Szenzortechnológiát vált a fényképezőgép-ipar

A háttérvilágításos technológiával a fényérzékelő szenzorok jobban kihasználhatók, ezáltal radikálisan javítható a képminőség vagy azonos minőség mellett még tovább növelhető a megapixelek száma.

A fényérzékelő lapkák műszaki felépítése igen bonyolult, de a háttérvilágítás (BSI) megértése nem túl nehéz: a szenzor megfordításával a fényt nem blokkolja részben az elektronika. Ami eddig az érzékelő hátulján volt az mostantól kifelé néz. A legfőbb előny a magasabb fényérzékenység, ami új lehetőségeket nyit a gyártók előtt. Az egyik ilyen még több pixel a chipre helyezése anélkül, hogy csökkenne az egyes pixelekre jutó fény mennyisége, ezáltal részletesebb fotók készülhetnek. A másik opció a jobb képminőség azonos képpontmennyiség mellett - ennek hatása a beltéri fotóknál és videóknál lehet látványos.


A BSI emellett növeli a dinamikatartományt (javítja a részletességet az árnyékos és a világos területeken), gyorsítja a chip adatátviteli sebességét és így javítja a videók sebességét, illetve csökken a kép sarkaiban a torzítás. (Mivel a szenzor sarkaira nagyobb szögben esik a fény, ezért ott gyengébb lesz a fotók minősége mint a felvételek közepén.) Tehát akármit is választanak a cégek mindenképpen fontos dologról van szó. Azonban a BSI alkalmazása növeli a gyártási költségeket és műszakilag nehezebb is megoldani, de a fotósok sokszor bizonyították már, hogy hajlandóak többet fizetni a jobb képminőségért.

A Sony és a Samsung már megkezdték a háttérvilágítás módszerének beépítését termékeikbe, és ugyan előszőr természetesen csak a felsőkategóriás fényképezőgépekben jelenik meg a technológia (az iPhone 4-ben ez van), gyorsan leszivároghat a tömegpiacra szánt masinákba is. A Yole Développement francia elemzőcég optimista előrejelzése szerint alig négy év múlva már a háttérvilágításos szenzorok fogják uralni a piacot. "Sokkal gyorsabb folyamat lesz, mint azt két évvel ezelőtt vártuk" - nyilatkozta Jerome Baron az Image Sensors Europe konferencián.


A mai fényérzékelő lapkák többsége előlapi világítást alkalmaz, aminél tranzisztorok és drótok tömkelegét kell használni. A gyártók rengeteg fejlesztési erőforrást ölnek bele abba, hogy csökkentsék az elektronika mennyiségét, ezáltal a szenzor magasabb pixelszámú lehessen azonos mennyiségű tranzisztor felhasználása mellett. A cél az, hogy a pixelek minél nagyobb része legyen használható a fény rögzítésére (fill factor). A háttérvilágítás az egész problémát megkerüli, ezáltal a fill factor 100%-ra nő. "Magasabb fill factornál jobb érzékenység vagy magasabb felbontás érhető el." - nyilatkozta Baron. "Kulcsfontosságú dologról van szó."

Persze nem minden fenékig tejfel: a BSI a gyártás terén nagy kihívásokat támaszt, az alkatrészeket nagy pontossággal kell beépíteni. A Sony ebben élenjár, részben azért mert Exmor R termékvonala már a háttérvilágítás módszerét alkalmazza. A Samsung és mások szorosan követik, de a Canon, a CMOS lapkák korábbi úttörője még partnereket keres.


A Sony megoldása nem csak saját termékeibe kerül be, hanem ezt alkalmazza majd a Nikon és a Pentax is SLR gépeinél. A cég éppen ezért nem is fogja magát vissza a technológiában rejlő lehetőségek ecsetelésénél. "A CMOS képérzékelők meg fogják haladni az emberi szem képességeit" - mondta Tsutomu Haruta, a Sony Semiconductor Business Group vezetője. Elmondása szerint a vállalat a videokamerákon túl a mobil eszközökben is alkalmazni fogja a BSI-t. Két lapkát mutatott be, egy 1/2,8-as méretű (6.2 x 4.6mm) 16 megapixeles, 1.12 mikronos chipet és egy 1/3.2-es (4.5x3.4mm) 1.4 mikronos 8 megapixelest.

A BSI-CMOS különösen fontos lehet napjainkban, mivel a pixelek egyre kisebbek és a képzaj problémája egyre sürgetőbben követeli ki új megoldások használatát. A fényérzékelő szenzorok piaca nagyon fontos terület, nem csak azért mert milliónyi fogyasztói eszközben van ilyen termék, hanem alkalmazzák ezeket a gyógyászatban, a járműbiztonsági megoldásokban, biztonsági kamerákban és számos egyéb szegmensben. A háttérvilágítás alkalmazása nagyban javíthatja ezek minőségét, mindazonáltal ez a technológia is szenved egy alapvető hátránytól: a szilicíum-alapú lapkák jóval kevésbé érzékenyek a zöld és a kék fényre, mint a vörösre.