前照式 与 背照式 CMOS sensor 概论

提到 CMOS sensor  影像感测器,很多人知道有所谓前照式与背照式 这两种形式,但到底差别在何处?
又为何现在主流均采用了背照式这种类的影像感测器,可以参考以下的说明

前照式CMOS ( FrontSide Illumination,简写为 FSI)

CMOS 是由很多个层别所构成, 在传统 FSI sensor  结构中,由上至下主要为 微镜头(Micro-lens)、彩色滤光镜(Color Filter)、电路层(Wiring Layers)和光电二极体(Photodiodes)。
这几个层面所构成

这样子的结构,相信大家都可以明显看出来:中间的电路层所占据的面积极大,光电二极体能够占的面积就小,CMOS 实际从外部近来的光线就少。 对于一些像是手机、等小型影像设备来说,
就表示这样的结构难以再让光源量加大也就是成像质量难以再提升,其中最容易发现的就是在高 ISO 或低照度时拍摄时的噪点、杂讯明显偏多。 

背照式CMOS (Back-Illuminated CMOS,简写为 BSI)

 在背照式 BSI sensor 的 结构中,我们将光电二极体和电路层的的位置做了上下调换,自上至下依次为微透镜(Micro-lens)、彩色滤光镜(Color Filter)、光电二极体(Photodiodes)和电路层(Wiring Layers)。 


这样子的变化带来了几个好处:

1. 光电二极体可以接收到更多外部的光源使得 CMOS 能提升影像灵敏度和信噪比,改善高 ISO 以及低照度下的成像品质。

2. 有足够大的面积可以让电路使用,无需再和光电二极体影响,可以设计更高速的电路,以达到高像素 ,高速,连拍等功能。

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