Quels sont les avantages ou les inconvénients d'un capteur CMOS rétro-éclairé?

L' iPhone 4s utilise un capteur CMOS rétro-éclairé, et j'ai remarqué que d'autres caméras de pointage et de prise de vue font de même. Qu'est-ce que cela signifie pour la photographie, et si c'est un avantage, pourquoi les appareils photo reflex numériques ne l'utilisent-ils pas?

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Normalement, dans la fabrication d'un capteur de caméra, les "pixels" photosensibles sont formés au-dessus d'une tranche de silicium, sur laquelle plusieurs couches de circuits sont ajoutées pour faciliter la lecture des valeurs des pixels. Ces circuits empêchent une partie de la lumière incidente de toucher les zones photosensibles, réduisant la sensibilité du capteur (nécessitant ainsi plus d'amplification, ce qui augmente le bruit).

Les capteurs BSI sont créés de la même manière, mais la tranche de silicium est retournée et broyée pour la rendre suffisamment mince pour que la lumière passe de l'autre côté. Le circuit de lecture ne gêne plus et permet au capteur de capturer jusqu'à deux fois plus de lumière.

Il y a des problèmes associés à cette technique: monter les circuits de cette façon augmente la diaphonie, ce qui fait que les signaux sur différentes lignes interfèrent les uns avec les autres - cela peut provoquer des saignements entre les pixels des pixels.

Les seuls capteurs BSI commerciaux à ce jour sont de très petites unités, un téléphone portable et des tailles compactes. La technologie est considérée par certains comme un truc de marketing, ne produisant pas vraiment les avantages revendiqués. Ceci est principalement dû à:

• L'efficacité est plus importante avec des capteurs plus petits, car leurs pixels plus petits capturent moins de lumière pour commencer.

• Les gains provenant du déplacement du câblage vers l'arrière sont apparemment plus importants lorsque la taille des pixels atteint environ 1,1 microns (comme dans le cas du capteur iPhone 8MP). Pour les pixels plus grands, les pertes dues au câblage ne sont pas aussi importantes (car il y a plus d'espace pour les fils).

• Le fait d'avoir la couche de métalisation sur le devant provoque également des effets de diffraction qui sont importants car les pixels ne sont que deux fois la longueur d'onde de la lumière.

• Le processus de fabrication est plus difficile, ce qui réduit le rendement, ce qui rend coûteuse l'extension de la conception.

• Les capteurs BSI sont mécaniquement beaucoup plus faibles en raison de l'amincissement de la plaquette, un grand capteur BSI serait très sujet à la rupture.

Les capteurs CMOS permettent un fonctionnement beaucoup plus rapide car ils peuvent être lus extrêmement rapidement.

L'illumination arrière (BSI) signifie que le circuit est du côté opposé à la lumière entrante. Cela lui permet de capturer plus de lumière par rapport à une conception standard.

Les reflex numériques utilisent le CMOS en raison de la vitesse , bien que les CCD soient connus pour être de meilleure qualité d'image et ceux utilisés dans les appareils photo et dos numériques de format moyen, bien que la vitesse de prise de vue soit souvent limitée à 1/2 - 2 FPS, tandis que les reflex numériques peuvent prendre des photos à plus de 10 FPS.

Les reflex numériques utilisent une autre méthode pour augmenter le facteur de remplissage et ont à la place un tableau de microlentilles. L'ultime est un réseau de microlentilles sans espace qui rassemble toute la lumière entrante vers les photosites. J'imagine qu'ils pourraient utiliser BSI à la place, mais parfois le réseau de microlentilles est utilisé pour corriger la chute de lumière due à l'angle d'indice, ce que BSI n'aide pas.