Zakrzywiona matryca CMOS - Sony ma już pełnoklatkową próbkę

Żyjemy w epoce, gdy producenci elektroniki testują niejako na nas różne rozwiązania. A to 3D, zakrzywione ekrany w smartfonach i telewizorach, technologię OLED czy rozdzielczości wideo przekraczające rozdzielczością 4K. To oczywiście nie wszystkie rozwiązania. Pewne jest jednak to, że tylko część z nich od razu się przyjmie, a do części przekonamy się dopiero po pewnym czasie. Z tej perspektywy zastosowanie wykrzywionych płaszczyzn dla sensorów światłoczułych w aparatach od razu daje realny zysk.

Korzyścią jest wyeliminowanie wad systemów optycznych, które często, mimo stosowania dużej liczby soczewek, nie są w stanie w pełni poradzić sobie z problemem krzywizny pola. Dla przypomnienia krzywizna pola oznacza, że obraz nie jest tworzony w płaszczyźnie, a na powierzchni o kształcie łuku. Mówiąc inaczej, im dalej obrazowany motyw znajduje się od osi optycznej, tym dalej od płaszczyzny sensora (w stronę układu optycznego) powstanie obraz. 

Dlatego powierzchnia ludzkiego oka gdzie powstaje obraz, jest wklęsła. Z podobnych powodów w satelicie Kepler, który poszukiwał planet podobnych do Ziemii, zastosowano wypukłą, tym razem, powierzchnię z sensorami światłoczułymi. O ile jednak układ optyczny satelity był dość duży i skorygowane położenie płaskich sensorów dało spodziewaną poprawę jakości obrazu, to wewnątrz niewielkiego korpusu aparatu sprawy mają się inaczej. Przede wszystkim jest tylko jeden sensor.

Zadacie pytanie, o co tyle rabanu, skoro obiektywy radzą sobie, lepiej lub gorzej, z korygowaniem efektu krzywizny pola. Kluczowe jest to właśnie gorzej. Skonstruowanie szkła, które radzi sobie z omawianym problemem jest trudne, tym bardziej, im większy jest sensor. Zastosowanie wygiętego sensora, o wklęsłym kształcie powierzchni światłoczułej, sprawia, że eliminujemy problemy z jakością obrazu na brzegach kadru. Na dodatek umożliwiamy konstruowanie prostszych obiektywów, a to oznacza mniejsze ich rozmiary, coś na czym zależy wszystkim producentom aparatów.

Taki „wygięty” sensor CMOS o rozmiarze pełnej klatki pokazało właśnie Sony podczas sympozjum poświęconemu układom wysokiej skali integracji (VLSI) na Hawajach. Kazuichiro Itonaga z oddziału rozwojowego Sony prezentując układ, dodał, że wygięta konstrukcja „pozwala konstruować prostsze układy optyczne i daje wyższą czułość całego układu”. Wzrost czułości jest konsekwencją naprężenia, które wywołuje wygięcie układu i zmniejsza poziom prądu ciemnego w sensorze poprzez zmianę przerwy energetycznej w krzemie. Ostatecznie w środku sensora mamy 1,4-krotny wzrost, a na brzegach 2-krotny wzrost czułości w porównaniu z tradycyjnymi układami CMOS. Tak przynajmniej twierdzą inżynierowie Sony.

By uzyskać stabilność wygiętej konstrukcji, posłużono się warstwą ceramiczną, która uniemożliwia powrót do wyjściowego kształtu. Stopień wygięcia zdaniem inżynierów Sony jest podobny jak w ludzkim oku.

Oprócz pełnoklatkowego sensora Sony zademonstrowało również podobny układ (o cztery razy krótszej przekątnej) przeznaczony dla urządzeń mobilnych.

Czy Sony jest już na etapie wdrażania technologii, tego niestety nie wiemy. Dlatego nie powiemy, że nadchodzące modele aparatów cyfrowych z rodziny Cyber-shot RX lub smartfonów Xperia Z zaskoczą nas takimi rozwiązaniami. Pewne jest jednak to, że w końcu Sony pokaże coś przełomowego.

Źródło: Sony, spectrum