ISOCELL sensor de imagen de Samsung Galaxy S5 explicó

Megapixels hacen para un número fácil de comparar, que es por eso que muchos fabricantes les encanta alardear de ello, la venta de mayores recuentos MP como la panacea de todos los problemas de la fotografía smartphone. Pero hay un montón de otras características importantes que componen un sensor de imagen de alta calidad, lo cual es importante a tener en cuenta cuando se habla de ISOCELL.

Los aficionados a la cámara, probablemente ha oído hablar ISOCELL sensor de imagen de Samsung, que al parecer está haciendo acto de presencia en el Galaxy S5. Esta nueva promesas tecnológicas aumentaron sensibilidad a la luz y una mayor fidelidad de color, incluso en condiciones de poca luz, y Samsung facturas como el siguiente paso en la evolución de (BSI) sensores backside-iluminada.

Todos estaremos escuchando mucho más sobre la tecnología ISOCELL en los próximos meses. Pero ISOCELL no es sólo una palabra de moda, por lo que es importante entender lo que la tecnología es y cómo funciona. Utilizando la información de una presentación de la tecnología reciente que asistimos, vamos a echar un vistazo más de cerca a exactamente cómo Samsung quiere cambiar las cámaras de teléfonos inteligentes.

El diseño de un sensor de imagen de alta calidad 

Uno de los mayores factores en la determinación de la calidad general de un sensor de imagen es la cantidad de luz que puede capturar en cada píxel. Es una premisa muy simple - la más de la luz en una escena que un sensor de imagen puede capturar, más precisa será la imagen se reproduce. Esto significa que el tener grandes píxeles individuales es beneficioso para la calidad de la imagen, ya que cada píxel puede capturar más luz.

Sin embargo, cuando usted tiene grandes píxeles, se puede meter menos de ellos en la superficie del sensor de la cámara, lo que se traduce en una menor resolución e imágenes menos detalladas.

Normalmente, los fabricantes de teléfonos inteligentes han estado más interesados ​​en el embalaje más pequeños píxeles en el sensor para aumentar la resolución, que en tener píxeles más sensibles.

Buena resolución vs Buena sensibilidad a la luz

Una excepción notable es HTC, que trató de romper la tendencia de cada vez más reducidos píxeles con su UltraPixel tecnología. UltraPixels son esencialmente grandes píxeles, y es por eso que HTC tenía que reducir la resolución de la cámara del Uno sólo 4 MP. Por otro lado, gracias a esto el que uno puede tomar imágenes bonitas, incluso en condiciones de iluminación que harían otras cámaras lucha.

Sin embargo, no todo el mundo está dispuesto a seguir el camino de HTC, por lo que los fabricantes de sensores han invertido miles de millones en el desarrollo de sensores que ofrecen una buena sensibilidad a la luz tanto de alta resolución y, todo dentro de las limitaciones de una huella de teléfono inteligente de usar.

En un intento por capturar más luz incluso en pixeles minúsculos, los fabricantes han hecho grandes esfuerzos para mejorar la eficiencia del sensor, de la eliminación de las brechas entre píxeles para cambiar a iluminación trasera, lo que aumenta la eficiencia moviendo el cableado de metal que conecta cada píxel por debajo de ella, por lo que no hace ocluir cualquier luz. Esta ilustración muestra cómo un sensor BSI captura más fotones, en comparación con el sensor de FSI, donde el cableado de metal refleja algunos de ellos.

Fuente: Probado

Pero la tecnología BSI tiene sus límites a maximizar la eficiencia del sensor. Otro gran obstáculo para los sensores de imagen móviles es la interferencia, y aquí es donde entra en juego ISOCELL.

¿Qué problemas resuelve ISOCELL?

Una cuestión que Samsung está tratando de resolver con ISOCELL es que, como un píxel se contrae, su capacidad bien, (la carga de un píxel individual puede contener antes de saturar) disminuye, lo que significa que el pixel tiene un rango menor dinámica. Por rango dinámico con respecto a las imágenes, nos referimos a la diferencia en intensidad entre las partes más claras y más oscuras de la imagen.

También hay otro gran problema con tamaños de píxel cada vez más pequeños, por lo que fotodiodos están sintiendo incorrectamente el color y la cantidad de luz debido a un fenómeno llamado crosstalk. Fotodiodos son los diminutos detectores que convierten la luz en una corriente, que procesa la viruta del sensor y se convierte en una imagen utilizable.

Crosstalk sucede cuando algo de la luz que debe golpear a un fotodiodo "filtraciones" específicas para fotodiodos vecinos, provocando corrientes débiles para formar en los que no debería haber ninguna.

La diafonía se produce por varias razones, pero la causa más probable es la luz rebotando dentro del diodo, que se denomina diafonía luz. Además, cuando un píxel recibe más luz que puede manejar (luz excede los niveles de saturación), la interferencia electrónica se produce, que es la creación de corrientes en incorrecto fotodiodos debido a la fuga de las señales eléctricas de transmisión de datos de los diodos.

Un ejemplo de la fuga diafonía, tanto de luz electrónicos, entre los píxeles de color individuales.

Dicho en otras palabras, si fuéramos a brillar una luz en un píxel verde, algunos fotones pueden vertida en los azules y rojos y causan una pequeña corriente en estos fotodiodos, a pesar de que no hay rojo o azul en la escena. Como se puede imaginar, esto conduce a una ligera distorsión de la imagen original cuando se intenta mirar hacia atrás en ella, manifiesta en la floración y el ruido. Crosstalk es inevitable, pero puede ser mitigado con algunas técnicas de fabricación inteligentes.

En resumen, un sensor de imagen ideal puede captar suficiente luz para reproducir fielmente la imagen original, tanto en términos de un amplio espectro y gran rango dinámico, y debe consistir en sensores precisos que eviten tanto la interferencia posible.

¿Cómo funciona ISOCELL?

ISOCELL es esencialmente una evolución de las tecnologías existentes y tiene como objetivo abordar los problemas señalados anteriormente.

En primer lugar, ISOCELL intenta solucionar el problema de diafonía aislando cada píxel con una barrera física, por lo tanto, la parte de "iso" del nombre. Estas barreras asegurar que los fotones correctas permanecen atrapados en sus células deseadas y son por lo tanto más probable para ser absorbidos por el fotodiodo del píxel correcto.

Así es como Samsung explica ISOCELL en un vídeo:

En comparación con los convencionales pixeles BSI, se espera que ISOCELL para disminuir la diafonía y aumentar la capacidad bien completo de sensor en aproximadamente un 30 por ciento, debido a la forma en que cada pixel de color se aísla. Eso no quiere decir que la calidad de la imagen va a mejorar en un 30 por ciento, pero se traducirá en una mayor fidelidad de color, que se dio cuenta de que una ligera mejora de la nitidez y riqueza.

Detalles técnicos

ISOCELL es en realidad el nombre comercial de lo que Samsung llama 3D-Parte trasera Iluminado Pixel con Front-Side profunda excavación de Aislamiento (F-DTI) y Vertical Transferencia Gate (VTG).

El problema con fotodiodos aislantes (F-DTI) es que en realidad reduce la superficie del fotodiodo que capta la luz, y por lo tanto la capacidad bien completa. Para resolver este problema, Samsung cambió el diseño de fotodiodos para utilizar un componente llamado Vertical Transferencia Gate (VTG), en lugar del tipo horizontal que normalmente se encuentran en los sensores BSI. Usando VTG habilitado Samsung para aislar fotodiodos, pero todavía tienen una gran capacidad de bien y por lo tanto una buena sensibilidad a la luz.

Gracias a esta tecnología, Samsung logró reducir la diafonía de 19 por ciento, en el caso de un sensor regular de BSI, a 12,5 por ciento para ISOCELL. La nueva tecnología permite una excelente señal de luminancia a ruido (YSNR = 10) proporción de 105 lux, en comparación con el 150 lux en el caso de la capacidad de BSI-pozo lleno se aumentó a 6.200 en comparación con 5.000 e- e- en un sensor BSI similares .

ISOCELL también permite un ángulo de visión más amplio mediante la captura de más de la luz que viene de forma oblicua. Esto permite el uso de lentes F-número más bajo, para obtener mejores fotografías de calidad en entornos menos bien iluminadas. Finalmente, ISOCELL ofrece a los fabricantes más libertad para bajar la altura del módulo o para aumentar la superficie de la matriz de píxeles. Los sensores serán capaces de encajar en paquetes más pequeños, lo que podría ahorrar en los costes de fabricación más adelante en la línea.

Lo que esto significa para los smartphones

Claramente ISOCELL promete mejoras en la calidad de imagen en general, en forma de una mejor nitidez, un rango dinámico más amplio, y la captura de imágenes más precisas. He aquí una pequeña muestra de los tipos de mejoras que estamos hablando.

BSI vs ISOCELL, al aire libre. Click para agrandar

BSI vs ISOCELL, muestra el interior. Click para agrandar

Además de mejoras en la calidad de imagen, ISOCELL es probable que tenga un efecto en el desarrollo de costos y el futuro de las cámaras de teléfonos inteligentes. Como una nueva tecnología que implica un proceso de fabricación más complicada, cámaras Isocell probablemente comenzar como un poco más caro que la actual cosecha, por lo que es probable que sólo destinado a dispositivos de nivel de la prima por ahora.

Aunque el primer sensor de imagen de Samsung para adoptar esta tecnología estará compuesto de 8 megapíxeles, cada píxel será de tamaño en menos de 1,12 micras cada una, que sin duda podría ver Samsung finalmente coincide con el número de megapíxeles en los sensores de gama alta actuales, sin sacrificar tanto calidad de la imagen al ruido y la interferencia. Recuerde que una versión de 16 megapíxeles ya se rumorea para el Samsung Galaxy S5. El más pequeño de esta tecnología se puede escalar a, por el momento, es de 0,9 micras, lo que significa que Samsung será capaz de exprimir en incluso más píxeles en el futuro. 

La disminución de hasta el tamaño del módulo de la cámara significa que el consumidor también podría beneficiarse de componentes más pequeños y potencialmente más baratos, o diseñadores podría decidir utilizar el espacio adicional para las mejoras a los demás bits de la tecnología de la cámara, como mejores lentes y sistemas de estabilización de imagen óptica. La disminución de módulos de cámara podrían dar cabida a los diseños más delgados o baterías más grandes.

ISOCELL es una nueva tecnología prometedora que parece que podría consolidar el estado de Samsung como un perro superior en la industria móvil. La propia Samsung ha dicho que ISOCELL llegará en "tecnología de primer nivel en los dispositivos móviles modernos en 2014", lo que sugiere que el Galaxy S5 o Nota 4 podría ser el primero en línea para beneficiarse de esta nueva tecnología.