Un gruppo di ricercatori tedeschi ha sviluppato una modalità di ordinamento e gestione di pixel che potrebbe aumentare enormemente la gamma dinamica. Il loro prototipo, riportato nella rivista “Advances in Radio Science” non soffre di problemi di saturazione, il che significa che può continuare a catturare più dati nelle alte luci nel momento in cui altri sensori sarebbero virtualmente accecati.
A differenza dei chip CMOS convenzionali, il “pixel autoresettabile” di questo prototipo non si limita a comunicare in caso di saturazione di essere arrivato al limite, ma si resetta e ha un circuito che conta quante volte ha dovuto resettare durante l’esposizione. Contenendo anche un circuito di conversione analogico-digitale convenzionale è in grado di misurare la carica residua alla fine dell’esposizione.
Questo significa che non è necessario limitare l’esposizione per evitare le bruciature e si può invece impostare un’esposizione ottimale per catturare il soggetto, con la certezza che ciò non si tradurrà in un’esplosione delle alte luci. Nel loro lavoro, i ricercatori dell’Institut für Mikroelektronik Stuttgart hanno creato una serie di pixel di prova con pattern diversi, e ora si concentreranno su quello che ha dato la risposta più lineare a diversi livelli di luce, sia in termini di caratteristiche di reset che di modalità ADC (Analog-to-Digital Conversion) convenzionale.
Questo lavoro è ancora in una fase iniziale e si concentra principalmente sul video per applicazioni industriali, anche se il ricercatore capo Stefan Hirsch afferma che fondamentalmente dovrebbe essere possibile utilizzare questa tecnologia anche per le immagini statiche.
Attualmente, il circuito di conteggio aggiuntivo mostra un fotodiodo sensibile alla luce in ogni pixel molto piccolo, che occupa solo il 4,4% della superficie del pixel totale. Un passaggio a un progetto CMOS impilato, con la circuiteria costruita su diversi strati, aumenterebbe questa percentuale, con un potenziale di pixel larghi 20μm con circa il 13% dell’area sensibile alla luce. Un design a tre strati potrebbe consentire pixel ancora più piccoli. Per fare un paragone, i pixel della Full-Frame Sony a7S II sono larghi circa 8,5μm, quindi c’è ancora molto lavoro da fare per trovare un modo di utilizzare tale tecnologia su fotocamere di largo consumo.
Se questa tecnologia fosse ulteriormente sviluppata e introdotta nelle fotocamere digitali, potrebbe trasformare la mentalità con cui i fotografi scattano – invece di cercare di capire cose come il mosso, la profondità di campo, il rumore e le bruciature che incombono sul processo, ci si potrebbe concentrare di più sulla creatività e meno sul perfezionamento dell’esposizione.
Silvio Villa