ISOCELL Plus – przodująca technologia sensorów obrazu

Być może nie myślisz o tym, kiedy robisz zdjęcia w podróży, na wycieczce, selfie i inne, ale potrzeba wielu lat badań inżynieryjnych, aby móc udostępniać zdjęcia w wysokiej rozdzielczości na kanałach społecznościowych. Od sprostania wyzwaniom związanym z lepszą rozdzielczością po kwestie wydajności przy słabym oświetleniu, Samsung jest liderem w sensorów obrazu wysokiej jakości, konsekwentnie zdobywając ogromne pochwały od guru branży fotograficznej, smartfonowej i konsumentów, za ich niezwykłe sensory obrazu. Teraz firma Samsung Electronics oficjalnie zaprezentowała swoją nową technologię „ISOCELL Plus”. Dzięki niej sensory CMOS będą mogły jeszcze efektywniej łapać fotony, co skutkuje znaczącym podniesieniem czułości, jak również przyczynić się ma do większego nasycenia kolorów. ISOCELL już istnieje od jakiegoś czasu, zdobywając uznanie wśród producentów sprzętów. ISOCELL Plus przesuwa jeszcze dalej to, co kryć się ma pod pojęciem wysokiej jakości zdjęć. Zapewnia wysoką szczegółowość, nawet w najmniejszych detalach, przy wzbogaceniu nasycenia kolorów. Technologie łapania fotonów w piksele Typowe czujniki CMOS (najpopularniejszy typ czujnika obrazu w smartfonach i nie tylko) składają się z czterech warstw:

• warstwy mikro-soczewek do kierowania światła w stronę fotodiod,
• filtra barwnego do wykrywania i oddzielania informacji o kolorze,
• metalowej warstwy przewodów łączącej poszczególne fotodiody
• warstwa macierzy fotodiód do zbierania światła i przekształcania go w ładunki elektryczne.

Powyższa kolejność odpowiada typowym czujnikom typu FSI („front-side illuminated”). Oznacza to, że przed warstwą światłoczułą znajduje się warstwa połączeń pomiędzy poszczególnymi pikselami (fotodiodami), blokująca od 20% do 70% światła, która dociera do fotodiody. Konstrukcja taka była standardem do niedawna, wynikają z miniaturyzacji i chęci coraz większego zmniejsza pikseli. Aby wykonać te wysokiej jakości obrazy, każdy piksel w sensorach CMOS musi być w stanie otrzymać jak najwięcej światła, aby można było przesyłać dokładne informacje o kolorze do procesora sygnału obrazu. Im lepszy czujnik obrazu, tym więcej światła mogą przechwytywać jego piksele, a to oznacza, że większe piksele pozwalają na wykonywanie lepszych zdjęć. W przypadku smartfonów stanowi to jednak poważne wyzwanie inżynieryjne. Aby poprawić efektywność łapania fotonów (nie tylko dla smartfonów) stworzono nowy typ sensorów: BSI („back-side iluuminated”). Efektem wprowadzenia tej technologii było nie tylko zwiększenie czułości (bo zaczęło docierać do fotodiody więcej światła), ale także dalsze odchudzenie sensora, ze względu na grubość warstw światłoczułych, wyłapujących fotony. Sekcję połączeń przeniesiono na sam spód, tuż pod fotodiodę. Nad nią znajduje się przestrzeń do wyłapywania fotonów. Jeszcze wyżej filtr oraz mikro-soczewka. W praktyce więc odwrócono kolejność ułożenia elementów w poszczególnych pikselach. Pojawiał się jednak problem zwiększonego przesłuchu, gdyż fotony mogły docierać do sąsiednich pikseli, co powodowało zatracanie informacji o szczegółach na zdjęciu. Rewolucyjna pod tym względem okazała się technologia ISOCELL, która świetnie radziła sobie z tym problemem. Rewolucja ISOCELL ISOCELL stanowiło rozwinięcie technologii BSI, radząc sobie z problemem przesłuchu. Rozwiązanie to jest dość proste. W klasycznych sensorach BSI, pomiędzy filtrem a fotodiodą istniała jednolita, niepodzielona warstwa. ISOCELL wprowadza bariery fizyczne, oddzielające od siebie poszczególne fotodiody. Dzięki temu światło wpadające do jednego piksela, nie trafia do sąsiedniego. W porównaniu do klasycznych sensorów BSI, technologia ISOCELL pomogła zmniejszyć przesłuch aż o 30%. Zwiększyło to ostrość zdjęć i poprawiło także nasycenie (gdyż światło nie mieszało się tak już pod filtrem). ISOCELL pozwoliło także na uzyskanie szerszego kąta promienia wiodącego (CRA), mogąc przechwytywać skutecznie światło, które pada pod większym kątem na warstwę światłoczułą. Przekłada się to na możliwość stosowania jaśniejszych soczewek, z szerszą przysłoną. Dzięki swojej konstrukcji można było jeszcze bardziej zredukować wysokość sensora. Lecz można osiągnąć więcej… ISOCELL Plus – kolejny stopień ewolucji Wprowadzenie barier poprawiło skuteczność pracy sensora i zmniejszyło przesłuch. Zmniejszona interferencja między pikselami prowadziła też do pewnych strat optycznych. ISOCELL Plus zastępuje metalową barierę innowacyjnym nowym materiałem opracowanym przez Fujifilm, który minimalizuje straty optyczne i odbicia światła. © Samsung Zastosowana zmiana w ISOCELL Plus owocuje jeszcze lepszym obrazem. Czułość zwiększyła się o 15%. Nasycenie kolorów poprawia się jeszcze bardziej, gdyż ilość fotonów docierających do fotodiody się zwiększyła. Co więcej, technologia ta sprawia, że możliwe jest jeszcze dalsze zmniejszanie rozmiarów poszczególnych pikseli, bez obawy o spadek wydajności (nawet do 0.8 um). ISOCELL Plus jest idealną technologią, która pozwala na tworzenie sensorów obrazu dla smartfonów, umożliwiając przechwytywanie obrazów bardzo wysokiej jakości, czystych, szczegółowych i bogatych w kolory. Nic nie stoi też na przeszkodzie, by technologię tą zastosować w projektach większych sensorów, np. dla aparatów bezlusterkowych, lustrzanek, itp.