Sony è esperta in campo di imaging ed è sempre pronta a sviluppare nuove tecnologie; il 7 febbraio ha presentato il primo – in assoluto – sensore di immagine CMOS a 3 strati per smartphone. La novità piu’ importante è l’aggiunta di una DRAM al sensore di immagine per consentire una migliore cattura delle immagini in slow-mo fino a 1000fps per un video a 1080p.

Il nuovo sensore di immagine è costituito da uno strato DRAM aggiunto al sensore di immagine CMOS convenzionale a 2 strati impilati, interposto tra lo strato di pixel retroilluminato e il chip con i circuiti per l’elaborazione del segnale. Grazie e questo schema, tale sensore di nuova concezione con DRAM offre una rapida velocità di lettura dei dati, il che rende possibile catturare immagini fisse di soggetti in rapido movimento con la minima distorsione focale, nonché film con movimento in super slow motion fino a 1.000 fotogrammi al secondo (circa 8x più veloce dei prodotti convenzionali) in risoluzione full HD (1920×1080 pixel).

Sony – schema sensori di immagine a triplo strato

Per realizzare la lettura ad alta velocità, il circuito utilizzato per convertire il segnale video analogico dal pixel in un segnale digitale è stato raddoppiato da una costruzione a 2 livelli ad una costruzione a 4 livelli al fine di migliorare la capacità di elaborazione. Anche se ci sono limitazioni di velocità nelle specifiche di interfaccia per l’emissione dei segnali provenienti dai sensori di immagine ad altri livelli di scala di integrazione LSI, questo sensore utilizza la DRAM per memorizzare temporaneamente i segnali letti ad alta velocità, permettendo ai dati di essere raccolti ad una velocità superiore rispetto agli standard usati fino ad oggi. Come risultato, il prodotto è in grado di catturare un’immagine fissa con 19,3 milioni di pixel soltanto in 1/120 di secondo (più veloce rispetto ai prodotti convenzionali circa quattro volte) permettendo cosi’ l’acquisizione di immagini ad alta velocità.

Nel video qui sotto c’è l’esempio di un video slow-mo a 64x che passa da 960fps a 15fps catturato con il nuovo sensore di immagine a 3 strati.

Oltre alla cattura di video a 1080p a 1,000fps la RAM on-chip può anche servire per migliorare la qualità delle foto, memorizzabili RAM in appena 1/120 di secondo alla risoluzione di 19.3MP (prendendo come esempio questo sensore). Ottimo risultato se si considera che il collegamento tra la fotocamera e il chipset del telefono è molto piu’ lento, impiegando solitamente 1/30 di secondo alla stessa risoluzione. Il collegamento con il chip del telefono di fatto non viene velocizzato, ma una volta che i dati sono salvati nella RAM quando impigano per essere trasferiti al chipset dello smartphone conta poco. La qualità migliora anche perchè viene ridotto l’intervallo di tempo per la lettura di ogni linea di pixel. Questa tecnologia riduce al minimo la distorsione focale che nelle immagini tende a verificarsi quando si riprendono soggetti in movimento con uno smartphone, tipo di dispositivo a cui manca un otturatore meccanico per il controllo del tempo di esposizione di soggetti in rapido movimento.

Questo primo sensore CMOS a 3 strati ha una risoluzione di 21.2MP (5.520 x 3,840 pixel), è grande 1/2,3 pollici con pixel da 1.22um e dispone di 1GB di RAM. Il sensore supporta registrazione di video fino a risoluzione 4K a 60fps e a 1080p a 240fps oltre brevi slow-mo a 1.000fps.

Esempio di cattura immagine distorta

Queste le specifiche del sensore:
Effective pixel count: 5520 (H) x 3840 (V) 21.2 megapixels
Image size: Diagonal 7.73mm (Type 1/2.3)
Unit cell size: 1.22μm (H) x 1.22μm (V)
Frame rate:
– immagini fisse 30fps 4:3 19.3 megapixels / 16:9 17.1 megapixels
– Movies: 60fps 4K (3840 x 2160), 240fps Full HD / 720p
Velocita’ lettura: 8.478 ms (4:3 19.3 megapixels) / 6.962 ms (16:9 17.1 megapixels)
Potenza richiesta: 2.5V / 1.8V / 1.1V
Formato immagini: Bayer RAW
Output: MIPI (CSI2) D-PHY 2.2Gbps/lane / C-PHY 2.0Gsps/lane
Capacità DRAM: 1G bit 

Sony – video registrato con il primo sensore di immagine a triplo strato