Größenkampf der Smartphone-Kamerasensoren: Designkompromisse und Durchbrüche bei 1-Zoll-Sensormodulen

Im Rennen um die Smartphone-Technologie war die Sensorgröße schon immer ein umkämpftes Feld. Von den frühen 1/2,5 Zoll bis hin zu den heutigen 1-Zoll-Sensoren Sensor, versuchen, durch physische Hardware-Upgrades einen qualitativen Sprung in der Bildqualität zu erreichen. Sobald die Sensorgröße jedoch den kritischen Punkt durchbricht, wird der Widerspruch zwischen dem optischen Modul und dem Gehäusedesign allmählich deutlicher, und es entwickelt sich ein Spiel um die technische Route.

Die Vorteile eines großen Sensors liegen auf der Hand: Eine größere lichtempfindliche Fläche kann mehr Photonen einfangen, wodurch die Aufnahmefähigkeit bei schwachem Licht und der Dynamikumfang deutlich verbessert und gleichzeitig natürlichere Hintergrundunschärfeeffekte erzielt werden. Nehmen wir beispielsweise das mit LYT900 ausgestattete OPPO Find X7 Ultra: Sein 1-Zoll-Sensor hat durch 22-nm-Prozesstechnologie und DI-ADC-Technologie volle DCG-HDR-Fähigkeit erreicht und mit sofortiger Doppelabtastung die Dynamikleistung der rechnergestützten Fotografie auf ein neues Niveau gehoben. Das vivo X100 Ultra optimiert durch die optische Linsengruppe 1G+7P mit Zeiss T*-Beschichtung die optische Leistung des großen Sensors weiter und gewährleistet die präzise Wiedergabe von Details und Farben. Die Vergrößerung der physischen Größe bringt jedoch heikle Probleme mit sich. Beim frühen Modell Xiaomi 13 Ultra ist das Kameramodul 15,4 mm dick, was die Handhabung stark beeinträchtigt. Um die Bildleistung und das geringe Gewicht des Gehäuses in Einklang zu bringen, müssen die Hersteller Kompromisse eingehen. Beispielsweise verwendet Xiaomi 15 Ultra ein Mainboard-Design, um Platz für die Kamerakomponente zu schaffen, opfert dabei aber einen Teil des Motorvolumens; Huawei Pura 70 Ultra integriert durch die „Stellar-Modul-Teleskopstruktur“ den 1-Zoll-Sensor mit großer Blende F1.6 in ein 8,4-mm-Gehäuse und erzielt damit einen großen Durchbruch in der Industrie.

Angesichts des Größenengpasses begannen Hersteller, verschiedene technische Ansätze zu erkunden. OPP und Sony forschen und entwickeln gemeinsam die Faltpixeltechnologie (Double-Layer-Transistor-Pixel). Durch Strukturoptimierung wird das Sättigungssignal verdoppelt, der Dynamikbereich um 355 % erhöht und die Moduldicke um 3 mm reduziert, was die Bildverbesserung von Falthandys entscheidend unterstützt. Dieser technologische Durchbruch zeigt, dass die Verbesserung der Sensorleistung nicht allein durch die Vergrößerung der physischen Größe erreicht werden muss. Die Integration hoher Pixel und großer Sensoren ist ein neuer Trend. Obwohl Samsungs 200-MP-Sensor mit 1/1,3 Zoll einen Größenvorteil hat, entwickelt Sony einen größeren 200-MP-Sensor und versucht, ihn durch Hardware-Parameter zu übertreffen. Dieser technologische Wettstreit basiert im Wesentlichen auf unterschiedlichen Auffassungen der Hersteller über das Gleichgewicht zwischen Pixeldichte und lichtempfindlicher Fläche. Die Frage, wie hohe Pixel und große Sensoren auf begrenztem Raum realisiert werden können, wird künftig die Branche beschäftigen.

Während 1-Zoll-Sensoren nach wie vor die Flaggschiffmodelle dominieren, versuchen einige Hersteller, zur Vernunft zurückzukehren. Die Xiaomi 14-Serie verzichtete auf den IMX989 zugunsten des „Light and Shadow Hunter“-Sensors und gleicht Hardware-Lücken durch Blendenanpassungen und Rechenalgorithmen aus. Vivo hingegen erreichte durch AI-ISP-Chips eine Bildverarbeitung mit geringer Latenz und wandelte die computergestützte Fotografie in Echtzeit und szenariobasierte Verarbeitung um. Diese Beispiele zeigen, dass das Wettrüsten, das sich ausschließlich auf die Sensorgröße stützt, den Nutzerbedürfnissen nicht mehr gerecht wird. Die Zukunft liegt in einer tiefgreifenden Optimierung von Hard- und Software. Bemerkenswert ist, dass Innovationen im optischen Design den Durchbruch physikalischer Grenzen beschleunigen. Das optische Objektiv von Huawei und das Periskop-Doppelkamerasystem von OPPO rekonstruieren durch strukturelles Design den optischen Pfad auf engstem Raum und behalten so die Vorteile großer Sensoren bei, während gleichzeitig ein schlankes Design berücksichtigt wird. Diese Art von „Zauberei im Schneckenhaus“ könnte die Handy-Bildgebung in eine neue Ära der „Ural-Innovation“ führen.

Der Kampf um die Sensorgröße bei Smartphone-Kameras ist noch lange nicht vorbei, doch der Fokus der Branche hat sich vom reinen Hardwarevergleich auf Technologie und Benutzerfreundlichkeit verlagert. Die zunehmende Verbreitung von 1-Zoll-Sensoren ist nicht nur ein Meilenstein, sondern auch ein neuer Ausgangspunkt – sie zwingt Hersteller dazu, innovativere Lösungen auf begrenztem Raum zu finden und die Bildtechnologie zu verfeinern und zu verbessern. Dank kontinuierlicher Durchbrüche in der Materialwissenschaft und Algorithmen könnten Smartphones in Zukunft die traditionelle Vorstellung „Der größere Sensor gewinnt“ hinter sich lassen und ein perfektes Gleichgewicht zwischen Schlankheit und Bildqualität finden.