Back-belyste sensor

En back-belyste sensor, også kendt som belysningssensor på bagsiden, er en form for digital billedsensor, som anvender et hidtil ukendt arrangement af de billeddannende elementer for at forøge mængden af ​​lys fanget og derved forbedre ydelse i svagt lys. Teknikken blev brugt i nogen tid i specialiserede roller som lav-lys overvågningskameraer og astronomi sensorer, men var kompliceret at opbygge og krævede yderligere forfinelse for at blive udbredt. Sony var den første til at reducere disse problemer og deres omkostninger i tilstrækkelig grad at indføre en 5-megapixel 1,75 um BI CMOS-sensor på generalforsamlingen forbrugerpriser i 2009. BI sensorer fra Omnivision Technologies er siden blevet brugt i forbrugerelektronik fra andre producenter som i HTC EVO 4G, Android smartphone, og som et vigtigt salgsargument for kameraet i Apples iPhone 4.

Beskrivelse

En traditionel, front-belyste digitalt kamera er konstrueret på en måde svarende til det menneskelige øje, med en linse ved fronten, ledninger i midten, og fotodetektorer på bagsiden. Denne traditionelle orientering af sensoren placerer aktive matrix af det digitale kamera billedsensor en matrix af individuelle billedelementer på forsiden overflade og forenkler fremstilling. Matrixen og dens ledningsføring afspejler imidlertid noget af lyset, og dermed fotokatoden lag kan kun modtage den resterende del af det indkommende lys; refleksion reducerer signal, der er klar til at blive fanget.

En back-belyste sensor indeholder de samme elementer, men orienterer ledninger bag fotokatoden lag ved spejlvende silicium wafer under fremstilling og derefter udtynding sin bagsiden, så lyset kan ramme fotokatoden lag uden at passere gennem ledninger lag. Denne ændring kan forbedre chancen for et input foton blive fanget fra ca. 60% til over 90%, med den største forskel realiseres, når pixel størrelse er lille, som lyset fangstområdet opnået i at flytte ledningerne fra top til bund overflade er forholdsmæssigt mindre for et større pixel. BSI-CMOS-sensorer er mest fordelagtige i delvis sol og andre dårlige lysforhold. Placering af ledninger bag lyssensorer svarer til forskellen mellem en blæksprutter øje og et hvirveldyr øje. Orientere de aktive matrix transistorer bag fotokatoden lag kan føre til en masse problemer, såsom krydstale, hvilket forårsager støj, mørk strøm og farveblanding mellem tilstødende pixels. Udtyndingen gør også siliciumskiven mere skrøbelig. Disse problemer kunne løses gennem forbedret fremstillingsprocesser, men kun på bekostning af lavere renter, og dermed højere priser. På trods af disse problemer, tidlige BI sensorer fundet anvendelser i niche roller, hvor deres bedre ydelse i svagt lys var vigtigt. Tidlige anvendelser omfattede industrielle sensorer, overvågningskameraer, mikroskop kameraer og astronomi-systemer.

Iagttagere i branchen bemærkes, at en back-belyste sensor teoretisk kunne koste mindre end en tilsvarende front-belyste version. Evnen til at indsamle mere lys betød, at en tilsvarende størrelse sensorarray kunne tilbyde højere opløsning uden faldet i svagt lys ellers er forbundet med megapixel løbet. Alternativt kunne den samme opløsning og lav lys kapacitet blive tilbudt på en mindre chip, sænke omkostningerne. Nøglen til at opnå disse fordele vil være en forbedret proces, adresseret problemerne udbytte, hovedsagelig ved at forbedre ensartetheden af ​​et aktivt lag på forsiden af ​​detektorerne.

Et stort skridt i vedtagelsen af ​​BI sensorer blev gjort, da Omnivision Technologies stikprøven deres første sensorer ved hjælp af teknikken i 2007. Disse sensorer dog ikke se udbredt anvendelse på grund af deres høje omkostninger. Sonys arbejde med nye foto diode materialer og processer tillod dem at introducere den første forbruger back-belyste sensor som deres CMOS-baserede "Exmor R" i august 2009. Ifølge Sony, det nye materiale tilbydes +8 dB signalering og -2 dB støj . Når det kombineres med den nye back-belyste layout, sensoren forbedret ydelse i svagt lys med så meget som to gange.

Konkurrenter fulgte trop, og ved udgangen af ​​året fleste virksomheder tilbyder en udgave i deres high-end produkter. Omnivision har fortsat med at skubbe teknologien ned deres produktlinjer. Derimod iPhone 4s en sensor, fremstillet af Sony. Et andet eksempel er HTC EVO 4G, som er udstyret med en 8 MPX, 1,4 um pixel BSI sensor fra Omnivision. I 2011 Sony implementeret deres Exmor R-sensor i deres flagskib smartphone Sony Ericsson Xperia Arc.

Stacked CMOS

I januar 2012, Sony udviklet bagsiden belyste sensor videre med Stacked CMOS, hvor den bærende kredsløb bevæges under den aktive pixel afsnit, giver yderligere 30% forbedring for lys opfangende evne. Dette blev kommercialiseret af Sony i august 2012, da Exmor RS med beslutninger af 13 og 8 effektive megapixel. Produkter forventes i 2013.

  0   0
Forrige artikel Charles Grafton Side
Næste artikel Dane Fife

Kommentarer - 0

Ingen kommentar

Tilføj en kommentar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tegn tilbage: 3000
captcha