Những lợi thế hoặc bất lợi của cảm biến CMOS chiếu sáng trở lại là gì?

Các 4s iPhone sử dụng một backlit cảm biến CMOS, và tôi đã nhận thấy rằng một số máy ảnh ngắm và chụp khác làm là tốt. Điều đó có nghĩa gì đối với nhiếp ảnh, và nếu đó là một lợi ích tại sao máy ảnh DSLR không sử dụng nó?

Ngoài ra các thuật ngữ tôi tìm thấy: Đèn nền, Chiếu sáng ngược, Chiếu sáng mặt sau, BSI, BI

Thông thường trong quá trình sản xuất cảm biến máy ảnh, các "pixel" nhạy sáng được hình thành trên một tấm wafer silicon, trên đó một số lớp mạch được thêm vào để tạo điều kiện đọc các giá trị pixel. Mạch này ngăn một số ánh sáng tới chiếu vào vùng nhạy sáng, làm giảm độ nhạy của cảm biến (do đó cần nhiều khuếch đại hơn, làm tăng nhiễu).

Các cảm biến BSI được tạo ra theo cùng một cách, nhưng wafer silicon được lật và hạ xuống để làm cho nó đủ mỏng để ánh sáng chiếu qua từ phía bên kia. Mạch đọc không còn cản trở và cho phép cảm biến thu được ánh sáng gấp đôi.

Có một số vấn đề liên quan đến kỹ thuật này: việc gắn mạch theo cách tăng khả năng đàm thoại chéo, theo đó các tín hiệu trên các đường khác nhau giao thoa với nhau - điều này có thể khiến các pixel bị chảy vào nhau.

Các cảm biến BSI thương mại duy nhất cho đến nay là các đơn vị rất nhỏ, điện thoại di động và kích thước nhỏ gọn. Công nghệ này được một số người coi là một mánh lới quảng cáo tiếp thị, không thực sự tạo ra các lợi ích được yêu cầu. Điều này chủ yếu là do:

• Hiệu quả là quan trọng hơn với các cảm biến nhỏ hơn vì các pixel nhỏ hơn của chúng thu được ít ánh sáng hơn để bắt đầu.

• Đạt được từ việc di chuyển hệ thống dây ra phía sau rõ ràng là lớn nhất khi kích thước pixel đạt khoảng 1,1 micron (chẳng hạn như trường hợp với cảm biến iPhone 8MP). Đối với các pixel lớn hơn, tổn thất do hệ thống dây điện không lớn (vì có nhiều không gian hơn cho các dây).

• Có lớp kim loại hóa ở mặt trước cũng gây ra hiệu ứng nhiễu xạ rất có ý nghĩa vì các pixel chỉ bằng một vài lần bước sóng ánh sáng.

• Các quy trình sản xuất khó khăn hơn, làm giảm năng suất, khiến cho việc mở rộng thiết kế trở nên tốn kém.

• Cảm biến BSI yếu hơn về mặt cơ học do mỏng wafer, cảm biến BSI lớn sẽ rất dễ bị vỡ.

Cảm biến CMOS cho phép hoạt động nhanh hơn nhiều vì chúng có thể được đọc cực kỳ nhanh chóng.

Back-Side-Illumination (BSI) có nghĩa là mạch ở phía đối diện so với ánh sáng tới. Điều này cho phép nó thu được nhiều ánh sáng hơn so với thiết kế tiêu chuẩn.

Máy ảnh DSLR sử dụng CMOS vì tốc độ , mặc dù các máy ảnh CCD được biết là có chất lượng hình ảnh cao hơn và chúng được sử dụng trong máy ảnh kỹ thuật số và định dạng trung bình, mặc dù tốc độ chụp thường bị giới hạn ở 1/2 - 2 FPS, trong khi máy ảnh DSLR có thể chụp trên 10 FPS.

Máy ảnh DSLR sử dụng một phương pháp khác để tăng hệ số lấp đầy và thay vào đó có một mảng microlens. Cuối cùng là một mảng microlens không khe hở, tập hợp tất cả ánh sáng tới vào các bức ảnh. Tôi tưởng tượng họ có thể sử dụng BSI thay vào đó, nhưng đôi khi, mảng microlens được sử dụng để điều chỉnh giảm ánh sáng do góc chỉ thị, điều mà BSI không giúp được.