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.
reklama
Nejnovější články
Tamron oznámil vývoj objektivu 70-300mm f/4.5-6.3 Di III RXD Tamron oznámil vývoj objektivu 70-300mm f/4.5-6.3 Di III RXD
Tamron dnes oficiálně oznámil, že vyvíjí telezoom objektiv 70-300mm f/4.5-6.3 Di III RXD (Model A047), který bude určen pro bajonet Sony FE, tedy full frame CSC fotoaparáty této značky. Má mít poměrně kompaktní konstrukci.
Včera, aktualita, Milan Šurkala
Olympus OM-D E-M10 Mark IV dostává 20MPx čip Olympus OM-D E-M10 Mark IV dostává 20MPx čip
Společnost Olympus inovovala nabídku svých levnějších modelů OM-D. Přichází nový E-M10 Mark IV, který dostává např. 20MPx senzor, o něco výkonnější mechanickou stabilizaci i vylepšený systém autofokusu.
Včera, aktualita, Milan Šurkala16 komentářů
Olympus uvádí telezoom M.Zuiko Digital ED 100-400mm F5.0-6.3 IS Olympus uvádí telezoom M.Zuiko Digital ED 100-400mm F5.0-6.3 IS
Olympus dnes představil několik novinek pro svůj Micro Four Thirds systém. Jde např. o nový telezoom M.Zuiko Digital ED 100-400mm F5.0-6.3 IS s nadprůměrným telemakrem a podporou telekonvertorů.
Včera, aktualita, Milan Šurkala4 komentáře
Zvědavá chobotnice se přetahovala s potápěčem o GoPro kameru Zvědavá chobotnice se přetahovala s potápěčem o GoPro kameru
Fotografové a kameramani si někdy musí na své vybavení dávat pozor před příliš zvědavými a odvážnými zvířaty. O tom se přesvědčil i potápěč, jehož GoPro kamery se zmocnila chobotnice a nechtěla ji pustit. 
3.8.2020, aktualita, Kateřina Hoferková4 komentáře
Cloudová služba image.canon dočasně odstavena, mizely z ní fotky Cloudová služba image.canon dočasně odstavena, mizely z ní fotky
Cloudová služba image.canon zaznamanela nepříjemný problém. Zjistilo se, že z ní mizely fotografie, které měly být stále uloženy, a tak se společnost Canon rozhodla tuto službu dočasně odstavit.
3.8.2020, aktualita, Milan Šurkala2 komentáře