CMOS čip Samsung snímá barvy i hloubku
Hloubkový snímek pořízený novým snímačem společnosti Samsung
Pro získání hloubkového snímku se využívá běžně používané metody ToF (z angl. "time-of-flight", metoda času doletu). Samozřejmě nic není dokonalé. Čip třeba nedokáže pořizovat hloubkové a RGB snímky vyloženě současně. Znemožňuje to už třeba omezení NIR filtru (near-infrared, tj. blízký infračervené oblasti). V důsledku toho musí čip střídat mezi režimem hloubky a RGB.
Pohybové ovládání Kinect společnosti Microsoft
Je dobré podotknout, že zájem o hloubkové obrazové snímače oživil úspěch zařízení Microsoft Kinect. Jádrem tohoto zařízení je totiž obrazový snímač pohybu. Zde však podobnost končí. Snímač Kinectu totiž využívá tzv. metody strukturovaného světla. Ta vyžaduje nejen dvě hloubkové kamery kvůli paralaxe, ale i kameru zachycující barevné spektrum. Nová technologie společnosti Samsung si však vystačí s jediným obrazovým snímačem. To může způsobit miniaturizaci ovladačů i přidání funkce hloubkového snímání do digitálních fotoaparátů i videokamer (včetně rozpoznávání gest).
Schéma nového senzoru
Rozlišení nového CMOS senzoru činí 1920 × 720 px pro RGB a 480 × 360 pro hloubku. Na viditelné části fotodiod připadá 46 % povrchu senzoru (zbytek překrývají podpůrné obvody a tranzistory). RGB Pixely jako takové mají rozteč 2,25 μm a jsou uspořádány v klasické schématu RGBG. Velikost Z pixelu činí 2,25 × 9,0 μm a zabírají oblast čtyřikrát větší, než pixely pro červenou, zelenou nebo modrou barvu. Každý Z pixel je „nalepen“ svou delší hranou na dvě řady RGB pixelů (viz obrázek výše).
Nový CMOS senzor Samsung pro zachycení pohybu i barev
K samotné oblasti pixelů byly připojeny dva pruhy logiky CDS (z angl. Correlated Double Sampling, tzv. dvojitě korelované vzorkování). Jeden pruh má na starosti RGB pixely, kdežto druhý zpracovává Z pixely. Část informace RGB pixelů navíc chybí kvůli Z-pixelům, takže je nutné ji interpolovat pomocí algoritmu k tomu určenému. Metoda ToF má operační frekvenci 20 Mhz. Integrační čas Z pixelu je 10 ms za jednu fázi (z celkových čtyř). Tolerance chyby pro měření vzdálenosti pak činí 1 m nebo méně pro vzdálenost 1 – 5 m od senzoru. Zároveň musí platit, že výkon LED pro ToF je 0,92 W. Při výkonu 1,35 W by chyba neměla přesáhnout 1 % ve všech měřitelných oblastech.
Při vývoji nového CMOS senzoru bylo třeba vyřešit izolaci každého Z pixelu od sousedních RGB pixelů. Samsung to vyřešil tak, že tzv. efektivní velikost Z pixelu je trojnásobkem jeho skutečné velikosti. Od RGB pixelů jej tak izoluje potenciální vrstva. Metoda ToF využívá fotoelektrony, které generuje světlo blízké IR oblasti a jsou zachycovány touto vrstvou. Ještě hlouběji do Z pixelu byla umístěna fotodioda. Pro zvýšení kvantové efektivity byla využita epitaxiální vrstva. Snímač byl vyroben pomocí 0,13μm CMOS obrazové snímací technologie. Tento CMOS senzor byl rovněž sestaven jako FSI (z angl. „front-side iluminated“, čelní osvětlení). Přitom však platí, že technologie BSI („back-side iluminated“, zpětné osvětlení) by měla umožnit až dvojnásobné zvýšení kvantové účinnosti. Stojí za tím jednodušší prevence přeslechů světla blízkého infračervené oblasti spektra do RGB pixelů (namísto Z pixelů).
Zdroj: TechOn!
