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
Cosina uvedla retro objektiv Voigtländer Ultron 28mm f/2 Cosina uvedla retro objektiv Voigtländer Ultron 28mm f/2
Společnost Cosina přichází na trh s novým objektivem Voigtländer Ultron 28mm f/2. Ten bude k dispozici ve dvou variantách, obě se však budou vyznačovat retro designem. Patří totiž do řady objektivů Vintage Line.
17.4.2021, aktualita, Milan Šurkala
Samsung prý ukončí nesmyslnou megapixelovou válku ve smartphonech Samsung prý ukončí nesmyslnou megapixelovou válku ve smartphonech
Objevují se informace o tom, že chce společnost Samsung přehodnotit své snahy na poli mobilních snímačů a jejich vysokého rozlišení. Spekuluje se tak, že se možná připravovaný 600MPx senzor ani neobjeví.
16.4.2021, aktualita, Milan Šurkala4 komentáře
Sony Xperia 1 III a 5 III přichází se 105mm telezoomem Sony Xperia 1 III a 5 III přichází se 105mm telezoomem
Sony uvedlo dva nové mobilní telefony Xperia 1 III a Xperia 5 III. Oba dva míří především na náročnější tvůrce obsahu. V případě prvního modelu tu máme dokonce 4K displej. Oba pak mají telemodul s optickým zoomem na přepočtených 105 mm.
16.4.2021, aktualita, Milan Šurkala
Vysoce světelný širokáč: Fujinon XF 18mm F1.4 R LM WR Vysoce světelný širokáč: Fujinon XF 18mm F1.4 R LM WR
Pro systém Fujifilm X byl představen další objektiv. Tentokrát je to širokoúhlý model s překvapivě dobrou světelností F1,4. Jeho reálná ohnisková vzdálenost činí 18 mm, po přepočtu je to pak 27 mm.
15.4.2021, aktualita, Milan Šurkala
Dron DJI Air 2S byl oficiálně představen. S výrazně lepší kamerou Dron DJI Air 2S byl oficiálně představen. S výrazně lepší kamerou
DJI uvádí nástupce pro Mavic Air 2, který přichází nejen s kratším názvem, ale především kamerou s kvalitnějším senzorem. Díky tomu lze pořizovat 20MPx fotky nebo 5.4K videa. Přidány byly také nové antikolizní senzory.
15.4.2021, aktualita, Jáchym Šlik