Sony nadert massaproductie van gebogen camerasensor voor smartphones

Sony heeft in zijn r&d-lab inmiddels honderd prototypes gemaakt van een gebogen camerasensor gemaakt voor digitale camera's en smartphones. Door de buiging valt licht loodrecht op de sensor. Daardoor vangt de sensor vooral aan de randen veel meer licht.

Sony heeft inmiddels honderd van die gebogen cmos-camerasensors gemaakt, wat erop wijst dat het bedrijf zich voorbereidt op het in massaproductie nemen van de gebogen sensors. Wanneer dat gebeurt, heeft de Japanse gigant nog niet gemeld.

De sensor van de prototypes heeft dezelfde kromming als het menselijk oog, zo vertelde Sony tijdens een evenement op Hawaii volgens IEEE Spectrum. Sony brengt die kromming erin via een 'buigmachine' die een conventionele platte sensor letterlijk buigt. Met een keramisch materiaal zet Sony vervolgens de sensor weer vast.

Technici van Sony beweren dat een camerasysteem met de gekromde sensor in het midden 1,4 keer zoveel licht opvangt als een vergelijkbare vlakke sensor, terwijl dat aan de randen zelfs twee keer zo veel is; dat komt doordat het diafragma dankzij de gekromde sensor groter kan zijn. Dat komt doordat het licht door de kromming de sensor ook aan de randen onder een minder grote hoek raakt.

Sony heeft twee van zulke sensoren in ontwikkeling: eentje met een diameter van 11mm voor smartphones en een grotere van 43mm voor digitale camera's. Sony is sinds een paar jaar bezig met de gekromde camerasensors. Platte sensors van Sony zijn te vinden in smartphones van vrijwel alle merken, waaronder die van Apple en Samsung.

Reacties (51)

[Verwijderd]

Wat een slechte vertaling van Tweakers... Sony zegt helemaal niet dat het dezelfde kromming heeft als het menselijk oog. Slechts dat het qua concept vergelijkbaar is met het menselijk oog.

Verder zal een gebogen sensor in het midden exact hetzelfde zijn als een vlakke sensor. In eerste orde benadering is de gebogen sensor daar niet gebogen... Volkomen onmogelijk dat je daar 1.4x meer licht zou krijgen. Dat is dus ook niet zo wanneer je Sony's persbericht goed leest.

Door de gebogen sensor, kan volgens Sony de lens simpeler gemaakt worden, omdat ze minder field-curvature moeten corrigeren. En dáárdoor zouden ze dan makkelijker een lens met een groter diafragma kunnen maken. En dát levert dan extra licht op de sensor op! Dat is wel even iets anders!

Aan de zijkanten heb je wel voordelen dat de sensor beter loodrecht op de stralenbundel staat, hetgeen daadwerkelijk voordeel oplevert van een factor 1,4x

Verder zou de extra stress van gebogen silicium een betere ruisprestatie leveren...

[Verwijderd]

Dat hangt er vanaf wat je onder "midden" verstaat. Er zullen misschien een paar photosites zijn waar het licht echt loodrecht opvalt, maar een paar pixels verder zal het er al in een hoek opvallen, zij het een enorm kleine hoek.

[CheetahNL]

Ontstaan er zo geen focusproblemen? Dus als twee mensen naast elkaar staan, dat de middelste scherp is, maar degene aan de rand van het plaatje zou onscherp moeten zijn, want daar is de sensor dichter bij de lens......
Aan de andere kant; een gebogen muur komt dan wel scherp op de sensor :-)

[Verwijderd]

Een simplistische lens heeft vaak last van field-curvature... dus een rechte muur wordt gekromd afgebeeld. Als nu de sensor óók krom is, dan levert dat een correct focus op de foto op.

En dát is dus wat hier voornamelijk gebeurd. Met een kromme sensor hoef je een minder goede lens te bouwen. Daardoor wordt de lens kleiner, en kun je makkelijker een lens met een groot diafragma bouwen. En dat laatste levert meer licht op de sensor op.

[Herr_Boogie]

dus, simplistisch gezien... bij dslr's zou dit op termijn kunnen leiden tot goedkopere lenzen, maar potentieel duurdere bodies?

[Verwijderd]

Mogelijk... Maar ik denk dat het vooral voordelen oplevert bij smartphones, waar er een enorm gebrek aan ruimte is. Bij DSLR's speelt dat toch een wat minder grote rol.
Het zou hooguit het ontwerp van de groothoek lenzen wat simpeler kunnen maken.

Anderzijds is het een probleem voor telelenzen, aangezien die zonder problemen een projectie zonder field-curvature produceren. En je kunt het niet zo makkelijk toevoegen, omdat het laatste element soms heel ver weg kan zitten. Bij de EF-400 bijvoorbeeld, zit het laatste element halverwege de lens, en zit er daarna alleen lucht.

Dus heb je bij een DSLR toch liever alle correctie in de lens, en niet in de sensor.

[StWesleyT]

Ik denk ook dat er anders kan worden omgegaan met de ruimte in het apparaat op deze manier.
Dat het dezelfde kromming heeft als ons oog (ik denk netvlies?) zal me een worst wezen... Iemand een idee waarom dat handig is? En als het een andere vorm heeft, kan je de beeldpunten toch gewoon weer (terug) vervormen?

***Even voor de duidelijkheid: Kromming ben ik mee eens dat het goed is. Maar dat het daadwerkelijk de vorm heeft van ons oog slaat nergens op. Dit houdt ook in dat je de vorm moet hebben van onze lenzen(ed)

[Reactie gewijzigd door StWesleyT op 23 juli 2024 08:18]

[V_J]

Een beeldsensor is vooral gevoelig voor licht dat er loodrecht op invalt.
De meeste lenzen zijn niet par-focaal, wat betekent dat het licht dat aan de ene zijde de lens binnenkomt, aan de andere zijde divergeert. Dit effect is kleiner met lenzen met een grotere focusafstand. In het centrum van de sensor valt het licht loodrecht op de sensor, maar naarmate je meer naar de rand gaat, krijg je een meer schuine inval.
Het is perfect mogelijk om parfocale lenzen te maken, waarbij de lichtstralen niet divergeren maar parallel lopen (alle Nikon DX lenzen zijn zo - geen weet van Canon, maar dat zal gelijkaardig zijn), maar dat is niet evident voor een lens voor smartphones.
De sensor krommen biedt een andere mogelijkheid om het licht overal loodrecht te laten invallen.

Correctie (bedankt hieronder), parfocaal is idd de term om te beschrijven dat de focus blijft als de zoomlengte wijzigt. My mistake... Leica lenzen zijn parfocaal, de nikon pro lenzen ook, en wellicht pro lenzen van andere merken ook... maar dat doet hier niets terzake. Ik bedoelde idd telecentrisch... AHBdV heeft gelijk dat de lenzen niet volledig telecentrisch zijn.

[Reactie gewijzigd door V_J op 23 juli 2024 08:18]

[Markofnikoff]

Volgens mij betekend par-focaal wat anders dan wat jij beschrijft. Parfocal wilt zeggen dat indien je inzoomt een lens niet hoeft te herfocussen, dat heeft verder niks te maken met de hoek van het uittredende licht. (De enige lens die volgens mij parfocal is is de 16-50F2.8 van Sony)

OnTopic; Deze sensor zal waarschijnlijk ook terug gaan komen in de opvolger van de RX1, hierdoor kan er een snellere lens worden gebruikt zonder teveel bulk toe te voegen.
Het is wel grappig om te zien hoe dicht het achterste lens element van de RX1 (Full-frame) op de sensor zit, door deze kromming is er meer flexibiliteit in lens ontwerp mogelijk in een opvolger.

[Reactie gewijzigd door Markofnikoff op 23 juli 2024 08:18]

[Verwijderd]

Geen termen gaan gebruiken waarvan je de betekenis niet kent. Par-focaal betekent dat het systeem gelijke focus houdt bij wijziging van bijvoorbeeld brandpuntsafstand in een zoom objectief. Totaal niet relevant hier.

Waar je misschien aan denkt is telecentrisch, waarbij de stralengang overal in dezelfde mate loodrecht op de lens staat. (De chief ray staat voor alle punten in de field of view parallel aan de optische as) En nee, dat is NIET het geval bij alle Nikon DX lenzen. Dat zou de achterkant van de lens veel te groot maken, hetgeen niet past in de behuizing van lens en camera. (Vooral niet bij de relatief kleine diameter van de Nikon mount!)

De enige lenzen waarbij dit het geval is, zijn specifieke telecentrische lenzen, die typisch gebruikt worden in meet opstellingen bij fabrieken, waarbij je bijvoorbeeld wilt kijken of alles correct gefabriceerd is. Zo'n lens heeft namelijk geen perspectief vervorming, en daarom kun je er makkelijker afstanden mee meten.

[StWesleyT]

Ok, erg duidelijk en interessant. Kromming is erg logisch. Echter, snap ik niet waarom het "de kromming van ons oog" moest hebben.
TIGER79 zegt ook dat "de beste ideeën vaak van de natuur zijn afgekeken". Maar dan nog. Waarom ONS oog? Ik heb liever het zicht van een havik. En deze heeft een andere oogbolling. Of een oog van een kat/uil voor in de nacht. Daarnaast is ons lenssysteem heel anders opgebouwd dan lenzensysteem van een camera.

[Verwijderd]

Het hoeft ook helemaal niet de kromming van ons oog te hebben.

Het voordeel van de kromming is dat de lens eenvoudiger kan blijven. De meeste eenvoudig gecontrueerde lenzen hebben een zogenaamde field-curvature... Ze focussen op een kromme i.p.v. op een recht vlak. In plaats van de lens beter te maken, (hetgeen extra lens elementen en dus ruimte kost) is er hier voor gekozen om de sensor net zo krom te maken.

Het is dus primair een ontwerp om ruimte te besparen in het lens ontwerp. Doordat het lens ontwerp eenvoudiger wordt, kun je een lichtsterkere lens maken, binnen dezelfde ruimte. Dáár komt het gros van de winst vandaan.

Dat is ook minder lichtafval aan de randen hebt, is mooi meegenomen.

Er is geen reden waarom de kromming gelijk zou moeten zijn als aan ons oog. Dat is het ook helemaal niet als ik Sony's technische info lees. Er wordt alleen een vergelijking gemaakt met het oog om het te illustrieren.

[Woek]

Exact, dit is precies de reden voor de kromming. De hoek waarmee het licht de sensor raakt levert helemaal geen hogere lichtopbrengst op (bovendien hangt dat af van waar het object in het FoV zit). Het gaat erom dat een kromme focal-plane een compacter ontwerp mogelijk maakt met grotere hoeken en dus kleinere F waarde. Hoop dat ze ook op chromatische aberratie hebben gelet....

edit:
PS De kromming van het menselijk ook is trouwens veel te groot, wij gebruiken dan eigenlijk ook alleen het midden van het netvlies om scherp te zien. Een arend-oog heeft bijvoorbeeld wel de juiste kromming.

[Reactie gewijzigd door Woek op 23 juli 2024 08:18]

[chimnino]

Het gaat om het type oog. In evolutie is het oog geloof ik zo'n 5x naast elkaar uitgevonden. Wij als mens/zoogdieren/gewervelden bezitten er daar 1 van. Dan heb je als logische ander nog die van vliegen/insecten. Inmiddels zijn er van al die evoluties nu zo'n 10 verschillende groepen ontstaan. Een hoop zijn lichte varianten van het 'simpele' oog. Dat wij bezitten. De verschillen zitten m dan vaak in wat de ogen kunnen waarnemen. Donker, licht, focus, gepolariseerd licht, andere golflengte, dat soort zaken. Maar dit zit hem dan meer in de receptoren ipv algehele vorm/uiterlijk van het oog en is een aanpassing voor de leefomstandigheden. Een havik zou niet op grote hoogte vliegen met eenzelfde oog als dat wij hebben. Evolutie. Van de vliegen ogen met duizenden lenzen per oogbol, zijn maar een paar varianten. Deze techniek is ook niet interessant voor foto techniek.

Het 'menselijk' oog is gewoon goed te vergelijken met camera techniek vanwege onze (jaja, daar komt ie apple fans...) retina. Die bestaat uit tientallen miljoenen staafjes en kegeltjes die belicht worden via een lens. Net zoals deze CMOS belicht wordt via een lens. Het verklaart niet de specifieke kromming. Maar zoals in een ander bericht eerder aangegeven zal de kromming meer te maken moeten hebben met afstand tot de lens, vorm van de lens en grootte van de lens. Aangezien we die niet kunnen aanpassen, terwijl we met ons oog wel verschillende dingen kunnen aanpassen.

[Reactie gewijzigd door chimnino op 23 juli 2024 08:18]

[aval0ne]

Dat een havik/kat/uil beter of slechter kunnen zien heeft helemaal niets met de kromming te maken.

[Grauw]

Het staat gewoon in het artikel, twee keer zelfs:

Door de buiging valt licht direct op de sensor. Daardoor vangt de sensor vooral aan de randen veel meer licht.

Dat komt doordat het licht door de kromming de sensor ook aan de randen recht raakt, in plaats van onder een hoek.

Lezen is ook een kunst.

[Reactie gewijzigd door Grauw op 23 juli 2024 08:18]

[StWesleyT]

Voor jou is het misschien een kunst. Want ik bedoel waarom het de kromming van ons oog moet zijn. Elke kromming will do.
***edit*** elke logische kromming will do

[Reactie gewijzigd door StWesleyT op 23 juli 2024 08:18]

[Grauw]

Bedankt voor de verduidelijking, ik heb mijn moderatie verhoogd want de vraag is nu een stuk relevanter.

Het antwoord blijft volgens mij overigens hetzelfde: de kromming komt overeen met de invalshoek van de lichtstralen. Als de engineers van Sony deze gelijk hebben gesteld aan die van ons oog betekent het dat de lens die ze in de prototypes gebruiken ook onder dezelfde hoek zijn stralen op het CCD projecteert als ons oog. Als de kromming niet matcht verliest het aan effectiviteit, dus niet elke kromming volstaat.

Het lijkt me niet onwaarschijnlijk dat de productiemodellen krommingen krijgen die zijn toegespitst op de specifieke camera waar ze in geplaatst worden.

[Reactie gewijzigd door Grauw op 23 juli 2024 08:18]

[Verwijderd]

De juist kromming is die kromming waarbij het licht overal op de sensor er loodrecht op valt. In veel gevallen zal dat dezelfde kromming als die van het menselijke oog kunnen en moeten zijn, omdat veel camera/lens combinaties zijn ingericht om de beeldhoek van het menselijke oog te simuleren. Met name bij smartphones en compacts met vaste lenzen is dit het geval.

[thomasv]

nee, niet elke kromming will do. Als de kromming te scherp is dan krijg je een negatief effect waarbij het licht ook weer niet 'recht' de sensor raakt.

Een reden waarom het dezelfde kromming heeft als onze ogen is gewoon het afkijken van de natuur. WIJ willen foto's maken en die willen wij mensen terug zien op dezelfde manier als dat wij het met onze eigen ogen zien. Dan zit er toch wel enige logica in dat we een technische variant van ons eigen oog maken voor een optimaal resultaat (voor ons mensen althans)?

[Verwijderd]

Deze sensor heeft helemaal niet dezelfde kromming als de ogen. Dat is gewoon een slechte vertaling van Tweakers.

Het is ook totaal nutteloos om dezelfde kromming als onze ogen te nemen, omdat de lens vóór deze sensor niet hetzelfde is als in onze ogen.

[drdelta]

Nouja, dat is natuurlijk niet waar. Als de lens bijna dubbel gevouwen is zal dat natuurlijk niet zo goed werken als bijvoorbeeld deze hoek, maar het is inderdaad een interessante vraag waarom deze hoek en niet 0.1 graad meer of minder bijvoorbeeld.

[chimnino]

Het zal te maken hebben met grootte van de lens, vorm en afstand van de lens tot de sensor. De kromming zal hiervoor redelijk makkelijk te berekenen zijn.

[TIGER79]

Dat het dezelfde kromming heeft als ons oog (ik denk netvlies?) zal me een worst wezen

beste ideeen zijn vaak afgekeken van de natuur, die heeft natuurlijk al millennia de tijd gehad om uit te testen wat wel en niet het beste werkt

[Reactie gewijzigd door TIGER79 op 23 juli 2024 08:18]

[GewoonWatSpulle]

Ja kijk maar naar de Pandabeer

Maar inderdaad dit is een algemeen probleem voor camera's, minder lichtsterkte aan de randen. Ik vraag me af of dit ook vignettering tegen gaat of dat dat nog met de lens te maken heeft.

[computerjunky]

Er is niks mis met de panda totdat de chinesen het eten van de panda (bamboe) begonnen op te eten en wereldwijd te exporteren.


Ontopic:
Dat is niet echter niet de schuld van de sensor maar van de te kleine lens die erop gebruikt word.

Zo heeft een canon EF lens op een full frame kans op donkere randen/hoeken op de foto maar op een crop lens die een slagje kleiner is in verhouding met de achterkant van de lens bestaat dit probleem helemaal niet.
Dus simpelweg een grotere lens gebruiken lost het probleem ook op.

Dus simpelweg lens design aanpassen en de back lens groter maken en de hele sensor word prima belicht.
Echter moet je voor DSLR dan wel de pentaprism aanpassen omdat het zichtbare beeld dan niet overeen komt met de foto maar dat is weer een heel ander verhaal aangezien een telefoon en point en shoot daar geen last van hebben.

[drdelta]

Dat komt omdat er dus op de sensor niet gecorrigeerd wordt voor de hoek waarmee het licht invalt (door de lens), en dus een kromme sensor (zoals deze van Sony) zou dat mogelijk tegen kunnen gaan.

[computerjunky]

Op telefoons kan dit zeker het geval zijn maar voor een DSLR is het anders omdat er een corrigerend element inzit die het licht als het ware recht buigt.

[Verwijderd]

Het uitsterven van een groep dieren is niet bepaald slecht ontwerp. Er is zonder onze interventie ook genoeg uitgestorven. Voordat wij mensen bestonden zelfs al.

[Roysten]

Als je naar de bron kijkt, zie je dat door de kromming van het netvlies 'na te maken' de foto kwaliteiten beter worden. De ruimte zal bijna niks verschillen of zelfs iets lastiger worden met installeren aangezien de sensor nu 'dikker' is over het geheel

also voor de haters, zijn post is nog steeds ontopic

[Reactie gewijzigd door Roysten op 23 juli 2024 08:18]

[Zoidberg_AvG]

Het gaat erom dat het licht bij een normale sensor vanuit de lens onder een hoek op de pixels valt. Door de vorm van de nieuwe sensor komt het licht op elke pixel onder een hoek van 90 graden op de sensor, waardoor deze beter de kleur van dit licht kan bepalen.

[Reactie gewijzigd door Zoidberg_AvG op 23 juli 2024 08:18]

[vide]

Benieuwd wat dat in de praktijk (lees: test door onafhankelijke gebruikers) gaat opleveren.

Waarschijnlijk mag je wel nieuwe lenzen gaan kopen.

[Fly-guy]

Dat denk ik niet, omdat ze de buiging juist doen omdat met de huidige lenzen er "verliezen" optreden omdat het licht nu onder een hoek op (delen van) de sensor komt. Door de sensor te buigen verklein je dat, ook, of juist met de huidige lenzen.

[Plekuz]

Huidige lenzen zorgen er juist voor dat het licht in de hoeken van een platte sensor zo correct mogelijk aan komt. Dus zonder al te veel vervorming en dergelijke. Zou je een huidige lens op een kromme sensor gebruiken, dan past die lens het licht in de hoeken aan terwijl het helemaal niet aangepast hoeft te worden. Je hebt dus wel degelijk nieuwe lenzen nodig.

Zie het als iemand die een bril nodig heeft om goed te kunnen zien en dan na een laserbehandeling toch weer zijn oude bril gaat dragen. Dat werkt net zo min als met oude lenzen op een kromme sensor.

[drdelta]

Eerder een nieuwe/andere body dan een andere lens, immer, de sensor corrigeert voor het geen de lens doet. Een nieuwe lens zou dit dus niet veranderen, omdat het euvel met de vlakheid van de sensor te maken heeft.

[RikH]

Dus als ik het goed begijp valt er meer licht op de randen (dus scherper, of beter in het donker?) en het midden is 1,4 keer zo gevoelig (ook hier, betekend dat scherper of beter in het donker?). Kan iemand mij uitleggen wat ik in de praktijk zal merken van deze ontwikkeling? Het valt mij niet op dat foto's op dit moment wazig of donkerder zijn aan de buitenkanten dan in het midden.

[Zoidberg_AvG]

Door een hogere gevoeligheid wordt een camera idd beter in het donker en worden de kleuren beter vastgelegt.

Een hogere gevoeligheid kan er ook voor zorgen dat een foto met een lagere sluitertijd genomen kan worden, waardoor foto's van bewegende objecten (of foto's genomen door bewegende gebruiker) scherper worden.

[Cheezus]

Ik begrijp dat de hoeken van de sensor nu een hogere gevoeligheid kunnen krijgen omdat het licht nu ook loodrecht op die delen van de chip valt. Maar waarom is in het midden ook een verhoogde gevoeligheid heeft gekregen? De pixels in het midden zijn toch niet gewijzigd ten opzichte van een platte sensor?

[Zoidberg_AvG]

ook de pixels in het midden van de sensor liggen onder een hoek en profiteren dus ook van een lichtinval van precies 90 graden.

theoretisch zou op een bolvormige sensor alleen de middelste pixel onder dezelfde hoek liggen in als in een vlakke sensor.

[Cheezus]

Het midden van de sensor is nogal relatief, maar ik doelde meer op laten we zeggen een tiende deel van de pixels in het midden, die zijn nog zo weinig gebogen dat ik daar geen verbetering van 1.4x mee kon verklaren
AHBdV heeft echter de verklaring onder mij, het gaat om een slechte vertaling. De sensor is niet gevoeliger in het midden maar de lens kan eenvoudiger lichtsterker gemaakt worden.

[vide]

Voor de geïnteresseerden: de grootste van de twee die ze geproduceerd hebben is een chip voor een full frame camera.

[Hugo-Q]

Kennelijk was het technisch onmogelijk, maar het voelt eigenlijk als zo'n logische en natuurlijke stap. Dit heeft erg veel toekomst vermoed ik.

[Hobbit13]

Met zo'n sensor kan je oude "analoge" lenzen weer een stuk beter gebruiken. Een digitale sensor is gevoelig voor licht dat loodrecht op de sensor valt, terwijl voor analoge film de invalshoek niet heel veel uit maakt. Daarom werden lenzen vroeger minder geoptimaliseerd op rechte inval aan de randen, en hebben ze op digitale cameras veel last van wazige randen etc.

Door deze ontwikkeling kunnen lenzen geloof ik ook een stuk compacter worden.

[Herr_Boogie]

Ik begrijp dat een kromming handig kan zijn, maar die moet dus ook gebruikt worden bij zoom-lenzen, waarbij de lichtinval (richting) variabel is aan de randen doordat er geen vaste brandpuntsafstand is. Het is een stap in de goede richtng, maar als we nu nog een variabele kromming hebben zijn we nog een stapje dichter bij het ideaal

en ja... wat AHBdV schrijft lijkt me logischer