Nové zajímavé konstrukce obrazových snímačů tu pečlivě zaznamenávám po celé léta a nemohu tedy pominout Isocell od Samsungu. Je to ostatně příležitost k malému opáčku o snímačích a ty technicky hloubavější čtenáře leč v tomto směru dosud nepoučené to může zajímat.
Nové zajímavé konstrukce obrazových snímačů tu pečlivě zaznamenávám po celé léta a nemohu tedy pominout Isocell od Samsungu. Je to ostatně příležitost k malému opáčku o snímačích a ty technicky hloubavější čtenáře leč v tomto směru dosud nepoučené to může zajímat.
Fotografie v té podobě jak ji dnes známe je založena na tom, že světlo (fotony) je schopno se v křemíku přeměnit na elektrický náboj (elektrony), a to úměrně: čím víc světla, tím víc elektronů. Proces se děje ve fotodiodě a těchto fotodiod jsou doslova milióny: desetimegový čip jich má (plus mínus, v praxi je to trochu složitější) deset miliónů.
Tady máme schema tradiční fotodiody.
Shora je sběrná čočka, něco jako lupa – toto je výrobně nesmírně náročné zařízení a bylo publikováno, že vrstva čoček je výrobně nákladná jako celý zbytek zařízení pod ní.
Barevný filtr je pod čočkou – zde na ukázce je to zelený filtr, běžně se používají tři, zelený, modrý a červený, jsou seřazeny do čtverce, takže ve čtverci jsou dva zelené a po jednom modrém a červeném. Tomuto uspořádání říkáme Bayerova maska, zelených filtrů je víc, protože naše oko dokáže rozeznat nejvíce odstínů právě v zelené složce spektra.
Pod filtrem je v tradičně řešené fotodiodě elektronické zařízení, které se postará o to, aby nasbírané se elektrony přestěhovaly do dalšího agregátu, zjednodušme to a řekněme do procesoru. Citlivá vrstva je až vespodu, takže světelné paprsky se musí doslova prodrat těmi servisními vrstvami pod filtrem. To je samozřejmě nepříjemné, protože tím prodíráním ztratíme značnou část světelné energie. Donedávna to ale tak muselo být – z výrobních důvodů. Čip se vyrábí – názorně řešeno – tiskem, odspodu, od křemíku až nahoru k čočkám. Na holý čistý křemík se postupně nanášejí jednotlivé vrstvy, nakonec se to překlopí Bayerovými filtry a úplně nakonec se doplní vrstva s čočkami.
Zpětný osvit BSI – to je revolučně nové řešení. Vidíme ho opět na schematu: servisní vrstvy a citlivá vrstva si vyměnily místo. Zpětný osvit se tomu říká více méně ze zmatku – chce se tím říct, že je ten čip jakoby naruby, že to co bylo vzadu (citlivá vrstva) je teď vpředu.
Novodobé čipy BSI opravdu mají citlivou vrstvu hned pod filtrem, je to bezpochyby důsledek tisku ze dvou stran. Začal s tím Sony s pětimegovým čipem v roce 2009. Teoreticky by se měla zvýšit citlivost o 60 až 90%. Možná že na nějakých měřících to tak vychází, přiznám, že v praxi moc velký rozdíl nevidím, rozhodně ne že by se šum posunul o 1 neřku-li 2 EV. A zajímavé je, že s BSI se potkáváme zatím v kompaktech, po BSI MFT nebo APS-C neřku-li full frame ani vidu, ani slechu. Je to pekelně náročná technologie.
Vývoj čipů ale jde ještě jinými cestami. Je to vidět opět na schematu: všimněte si dole, že mezi fotodiodami (teď už jsem je opatřil filtry RGB) je mezera. Výrobci usilují o minimalizaci této mezery, každá tisícina milimetru hraje roli. No a teď přichází Samsung a technologií Isocell. Tisková zpráva naznačuje, jaké jsou problémy BSI čipů při rostoucí miniaturizaci.
U klasického ne-BSI čipu byl proud přicházejících paprsků odstíněn důsledkem průchodu servisními obvody. Ty ale teď jsou vzadu a světlo má tendenci se plést do sousedních fotodiod (naznačeno žlutými hvězdičkami na přechodech). Technologie Isocell vytváří fyzické bariéry mezi jednotlivými fotodiodami a tím zabraňuje nežádoucím přechodům.
Ukažme si to zase schematicky.
V první řadě jsou tři fotodiody BSI – s velkými mezerami mezi sebou.
V druhé řadě jsou už blíž u sebe, ale dochází k průnikům světla z jedné fotodiody do druhé (žluté hvězdy).
Třetí řada obsahuje bariéry Isocell, jsou to jakási stínítka.
Pamětníci si vzpomenou na mor digitální fotografie na jejích začátcích, na tzv. blooming – kdy docházelo k přelévání elektrického náboje a vznikaly jakési světelné potoky napříč fotky. To bylo tehdy řešeno speciálními sběrnicemi, které přebytečné elektrony odváděly. Isocell je poprvé Samsungem aplikován na osmimegapixelový obrazový snímač S5K4H5YB, který využívá pixely o velikosti 1,12 µm a jeho optický formát je 1/4 palce. S5K4H5YB je v současné době poskytován zákazníkům ve vzorcích. Sériová výroba je plánována na 4. čtvrtletí roku 2013.
Je zřejmé, že Isocell bude mít mysl hlavně na miniaturních snímačích používaných v mobilních telefonech. Jistě bude znamenat posun v obrazové kvalitě a jak říkal Kája Saudek, jednoho radost, někoho žalost – přispěje to k odůmrti malých levných kompaktů. Což je proces zřetelný a nezvratný.
