www.digimanie.cz
>
>
>

BSI CMOS snímač: popis technologie

BSI CMOS snímač: popis technologie
, , článek
V současné době je v mnoha novinkách digitálních fotoaparátu představován "nový" typ CMOS snímače značený jako BSI CMOS. Dnes si stručně popíšeme obecný princip snímání obrazu, co se skrývá za BSI označením a jaký dopad má tato technologie na vlastnosti CMOS.
Kapitoly článku:
reklama
Samsung, Casio, Fujifilm, Sony... dokonce i Apple využívají ve svých nových zařízeních backside-illuminated CMOS snímač známý pod zkratkou jako BSI CMOS. Abychom mohli přejít k vysvětlení této technologie, musíme si nejprve uvědomit, jak vlastně obrazový senzor funguje. Jen díky tomu pochopíme princip BSI CMOS snímacího senzoru a porozumíme mu.


V čem spočívá odlišnost BSI technologie?
zdroj: fujifilm.co.uk

Nejčastěji používanými typy snímacích senzorů jsou v současné době CCD (Charge Coupled Devices) nebo CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor).

Logické obvody typu CMOS jsou známy již od roku 1963, kdy byla tato technologie vyvinuta Frankem Wanlassem a následně roku 1967 patentována. Pro využití snímání obrazu však od 70. let 20. století převládala technologie CCD.

Oba typy snímačů jsou založeny na dvourozměrném poli pixelů, kde každý z nich obsahuje světlocitlivý prvek - fotodiodu schopný přeměňovat část optického záření na elektrický signál (pro zjednodušení si jej můžete představit jako malý solární panel).

Děje se tomu v důsledku tzv. fotovoltaické odezvy, ke které dojde, když je povrch křemíku vystaven světlu. Fotony viditelného spektra a blízkého IR záření mají dostatek energie k uvolnění elektronů z atomů tvořících křemíkovou strukturu a počet uvolněných elektronů je úměrný množství dopadajícího světla.


Princip konverze světelné energie v křemíku na elektrický náboj
zdroj: suniva.com

Vzniklý elektrický signál je následně digitalizován a převeden na jasovou hodnotu v obraze, kterou vnímáme jako digitální fotografii (pro jednoduchost popisu uvažujeme pouze šedotónovou fotografii).

Obě technologie (CCD/CMOS) se liší právě ve způsobu "sběru" elektrického náboje z jednotlivých pixelů.

CCD transportuje elektrický náboj přes celý snímač až ke kraji, kde je vyčítán. Většina současných CMOS snímačů funguje na principu použití tranzistoru u každého pixelu, který zesílí a odvede elektrický signál přímo od něj (pro představu, jako by od každého pixelu vedl elektrický vodič). Takovýmto CMOS snímačům se říká aktivní (APS - Active Pixel Sensors).


Princip sběru elektrického náboje u CCD snímače
zdroj: prophotowiki.com

U CMOS snímače může být tedy každý pixel vyhodnocen individuálně, nezávisle na hodnotách elektrického náboje v okolních pixelech. Výroba takového CMOS obrazového snímače má velmi blízko k výrobnímu procesu klasických mikroprocesorů.


Struktura 2D pole APS CMOS snímače se znázorněním jednotlivých pixelů se zesilovači (PD = fotodioda)
zdroj: commons.wikimedia.org

Z výše uvedených teoretických poznatků se odvíjí i obecné vlastnosti obou snímačů. V tomto případě se zaměříme zejména na citlivost. Jelikož každý pixel CMOS snímače obsahuje několik tranzistorů, je jeho citlivost na světlo nižší, protože část fotonů (částic světla) namísto světlocitlivé vrstvy dopadne právě na tranzistory. Mezi další, nyní pro nás méně podstatné vlastnosti, patří nižší spotřeba energie CMOS snímače nebo jejich levnější výroba (možnost výroby v klasické křemíkové produkční linii jako mikroprocesory).

V následující podkapitole si vysvětlíme, jaký je rozdíl mezi klasickým konvenčním CMOS a BSI CMOS snímačem společně s popisem této technologie.
Nejnovější články
Panasonic ukázal full frame S1 a S1R se 4K60p i Dual IS Panasonic ukázal full frame S1 a S1R se 4K60p i Dual IS
Jak se očekávalo, tak se i stalo. Panasonic ukázal na Photokině nové full frame CSC fotoaparáty. Jde o modely Lumix S1 a S1R. Panasonic nenechal nic náhodě a přinesl např. duální stabilizaci, 4K 60p video i dva sloty pro paměťové karty.
Dnes, aktualita, Milan Šurkala4 komentáře
Irix uvedl makro objektiv 150mm f/2.8 1:1 Macro Irix uvedl makro objektiv 150mm f/2.8 1:1 Macro
Vedle širokoúhlých 11mm a15mm objektivů bude Irix nově vyrábět i jeden makro objektiv. Půjde o model 150mm f/2.8 1:1 Macro v nové řadě Dragonfly. Těšit se lze na podporu důležitých full frame systémů zrcadlovek.
Dnes, aktualita, Milan Šurkala
Venus Optics představil spoustu nových objektivů Laowa Venus Optics představil spoustu nových objektivů Laowa
Společnost Venus Optics představila obrovské množství nových objektivů Laowa. Najdete zde objektivy pro Micro Four Thirds, a to ať už klasické světelné objektivy nebo 210° rybí oko, nechybí ani full frame zoom pro Sony.
Dnes, aktualita, Milan Šurkala
Video stativy Manfrotto CF Twin s vyšší tuhostí Video stativy Manfrotto CF Twin s vyšší tuhostí
Společnost Manfrotto představila nové stativy určené pro natáčení videa, které se vyznačují jedním nepříliš obvyklým řešením. Mají totiž dvojité nohy. Slibují větší tuhost a jsou vyrobeny z uhlíkových vláken.
Dnes, aktualita, Milan Šurkala
Tokina uvedla světelný objektiv Opera 50mm F1.4 FF Tokina uvedla světelný objektiv Opera 50mm F1.4 FF
Po půl roce od oznámení vývoje nového objektivu Tokina Opera 50mm F1.4 FF se objevuje jeho finální verze. Ta bude mít i ultrazvukový zaostřovací motorek, takže nebudete muset ostřit výhradně ručně.
Včera, aktualita, Milan Šurkala