Quali sono i vantaggi o gli svantaggi di un sensore CMOS retroilluminato?

L' iPhone 4s utilizza un sensore CMOS retroilluminato e ho notato che lo fanno anche alcune altre fotocamere point and shoot. Cosa significa questo per la fotografia e se è un vantaggio perché le fotocamere DSLR non la usano?

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Normalmente nella produzione di un sensore per telecamera i "pixel" fotosensibili sono formati sopra un wafer di silicio, sul quale vengono aggiunti diversi strati di circuiti per facilitare la lettura dei valori dei pixel. Questo circuito impedisce a parte della luce incidente di colpire le aree fotosensibili, riducendo la sensibilità del sensore (richiedendo quindi una maggiore amplificazione, che aumenta il rumore).

I sensori BSI sono creati allo stesso modo, ma il wafer di silicio viene capovolto e rettificato per renderlo abbastanza sottile da consentire alla luce di passare attraverso l'altro lato. Il circuito di lettura non interferisce più e consente al sensore di catturare fino al doppio della luce.

Esistono problemi associati a questa tecnica: il montaggio dei circuiti in questo modo aumenta il cross-talk, per cui i segnali su linee diverse interferiscono l'uno con l'altro - questo può far sanguinare i pixel l'uno nell'altro.

Gli unici sensori commerciali BSI ad oggi sono unità molto piccole, telefoni cellulari e dimensioni compatte. La tecnologia è considerata da alcuni come un espediente di marketing, che non produce realmente i vantaggi dichiarati. Ciò è dovuto principalmente a:

• L'efficienza è più importante con i sensori più piccoli in quanto i loro pixel più piccoli catturano meno luce per cominciare.

• I guadagni derivanti dallo spostamento del cablaggio verso la parte posteriore sono apparentemente migliori quando le dimensioni dei pixel colpiscono circa 1,1 micron (come nel caso del sensore iPhone da 8 MP). Per pixel più grandi le perdite dovute al cablaggio non sono così grandi (poiché c'è più spazio per i fili).

• Avere lo strato di metallizzazione sulla parte anteriore provoca anche effetti di diffrazione che sono significativi in ​​quanto i pixel sono solo un paio di volte la lunghezza d'onda della luce.

• I processi di produzione sono più difficili, riducendo la resa, rendendo costoso il ridimensionamento del progetto.

• I sensori BSI sono meccanicamente molto più deboli a causa dell'assottigliamento dei wafer, un sensore BSI di grandi dimensioni sarebbe molto soggetto a rotture.

I sensori CMOS consentono un funzionamento molto più veloce poiché possono essere letti molto rapidamente.

Back-Side-Illumination (BSI) significa che i circuiti si trovano sul lato opposto rispetto alla luce in entrata. Ciò consente di catturare più luce rispetto a un design standard.

Le DSLR usano il CMOS a causa della velocità , anche se i CCD sono noti per avere una qualità dell'immagine più elevata e quelli sono usati nelle fotocamere digitali e nei dorsi di medio formato, sebbene la velocità di scatto sia spesso limitata a 1/2 - 2 FPS, mentre le DSLR possono scattare a oltre 10 FPS.

Le DSLR usano un altro metodo per aumentare il fattore di riempimento e hanno invece un array di microlenti. Il massimo è un array microlens gapless che raccoglie tutta la luce in arrivo verso i fotositi. Immagino che potrebbero usare BSI invece, ma a volte l'array microlens viene utilizzato per correggere la caduta di luce dovuta all'angolo di indicazione, qualcosa con cui BSI non aiuta.