백라이트 센서

Back-illuminated sensor
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단순화된 후면 조명과 전면 조명 픽셀 단면 비교

후면 조명(BI) 센서라고도 하는 백 라이미네이션 센서는 디지털 이미지 센서의 일종으로, 촬영되는 빛의 양을 증가시켜 저조도 성능을 향상시키는 새로운 이미지 소자의 새로운 배치를 사용합니다.

이 기술은 한동안 저조도 보안 카메라와 천문학 센서와 같은 전문적 역할에 사용되었지만, 제작이 복잡했고 널리 쓰이기 위해서는 추가적인 개선이 필요했다.소니는 [1][2]2009년 일반 소비자 가격으로 500만 화소 1.75µm BI CMOS 센서를 도입할 정도로 이러한 문제와 비용을 줄인 최초의 기업이었다.이후 OmniVision Technologies의 BI 센서는 HTC EVO 4G[3][4] Android 스마트폰과 마찬가지로 다른 제조사의 가전제품과 애플의 iPhone [5][6]4 카메라의 주요 판매 포인트로 사용되고 있습니다.

묘사

기존의 전면 조명 디지털 카메라는 전면에는 렌즈가, 후면에는 광검출기가 있는 인간의 눈과 유사한 방식으로 제작되었다.이 센서의 전통적인 방향은 디지털 카메라 이미지 센서의 액티브 매트릭스(개개의 화소 매트릭스)를 전면에 배치하여 제조를 단순화합니다.그러나 매트릭스와 그 배선은 빛의 일부를 반사하기 때문에 광음극층은 들어오는 빛의 나머지 부분만 수신할 수 있습니다.반사에 의해 캡처 [1]가능한 신호가 감소합니다.

백라이밍 센서는 같은 소자를 포함하고 있지만, 제조 시에 실리콘 웨이퍼를 뒤집은 후, 그 뒷면을 얇아 빛이 배선층을 [7]통과하지 않고 광음극층에 닿을 수 있도록 함으로써 배선을 배치한다.이 변화가 입력 광자의 기회로 빛을 포획 지역은 최고( 가벼운 사건)에서 위 표면에(그 BSI디자인 의역)은 proportio 배선을 움직이는에서 얻은 약 60%90%,[8](는 1/2정거장 더 빠른 포지티브)에 이르는 큰 차일 때 픽셀 크기 small,[표창 필요한]은지 알아야 잘 잡히지 않는다. 개선할 수 있다.nately 위한 작은더 큰 [citation needed]픽셀BSI-CMOS 센서는 부분 태양 및 기타 저조도 [9]조건에서 가장 유리합니다.광센서 뒤에 배선을 배치하는 것은 두족류와 척추동물의 눈 사이의 차이와 유사합니다.액티브 매트릭스 트랜지스터를 광음극층의 배후에 배치하면 크로스톡 등의 문제가 발생하여 인접한 픽셀 간에 화상 노이즈, 암전류 및 색상 혼합이 발생할 수 있습니다.또한 얇은 실리콘 웨이퍼를 더욱 취약하게 만듭니다.이러한 문제는 개선된 제조 공정을 통해 해결할 수 있지만, 낮은 수율, 결과적으로 높은 가격을 지불해야 합니다.이러한 문제에도 불구하고 초기 BI 센서는 더 나은 저조도 성능이 중요한 틈새 역할에서 사용되었습니다.초기 용도에는 산업용 센서, 보안 카메라, 현미경 카메라 및 천문학 [8]시스템이 포함되었습니다.

BSI 센서의 또 다른 장점으로는 넓은 각도 응답(렌즈 설계의 유연성이 향상됨)과 빠른 판독 속도 등이 있습니다.단점은 반응의 균일성이 떨어지는 것입니다.

업계[who?] 관측통들은 이론적으로 후면 조명 센서가 유사한 전면 조명 버전보다 비용이 적게 들 수 있다고 지적했다.더 많은 빛을 모을 수 있다는 것은 메가픽셀(MP) 경쟁에 따른 저조도 성능 저하 없이 동일한 크기의 센서 어레이가 더 높은 해상도를 제공할 수 있다는 것을 의미합니다.또, 같은 해상도와 저조도 기능을 소형 칩으로 제공해, 코스트를 삭감할 수도 있습니다.이러한 장점을 달성하기 위한 열쇠는 주로 [8]검출기 전면의 활성 층의 균일성을 개선함으로써 수율 문제를 해결하는 개선된 프로세스이다.

BI 센서 채택의 주요 단계는 OmniVision Technologies가 2007년에 [10]이 기술을 사용하여 첫 센서를 샘플링했을 때 이루어졌습니다.그러나 이 센서들은 높은 비용 때문에 널리 쓰이지 않았다.최초로 널리 사용된 BI 센서는 OmniVision OV8810으로, 2008년 9월 23일에 발표되었으며 1.4µm 크기의 [11]8메가픽셀을 포함하고 있다.OV8810은 2009년 4월과 6월에 각각 출시된 HTC 드로이드[12] 인크레더블과 HTC EVO 4G에 [4][3]사용되었다.2009년 6월, OmniVision은 5MP OV5650을 [13]발표했습니다.이것은,[14] 1300 mV/lux-sec로, 업계 최저의 스택 높이를 6 mm로 실현했습니다.애플은 아이폰4의 후면 카메라에 탑재할 OV5650을 선정해 저조도 [15]사진으로 호평을 받았다.

소니는 새로운 포토다이오드 소재와 공정을 연구하여 2009년 [1]8월에 CMOS 기반의 "Exmor R"로서 첫 번째 소비자용 백라이트 센서를 도입할 수 있었습니다.소니에 따르면, 새로운 재료는 +8dB 신호와 -2dB 노이즈를 제공했다.새로운 백라이트 레이아웃과 조합했을 때, 이 센서는 저조도 성능을 [1]2배 향상시켰습니다.아이폰4s는 소니가 제조한 이미지 센서를 채용했다.2011년, 소니는 자사의 주력 스마트폰인 소니에릭슨 엑스페리아 [16]아크에 Exmor R 센서를 실장했습니다.

2012년 1월, Sony는 Stacked CMOS를 [3]통해 후면 조명 센서를 더욱 개발했습니다.이것에 의해, 서포트 회로가 액티브 픽셀 섹션아래로 이동해, 광포착 [17]능력이 한층 더 30%향상했습니다.소니는 2012년 8월 유효 메가픽셀 해상도 13,[18] 8의 엑소 RS로 상용화했다.

삼성은 2014년 9월 세계 최초로 BSI 픽셀 [19][3]기술을 채택한 APS-C 센서를 발표했다.이 28 MP 센서(S5KVB2)는 새로운 콤팩트 시스템 카메라인 NX1에 채택되어 Photokina 2014에서 카메라와 함께 공개되었습니다.

2015년 6월, 소니는 후면 조명 풀 프레임 센서인 α7R [3]II를 채용한 최초의 카메라를 발표했습니다.

2017년 8월 니콘은 풀프레임 디지털 SLR 카메라인 니콘 D850을 새로운 45.7 MP 센서에 백라이밍 센서를 탑재할 것이라고 발표했습니다.

2018년 9월 Fujifilm은 26.1을 탑재한 미러리스 렌즈 교환식 카메라인 X-T3의 출시를 발표했습니다.MP APS-C 후지필름 X-Trans 센서 [20]백라이밍 센서

2021년 4월 Canon은 새로운 R3 모델에 35mm 풀프레임 백라이트 스택형 CMOS 센서와 DIGIC X 이미지 [21]프로세서를 탑재할 것이라고 발표했습니다.

2021년 4월 리코는 소니의 BSI 26메가픽셀 APS-C 센서와 PRIME V 이미지 [22]프로세서를 탑재한 펜탁스 K-3 III를 출시했다.

2021년 5월, 소니는 Micro Four Thirds [23]포맷을 위한 새로운 백라이트 적층 센서를 발표했습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d 소니, 2009년
  2. ^ 미국 특허 7521335, 야마나카, 히데오, '초박형 반도체 칩의 제조방법 및 장치, 초박형 후면 조명 고체 촬상 소자의 제조방법 및 장치'(2009-04-21).
  3. ^ a b c d e Zimmerman, Steven (12 October 2016). "Sony IMX378: Comprehensive Breakdown of the Google Pixel's Sensor and its Features". XDA Developers. Retrieved 17 October 2016.
  4. ^ a b "Inside the HTC EVO 4G Smart Phone with a Teardown to the Silicon". chipworks. 4 June 2010. Archived from the original on 22 July 2011. Retrieved 3 August 2011.
  5. ^ Tufegdzic, Pamela (3 September 2010). "iPhone 4 Drives Adoption of BSI Image Sensors in Smart Phones". iSuppli. Archived from the original on 19 July 2011. Retrieved 3 August 2011.
  6. ^ 애플, 2010년
  7. ^ 미국 특허 4266334, 에드워즈, 토마스 W.&Pennypacker, 로널드 S.," 묽은 기질 imagers의 제조",, RCA공사에 할당되 1981-05-12을 발표했다.
  8. ^ a b c 스웨인과 Cheskis, 2008년
  9. ^ Yoshua Goldman. "Why the iPhone 4 takes good low-light photos: BSI CMOS sensors explained!". Retrieved 29 September 2014.
  10. ^ 요시다 2007년
  11. ^ "OmniVision premieres world's first 1/3-inch, 8 megapixel CameraChip™ sensor with 1.4 micron OmniBSI™ technology". EDN. 23 September 2008.
  12. ^ Brian Klug (20 July 2010). "Motorola Droid X: Thoroughly Reviewed". Anandtech.
  13. ^ "OmniVision delivers DSC-quality imaging to high performance mobile phone market" (PDF). OmniVision. 22 June 2009.
  14. ^ "DSC-Quality Imaging for High-Performance Mobile Phones: OV5650 5 megapixel product brief" (PDF). OmniVision. January 2010.
  15. ^ Philip Berne (24 June 2010). "Review: iPhone 4". PhoneScoop.
  16. ^ Vlad Savov. "Sony Ericsson Xperia Arc review". Engadget. AOL. Retrieved 16 August 2015.
  17. ^ "Sony's Stacked CMOS Image Sensor Solves All Existing Problems in One Stroke" (PDF). Sony. 12 June 2012. Archived from the original (PDF) on 12 June 2012.
  18. ^ "Sony Global - News Releases - Sony Develops "Exmor RS," the World's First*1 Stacked CMOS Image Sensor". Retrieved 16 August 2015.
  19. ^ "Samsung Semiconductors Global Site". Retrieved 16 August 2015.
  20. ^ "Fujifilm announces the new X-T3, a mirrorless digital camera evolving X Series into fourth generation". Fujifilm. Retrieved 27 September 2018.
  21. ^ "Canon announces development of the EOS R3 full-frame mirrorless camera that delivers high speed, high sensitivity and high reliability to expand users' range of photographic possibilities". Canon. Retrieved 17 April 2021.
  22. ^ "Pentax K-3 Mark III", Wikipedia, 20 September 2021, retrieved 25 October 2021
  23. ^ "Sony announced a new 20MP stacked BS1 Micro Four Thirds sensor. Is this for the future Olympus OMD camera?". Retrieved 30 May 2021.

참고 문헌

외부 링크