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.
K oblíbeným
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
Leica uvedla APO-Summicron-SL 50mm f/2 Leica uvedla APO-Summicron-SL 50mm f/2
Novinkou pro systém L-Mount je objektiv z dílen Leicy, model APO-Summicron-SL 50mm f/2. Tato světelná padesátka nabídne odolnou konstrukci i velmi rychlý autofokus díky technologii Dual Syncro Drive.
Dnes, aktualita, Milan Šurkala1 komentář
Meike uvádí makro objektiv MK 85mm F2.8 Meike uvádí makro objektiv MK 85mm F2.8
Od společnosti Meike jsme se dočkali nového manuálního makro objektivu MK 85mm f/2.8. Ten je určený nově i pro další full frame CSC fotoaparáty a má dle výrobce dosahovat netradičně vysokého zvětšení 1,5:1.
Včera, aktualita, Milan Šurkala
Sony zářilo v EISA Awards 2019, má 6 ocenění Sony zářilo v EISA Awards 2019, má 6 ocenění
Společnosti Sony se i letos hodně dařilo a v anketě EISA Awards 2019 zazářila. Dostala totiž ze všech výrobců fotografické techniky nejvyšší počet ocenění, šest. Dařilo se především full frame objektivům.
Včera, aktualita, Milan Šurkala2 komentáře
Pinhole Pro X, pinhole objektiv se zoomem Pinhole Pro X, pinhole objektiv se zoomem
Na Kickstarteru se objevil zajímavý objektiv Pinhole Pro X. Jak už napovídá první slovo, jde o objektiv typu pinhole, tedy s velmi malým otvorem bez optiky. Tentokrát bude zajímavý tím, že má až 2× zoom.
Včera, aktualita, Milan Šurkala
Doporučené fotoaparáty: srpen 2019 Doporučené fotoaparáty: srpen 2019
Při výběru nového zařízení pro pořizování fotografií není jednoduché se vyznat ve stále dost široké nabídce nejrůznějších fotoaparátů. Náš pravidelný průvodce tím nejlepším by vám v tom ale mohl pomoci.
Včera, návod, Milan Šurkala54 komentářů