三星：像素光学正由传统光学缩放路径逐步迁移至元光学时代

本文摘自日本视频信息媒体学会技术报告，原标题：Journey of pixel optics scaling into deep sub-micron  and migration to meta-optics era

概要

随着高分辨率移动终端摄像头需求的增长，CMOS 图像传感器（CIS）正经历深亚微米级像素缩放的发展历程。像素面积的持续缩小不可避免地导致单像素感光度下降，但通过像素光学架构的演进，包括正面照明（FSI）、背照式（BSI）、深沟槽隔离（DTI）以及融合型彩色滤光片等技术，逐步缓解了信噪比下降的问题，使得 0.5 µm 等深亚微米像素成为可能。

与此同时，传统基于微透镜和彩色滤光片的光学结构在像素灵敏度方面已接近理论极限，尤其在绿色像素中存在较高光吸收损耗。

为突破这一瓶颈，元光学（Meta-optics）被引入图像传感器设计，其纳米棱镜结构能够实现光场重分配与跨像素光收集，从而显著提升光敏感度（约 +25%），并在极小像素间距（0.22 µm）条件下展现出改善色彩精度的潜力。

综上所述，像素光学正由传统光学缩放路径逐步迁移至元光学时代，这不仅延续了像素微缩的发展趋势，也为未来超高分辨率成像和移动影像系统的小型化提供了新的技术路径。

论文链接：https://imagesensors.org/wp-content/uploads/2025/03/Invited-6.pdf