什么是背照式CMOS？SONY Exmor R實現(xiàn)了較大的飛躍

時間：2023-05-29  13:51:57  來源: 深圳市軒展科技有限公司  瀏覽數(shù): 101

提及背照式CMOS，有很多攝影機或相機都采用了這種技術，SONY也不例外，有較多的SONY自動聚焦攝像機均使用了這種傳感器，如FCB-CR/ER8530，FCB-EV7520，FCB-CV7520，F(xiàn)CB-CR/ER7100等等，既然應用那么廣泛，今天就和大家說說背照式CMOS。

堆棧式與非堆棧式

1、CMOS的發(fā)展

我們熟知的感光元件有兩種，一種是CCD，一種是CMOS。早期的CMOS比CCD差的非常多，但隨著工藝的發(fā)展，現(xiàn)在CMOS的質量已經發(fā)生了質的飛躍，雖然不能與CCD相等同，但差距已經縮的非常小了。而且CMOS價格便宜，對于影視拍攝，CMOS的成本和功耗，是最合適的。

2、前照式CMOS的感光原理

到現(xiàn)在，CMOS已經發(fā)展到背照式堆棧式CMOS了?？稍?span>CMOS的早期，沒法實現(xiàn)如此復雜的技術。那時比較成熟的CMOS是前照式（Front Side Illumination，縮寫為FSI）的結構。

下面是一張經典的傳統(tǒng)前照式CMOS結構圖。

前照式CMOS結構圖

在傳統(tǒng)前照式CMOS結構中，自上至下依次為微透鏡（Micro-lens）、彩色濾光鏡（Color Filter）、電路層（Wiring Layers）和光電二極管（Photodiodes）。

微透鏡是在每個CMOS的物理像素上的極小的凸透鏡，用來匯聚光線。

再往下的彩色濾光鏡能將入射光顏色以RGB的模式分解，我們有時聽到的拜耳排列，就是這些濾鏡的排列方式。如最經典的RGB排列等。

再往下是電路層，通常有好幾層，它們主要是傳輸信號用的。

再往下，才是光電二極管，也就是對于CMOS，真正的發(fā)生光電效應的感光部分。

這就是說，光在到達光電二極管之前，需要經過微透鏡，穿過彩色濾光鏡，穿過多層電路層，才能到達光電二極管。這其中，電路層是最有干擾的。

干擾從何而來呢？這主要是因為金屬的透光率有限，而且也會反光，即使設計的再好，由于工藝限制，光在穿過金屬電路層后，到達光電二極管時只有70%左右，現(xiàn)在，中低檔的CMOS電路層采用的是比較廉價的鋁，而它對于可見光波段都約有90%的反射率，有時反射光也會串擾到旁邊的像素，帶來顏色失真。

3、背照式CMOS的優(yōu)勢

由于前照式有這些缺點，那么背照式（Back-Illuminated CMOS）的設計就應運而生了。它將電路層放到了光電二極管后面，這樣，光線就能直接照到光電二極管上，不會因為電路層的遮擋和反射帶來損失。

因此，背照式CMOS能夠具有更高的光線利用效率，這樣，在低照度環(huán)境下，就具有更高的靈敏度。同時，由于電路不會影響光電二極管接收光線，因此，電路層可以做得更厚，這樣就能放置更多的處理電路，這有助于提高信號的處理速度。

相比起普通的前照式傳感器，搭載背照式傳感器的設備能夠在弱光環(huán)境下，提高約30%—50%的感光能力，因此能夠在弱光下拍攝更高的質量的照片或視頻，噪點更小。而更豐富的處理電路，能做更大數(shù)據(jù)量的原始圖像信號處理。

這些性能加在一起，是拍攝設備具備更好的升格，更大分辨率等參數(shù)的最底層的原因。

4、索尼Exmor R CMOS

索尼的Exmor R就是指的背照式CMOS。隨著科技的發(fā)展，索尼的Exmor R得到了較大的飛躍。

但要注意的是，Exmor與Exmor R是不同的，Exmor仍然是前照式CMOS，它在每列加入了模數(shù)A/D轉換器，使圖像信噪比得到改善。

Exmor 和 Exmor R

索尼又推出了Exmor RS商標，也就是背照式和堆棧式結合的設計。那么堆棧式是什么呢？SONY即將面世銷售的自動聚焦攝像機FCB-EV9520L采用的是哪一種技術的傳感器呢？后面會陸續(xù)為大家講解。