ISOCELL le capteur d'image de Samsung Galaxy S5 expliqué

Mégapixels font pour un nombre facile de comparer, ce qui explique pourquoi tant de fabricants aiment à vanter, en vendant un nombre plus élevé MP comme la panacée de tous les problèmes de la photographie smartphone. Mais il ya beaucoup d'autres éléments importants qui constituent un capteur d'image de haute qualité, ce qui est important de garder à l'esprit quand on parle de ISOCELL.

Les aficionados de l'appareil photo ont probablement entendu parler ISOCELL l'image capteur de Samsung, qui est aurait fait une apparition dans le Galaxy S5. Cette nouvelles promesses de la technologie ont augmenté de sensibilité à la lumière et plus la fidélité des couleurs, même dans des conditions de faible éclairage, et Samsung factures comme la prochaine étape dans l'évolution de (BSI) capteurs rétroéclairé de.

Nous serons tous entendons beaucoup plus sur la technologie ISOCELL au cours des prochains mois. Mais ISOCELL est pas qu'un slogan, il est donc important de comprendre ce que la technologie est et comment il fonctionne. Utilisation de l'information à partir d'une présentation récente de la technologie, nous avons assisté, nous allons jeter un oeil de plus près exactement comment Samsung veut changer caméras de smartphones.

Conception d'un capteur d'image de haute qualité 

Un des plus grands facteurs de détermination de la qualité globale d'un capteur d'image est la quantité de lumière qu'il peut capturer dans chaque pixel. Il est un principe très simple - plus de la lumière dans une scène qui un capteur d'image peut capturer, le plus précis de l'image est reproduite. Cela signifie que d'avoir plus de pixels individuels est bénéfique pour la qualité d'image, parce que chaque pixel peut capturer plus de lumière.

Toutefois, lorsque vous avez de gros pixels, vous pouvez entasser moins d'entre eux sur la surface du capteur de la caméra, ce qui entraîne une plus petite résolution et des images moins détaillées.

Typiquement, les fabricants de smartphones ont été plus intéressés à l'emballage plus petits pixels sur le capteur pour augmenter la résolution, que dans ayant des pixels les plus sensibles.

Bonne résolution vs bonne sensibilité à la lumière

Une exception notable est HTC, qui a tenté d'inverser la tendance de toujours plus serrés pixels avec son UltraPixel la technologie. UltraPixels sont essentiellement des pixels plus grands, et voilà pourquoi HTC a dû réduire la résolution de la caméra de l'un à juste 4MP. D'un autre côté, grâce à ce l'on peut faire de belles images même dans des conditions d'éclairage qui rendraient autres caméras lutte.

Cependant, tous ne sont pas prêts à suivre le chemin de HTC, donc responsables de capteurs ont investi des milliards dans le développement de capteurs qui offrent à la fois une haute résolution et une bonne sensibilité à la lumière, tout en respectant les contraintes d'une empreinte smartphone-friendly.

Dans une tentative pour capturer plus de lumière, même sur les pixels minuscules, les fabricants ont fait de grands efforts pour améliorer l'efficacité du capteur, de la suppression des écarts entre les pixels de passage à dos d'éclairage, ce qui augmente l'efficacité en déplaçant le câblage métallique qui relie chaque pixel en dessous, donc il n'a pas occlure toute la lumière. Cette illustration montre comment un capteur BSI capte plus de photons, par rapport au capteur FSI, où le câblage métallique reflète certaines d'entre elles.

Source: Testé

Mais la technologie BSI ne va que jusqu'à à maximiser l'efficacité du capteur. Une autre pierre d'achoppement pour les capteurs d'images mobiles est la diaphonie, et cela est où ISOCELL entre en jeu.

Quelles questions ne résout ISOCELL?

Une question que Samsung tente de résoudre avec ISOCELL est que, comme un pixel rétrécit, sa capacité de bien, (la charge un pixel individuel peut contenir avant saturation) diminue, ce qui signifie que le pixel a une plus petite gamme dynamique. Par plage dynamique à l'égard de l'imagerie, nous entendons la différence d'intensité entre les parties les plus claires et les plus sombres de l'image.

Il ya aussi un autre gros problème avec des tailles de pixels de plus en plus petits, de sorte que les photodiodes sont mal à détecter la couleur et la quantité de la lumière due à un phénomène appelé diaphonie. Photodiodes sont les minuscules détecteurs qui transforment la lumière en un courant, qui traite de la puce de la sonde et se transforme en une image utilisable.

Diaphonie qui se passe quand une partie de la lumière qui devrait frapper une photodiode spécifiques "fuites" de photodiodes voisines, provoquant des courants faibles pour former là où il ne devrait pas y en avoir.

Diaphonie se produit pour un certain nombre de raisons, mais la cause la plus probable est la lumière qui rebondit à l'intérieur de la diode, qui est appelé diaphonie lumière. Aussi, quand un pixel reçoit plus de lumière qu'il peut gérer (la lumière dépasse les niveaux de saturation), la diaphonie électronique se produit, qui est la création des courants dans incorrect photodiodes en raison de la fuite les signaux électriques de transmission de données en provenance des diodes.

Un exemple de fuite de diaphonie, à la fois léger et électronique, entre les pixels de couleur individuels.

Mettez en d'autres termes, si nous étions à briller une lumière à un pixel vert, certains photons peuvent infiltrer dans les bleus et rouges et causent un petit courant dans ces photodiodes, même si il n'y a pas de rouge ou de bleu dans la scène. Comme vous pouvez l'imaginer, ce qui conduit à une légère distorsion de l'image originale lorsque vous tentez de regarder en arrière à elle, manifestée dans la floraison et le bruit. Diaphonie est inévitable, mais elle peut être atténuée avec quelques techniques de fabrication intelligents.

Pour résumer, un capteur d'image idéal peut capturer suffisamment de lumière pour reproduire fidèlement l'image originale, à la fois en termes d'un large éventail et une grande gamme dynamique, et devrait consister en des capteurs précis qui évitent autant que possible la diaphonie.

Comment fonctionne ISOCELL?

ISOCELL est essentiellement une évolution des technologies existantes et vise à régler les problèmes soulignés ci-dessus.

Tout d'abord, ISOCELL tente de résoudre le problème de la diaphonie en isolant chaque pixel avec une barrière physique, donc la partie "iso" du nom. Ces obstacles veiller à ce que les photons correctes restent pris au piège dans leurs cellules souhaitées et sont donc plus susceptibles d'être absorbés dans la photodiode de la bonne pixel.

Voici comment Samsung explique ISOCELL dans une vidéo:

Comparé aux classiques pixels BSI, ISOCELL devrait diminuer la diaphonie et augmenter la capacité de bien complet de la sonde d'environ 30 pour cent, en raison de la façon dont chaque pixel de couleur est isolé. Cela ne signifie pas que la qualité d'image va améliorer de 30 pour cent, mais il se traduira par plus élevé fidélité des couleurs, qui sera remarqué une légère amélioration de la netteté et de la richesse.

Les détails Tech

ISOCELL est en fait le nom commercial de ce que Samsung appelle 3D-Backside Illumination Pixel avec avant-Deep Side-Trench Isolation (F-DTI) et transfert vertical Gate (VTG).

Le problème avec les photodiodes isolantes (F-DTI) est qu'il réduit effectivement la surface de la photodiode qui capte la lumière, et donc la capacité de bien pleine. Pour résoudre ce problème, Samsung a modifié la conception de photodiodes à utiliser un composant appelé transfert vertical Gate (VTG), au lieu de type horizontal trouve normalement sur les capteurs BSI. Utilisation de VTG activé Samsung pour isoler photodiodes, mais qui ont encore une capacité de bien grande et donc une bonne sensibilité à la lumière.

Merci à cette technologie, Samsung a réussi à réduire la diaphonie de 19 pour cent, dans le cas d'un capteur BSI régulière, à 12,5 pour cent pour ISOCELL. La nouvelle technologie permet un excellent signal de luminance au bruit (YSNR = 10) rapport de 105 lux, par rapport à la 150 lux dans le cas de la capacité de bien pleine BSI- a été augmentée à 6200 e par rapport à 5000 e sur un capteur BSI similaire .

ISOCELL permet également un angle de vue plus large en capturant plus de la lumière venant obliquement. Ceci permet l'utilisation de la baisse des lentilles F-nombre, pour de meilleures photos de qualité dans des environnements moins bien éclairés. Enfin, les fabricants ISOCELL donne plus de liberté pour abaisser la hauteur du module ou pour augmenter la surface de la matrice de pixels. Les capteurs seront en mesure d'adapter en plus petits paquets, potentiellement économiser sur les coûts de fabrication plus tard sur la ligne.

Qu'est-ce que cela signifie pour les smartphones

Clairement ISOCELL promet des améliorations à la qualité générale de l'image, sous la forme d'une netteté améliorée, une plage dynamique plus large, et la capture d'image plus précise. Voici un petit avant-goût des sortes d'améliorations dont nous parlons.

BSI vs ISOCELL, à l'extérieur. Cliquez pour agrandir

BSI vs ISOCELL, l'échantillon à l'intérieur. Cliquez pour agrandir

Ainsi que des améliorations de la qualité de l'image, ISOCELL est susceptible d'avoir un effet sur le développement économique et l'avenir de caméras de smartphones. Comme une nouvelle technologie impliquant un plus compliqué processus de fabrication, les caméras ISOCELL seront probablement commencer comme un peu plus cher que la culture actuelle, il est donc probablement seulement destinés à des appareils de niveau premium pour le moment.

Bien que le premier capteur d'image Samsung à adopter cette technologie sera composé de 8 mégapixels, chaque pixel sera dimensionné à moins de 1,12 microns chacune, qui pourrait certainement voir Samsung correspond finalement le nombre de mégapixels dans les capteurs haut de gamme actuels, sans sacrifier autant la qualité de l'image pour le bruit et la diaphonie. Rappelez-vous que une version 16 mégapixels est déjà répandu pour le Galaxy Samsung S5. Le plus petit cette technologie peut être réduite à, pour le moment, est de 0,9 microns, ce qui signifie que Samsung sera capable de se faufiler dans encore plus de pixels dans l'avenir. 

Rétrécissement en bas de la taille du module de caméra signifie que le consommateur pourrait également bénéficier de composants plus petits et potentiellement moins chers, ou designers pourrait décider d'utiliser l'espace supplémentaire pour les améliorations à d'autres morceaux de la technologie de la caméra, comme de meilleures lentilles et systèmes de stabilisation d'image optique. Modules de caméra Shrinking pourraient faire de la place pour les modèles plus minces ou des batteries plus volumineuses.

ISOCELL est une nouvelle technologie prometteuse qui ressemble à elle pourrait consolider le statut de Samsung comme un chien supérieur dans l'industrie mobile. Samsung a lui-même dit que ISOCELL arrivera à "tier technologie supérieure sur les appareils mobiles modernes en 2014", ce qui suggère que le Galaxy Note 4 S5 ou pourraient être les premiers en ligne pour bénéficier de cette nouvelle technologie.