- 今天[3月6日]OPPO發佈了新手機Find X2 Pro，這款售價高達6999元的新旗艦主攝像頭採用了一顆索尼最新的感光器IMX689，不僅是一顆1/1.4英寸的大底，還採用了新的2x2 OCL[On-Chip Lens]像素排列方式，2x2 OCL技術有什麼特點和優點？感謝熱心網友[咕咕]提供原創的相關技術分析文章乾貨，本文約1500字，結算稿酬350元。
索尼中國在去年12月10日發佈了 2x2 On-Chip Lens解決方案。這篇文章看起來平平無奇，但其背後的技術，可能會將手機圖像傳感器往前推進一大步，這款新解決方案融合了全像素雙核對焦的對焦速度、傳統Bayer陣列的解析度、還有QuadBayer陣列的弱光拍攝能力。索尼論文中表示，相較於Bayer陣列、QuadBayer陣列、全像素雙核對焦陣列，2x2 OCL在光電效率（QE）、相位對焦速度（PDAF）、HDR、分辨率四個指標上處於全面領先地位。具體是怎麼實現的？我們今天就來聊聊。
Bayer陣列、Quad Byer陣列、全像素雙核對焦陣列和2x2 OCL陣列的像素排列結構對比
全像素全向對焦
全像素雙核對焦，這個詞在手機領域已經不新鮮了，從三星S7採用的IMX260開始，這項技術指哪打哪的優秀對焦性能征服了當時幾乎所有人。但隨著華為P20系列採用Quad Bayer陣列後，高像素成為各路手機廠商追逐的對象，從4000萬像素到4800萬到6400萬再到1.08億，手機廠商們在追求高像素的路上一去不復返。但目前手機上的Quad Bayer陣列並沒有搭載全像素雙核對焦，迴歸到了原來部分像素內嵌相位對焦點的模式，對焦性能自然比不上真·滿屏對焦點的全像素雙核對焦。在Soomal一系列拍攝體驗中，我們也可以看到，這一系列機器的對焦體驗弱於上個世代的全像素雙核對焦機型們。
全像素雙核對焦是怎麼實現的？在撞針的[Doc]Link=00004269[/Doc]這篇文章裡頭，已經解析的很清楚了。
細說佳能 Dual Pixel CMOS AF 技術-配圖7
細說佳能 Dual Pixel CMOS AF 技術-配圖9
- DP對焦的核心是每個像素集成兩個個相互獨立的光電二極管，分別接受來自鏡頭兩側的光信號，完成相差檢測，再將兩側信號彙總成一個圖像點輸出。每個對焦像素都能獲完整的光線信號，都能參與成像，數量不再受限制，所有的像素都可以既對焦又成像，70D的2020萬有效像素的CMOS集成了4030萬光電二極管，所以DP對焦的中文官稱是“全像素”雙核CMOS AF。
後面索尼、三星的全像素雙核對焦都繼承了類似思路，每個濾鏡下有兩個獨立的光電二極管，完成相位檢測，所有的像素都既可以對焦，又可以成像。這種傳感器，配合手機的高速數據讀取和處理，取得了比佳能更好的效果，採用了全像素雙核對焦的機器，都能做到“指哪打哪”。
傳統OCL和2x2 OCL的結構對比
而這一次，索尼采取了全像素雙核對焦和全像素雙核對焦的思路。2x2 On Chip Lens，如上圖所示，顧名思義一個微透鏡下面是2x2，四個像素，這樣，所有的像素都能參與相位檢測了。
全像素對焦檢測
更有意思的是，在傳統的全像素雙核對焦裡，對焦點相當於都是傳統單反上的 “一字對焦點”，而2x2 OCL解決方案裡，橫著的倆可以檢測橫向，豎著的倆可以檢測縱向，斜著的倆又可以測斜向，換句話說，相當於所有的對焦點都是傳統單反上的“米字對焦點”。全像素全米字對焦點，索尼表示各個方向對焦都沒問題，也因此國內宣傳口徑叫做“全像素全向對焦”。
高分辨率輸出
如何實現高分辨率輸出呢？索尼就說了一句話：使用獨自的信號處理功能來變換排列，實現高分辨率拍照。索尼還順便配了一張圖。
Quad Byer像素重新排列
普通的Quad Bayer排列，就是四個像素一組，8個綠色、4個紅色、4個藍色。但如果我們換個角度看看呢？
Quad Byer像素重新排列
如上圖所示，如果我們把不同色彩之間相鄰的四個單元拉出來，剛好就是傳統Bayer陣列的四個格子，RGGB。只要我們上、下各錯開一個像素，那麼每四個單元格里，都是傳統Bayer陣列的RGGB像素排列，只是位置稍有不同。當然了，傳感器解馬賽克算法遠沒有這麼簡單，這裡只是一個猜想示例。翻翻論文的話，利用算法將Quadbayer陣列傳感器提升分辨率的方式，光是我剛查資料看見的就有五六種了。
索尼半導體強大的性能在這裡又一次體現了，從IMX586開始，索尼的Quadbayer陣列是一個原色濾鏡對應一個光電二極管和一套電路，換句話說，每個像素都能輸出數據，這個才是排列變換的基礎。
更高的光電效率
這個可能是這塊傳感器最不值得一提的技術。索尼工程師在論文中表示，由於高像素傳感器的微透鏡太小，採用更大的微透鏡可以提升光電量子效率（QE, Quantum Efficiency）。但是單個微透鏡下頭有四個像素，這樣會造成不同像素之間的互調失真（Crosstalk），所以索尼又秀了一把半導體技術，把微透鏡稍微位移了一下（OCLs Shift），同時又加強了像素間的隔離（DTI）。
透鏡帶來的失真
DTI使用技術的差別
對焦性能的提升
索尼論文中的結果非常理想，在低於1lux的光線上也能做到優良的對焦效率的同時，QE效率比普通的Quad Bayer高7%以上。
總結：
索尼最新的全像素2x2 OCL解決方案提供了手機領域最強的對焦性能，除此以外，還有更高的解析度、更好的弱光拍攝能力。這些能力的背後，是索尼半導體足夠強的性能和工程師們的智慧。
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