همکاری بخش سنسورهای دوربین و تلفن های هوشمند در شرکت سونی بسیار نزدیک و مثال زدنی است. به کار گیری جدیدترین فناوری های روز عکاسی در تلفن های هوشمند اکسپریا در چند سال اخیر همواره از خانواده گوشی های هوشمند سونی کمرافون های قدرتمند ساخته است.

سونی سال 2017 را با معرفی یک سنسور جدید که در اکسپریا XZ Premium از آن استفاده شد آغاز کرد. سنسور IMX400 که در همین مدت کم سر و صدای زیادی هم به پا کرده، به نظر آخرین نمایش قدرت از سونی در سال جاری نخواهد بود. چرا که خبر میرسد سونی با توسعه یک سنسور دوربین جدید که شاید در آینده ای نزدیک شاهد استفاده از آن در گوشی های اکسپریا باشیم، باز هم قدرت خود را در این عرصه به رخ کشیده است.

سونی در رابطه با این سنسور مینویسد:

ما یک سنسور CMOS با ابعاد 1/2.3 اینچ و رزولوشن 10.3 مگاپیکسل را توسعه داده ایم که این سنسور از نمونه برداری های مختلفی برای عکاسی استفاده می کند. این سنسور یک RMS تصادفی با نویز 1.3e و RTN به میزان 0.19e را ذخیره می کند. فناوری نمونه برداری چندگانه بدون نیاز به استفاده از پردازشگر اضافی اختصاصی امکان فعالیت را دارا می باشد. بازخوانی پیکسل با استفاده از معماری 4-shared-pixel floating diffusion (انتشار شناور) انجام می شود. RTN ناشی از بازخوانی موازی، با استفاده از عملیات انتقال در سطح سیستم انجام می شد و در مدل توسعه یافته، در هر مرحله از نمونه برداری، این کار انجام می شد. این مدل بهبود RTN به میزان 1.6 دسی بل را در معماری بازخوانی موازی به ما نشان می دهد.

تقاضا برای سنسورهای CMOS با نویز پایین روز به روز در حال افزایش است؛ چرا که این سنسورها می توانند در محیط هایی با نور کم، تصاویر واضحی را به ثبت برسانند. برخی از توسعه دهندگان موفق به ساخت سنسورهایی با نویز کمتر از 2e با استفاده از معماری ” نویز تصادفی با استفاده از تبدیل ستون های موازی آنالوگ به دیجیتال” شده اند. برای بهبود و کاهش نویز موجود، راه حل مرسوم در میان تولیدکنندگان سنسور، استفاده از “پیکسل واکنش گرای دینامیکی” با استفاده از تبدیل ” انتشار شناور قابل تغییر” یا استفاده از “پیش تقویت کننده” در اولین مرحله از بازخوانی در مدار می باشد. به هر حال، راه حل قبلی دیودهای حساس به نور را از میان خواهد برداشت که باعث افزایش سایز چیپ های ساخته شده در نتیجه ی افزایش نیاز به مدارهای تقویت کننده خواهد شد. به عنوان راه حلی دیگر، سنسور از از یک “نمونه سازی چندگانه ی کاذب” استفاده می کند که این فناوری نیازی به مدارهای اضافی ندارد. با این وجود، این تکنولوژی به مقدار کافی نویز موجود را کاهش نمی دهد؛ چرا که در آن از “نمونه سازی های غیریکنواخت دوگانه” استفاده می شود. همچنین، از یک فناوری “انحراف متفاوت” که بر پایه ی “مقایسه کنندگی” استفاده می کند نیز رونمایی شده است که در آن انحراف های متفاوت نیازمند دو ولتاژ متفاوت هستند که در نتیجه آن را نیازمند یک تقویت کننده در مدار می کند.

این سنسور ابعادی برابر با 1/2.3 اینچ و رزولوشنی برابر با 10 مگاپیکسل را دارا می باشد و در آن از سیستم نمونه برداری چندگانه استفاده شده است که در مقایسه با بازخوانی های معمول و رایج، تاثیراتی در نویز تصویر را دارا می باشد. سیستم نمونه برداری چندگانه که در بخش ADC وجود دارد، نیاز به هرگونه استفاده از بردهای پردازشی اضافی را از میان بر می دارد. بد نیست با هم نگاهی جزئی تر به این سنسور و فناوری های آن داشته باشیم.
بخش دیاگرام

بخش دیاگرام همانطور که در تصویر زیر هم نشان داده شده است، شامل آرایه ای از پیکسل ها، “انحراف سیگنال ستون پیکسل های موازی” و یک سیستم “علامت دهی تفاوت ولتاژهای ضعیف” استفاده شده است. چهار پیکسل یک انتشار شناور و یک سیگنال عمودی را منتشر می کنند که به هر پیکسل اختصاص داده می شود. این ستون از یک سیستم موج 14 بیتی برای کاهش پردازش موردنیاز توسط سیستم نمونه برداری چندگانه استفاده می کند.

نمونه برداری چندگانه

همانطور که در تصویر زیر هم مشخص شده است، سیگنال پیکسل بصورت چندباره با استفاده از یک عمق 12 بیتی خوانده می شود و نتیجه ی آن با استفاده از فناوری “میانگین ستون درون خطی” ثبت می شود. برای جلوگیری از سرریز شدن شمارنده، از یک عمق 14 بیتی برای آن استفاده شده است. همانطور که در تصویر شماره 3 نشان داده شده است، بخش مکمل می تواند عمقی برابر با 13 بیت را به خود اختصاص دهد. با استفاده از این فناوری، پردازش دیجیتالی و تقویت کننده ی مدار، همانطور که یک بازخوانی معمولی انجام می شود، این کار را برای سنسور انجام می دهند. در نتیجه ی استفاده از این تکنیک، نیاز به مدارهای پردازشی بیشتر برای پردازش تصویر از بین می رود.

مدار ایجاد ولتاژ با مقدار متفاوت

ولتاژ با مقدار متفاوت با استفاده از یک فرمان تبدیل سیگنال دیجیتال به آنالوگ انجام می شود. این مدار، می تواند با استفاده از مقاومت R0 و یک فرمان تبدیل متناسب، به یک منبع حاضر در مدار ایجاد ولتاژ تبدیل کند. نویز موجود در VRAMP با استفاده از قاعده ی برهم نهی در هر دستگاه محاسبه می شود. در نتیجه، سایز آیینه ی موجود به گونه ای تنظیم شده است تا نویز را به حداکثر میزان ممکن کاهش دهد. این کار با از بین بردن “ردیف نویز موقتی” در شرایط نوری انجام می شود. در این اندازه گیری انجام شده، حداکثر میزان دستیابی به 24 دسی بل (16 برابر) رسید.

هنوز مشخص نیست که هدف اصلی این سنسور کدام گروه از محصولات سونی خواهد بود. آیا شاهد استفاده از این سنسور در پرچمدار آینده سونی که در شهریور ماه امسال معرفی میشود خواهیم بود؟ به عنوان یک فرضیه، پرچمدار بعدی با دوربین دوگانه متشکل از سنسور 19 مگاپیکسلی IMX400 و این سنسور 10 مگاپیکسلی تا چه حد جذاب خواهد بود؟ نظر شما چیست؟

منبع: