索尼CMOS图像传感器十年奋斗史

内置ADC、BSI、stacked structure都是CIS常规套路，索尼能做到三星、Omnivision也能做到，索尼想要超越对手，自然要在其它方面下功夫，我们能一些零碎的信息中看到索尼这方面的努力。

IMX204是一块索尼于ISSCC 2015披露的CIS，官网产品列表亦有其信息，但却未有市售相机采用该传感器。在指标上IMX204并不突出，Exmor RS，1/1.7英寸，20MP像素，全像素读取速度30fps，其真正过人之处在于其它方面——“New is the DOUBLE single-slope ADC for every column, located on the second layer of silicon.  So every pixel can be converted into the digital domain twice and in parallel, resulting in a double sampling of the data.  If the timing of the ADCs is done right, a gain of 3 dB can be realized (= to the theoretical calculation).  In this configuration of multiple sampling, the resulting noise level is 1.3 electrons for a gain of 27 dB. ”

这是索尼首款提到双ADC的CIS，双ADC不是什么新鲜技术，我们甚至看过了大量采用双ADC拍摄影视作品——采用Alexa拍摄的《唐顿庄园》、《权利游戏》、《美国队长》、《荒野猎人》、《地心引力》……Alexa是ARRI在2009年推出一款电影级摄像机，其搭载的ALEV III传感器采用了双ADC技术，也就是双增益结构。每个像素拥有2个独立的信号通道连接两组不同的ADC，一个通道读取14bit高增益信号，另一个通道读取14bit低增益信号，最后通过处理器合成出一个16bit高宽度画面。至Alexa发布至今其宽容度从未被一款量产相机、摄影机超越，它能在全感光度范围下实现14stops宽容度，极限宽容度超过15stops。IMX204采用双ADC很可能是为了提高宽容度，也有可能是进一步提高读取速度，以目前信息来看很遗憾是更倾向后者。

从布莱斯·拜尔注册专利到今天整整是四十时间，拜尔阵列一直是CIS实现捕捉彩色图像的主流方案，然而近年来出现了不少新滤镜阵列以求取代老旧的拜尔阵列。索尼在NAB 2011上亮相了 F65电影级摄像机，其CIS为Super35格式，像素20MP，采用了全新的Q67——看起来像个倾斜了45°拜尔阵列，索尼表示Q67能实现更高效的插值采样，只要20MP即可实现8K分辨率。不过Q67仅F65一家再无分店，F65市场占有率也远远低于后来F55。

在去年发布的华为P8手机上采用的IMX278是索尼对改进拜尔阵列又一次改进，在传感器上采用了R、G、B、W四种滤镜来捕捉彩色图像。无独有偶，IMX278仅在P8亮相，再无其它手机使用。从技术层面上说，用什么颜色滤镜捕捉彩色图像更多属于ISP、属于软件算法问题，制造不同颜色滤镜对CIS制造并无多大技术难度可言。