的创始人兼首席执行官Yoav Berlatzky表示：“CMOS传感器是一个非常成熟和强大的平台。如今，每个设备都有它，每个人都希望有更多的光子到达他们的CMOS传感器。”

Eyeo的无滤镜彩色相机

Eyeo的目标是将Imec在2023年IEDM上提出的研究商业化，应用于消费电子、安全等领域。通过去除滤色器，这家初创公司的图像传感器的灵敏度是传统CMOS传感器的三倍。Eyeo首席执行官Jeroen Hoet表示：“这就像我们终于打开了图像传感器的眼睛。”

它的工作原理是通过垂直波导发送光，垂直波导根据波长分割光，然后将光子引导到适当的像素。波导的作用就像一个漏斗，因此这些像素的宽度可以缩小到0.5微米以下，大约是典型智能手机像素的一半大小。根据Imec的研究，该技术也比今天的基于滤镜的成像仪更好地匹配人眼的颜色敏感性。

分色技术旨在利用CMOS代工厂中已经使用的现有工具和工艺制造。挑战来自软件方面。据Hoet介绍，Eyeo目前正在努力确保传感器与其潜在客户的系统兼容。

应用方面，Hoet表示，Eyeo更小、更灵敏的图像传感器的优势对于智能手机来说尤其明显。然而，他预计该技术将首先用于其他用途，例如低光条件下的安全系统，或需要超紧凑传感器的增强现实设备。

PxE将3D技术引入CMOS

PxE方法背后的基本思想是相似的，两家公司的目标都是在不损失光子的情况下模仿滤色器，并通过弯曲光波“以某种方式将颜色放在正确像素的正确位置”。

PxE的技术使用一层称为“全息编码器”的衍射材料，不仅可以创建彩色图像，还可以作为“全息”深度传感器。当白光穿过全息编码器时，它会产生一个由传感器记录的干涉图案。然后，PxE的算法使用该模式重建虚拟3D图像——全息图。干涉图案还编码了关于光波长的信息，因此可以同时重建彩色（和红外）图像。

Berlatzky说，PxE的硬件比分色器和其他使用特殊工程元表面的方法“不那么奇特”。它的大部分功能来自软件。“该算法的基础是光的物理学。你可以把它想象成我们反向运行，从CMOS传感器回到世界，重建相机在深度和图像方面实际看到的东西。”

与Eyeo一样，PxE的图像传感器可用于一系列应用，特别是那些已经具有独立深度和图像传感器的应用，如汽车和智能手机。（剪报来源：https://spectrum.ieee.org/cmos-color-filter）