電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）在當(dāng)前的移動(dòng)CMOS圖像傳感器領(lǐng)域，高端市場(chǎng)上演著索尼和三星的“二人轉(zhuǎn)”，根據(jù)研究機(jī)構(gòu)關(guān)于2021年Q1的CMOS圖像傳感器市場(chǎng)報(bào)告，三星和索尼并列市場(chǎng)第一，市場(chǎng)份額均為35%。

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三星能夠在移動(dòng)CMOS圖像傳感器市場(chǎng)逐步吞噬索尼的份額，其中一個(gè)重要的原因是三星勇于創(chuàng)新。在智能手機(jī)市場(chǎng)，2019年三星推出1億像素的CMOS圖像傳感器，這是小米最終選擇三星的關(guān)鍵因素，而索尼則因?yàn)槿A為智能手機(jī)出貨量大幅下滑，而導(dǎo)致自己的產(chǎn)品出貨也備受影響。

近來(lái)，三星在CMOS圖像傳感器上面再一次傳來(lái)重要突破，不過(guò)這一次并非面向智能手機(jī)市場(chǎng)，而是適用于其他移動(dòng)設(shè)備。

據(jù)報(bào)道，三星高級(jí)技術(shù)研究所光子器件實(shí)驗(yàn)室的Jaesoong Lee及其同事通過(guò)將被稱為超表面的亞波長(zhǎng)納米結(jié)構(gòu)集成到直接位于CMOS圖像傳感器頂部的帶通濾波器陣列中，開發(fā)出了一種緊湊型超光譜（meta-spectral）圖像傳感器。

這種創(chuàng)新的圖像傳感器第一個(gè)顯著好處就是具有高光譜成像技術(shù)，能夠獲取到高光譜圖像。相較于全色和多光譜成像，高光譜成像擁有更好的探測(cè)和識(shí)別能力，可以獲得近似連續(xù)的地物光譜信息，能估計(jì)出多種被探測(cè)物的狀態(tài)參量，大大的提高了成像高定量分析的精度和可靠性。

所謂高光譜圖像就是在光譜維度上進(jìn)行了細(xì)致的分割，不僅僅是傳統(tǒng)所謂的黑、白或者R、G、B的區(qū)別，而是在光譜維度上也有N個(gè)通道。它將成像技術(shù)與光譜技術(shù)相結(jié)合，探測(cè)目標(biāo)的二維幾何空間及一維光譜信息，獲取高光譜分辨率的連續(xù)、窄波段的圖像數(shù)據(jù)。

在高光譜成像實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，有一項(xiàng)重要的技術(shù)是光柵分光原理。一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)譜段，一條線就對(duì)應(yīng)一個(gè)譜面，因此探測(cè)器每次成像是空間一條線上的光譜信息，為了獲得空間二維圖像再通過(guò)機(jī)械推掃，完成整個(gè)平面的圖像和光譜數(shù)據(jù)采集。為了讓光照向不同的探測(cè)器，傳統(tǒng)高光譜成像會(huì)選擇棱鏡分光，在棱鏡的出射面鍍了不同波段的濾光膜，使得不同方向的探測(cè)器可以采集到不同光譜信息，實(shí)現(xiàn)同時(shí)采集空間及光譜信息。

而三星的創(chuàng)新方法是將超表面帶通濾波器陣列直接集成在CMOS圖像傳感器上，由于窄帶通濾波是通過(guò)亞波長(zhǎng)光柵結(jié)構(gòu)而不是通過(guò)改變層的厚度來(lái)調(diào)諧的，因此所有信道都可以通過(guò)一步光刻工藝制造。這種方案簡(jiǎn)化了制造，并且與CMOS工藝完全兼容。

圖源：三星

這樣做的好處是顯而易見(jiàn)的，不僅制造簡(jiǎn)單，而且與CMOS圖像傳感器兼容的特性能夠讓這種新方案適用于廣泛的移動(dòng)設(shè)備場(chǎng)景，包括生物傳感、食品檢測(cè)和移動(dòng)醫(yī)療等。

目前，在一些科研級(jí)的無(wú)人機(jī)上，我們已經(jīng)看到有無(wú)人機(jī)搭載高光譜成像相機(jī)，這些方案往往是輕型化+科研級(jí)高光譜數(shù)據(jù)的組合方案，能夠配合無(wú)人機(jī)完成野外作業(yè)，比如區(qū)域地理覆蓋。

在醫(yī)療領(lǐng)域，高光譜成像更是有著光明的前景，可用于疾病診斷、藥物開發(fā)和細(xì)胞檢測(cè)等領(lǐng)域，對(duì)于醫(yī)療從業(yè)者而言，高光譜成像就是一個(gè)三維的數(shù)據(jù)庫(kù)，既包含了大量了光譜信息，也包含了大量的圖像信息，當(dāng)用于臨床檢測(cè)和藥物研究等領(lǐng)域時(shí)，能夠提供準(zhǔn)確、全面、實(shí)時(shí)的信息，以幫助從業(yè)者做出更加準(zhǔn)確的醫(yī)療判斷。

因此，對(duì)于三星而言，通過(guò)將超表面帶通濾波器陣列直接集成在CMOS圖像傳感器上，三星可以在傳統(tǒng)CMOS圖像傳感器的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)揮高光譜成像的優(yōu)勢(shì)，成為其CMOS圖像傳感器新的增長(zhǎng)點(diǎn)，這無(wú)疑是對(duì)三星致力于該領(lǐng)域研發(fā)的一份可觀的回報(bào)。