„Der Samsung ISOCELL HP2 nutzt hochauflösende Bildsensortechnologien und unser spezifisches Know-how für die Darstellung von Bilddetails“, sagte JoonSeo Yim, Executive Vice President des Sensor Business Teams bei Samsung Electronics. „Unsere Pixeltechnologien verfügt über Sensoren, die über die heute verfügbare Anzahl und Größe der Pixel hinausgehen. Wir wollen auch weiterhin Horizonte öffnen und unsere Präsenz auf dem expandierenden Markt für ultra-hochauflösende Sensoren stärken.“

Der ISOCELL HP2 verfügt über 200 Millionen 0,6-Mikrometer-Pixel (μm) in einem optischen Format von 1/1,3 Zoll. Dies ist eine Sensorgröße, die häufig in den 108-Megapixel-Kameras von Smartphones verwendet wird. Damit kann in den neuesten High-End-Smartphones eine noch höhere Auflösung erreicht werden als bisher, ohne dass die Kamera das Design der Geräte negativ beeinflusst.

Mit Tetra²pixel, der Pixel-Binning-Technologie von Samsung, macht der HP2-Sensor die Kamera noch vielseitiger. Denn er simuliert verschiedene Pixelgrößen, um unterschiedlichen Lichtverhältnissen gerecht zu werden: In schwach beleuchteten Umgebungen verwandelt sich der Sensor entweder in einen 1,2μm 50-Megapixel- oder 2,4μm 12,5-Megapixel-Bildsensor, indem er vier bis 16 benachbarte Pixel zusammenfasst. Für vollere 8K-Videos, etwa mit 33 Megapixel, schaltet der HP2 in den 1,2μm 50 Megapixel-Modus, um das Cropping zu reduzieren und damit mehr von einer Szene erfassen zu können. Bei der Aufnahme von 8K-Videos mit 30 Bildern pro Sekunde (fps) kann ein breites Sichtfeld zusammen mit größeren Pixeln scharfe Videos erzeugen.

Überbelichtete und verwaschene Bilder, wie sie oft in sehr hellen Umgebungen entstehen können, können dank der neuen Dual Vertical Transfer Gate (D-VTG)-Technologie im neuen HP2-Sensor seltener vorkommen. Hier befindet sich an der Unterseite der Fotodiode jedes Pixels ein Spannungstransfergatter (Voltage Transfer Gate), das Elektronen von den Pixeln zum Logic Layer transportiert. Mit hoher Präzision fügt D-VTG ein zweites Transfer-Gatter in das Pixel ein, wodurch die Full Well Capacity des Pixels um mehr als 33 % erhöht wird. Mit mehr gespeicherten Elektronen und effizienten Signalübertragungen kann diese Methode Überbelichtung reduzieren und die Farbwiedergabe verbessern. Relevant ist das insbesondere bei hellen Lichtverhältnissen.

In schwach beleuchteten Umgebungen erreicht die Autofokussierung des HP2 durch Super QPD ein beeindruckendes Niveau. Es ermöglicht dem Sensor, seine insgesamt 200 Millionen Pixel komplett für die Fokussierung zu nutzen. Dabei wird die große Menge an Focusing Agents von vier jeweils benachbarten Pixeln so geordnet, dass sowohl horizontale als auch vertikale Musteränderungen erkannt werden. Damit wird eine schnelle und genaue Autofokussierung erreicht. Der neue Sensor nutzt hierfür eine hohe Anzahl an Musterdaten zusammen mit einer großen Anzahl an Referenzpunkten.

Um eine hervorragende HDR-Performance zu ermöglichen, bietet Samsung erstmals DSG im 50-Megapixel-Mode. Hierbei werden zwei separate Konvertierungswerte für das auf Pixelebene empfangene Analogsignal angewendet. Darüber hinaus ermöglicht die HDR-Lösung Smart-ISO Pro, die verschiedene ISO-Werte aus einer einzigen Belichtung zusammenführt, der Kamera die Aufnahme von 12,5-Megapixel-Bildern und 4K-Videos mit 60 Bildern pro Sekunde in HDR.

Die Serienproduktion des ISOCELL HP2 hat bereits begonnen.

„Mit unseren fortschrittlichen Pixel-Technologien ist es uns gelungen, einen Bildsensor mit der fortschrittlich kleinen Pixelgröße zu entwickeln. Der neue ISOCELL JN1 mit 0,64 μm wird die Samsung Galaxy Smartphones von morgen mit einer leistungsstarken Kameratechnologie ausstatten“, sagt Duckhyun Chang, Executive Vice President des Sensorgeschäfts bei Samsung Electronics. „Im Rahmen unserer technologischen Ausrichtung werden wir auch künftig an der Weiterentwicklung unserer Bildsensoren arbeiten, um verbesserte Modelle auf den Markt bringen zu können.“

Durch den Einsatz von ISOCELL 2.0 verbessert sich die Lichtempfindlichkeit des Sensors um etwa 16 Prozent im Vergleich zu ISOCELL 1.0. In lichtschwachen Umgebungen greift der Sensor auf Tetrapixel, eine Vier-zu-Eins-Pixelbinning-Technologie von Samsung zurück, die vier nebeneinanderliegende 0,64 μm-Pixel zu einem 1,28 μm-Pixel zusammenfasst, um die Lichtempfindlichkeit für helle 12,5 MP-Fotos zu vervierfachen.

Auf Basis dieser fortschrittlichen Technologien, die in ein optisches 1/2.76-Zoll-Format eingebettet sind, ist der ISOCELL JN1 der bisher vielseitigste Bildsensor von Samsung. Durch die enge Zusammenarbeit mit unterschiedlichen Partnern ist der JN1 außerdem kompatibel mit bereits existierenden 1/2.8-Zoll-Produkten. So kann der Sensor, zusätzlich zu den Standard-Weitwinkelkameras, auch für Front-, Ultraweitwinkel- oder Telekameras verwendet werden. Dieser Umstand hat zur Folge, dass Nutzer Selfies und Gruppenbilder in einer Auflösung von bis 50 Megapixeln und Videos in 4K-Qualität aufnehmen können. Auch die Zoom-Funktion kann von den Möglichkeiten des neuen Sensors profitieren. So wird abhängig vom Modell, der Umfang des Kameragehäuses durch sein kompaktes Design um etwa zehn Prozent reduziert. So kann sich das Gehäuse geschmeidig in das schmale Gesamtdesign des Smartphones einfügen.

Für einen erweiterten Dynamikbereich ist der neue ISOCELL JN1 mit Smart-ISO ausgestattet. Die Technologie kann den ISO-Wert je nach Umgebungshelligkeit automatisch anpassen. Konkret kommt dabei in hellen Umgebungen der „Low ISO“-Modus zum Einsatz, um stark belichtete Details zu erhalten, während der „High ISO-Modus“ in schwach beleuchteten Umgebungen das Bildrauschen reduzieren kann. Zusätzlich bietet der ISOCELL JN1 dank Smart-ISO auch szenenübergreifendes HDR bei gemischten Lichtverhältnissen. Um einen passenden Belichtungswert erreichen zu können, werden zwei separate Auslesungen bei niedrigen und hohen ISO-Werten vorgenommen, die anschließend zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden.

Für einen schnellen Autofokus ist der ISOCELL JN1 mit einer Double Super PD ausgestattet. Bisher wurden bei der Phasenerkennung speziell entwickelte ovale Mikrolinsen über zwei nebeneinander angeordnete Pixel genutzt. Die Double Super PD verfügt über eine doppelt so hohe Pixeldichte (1/16) wie die bisherige Super PD (1/32), wodurch der Autofokus die gleiche Leistung bei bis zu 60 Prozent weniger Licht erbringen kann. Für flüssige und hochauflösende Videos unterstützt der neue Bildsensor Aufnahmequalitäten von bis 4K bei bis zu 60 Bildern pro Sekunde oder Full HD bei bis zu 240 Bildern pro Sekunde.

Die Samsung ISOCELL JN1 befindet sich aktuell in der Massenproduktion.

 
^* 2013 kündigte Samsung seine erste ISOCELL-Technologie an, die das Farbübersprechen zwischen den Pixeln reduzieren kann und so eine hohe Farbtreue erreichen kann. Auf Basis dieser Technologie brachte Samsung 2015 einen Bildsensor mit 1,0 um-Pixeln und 2017 schließlich einen Sensor mit 0,9 um-Pixeln auf den Markt. Mit ISOCELL Plus und den ISOCELL 2.0-Technologien entwickelte Samsung seine Methoden zur Pixelisolierung weiter.