Компанія Samsung Electronics, світовий лідер у сфері передових напівпровідникових технологій, представляє 108-мегапіксельний сенсор нового покоління Samsung ISOCELL Bright HM1. Завдяки цілому набору інноваційних технологій зі створення спрямованого світлового потоку, зокрема, технології Nonacell, Smart-ISO і розширення динамічного діапазону в реальному часі (real-time HDR), новий сенсор ISOCELL Bright HM1 дає змогу отримувати високодеталізовані 108-мегапіксельні фотознімки і кристально чисті відеоролики з роздільною здатністю 8K й частотою 24 кадри за секунду навіть за несприятливих умов освітлення.

«Samsung безперервно вдосконалює інноваційні технології в сфері цифрової фотографії та обробки зображень, щоб користувачі могли відобразити найважливіші й захоплюючі моменти свого життя та отримувати бездоганні знімки незалежно від часу доби й умов освітлення, – сказав виконавчий віцепрезидент підрозділу фотосенсорів компанії Samsung Electronics Йонгін Парк (Yongin Park). – Завдяки впровадженню технологій Nonacell і Smart-ISO нова 108-мегапіксельна матриця ISOCELL Bright HM1 гарантує бездоганну якість фотографій і відео в найширшому діапазоні варіантів освітлення».

Сенсор ISOCELL Bright HM1 з діагоналлю 1/1,33 дюйма має 108 мільйонів пікселів, розмір кожного з яких становить усього 0,8 нм. Вперше в галузі для створення цього сенсора застосовано передову технологію Nonacell, завдяки якій можна отримувати яскраві знімки при слабкому освітленні. У 2017 році Samsung представила технологію злиття пікселів Tetracell, що дає можливість формувати групи розміром 2 × 2 пікселі, змушуючи їх працювати як один великий піксель. Технологія Nonacell – це вдосконалена версія Tetracell. Завдяки їй можна формувати пікселі у групи 3 × 3. У сенсорі HM1 дев’ять сусідніх 0,8 нанометрових пікселів об’єднуються в один великий піксель зі стороною 2,4 нм, захоплюючи більш ніж удвічі більше світла порівняно з технологією Tetracell.

Зі збільшенням кількості пікселів у групі зростає спотворення під час передачі кольорів, через що технологія більш складна в реалізації. Samsung розв’язала цю проблему впровадженням технології ISOCELL Plus, яка значно зменшує перехресні перешкоди й мінімізує оптичні втрати та відбиття світла.

Щоб гарантувати бездоганний результат за будь-яких умов зйомки, сенсор HM1 поєднує Nonacell з технологією Smart-ISO, яка забезпечує яскравість і реалістичність знімка завдяки інтелектуальному підбору чутливості сенсора. Високі значення чутливості використовуються для зйомки в темряві, а низькі – для яскраво освітлених об’єктів.

Для знімання складних сюжетів, які поєднують в одному кадрі темні і яскраво освітлені фрагменти, сенсор HM1 пропонує технологію розширення динамічного діапазону в реальному часі (real-time HDR), яка оптимізує експозицію, забезпечуючи більш натуралістичні фотознімки та відео. Можливість встановлювати експозицію індивідуально для кожного пікселя дає змогу знімати складні багатопланові сцени, на льоту генеруючи зображення з розширеним динамічним діапазоном, причому як для попереднього перегляду на екрані смартфона, так і, власне, для зйомки. Щоб підвищити чіткість фотографій, HM1 оснащено системою електронної гіроскопічної стабілізації зображення (EIS) і передовою технологією фазового автофокусування Super-PD.

Сенсор HM1 дає змогу користувачам бачити кадри в режимі попереднього перегляду, робити повнокадрові знімки і без втрати якості наближати об’єкти зйомки за допомогою 3-кратного збільшення. Це стало можливим завдяки тому, що сенсор самостійно перетворює пікселі за допомогою вбудованого апаратного процесора зображень, а не передає це завдання процесору мобільного пристрою. Завдяки високій роздільній здатності 108 МП сенсор здатний також робити 12-мегапіксельні знімки з 3-кратним наближенням без апскейлінга. Сенсор Samsung ISOCELL Bright HM1 вже надійшов у масове виробництво.

Ми звикли фотографувати або знімати на відео моменти з нашого життя й одразу ділитися ними з друзями. Це стало можливим завдяки інноваціям у розробці камер смартфонів, і в основі цієї революції – датчики зображення, мобільні чипи, які перетворюють світло на цифрові дані.

Око людини – це своєрідний сенсор зображення, який ми використовуємо для сприйняття світу. Такий біологічний сенсор має роздільну здатність близько 500 мегапікселів (МП), що значно перевищує показники більшості сучасних дзеркальних фотоапаратів (40 МП) і смартфонів (12 МП). Індустрія має пройти довгий шлях, перш ніж якість фото зрівняється з можливостями людського ока.

Найочевиднішим способом підвищити якість знімків може здатися об’єднання максимально можливої кількості пікселів в одному сенсорі, але в цьому разі датчик буде занадто великим – розміром з мобільний телефон. Щоб інтегрувати камеру з надвисокою роздільною здатністю в сучасний смартфон з безрамковим екраном у надтонкому корпусі, датчик зображення повинен бути максимально компактним.

З іншого боку, в разі використання камер з невеликою кількістю пікселів фотографія може виходити тьмяною або розпливчастою через зменшення площі, з якої кожен піксель поглинає світлову інформацію. Для того щоб знайти ідеальний баланс між кількістю пікселів і їхніми розмірами, необхідна технологічна майстерність високого рівня.

Передові технології об’єднання пікселів

Спираючись на технологічне лідерство і багатий досвід у сфері технологій пам’яті, Samsung вдається знаходити цю грань, створюючи сенсори зображення. У травні 2019 року був представлений перший у галузі датчик з роздільною здатністю 64 МП, а лише через пів року – 108 МП. Тоді ж компанія представила сенсори зображення з мінімальним у галузі розміром пікселя 0,7 мкм¹.

У новітньому сенсорі ISOCELL Bright HM1 з роздільною здатністю 108 МП Samsung застосувала запатентовану технологію Nonacell, яка значно підвищує рівень поглинання світла пікселями. Про принцип дії цієї технології можна буде прочитати в нашому матеріалі «ISOCELL Bright HM1 сенсор з роздільною здатністю 108 МП, побудований на унікальній технології Nonacell».

Сенсори, що випереджають органи чуття

Більшість сучасних камер можуть знімати тільки зображення, видимі людському оку, на хвилях довжиною від 450 до 750 нанометрів. Датчики, здатні виявляти світлові хвилі за межами цього діапазону, мало поширені, але, незважаючи на це, вони можуть бути корисними в багатьох галузях. Наприклад, датчики зображення, здатні сприймати ультрафіолетове світло, можуть використовуватися для діагностики раку шкіри, оскільки на знятих кадрах колір здорових клітин буде відрізнятися від уражених раком. Інфрачервоні датчики зображення можуть також використовуватися для ефективного контролю якості продукції.

До теперішнього часу датчики зображення застосовувалися здебільшого в смартфонах, але в найближчому майбутньому вони будуть активно використовуватися і в інших галузях, що стрімко розвиваються, як-от автономні транспортні засоби, інтернет речей і дрони. Можливо, в майбутньому з’являться й сенсори, які зможуть знімати мікроби, невидимі погляду.

Фахівці Samsung не обмежуються розробкою датчиків зображення – вони вивчають і інші типи сенсорів, наприклад, здатні сприймати запахи або смаки. Тож датчики, які сприймають навіть те, що не вловлюють людські органи чуття, невдовзі стануть частиною повсякденного життя.

¹До цього  часу 0,8 мкм вважався мінімальним можливим розміром пікселя.