Olympus patenteert beeldsensor met 'stekelige' microlenslaag

Volgens een Japanse patentaanvraag ontwikkelt Olympus sensortechnologie om de scherpstelling via contrastdetectie te versnellen. Olympus zou voor de nieuwe technologie microlenzen met verschillende hoogtes willen gebruiken.

Voor automatisch scherpstellen maken camerafabrikanten bij hun camera's gebruik van contrastdetectie, fasedetectie of, sinds kort, een combinatie van beide. Contrastdetectie is doorgaans nauwkeuriger dan fasedetectie, maar in de meeste gevallen trager doordat de camera meer dan eens moet meten om het maximale contrast te bereiken, ten teken dat focus is bereikt.

Olympus wil nu contrastdetectie-af versnellen door de pixels van de sensor te voorzien van microlenzen met verschillende hoogtes, zo is te lezen bij Egami, een techblog over camerapatenten. Over elke sensorpixel, bestaande uit een rode, twee groene en een blauwe subpixel, zit een microlensgroep met een zekere hoogte boven het kleurenfilter en de fotodiode.

De microlenzen kunnen drie hoogtes hebben en de pixels met de verschillende microlenshoogtes zijn regelmatig gerangschikt, met in een diagonaalrichting dezelfde hoogte. De radius van de microlenzen is toegesneden op de hoogte ervan, waardoor er volgens Olympus geen lichtverlies optreedt.

Het voordeel van deze constructie is dat in een meting drie verschillende contrastwaardes uitgelezen kunnen worden, waardoor de richting en een indicatie voor de uitslag van de focuselementen in de lens bepaald kunnen worden. Bij conventionele contrastdetectie-af zijn hiervoor minstens twee metingen nodig. Volgens Olympus heeft de methode als voordeel dat er geen pixels op de sensor opgeofferd moeten worden voor fasedetectie en dat de scherpstelling nauwkeuriger is.

Reacties (33)

[Hoppa!]

Olympus heeft onlangs al aangekondigd dat ze druk bezig zijn met het ontwikkelen van een systeem waarmee hun oude professionele lenzen (de objectieven die speciaal voor hun 4/3-systeem zijn gemaakt) zonder beperkingen kunnen worden gebruikt op nieuwere camera's. Immers, deze lenzen zijn gemaakt voor fasedetectie, terwijl contrastdetectie de norm is in het nieuwe m4/3 systeem dat ze samen met Panasonic voeren. Deze oude objectieven kunnen met een adapter wel op de nieuwe camera, maar zijn dan traag of werken überhaupt niet met de autofocus.

Onduidelijk was op dat moment of ze daarmee bedoelde dat er een m4/3 camera zou komen met een revolutionaire nieuwe techniek waardoor de oude objectieven beter zouden gaan werken, of dat ze bezig zijn met een nieuwe 4/3 camera, waar alleen de oude lenzen op gebruikt kunnen worden. Dat laatste leek al niet logisch omdat 4/3 als een dood systeem wordt beschouwd, en met dit design lijken ze inderdaad op de weg om een nieuwe AF-methode te integreren in hun m/43 sensordesign waardoor contrastdetecite sneller wordt en waarschijnlijk ook beter werkt met de oude objectieven die voor fasedetectie zijn geoptimaliseerd.

[Reactie gewijzigd door Hoppa! op 27 juli 2024 05:00]

[mjtdevries]

Leg eens uit wat je in een lensontwerp moet aanpassen om 'm geschikt dan wel ongeschikt te maken voor fasedetectie of contrastdetectie?

Die detectie is zuiver en alleen een functie van de body.

[Hoppa!]

In de regel heb je voor contrastdetectie een lens nodig die sneller kan focussen. AF via contrastdetectie vergt meer van een lens, omdat er meerde scherpstelacties nodig zijn om AF te verkrijgen (soort hit-and-mis idee).

De oude fasedetectielenzen kunnen dus alleen overweg met een contrastdetectiesysteem op het moment dat ze heel snel kunnen focussen, of wanneer ze van de sensor een acurater signaal krijgen over hoe ze in focus moeten komen. Dit kan door sommige pixels via fasedetect te laten werken, of mogelijk door een systeem zoals hierboven omschreven.

[efwee]

Twee dingen moet je in de lens regelen:
- de lenselementen die bewegen bij scherpstelling moet je zo klein mogelijk ontwerpen. Dat betekent namelijk dat je minder gewicht in beweging hoeft te zetten, en is dan dus sneller (bij sommige van de lenzen wordt de scherpstelling maar door één lenselement geregeld, 'vroeger' waren er complete groepen die voor de scherpstelling verschoven (en ook nog onderling);
- de motoren in de lens moeten geschikt zijn voor heel kleine bewegingen snel achter elkaar.

En ten derde wordt er natuurlijk steeds meer video opgenomen, dus moeten die nieuwe motoren ook nog stil zijn.

Beide eerste punten hebben niet echt centraal gestaan bij het ontwerp van de oude FourThird lenzen (hoewel de SWD lenzen niet heel luidruchtig zijn),

Merk op dat de nieuwe Canon 40 en 18-135 ook een ander soort motor hebben, en de 18-135 ook een nieuw optisch ontwerp.

[Reactie gewijzigd door efwee op 27 juli 2024 05:00]

[Verwijderd]

Dan zullen ze ook een body boven de E-M5 moeten uitbrengen die wat groter en zwaarder is. De E-M5 met optionele grip is voor sommige HG en SHG gebruikers nog wat te klein om een goede balans tussen objectief en body te hebben.

Maar indien deze sensor ervoor zorgt dat 4/3 objectieven snel werken op een m4/3 body dan is dat een zeer positief punt en met bijpassende body zal Olympus de 4/3 gebruikers wel over de streep kunnen trekken.

[Hoppa!]

Ik verwacht ook wel dat Olympus met een professionele body gaat komen voor m4/3. Panasonic heeft dat met de GH3 al gedaan. De tijd dat m4/3 alleen maar bedoeld was om kleine camera's te kunnen maken met spiegelreflex-kwaliteit lijkt voorbij, nu de prestaties van de betere m4/3-camera's die van de beste 4/3 voorbij zijn. Het enige waar het m4/3 aan ontbreekt zijn echt goede professionele lenzen. Daar wordt wel aan gewerkt, maar Olympus is niet het type merk dat hun gebruikers met ouder materiaal graag in de kou zet. Daarin zijn ze heel anders dan veel andere fabrikanten.

Ik ben overigens helemaal geen Olympus fan. Ik vind hun m4/3 designkeuzes tot nu toe vreselijk en ben geen voorstander van in-camera stabilisatie. Ik schiet dan ook met Panasonic, maar hoop voor het m4/3-systeem dat Olympus het ook snel als een volwaardige vervanger van 4/3 gaat zien.

[Verwijderd]

De Panasonic GH3 is absoluut geen professionele camera; hoogstens een camera voor de wat serieuzere amateur.

[Hoppa!]

Dat mag jij vinden. Maar dan verwacht ik wel dat je aangeeft wat jouw definitie van een professionele camera dan is?

Voor mij een camera die door professionals wordt gebruikt. De GH2 is, zeker in de videowereld, door heel wat professionals omarmd. De GH3 is wat dat betreft nog veel beter en gaat het daar ook goed doen. Er zijn nu eenmaal professionals die met m4/3 werken, al is dat voor heel veel Canon 1D en 5D gebruikers moeilijk te begrijpen....

Groter is niet voor iedereen beter.

[Reactie gewijzigd door Hoppa! op 27 juli 2024 05:00]

[Verwijderd]

Alle professionals hebben ook een compact camera; een GH2 of GH3 of m4/3. Maar zeker niet alleen maar om het eenvoudige feit dat ze niet flexibel genoeg zijn om doorgaans flexibel werk uit te voeren. Bezuinigen op je apparatuur is een waanzinnig slecht idee voor een professional. Professionals die met een m4/3 werken worden dan ook niet serieus genomen door professionals die er niet meer werken.

[Verwijderd]

Kortom, je geeft zelf al aan dat er professionals werken met m4/3 apparatuur. (de GH serie is overigens ook m4/3) Of zij door andere professionals serieus worden genomen of niet weet ik niet. Lijkt me ook nauwelijks relevant eigenlijk. Je krijgt je opdrachten immers niet van andere professionals. En wie zijn probleem is het nou eigenlijk? Juist ja, van diegene die er zelf niet mee werkt.

[Joele]

Ben heel benieuwd hoe dit nieuwe contrastdetectie systeem zich gedraagd bij bewegende objecten.
Momenteel zouden de huidge Fasedetectie-af (en ook de hybride variant) in het voordeel moeten zijn bij bewegende objecten.

[bilgy_no1]

Contrastdetectie is in sommige gevallen al sneller dan fasedetectie (of eigenlijk: sommige CDAF body+lens combinaties zijn al sneller dan PDAF body+lens combinaties), maar inderdaad alleen bij statische objecten.

Interssant om te bekijken of dit systeem de achterstand bij bewegende objecten ook kan helpen inlopen. Het geeft informatie over de richting waarin het contrast groter wordt en dus kan de lens direct in de juiste richting worden gestuurd. Bij '2-D CDAF' is dat een proces van sampling: de lens moet eerst naar twee punten bewegen om de richtingsinformatie te verkrijgen. Kennelijk kost dat teveel tijd om ook bij continue scherpstelling de AF-snelheid hoog te houden en wellicht kan dit systeem dus bijdragen aan versnelling.

NB bij een CDAF systeem blijft ook de snelheid van de lensmotor van belang. Een lens als de Olympus 35mm f/3.5 macro wordt hierdoor niet opeens een snelheidsmonster: zelfs met PDAF was dat al een tergend trage lens.

[Verwijderd]

Dan vraag ik me juist weer af wat dit gaat doen met de algehele scherpte van het beeld.

Stel bijvoorbeeld dat ze met de pixels in de 'midden' hoogte de maximale scherpte willen bereiken. Dan zou de scherpte van de pixels met lenzen hoog/laag niet optimaal zijn.

Volgens mij lever je dan dus een beetje scherpte in, ten behoeve van sneller scherp stellen. Als dat 'beetje' verwaarloosbaar is, prima.

[Vastloper]

Toch moet dit 'beetje ' wel voldoende zijn om een verschil in scherpte tussen de subpixels te kunnen meten. En om het te kunnen meten moet het binnen de nauwkeurigheid van de snesor zelf zijn aangezien deze contrastdetectie puur gebruikmaakt van die informatie.

Ongetwijfeld hebben ze echter wel experimenten gedaan voordat ze dit patent aan hebben gevraagd, of op zijn minst berkeningen om te kijken of het haalbaar is en wat het effect is. Echter wel zeer interesante techniek, het lost het hunting probleem op van contrastdetectie.

[Fireshade]

Het contrast van die 2 'misaligned' rijen pixels zouden ze softwarematig gemakkelijk kunnen interpoleren met de omliggende goed gefocuseerde pixels. Zo'n resultaat is welhaast onzichtbaar, ook voor "pixel peepers".

[B64]

Je bedoelt dat je onscherpte softwarematig gaat corrigeren... als dat eens zou kunnen

Ik denk eerder (zoals je ook op het tekeningetje kunt zien) dat de bolling van de lensjes varieert met de hoogt ervan, zodat iedere pixel even scherp wordt geregistreerd.

Waar ik meer benieuwd naar ben is wat dit doet met de hoeken, waar het licht vanaf het objectief schuin op de sensor valt. Als daar een 'laag' lensje achter een 'hoog' lensje zit, krijgt die dan nog wel genoeg licht? Of ga je straks lichtafval zien in drie van de vier hoeken? Dit is dan wel iets dat softwarematig gecorrigeerd kan worden, maar als je net op de grens van maximale DR zit op een beeld, kan dat net voor problemen zorgen.

[Fireshade]

Waar ik meer benieuwd naar ben is wat dit doet met de hoeken, waar het licht vanaf het objectief schuin op de sensor valt.

Die kunnen ze een beetje richten naar de lenskoppelingsopening.
Niet altijd optimaal, maar bij een vaste lens perfect. Fujifilm doet dat bijvoorbeeld bij hun X100: de microlensjes zijn allemaal gericht.

[Verwijderd]

Als ik mij niet vergis zijn 4/3 en m4/3 objectieven allemaal vanaf het begin ontworpen voor digitale fotografie waarbij het licht recht op de sensor valt. Dit lijkt me een oplossing van Olympus om hun 4/3 dSLR objectieven snel te laten werken op een m4/3 body.

[Hoppa!]

Nee. Alleen voor het aflezen maakt dit verschil. De verschillen tussen de hoogte van de microlenzen zijn dusdanig klein dat dit voor de scherpte niets uitmaakt. Nou ja, niet niets, maar in ieder geval onzichtbaar weinig.

Het verschil tussen een scherpe en niet scherpe foto zit hem, zelfs bij 200% weergave, niet in dit soort minieme verschillen. Ik verwacht dat je het zelfs in 1 op 1 macro opnamen niet zult zien.

[eL_Jay]

Dit klinkt als een serieuze innovatie. Helaas heb ik er zelf te weinig kijk op.
Als ik het goed begrijp zijn vergelijkbare öude" technieken plat waar deze 3d is en daardoor sneller zijn werk kan doen. (kort door de bocht)?

[Aham brahmasmi]

Als ik het goed begrijp zijn vergelijkbare öude" technieken plat waar deze 3d is en daardoor sneller zijn werk kan doen. (kort door de bocht)?

Doordat de microlenzen zich op 3 hoogten bevinden worden er tegelijkertijd 3 verschillende contrastwaarden gemeten, onder 3 lichtelijk verschillende invalshoeken. Die invalshoeken vertalen zich naar verschillende objectafstanden. De afstand met het grootste contrast is de kant waarop scherpgesteld wordt totdat het gemeten contrast niet meer toeneemt, denk ik.

Ik vraag mij wel af of er tussen de lagere microlenzen en IR-filter/afdekglas geen luchtgaten ontstaan die interne reflecties veroorzaken.

[DingieM]

Met de aangekondigde samenwerking met Sony, kan deze technologie ook in laatsgenoemde lenzen verschijnen...

[deltaVsquared]

Deze technologie zit in/op de beeldsensor, niet in de lenzen. Dus nee de Sony lenzen gaan deze technologie niet krijgen.

[Hoppa!]

Daarentegen heeft Sony wel de laatste modellen van Olympus van sensoren voorzien. Die samenwerking gaat nog verder groeien. Ik ben benieuwd wat de investering van Sony in Olympus gaat betekenen voor de concurrentie tussen het NEX-systeem en m4/3. Ik hoop niet (en kan me ook niet voorstellen) dat Olympus uit m4/3 stapt. Maar ik kan me ook niet voorstellen dat sony in de m4/3 stapt.

Het worden wonderlijke jaren in de systeemcamera markt. Ik kan iedereen die nu in een camerasysteem stapt aanraden om vooralsnog geen kapitalen te investeren in objectieven. Het zou me niet verbazen als de wereld er over drie a vier jaar heel anders uitziet op dit gebied.

[Verwijderd]

Ik denk wel dat de m4/3 in potentie meer te bieden heeft dan het NEX-systeem. De resultaten zijn nu al verbluffend goed, terwijl het systeem aanmerkelijk compacter is (m.n. de objectieven). NEX biedt weliswaar APS-C sized sensoren, maar volgens mij beginnen die aan het einde van hun life cycle te komen. Full frame camera's beginnen eindelijke goedkoper te worden, dus de mensen die tot nu APS-C kochten vanwege de grotere sensor dan andere systemen kunnen overstappen naar "echte" grotere sensoren, terwijl de rest van de markt eerder kiest voor een compact systeem.

Rationeel gezien zou een overstap naar m4/3 voor compacte systemen de beste zijn, maar er spelen ook vaak emotionele factoren mee. Sony dat overstapt op een systeem van een veel kleinere speler ligt natuurlijk wel gevoelig.

[Hoppa!]

Dat ben ik met je eens. Daarbij wel gezegd hebbende dat FF-camera's steeds minder unique sellingpoints krijgen. Natuurlijk blijven ze op het gebied van ISO-performance de overhand houden, maar op vrijwel elk ander terrein zijn ze echt niet meer onbetwist. Zeker niet met de komst van f1.7 primelenzen voor m4/3, waarbij de scherptediepte inmiddels voor vrijwel elke toepassing ook voldoende beperkt is.

FF gaat steeds meer de kant op voor 'uitsluitend voor professionals', terwijl APS-C en M4/3 inmiddels ook in de professionele markt hun plekje beginnen te vinden. Bijvoorbeeld voor macrofotografie gebruik ik veel liever een APS-C of m4/3 dan een FF.

Maar sensorafmetingen is niet alles. Steeds meer mensen zijn tevreden met de beeldkwaliteit van APS-C of m4/3, ook pixelpeepers, en verkiezen compactheid boven de mogelijkheid om extreme prints te maken. Een beetje m4/3 kan tot op ISO 3200 nog platen schieten die tot A3-formaat kunnen worden afgedrukt. Het nut van FF is aan het verdwijnen voor veel toepassingen en dat wordt alleen nog maar erger.

[prOnorama2]

FF gaat steeds meer de kant op voor 'uitsluitend voor professionals',

Ben ik niet met je eens. De pas geïntroduceerde Nikon D600 en Canon 6D doen het tegendeel vermoeden: full frame wordt bereikbaar(der) voor de serieuze amateurfotograaf..

[efwee]

Het worden ook in de APS en FF wonderlijke jaren, waar niet, dus geen kapitalen investeren lijkt me geen goed advies.

In de APS wordt het wonderlijk omdat wellicht aan de bovenkant de overstap naar FF wordt gemaakt, en de onderkant vermoedelijk last gaat krijgen van de spiegelloze lichtere en compactere camera's (met lenzen). Wat is toekomst voor APS?

In de FF handel wordt het wonderlijk omdat vermoedelijk Sony en wellicht ook Fuji (en misschien nog wel een ander, Pentax/) misschien met een full frame spiegelloze camera komen. Dat zal Canon en Nikon tot flinke bewegingen aanzetten, want hun ijsberg smelt dan. Is de toekomst dan niet aan compactere full frame objectieven?

Al met al zou mijn advies zijn: investeer in wat je de komende jaren kunt gebruiken en doe dat gewoon lekker. Ik ken wel wat mensen die uit angst de boot te missen nooit echt investeren en ik zou niet met ze willen ruilen. Genieten is namelijk niet hun sterkste kant ;-). Wie dan leeft...

[Flaat]

Als het goed is zouden ze dus vrij snel al met zo'n camera op de markt kunnen komen, meestal vraag je een patent zo laat mogenlijk aan om de nogal grote kosten te drukken.

Ziet er uit als een erg mooie techniek, zonder spiegel super snel en zeer goed scherp stellen is iets waar alle camera's bij gebaat zijn. Iedereen hier zit met de prosumer in gedachten maar ik denk dat er voor Olympus een flinke duit te te verdienen valt in de smartphone camera's met deze techniek, vooral omdat de focus daarvan ronduit slecht is.

[Hoppa!]

De focus van smartphone camera's is juist helemaal niet slecht. Het lijkt slecht omdat de lenzen slecht zijn (lees: onscherp). De focus is juist heel eenvoudig en goed, omdat de sensor zo klein is, is al bij een groot diafragma alles binnen de foto 'in focus'.

Alleen als de lens niet in staat is om iets scherp vast te leggen, dan kan focus daar niets aan veranderen.

[Verwijderd]

Cool. Hopelijk betekent dit dat het binnenkort mogelijk wordt om te filmen, waarbij de autofocus onmerkbaar is in het eindresultaat. Autofocus was bij film altijd een zwak punt.

[mutley69]

Bizar dat Sony daar geld in gestopt heeft, of net niet bizar? Wie zal't zeggen, sony heeft als sensorfabrikant natuurlijk ook graag toegang tot die technologie.

Waarom is die nex nu weer slecht? Omdat er zeiss glas voor is?

Prima zaak, die sensoren, zeker voor wie met oude manuele lenzen goedkoop wil gaan fotograferen, is de Nex samen met µ 4/3 de keuze.

Het leuke aan de systeemcamera's is dat ze wat discreter zijn, en op straat herkent men de NEX - dus zo dood is dat platform blijkbaar niet...

Grotere sensor is minder ruis bij hoge ISO's - je kan de fysica niet ontlopen, tenzij je met een MIT-camera wil gaan fotograferen (dat ding schiet zelfs beelden achter een muurtje - afin berekent beelden mbv. fotonen).

Wie echter DOF wil - kan beter voor de nex gaan, dan voor de kleinere sensoren - maar tegenwoordig kan photoschop&consoorten veel "rechtzetten", zeker?

Sony heeft z'n nex e-mount-specs opengegooid - wat doen de concullega's? Doen die dat ook?