图像传感器串扰 串扰是图像传感器中一种影响成像质量的现象，它指的是一个像素单元接收到原本应进入其相邻像素的光信号或电信号。这会导致图像细节模糊、色彩饱和度下降以及整体对比度降低。 串扰的物理成因 串扰主要源于两个物理过程：光学串扰和电学串扰。 光学串扰 ：当光线穿过微透镜和彩色滤光片阵列（例如拜耳阵列）后，本应垂直入射到特定光电二极管上的光线，可能会因为以下原因进入相邻像素： 角度入射光 ：特别是从镜头边缘进入的光线，其入射角较大。微透镜的光学设计旨在将光线汇聚到光电二极管区域，但对于大角度光，部分光线可能被汇聚到相邻像素的感光区域。 光在硅中的散射 ：即使光线最初照射在正确的像素上，光子也可能在硅衬底内部发生散射（例如，由于晶格缺陷或杂质），从而被邻近像素的光电二极管吸收。 电学串扰 ：这是由电信号在传感器内部的非预期传输引起的。 载流子扩散 ：光子被吸收后产生电子-空穴对（载流子）。如果载流子产生的位置距离其所属的光电二极管较远（例如，在硅衬底的较深处），它们可能会通过扩散运动漂移到邻近像素的势阱中，并被其收集。 电耦合 ：在像素密集的传感器中，相邻像素的电荷传输线（如复位线、选择线、输出线）之间可能存在寄生电容。当一个像素的信号电压快速变化时，会通过电容耦合在相邻像素的信号中引入噪声。 串扰对图像质量的具体影响 串扰的直接影响是降低了像素之间的隔离度，具体表现为： 空间分辨率下降 ：图像边缘变得模糊，细节丢失。这是因为一个明亮像素的光或电荷“泄漏”到了周围的暗像素中，降低了图像的锐度。 色彩串染 ：这是串扰最显著的影响之一。由于每个像素通常只感应一种颜色（红、绿或蓝），串扰会导致一个像素感应到来自相邻不同颜色像素的光。例如，一个绿色像素可能接收到来自旁边红色像素的部分红光，这会造成颜色还原不准确，使得图像色彩显得浑浊、不鲜艳，尤其是在高反差边缘区域会出现异常的彩色边纹。 减轻串扰的技术手段 为了抑制串扰，提升图像质量，现代图像传感器采用了多种技术： 光学隔离技术 ： 深沟槽隔离（DTI） ：在制造过程中，通过蚀刻工艺在相邻像素之间形成物理性的、填充了绝缘材料（如二氧化硅）的深沟槽。这些沟槽就像围墙一样，能有效阻挡光线在硅衬底中横向传播到相邻像素，是抑制光学串扰最有效的方法之一。 电学隔离技术 ： 像素内嵌引脚层（PPD） ：现代CMOS图像传感器普遍采用PPD结构。它在硅衬底表面形成一个完全耗尽的区域，能够快速收集在其附近产生的光生载流子，防止它们扩散到邻近像素，从而显著减少了电学串扰中的载流子扩散。 背面照射（BSI）技术 ：与传统正面照射（FSI）相比，BSI将金属布线层移到光电二极管的背面。这使得光线无需穿过复杂的金属布线层，可以直接照射到光电二极管，减少了光在布线层中的反射和散射，降低了光学串扰，同时允许微透镜和彩色滤光片更有效地汇聚和过滤光线。 改进的微透镜设计 ：通过优化微透镜的形状、尺寸和排列方式（例如，采用非球面设计或根据像素在芯片上的位置调整其偏移量），可以更精确地将大角度入射光引导至目标光电二极管的中心，减少光线落到相邻区域的可能性。