Das iPhone 4s verwendet einen hintergrundbeleuchteten CMOS-Sensor, und ich habe festgestellt, dass einige andere Point-and-Shoot-Kameras dies auch tun. Was bedeutet das für die Fotografie, und wenn es ein Vorteil ist, warum verwenden DSLR-Kameras es nicht?
Auch Begriffe, die ich gefunden habe: Backlit, Back-Illuminated, Backside Illumination, BSI, BI
Normalerweise werden bei der Herstellung eines Kamerasensors die lichtempfindlichen "Pixel" auf einem Siliziumwafer gebildet, auf dem mehrere Schaltungsschichten hinzugefügt werden, um das Auslesen der Pixelwerte zu erleichtern. Diese Schaltung verhindert, dass ein Teil des einfallenden Lichts auf die lichtempfindlichen Bereiche trifft, wodurch die Empfindlichkeit des Sensors verringert wird (wodurch eine stärkere Verstärkung erforderlich ist, was das Rauschen erhöht).
BSI-Sensoren werden auf die gleiche Weise hergestellt, aber der Siliziumwafer wird umgedreht und abgeschliffen, um ihn dünn genug zu machen, damit Licht von der anderen Seite durchscheinen kann. Die Ausleseschaltung stört nicht mehr und ermöglicht dem Sensor, bis zu doppelt so viel Licht einzufangen.
Mit dieser Technik sind Probleme verbunden: Die Montage der Schaltung auf diese Weise erhöht das Übersprechen, wodurch sich Signale auf verschiedenen Leitungen gegenseitig stören – dies kann dazu führen, dass Pixel ineinander übergehen.
Die einzigen kommerziellen BSI-Sensoren sind bisher sehr kleine Einheiten, Mobiltelefone und kompakte Größen. Die Technologie wird von manchen als eine Art Marketing-Gag angesehen, der nicht wirklich die behaupteten Vorteile bringt. Dies liegt vor allem an:
Effizienz ist bei kleineren Sensoren wichtiger, da ihre kleineren Pixel zunächst weniger Licht einfangen.
Die Gewinne durch die Verlegung der Verkabelung nach hinten sind anscheinend am größten, wenn die Pixelgröße etwa 1,1 Mikrometer erreicht (wie im Fall des 8-MP-iPhone-Sensors). Bei größeren Pixeln sind die Verluste durch die Verdrahtung nicht so groß (da mehr Platz für die Drähte vorhanden ist).
Die Metallisierungsschicht auf der Vorderseite verursacht auch signifikante Beugungseffekte, da die Pixel nur ein paar Mal so lang sind wie die Lichtwellenlänge.
Die Herstellungsprozesse sind schwieriger, verringern die Ausbeute und machen es kostspielig, das Design zu vergrößern.
BSI-Sensoren sind durch die Waferdünnung mechanisch deutlich schwächer, ein großer BSI-Sensor wäre sehr bruchanfällig.
CMOS-Sensoren ermöglichen einen viel schnelleren Betrieb, da sie extrem schnell ausgelesen werden können.
Back-Side-Illumination (BSI) bedeutet, dass sich die Schaltung auf der dem einfallenden Licht entgegengesetzten Seite befindet. Dadurch kann es im Vergleich zu einem Standarddesign mehr Licht einfangen.
DSLRs verwenden CMOS wegen der Geschwindigkeit , obwohl CCDs bekanntermaßen eine höhere Bildqualität haben und diese in Mittelformat-Digitalkameras und Rückteilen verwendet werden, obwohl die Aufnahmegeschwindigkeit oft auf 1/2 - 2 FPS begrenzt ist, während DSLRs aufnehmen können über 10FPS.
DSLRs verwenden eine andere Methode, um den Füllfaktor zu erhöhen, und haben stattdessen ein Mikrolinsen-Array. Das Nonplusultra ist ein lückenloses Mikrolinsen-Array, das das gesamte einfallende Licht in Richtung der Fotostellen sammelt. Ich stelle mir vor, dass sie stattdessen BSI verwenden könnten, aber manchmal wird das Mikrolinsenarray verwendet, um den Lichtabfall aufgrund des Einfallswinkels zu korrigieren, etwas, bei dem BSI nicht hilft.
dpollitt
thomasrutter