苹果新专利：全局快门图像传感器，定格瞬间之美

在之前的文章《苹果自研图像传感器? 一项专利惊艳亮相》中，我们介绍了苹果公司最新发布的一项名为“具有高动态范围和低噪点的堆叠像素图像传感器”的专利。

近日，最新消息显示，苹果正在为能瞬间捕捉整个场景的手机摄像头研发新技术。这就是全局快门技术。一项新专利证实了这一事实。这项技术将带来更清晰的运动画面、更少的闪烁带以及更专业的视频效果。以下是简易版介绍，让大家轻松了解。

想象一下，裁判一声“停”，所有人同时静止。然后，摄像机记录下这一切。由于同时静止，直线保持笔直。LED墙和舞台灯光效果更佳。“闪光灯”拍摄比赛更加轻松。以下是关键原理：

1、卷帘快门逐行读取图像，快速运动会使直线物体弯曲并产生抖动。

2、全局快门在同一时刻抓取每个像素，然后冷静地读取。

3、苹果的专利展示了每个像素内部都有一个微小的“等候室”，这样手机就可以一次性定格整个画面。这是一个创新的想法。

基于该应用，您可以探索以下方案：

接下来，我们将用简单的英语解释苹果的专利。

首先，我们将每个像素想象成一个三层的堆栈。其中第一层是采光处，第二层是一个小型候诊室，第三层是将光转换成数字的微型仪表。

具体的工作原理如下所示：曝光时，第一层会充满光线。在冻结时刻，每个像素会同时将光线从第一层移动到第二层。这样，整个画面就被锁定了。然后，手机逐行将保存的光线从第二层移动到第三层，从而生成照片。中间的那层就是秘密所在。它为每个像素提供了专属的“停驻点”，用于存放冻结的图像。

那么，在这个方案中，苹果的做法又有何不同呢？

如图所示，苹果的方法是向上建造，而不是横向建造。对比目前市面上的许多设计，他们是将“候诊室”放在聚光灯旁边，这会占用空间和光线。Apple 将通道垂直堆叠，从而节省更多采光空间。

其中，一个部分承担两项任务——中间层存储图像并帮助移动图像，这使得像素紧凑且易于手机操作。定格画面中则杂散光更少。该专利描述了在快门“关闭”时保护“候诊室”的防护罩和沟槽。更清晰的定格画面，更清晰的图像。

苹果对这项专利的自述

正如苹果所说。图像传感器可包含多个像素，每个像素可包含一个光电二极管，该光电二极管具有电荷积累区（“PD”）、浮动扩散区（“FD”）以及垂直位于PD和FD之间的电荷传输区。垂直电荷传输区可包括第一电荷调制区（“P1”）、第二电荷调制区（“P2”）和第三电荷调制区（“P3”）。图像传感器可工作在全局快门模式下，其中P2可用作像素内电荷存储区，用于在电荷从PD经由P1、P2和P3传输到FD期间临时存储电荷。

至于本专利，则总体上涉及一种图像传感器，更具体地涉及一种具有垂直集成多相电荷转移技术的图像传感器像素，用于在全局快门模式下进行图像捕获。

苹果指出，图像捕获设备（例如，相机）广泛应用于各种电子设备中。