Η Apple σχεδιάζει αισθητήρα με δυναμικό εύρος συγκρίσιμο με αυτό του ανθρώπινου ματιού

Μια νέα πατέντα που κατατέθηκε πρόσφατα από την Apple αποκαλύπτει τα φιλόδοξα σχέδια της εταιρείας για την ανάπτυξη μιας πρωτοποριακής τεχνολογίας αισθητήρων εικόνας. Ο στόχος είναι φιλόδοξος: η δημιουργία αισθητήρων ικανών να αποτυπώνουν εικόνες με δυναμικό εύρος που προσεγγίζει εκείνο του ανθρώπινου ματιού, κάτι που μέχρι σήμερα θεωρούνταν σχεδόν ακατόρθωτο για τις κάμερες καταναλωτικών συσκευών.

Η συγκεκριμένη πατέντα, με τίτλο “Image Sensor With Stacked Pixels Having High Dynamic Range And Low Noise“, εντοπίστηκε από το Y.M.Cinema Magazine και περιγράφει μια εξελιγμένη αρχιτεκτονική αισθητήρα βασισμένη σε στοίβαξη ημιαγωγών (stacked silicon), πολυεπίπεδη καταγραφή φωτός και ενσωματωμένα κυκλώματα καταστολής θορύβου. Ο συνδυασμός αυτών των τεχνολογιών, σύμφωνα με την Apple, μπορεί να επιτρέψει στο αισθητήρα να φτάσει έως και τα 20 στοπ δυναμικού εύρους.

Για λόγους σύγκρισης, το ανθρώπινο μάτι θεωρείται ότι μπορεί να αντιληφθεί περίπου 20 έως 30 στοπ δυναμικού εύρους, ανάλογα με τη διαστολή της ίριδας και τις συνθήκες φωτός. Τα περισσότερα smartphones σήμερα καταγράφουν εικόνες με 10 έως 13 στοπ, ενώ ακόμα και επαγγελματικές κινηματογραφικές κάμερες, όπως η ARRI ALEXA 35, συχνά δεν ξεπερνούν τα 17 στοπ. Εάν η τεχνολογία της Apple υλοποιηθεί, θα αποτελέσει σημαντικό άλμα όχι μόνο για τα iPhone, αλλά και για τον ευρύτερο χώρο της απεικόνισης.

Η προτεινόμενη δομή του αισθητήρα περιλαμβάνει δύο διακριτά στρώματα. Το ανώτερο στρώμα, το αποκαλούμενο sensor die, είναι υπεύθυνο για τη συλλογή του φωτός. Το κατώτερο, γνωστό ως logic die, χειρίζεται την επεξεργασία του σήματος, όπως τη μείωση θορύβου και τον έλεγχο έκθεσης. Παρόμοια διπλοστρωματική δομή χρησιμοποιούν ήδη οι αισθητήρες της Sony, οι οποίοι βρίσκονται σήμερα σε όλα τα μοντέλα iPhone. Ωστόσο, η πρόταση της Apple διαφοροποιείται σε κρίσιμα σημεία, με πιο συμπαγή σχεδίαση και πρωτογενή χαρακτηριστικά.

Ένα από τα πλέον καινοτόμα στοιχεία του σχεδίου είναι η ενσωμάτωση του συστήματος LOFIC (Lateral Overflow Integration Capacitor). Πρόκειται για μια τεχνολογία που επιτρέπει σε κάθε μεμονωμένο pixel του αισθητήρα να αποθηκεύει διαφορετικές ποσότητες φωτός ανάλογα με τη φωτεινότητα του σκηνικού – και όλα αυτά μέσα στην ίδια εικόνα. Με αυτόν τον τρόπο, ο αισθητήρας μπορεί να αποδώσει σωστά και τις πολύ φωτεινές αλλά και τις πολύ σκοτεινές περιοχές μιας σκηνής, χωρίς να χάνει κρίσιμες λεπτομέρειες. Για παράδειγμα, μπορεί να καταγράψει καθαρά έναν άνθρωπο μπροστά από παράθυρο με έντονο φως, χωρίς να «καούν» τα φωτεινά σημεία ή να «πνιγούν» οι σκιές.

Άλλο ένα βασικό στοιχείο του σχεδιασμού αφορά τη μείωση του ψηφιακού θορύβου που συχνά παρατηρείται στις λήψεις χαμηλού φωτισμού. Σε αυτόν τον αισθητήρα, κάθε pixel διαθέτει το δικό του κύκλωμα μνήμης, το οποίο μετρά και ακυρώνει σε πραγματικό χρόνο τον θόρυβο που προκαλείται από τη θερμότητα. Αυτή η επεξεργασία γίνεται επιτόπου, στο ίδιο το chip, πριν η εικόνα αποθηκευτεί ή επεξεργαστεί από κάποιο λογισμικό.

Αν και μια κατάθεση πατέντας δεν αποτελεί απαραίτητα απόδειξη ότι η τεχνολογία θα ενσωματωθεί άμεσα σε κάποιο προϊόν, αποτελεί ωστόσο σαφή ένδειξη του ερευνητικού προσανατολισμού της Apple. Παρόμοιες πατέντες στο παρελθόν έχουν αποτυπώσει την κατεύθυνση που ακολουθεί η εταιρεία, ιδιαίτερα όταν πρόκειται για τεχνολογίες απεικόνισης, όπου η Apple έχει επενδύσει σημαντικά τα τελευταία χρόνια.

[via]