NIKON尼康黑科技 混合快門感測器專利 同時支援全域快門與滾動快門
為方便各位讀者檢索閱讀，本文將分成多個部份說明 (現在支援文章內跳躍，請點擊目錄小標直接切換段落/Part):
[目錄，請點擊]
NIKON尼康黑科技 混合快門感測器專利 同時支援全域快門與滾動快門
(本文為逆向排序，最新情報/文章在最上面)
#1 驚人的黑科技 尼康混合快門感測器專利 同時支援全域快門與滾動快門 (2025/10/4)
NIKON尼康黑科技 混合快門感測器專利 同時支援全域快門與滾動快門
#1 驚人的黑科技 尼康混合快門感測器專利 同時支援全域快門與滾動快門 (2025/10/4)
驚人的黑科技! 尼康混合快門感測器專利
尼康近日向美國專利商標局（ US Patent Office）登錄一項具代表性的「Image Sensor」(影像感測器)專利，提出把全域快門（ Global shutter ）與滾動快門（ Rolling shutter ）優點合而為一的像素設計概念。
尼康的專利提出「每個像素具備雙路徑電荷通道」的架構：
(1) 一條直接快速路徑，適合滾動快門以追求速度。
(2) 一條經過側置儲存電容的路徑，可實現全域快門行為並作為溢流槽（overflow bucket）以延伸動態範圍。
若能實作並量產，搭載該感測器的機身在實現全域瞬時讀出的同時，也利用滾動方式提升動態範圍並降低雜訊。單一機身將能在不同情境下由韌體智慧選擇最佳的快門模式，對電影工作者、VFX 與 HDR 拍攝均具實務價值!
尼康在感測器研發並非新手。Z9 首度導入的堆疊式感測器雖仍屬滾動快門，但其極高掃描速率幾乎消弭剪切效應，並使 Z9 成為 NIKON 史上首款不仰賴機械快門的無反機身。相對地，Z6 III 採用的「部分堆疊」設計，則以更低的成本提供了部分堆疊技術帶來的性能與製造優勢。
小學堂 - 全域快門 vs 滾動快門的簡單比較
在現行數位攝影影像感測器中，資料讀取大致分兩種技術：
滾動快門（Rolling shutter）透過逐列由上而下掃描感測器來讀取畫面，優點是速度快、製造成本低。但當被攝體移動過快或照明閃爍頻率接近掃描速率時，各列曝光時間不同步，會出現局部時間不一致，進而造成影像剪切、扭曲（果凍效應）或亮度條紋（banding）。
全域快門（Global shutter）一次性對整個感測器面積同步曝光／讀出（這也是「全域」名稱的由來），能在單一瞬間凍結畫面、避免滾動掃描造成的果凍效應與閃爍問題。但實作上通常需更複雜的電路與設計折衷，容易帶來較高雜訊，並可能在 ISO 靈敏度與動態範圍上不如滾動快門。
大多數消費型相機只提供滾動快門。一些昂貴、專業電影或機器視覺感測器提供全域快門，但通常攝影師必須在兩者間選擇其一。(註: 截至發文時間為止，世上唯一支援全域快門之全幅無反相機機身為 SONY A9 III)
專利重點：每像素「兩扇門」的雙路徑設計
NIKON 專利中最直覺的想法是：給每個像素兩扇門! 即每個像素都配置兩條光感測電荷通道:
(1) 快速之門（直接路徑）：光敏二極體 → 讀出電路，速度快，利於滾動快門的高效率讀出。
(2) 儲存之門（側置電容/side capacitor）：通過一個小型側置電容的繞道。這動作能暫時儲存電荷，能讓所有像素同時停止曝光（達成全域快門效果）。 它同時也可作為溢位槽（overflow bucket），在明亮情況下捕捉額外電子來延伸動態範圍。
擁有這兩扇門後，感測器控制器即可決定如何操作晶片。硬體上是同一塊晶片，差別在於控制器如何切換與操作這兩條路徑——也就是以軟韌體與時序決定感測器的行為。
專利所述的模式
全域快門模式：所有像素同時曝光。曝光結束時，每個像素的電荷迅速移入其儲存電容。之後影像可逐列讀出。被捕捉的那一刻在整個畫面上是相同的，即便讀取過程需要時間。重點: 此時畫面拍攝瞬間在時間上是一致的。
滾動快門模式：控制器跳過儲存步驟，而是依序讀取各列。它可以為了速度選擇直接路徑，或在想利用溢位電容處理高光時採用儲存路徑。
專利中也描述了多種滾動快門之衍生應用。正如尼康在專利內詳細描述的：一種為了更多動態範圍而捕捉溢位模式、一種是逐步移動電荷，另一種則完全只使用直接路徑。這顯示該架構在實作上相當彈性。
簡單說，先前的感測器專利已鋪好管路（速度、堆疊、讀出架構）；這項尼康專利則新增了控制閥 — 讓每個像素可以選擇使用哪種快門模式。合而為一，它們暗示未來尼康可能推出既高效能又高度適應的電影導向感測器。對電影製作者而言，這代表尼康不僅有機會在感測器規格上與 Sony、Canon 或 RED 分庭抗禮、甚至挑戰對手，還可能導入能依情境智慧調整快門機制的自動化功能。
使用者能否直接切換滾動快門或全域快門？
專利與現實產品化之間通常有一段距離：廠商常把這類決策放在韌體與自動化邏輯中，由相機「根據情境自動選擇」。簡單說大多數情況不會提供完全手動切換給用戶。
應用#1 靜態照片或連拍 → 可能偏好全域快門以避免扭曲。
應用#2 影片錄製 → 預設滾動快門以兼顧幀率與效率。
應用#3 HDR 或複雜光源 → 儲存電容路徑啟動以延伸高光表現。
是否把滾動快門或全域快門之切換做成選單選項，將取決於產品定位與使用者界面設計。就保守的假設，該選擇對使用者而言是不可見的。亦即尼康廠方很可能只會把此功能放在自動模式中。
動態範圍（HDR）與雜訊：專利能解決多少？
專利描述了側置儲存電容作為溢位槽的機制：當像素接近飽和時，多餘電荷可流入側置槽，避免立即截斷高光，理論上能延長感測器的緩衝空間，對 HDR 使用場合有幫助。
但專利未提供具體數據（例如幾個 stop 的延展、雜訊曲線或實測比較）。實務效能仍仰賴製程、電容大小、像素尺寸與讀出設計：
● 如果儲存電容設計不慎，可能引入額外雜訊或降低量子效率。
● 實際動態範圍與 SNR（訊號雜訊比）需等尼康拿到矽片與量產試片後才能驗證。
為何電影製作者（與 VFX 團隊）會關注？
若量產化且表現良好，此 NIKON 混合快門感測器可為電影工作流程帶來數項實際好處：
(a) 更少幾何扭曲與閃爍問題（全域快門應用）。
(b) 更豐富的高光保留能力（溢位槽有助 HDR）。
(c) 光源穩定性提升（LED、混頻燈光、閃燈問題減少）。
(d) 當需大量傳輸時仍可回到滾動快門以維持效率。
換句話說，電影製作者可能不再需要在「幀率/扭曲」與「動態範圍/光源穩定」之間長期妥協。
仍未解的疑問（專利沒說清楚的事）
● 感測器尺寸與像素間距： APS-C、全片幅或更大？專利未明示。
● 讀出速度（實際幀率）與雜訊數據：專利圖示有時序，但無具體數字。
● 製程與量產時程：專利申請與商品化可能相隔多年，甚至可能不量產。
常見問答 FAQ
Q1：這項技術何時會出現在市售相機？
Ans：專利只代表技術概念，量產時間不定；保守估計從實作到量產需數年，或視市場策略而定。
Q2：使用者能在選單中手動切換全域 / 滾動快門嗎？
Ans：較可能由韌體自動判斷情境並切換；是否開放手動選項將視產品定位。
Q3：這會讓所有相機都無果凍效應嗎？
Ans：若以全域快門模式拍攝可避免果凍效應，但整體效能仍取決於感測器設計、讀出速度與噪訊控制。
來源: NIKON、US Patent Office、DCW
短評:
混合快門概念並非全新——Sony、Canon 也曾探索類似方向。但尼康這次的申請特別值得注意，因為它在像素層級清晰整合了「雙電荷路徑」並規劃以側置溢位槽延伸 HDR。這屬於一種演進式創新，讓全域快門能更實用地與主流機身的速度與規格共存，而不必完全犧牲動態範圍或雜訊控制。
尼康這項雙路徑像素專利提供了一條可行路徑，使未來相機在速度、動態與抗扭曲間取得更好平衡——使用者不必永遠妥協，但最終效能仍取決於量產實作與廠商調校。對電影製作者而言，若實作到位，拍攝流程與後期合成將更有彈性，值得持續關注。
再者，從尼康近年擴展到 Z 接環生態與 RED 的整合策略來看，該專利與其電影市場佈局高度契合；若未來推出專為電影設計的 Z 機種，採用類似感測器架構的可能性相當高。
鑫部落讀者超優惠! 2025 秋季檔期好康! 多家原廠支援! 全國最低價!
提供電子折價券或優惠品牌 (12 家品牌， 持續更新中)， 包括:
EaseUS 系列 最低 6 折!
串流合租，平均優惠 4 折價入手! ( NETFLIX、Spotify、Disney+、TIDAL、Crunchyroll、Max、GPT-4、YouTube Premium)
PureVPN 虛擬網路、MOVAVI 多媒體影音編輯軟體
SUSIWAY 四喜鐵胃、Haoma 好媽鐵胃(廚下廚餘處理機)全國最低價
F&P 菲雪品克洗碗機9折、康馳KOHZII全自動製冰機特別優惠
X-BIKE晨昌跑步機健身器材、英國藍旅TRAVEL BLUE
優惠詳情! (請點擊此處直達 - 鑫部落讀者專屬優惠懶人包)
(Summer Version 2025/10/1 6)
------------------------------------
延伸閱讀 (Ver 2025/7/29) - 14 篇知識/教學文章
Joseph Petzval 鏡頭光學設計 珀茲伐透鏡 Petzval Lens (1)
Scheimpflug原理 賽因福祿原理 沙姆定律 Scheimpflug principle (2025/5/10)
電影鏡頭的T值曝光級數是什麼? 認識F值(光圈值)與T值(傳輸光圈值/曝光級數)
數位相機常見快門類型比較【電子快門 滾動快門 全域快門 全局快門 焦平面快門 葉片快門(鏡間快門) 混合快門 電子前簾快門】
CFA發布最新版CFexpress 4.0! 快速了解CFexpress 4.0的優點【加速到4 GB/s並保持向下相容性】
Global Shutter全局快門與Rolling Shutter滾動快門優缺點比較懶人包【2023年降低果凍效應的全局快門相機攝影機產品有哪些】
除了ƒ/1.4 外，常見光圈版本還有 ƒ/1.8，甚至更大的 ƒ/1.2、ƒ/1、ƒ/0.95......，它們有何差異呢? 請參考這一篇【認識光圈與光圈值】
認識背照式CMOS 堆疊式CMOS 背照堆疊式CMOS 前照式CMOS
SONY最新Exmor T CMOS image sensor【世界首款具備雙層電晶體像素技術的堆疊式影像感測器】
Kenko Tokina SZ Super Tele Finder Lens TA-018【拍鳥瞄準鏡 超望遠點式取景器】
Kenko Tokina SZ 取景器 TA-018 拍鳥神器拍飛機紅點瞄準器【功能、使用與設定介紹】
(來源: NIKON，Canon，CR Canon Rumors，TNC The New Camera，CW Canon Watch，Nokishita & Digicame-info & PetaPixel，Nikkei Asian，Photorumors，BCN，SankeiBiz........網路訊息)
(資料來源: The New Camera、dpr、SA - SONYaddict，SAR - SONYalpharumors，SR - SONY Rumors，YMCM Y.M.CINEMA MAGAZINE，とるなら～写真道楽道中記～，Kunkoku)
重要訊息 原廠支援! 全國最低價!
Title:
pixnet-2145
相關評測影片在優惠區之下
相關評測影片
留言列表
Photo專區 (15)