Войти
Сравнение упрощенных пикселей с задней и передней подсветкой поперечные сечения A датчик с задней подсветкой, также известный как датчик задней подсветки (BSI или BI ), представляет собой тип цифрового датчик изображения, в котором используется новая компоновка элементов формирования изображения для увеличения количества захваченного света и, таким образом, улучшения характеристик при слабом освещении.
Этот метод некоторое время использовался в специализированных ролях, таких как камеры наблюдения при слабом освещении и астрономические датчики, но был сложен в разработке и требовал дальнейшего совершенствования, чтобы получить широкое распространение. Sony была первой, кто сократил эти проблемы и их стоимость в достаточной степени, чтобы представить 5-мегапиксельный 1,75 мкм BI CMOS-датчик по обычным потребительским ценам в 2009 году. от Технологии OmniVision с тех пор использовались в бытовой электронике других производителей, например, в смартфоне HTC EVO 4G Android, и в качестве основной точки продажи камеры в iPhone 4 от Apple..
Традиционный с передней подсветкой цифровая камера сконструирована аналогично человеческому глазу, с линзой спереди и фотодетекторами сзади. Эта традиционная ориентация датчика размещает активную матрицу цифровой камеры датчик изображения - матрицу отдельных элементов изображения - на его передней поверхности и упрощает производство. Однако матрица и ее проводка отражают часть света, и, таким образом, слой фотокатода может принимать только остальную часть входящего света; отражение уменьшает сигнал, который доступен для захвата.
Датчик с обратной засветкой содержит те же элементы, но прокладывает проводку за слоем фотокатода, переворачивая кремниевую пластину во время производства и затем утонча его обратная сторона, так что свет может падать на слой фотокатода, не проходя через слой разводки. Это изменение может повысить вероятность захвата входного фотона с примерно 60% до более 90% (т. Е. На 1/2 ступени быстрее) с наибольшей разницей, реализуемой при небольшом размере пикселя, поскольку свет Площадь захвата, получаемая при перемещении проводки от верхней (падающий свет) к нижней поверхности (перефразируя конструкцию BSI), пропорционально меньше для большего пикселя. Датчики BSI-CMOS наиболее эффективны при частичном солнечном свете и других условиях низкой освещенности. Размещение проводки за световыми датчиками аналогично разнице между глазом головоногих и глазом позвоночного. Ориентация активной матрицы транзисторов за слоем фотокатода может привести к множеству проблем, таких как перекрестные помехи, которые вызывают шум, темный ток и смешение цветов между соседними пикселями. Утончение также делает кремниевую пластину более хрупкой. Эти проблемы можно решить путем улучшения производственных процессов, но только за счет снижения урожайности и, как следствие, более высоких цен. Несмотря на эти проблемы, ранние датчики BI нашли применение в нишевых ролях, где их лучшая производительность при слабом освещении была важна. Раннее использование включало промышленные датчики, камеры видеонаблюдения, камеры для микроскопов и астрономические системы.
Другие преимущества датчика BSI включают более широкий угловой отклик (что дает большую гибкость при проектировании линз) и, возможно, более высокую скорость считывания. К недостаткам можно отнести худшую однородность ответа.
Промышленные обозреватели отметили, что датчик с задней подсветкой теоретически может стоить меньше, чем аналогичная версия с передней подсветкой. Способность собирать больше света означала, что матрица сенсоров аналогичного размера могла предложить более высокое разрешение без падения производительности при слабом освещении, иначе связанного с гонкой мегапикселей (MP). В качестве альтернативы, такое же разрешение и возможность работы в условиях низкой освещенности могут быть предложены на меньшем чипе, что снижает затраты. Ключом к достижению этих преимуществ мог бы стать усовершенствованный процесс, решающий проблемы выхода продукции, в основном за счет улучшения однородности активного слоя на передней части детекторов.
Важный шаг к внедрению датчиков BI был сделан, когда OmniVision Technologies отобрали образцы своих первых датчиков с использованием этой технологии в 2007 году. Однако эти датчики не получили широкого распространения из-за их высокой стоимости. Работа Sony над новыми материалами и технологиями для фотодиодов позволила им представить первый потребительский сенсор с обратной засветкой как их CMOS-матрицу «Exmor R » в августе 2009 года. По данным Sony, новый материал предлагает сигнализацию +8 дБ и шум -2 дБ. В сочетании с новой компоновкой с задней подсветкой датчик улучшил характеристики при слабом освещении почти в два раза.
Конкуренты последовали их примеру, и к концу года большинство компаний предлагали версию с максимальной высотой -конечные изделия. OmniVision продолжает продвигать эту технологию в своих продуктовых линейках. В отличие от этого, в iPhone 4s используется датчик производства Sony. Другой пример - HTC EVO 4G, который имеет 8-мегапиксельный датчик BSI с разрешением 1,4 мкм от OmniVision. В 2011 году Sony внедрила сенсор Exmor R в свой флагманский смартфон Sony Ericsson Xperia Arc.
. В январе 2012 года Sony разработала сенсор с задней подсветкой с использованием Stacked CMOS, в котором вспомогательная схема перемещена под секцию активных пикселей., что дает еще 30% улучшение способности захвата света. Sony выпустила его на рынок в августе 2012 года под названием Exmor RS с разрешением 13 и 8 эффективных мегапикселей.
В сентябре 2014 года Samsung анонсировала первый в мире датчик APS-C, использующий пиксельную технологию BSI. Этот 28-мегапиксельный сенсор (S5KVB2) был использован в их новой компактной системной камере NX1 и был продемонстрирован вместе с камерой на Photokina 2014.
В июне 2015 года Sony анонсировала первую камеру с задней подсветкой полнокадровая матрица, α7R II.
В августе 2017 года Nikon объявила о выпуске модели Nikon D850, полнокадровой цифровой SLR Камера будет иметь датчик с задней подсветкой на новом датчике 45,7 МП.
В сентябре 2018 года Fujifilm объявила о выпуске X-T3, беззеркальной камеры со сменным объективом с разрешением 26,1 МП <22.>APS-C Датчик Fujifilm X-Trans датчик с задней подсветкой.
