Yığılmış Kamera Sensörü Nedir ve Nasıl Çalışır? | Bilim Teknoloji Günlüğü

Yığılmış Kamera Sensörü Nedir ve Nasıl Çalışır?

Yığılmış sensörler, harika kameralara sahip ince akıllı telefonlara olanak tanır, ancak bunları günlük kullanım için yeterince iyi hale getirmenin uzun bir yolu vardır.

Çoğu akıllı telefon, gövdelerinin geri kalanından daha kalın bir kamera adasına sahiptir. Bununla birlikte, bu ek tümseği saysak bile, daha inceler ve birkaç yıl önceki emsallerine göre daha iyi görünen fotoğraflar ve videolar çekiyorlar.

Hareket halinde fotoğrafçılığın ilk yıllarında, daha da kalın araçlara ihtiyaç duyuluyordu: 2000'lerin bas-çek kameralarını hatırlıyor musunuz? Günümüzde her şey yarım inç, hatta bazen daha ince cihazlarda paketlenmiştir. Yığılmış görüntü sensörleri bunu mümkün kılar.

Dijital Fotoğrafçılığı Anlamak

Analog ve dijital kameralar arasındaki fark, birincisinin resimleri kaydetmek için ışığa duyarlı bir malzemeden yapılmış bir film kullanması, ikincisinin ise bir elektronik sensöre sahip olmasıdır. Bu sensörde, her bir piksel (dijital görüntüyü oluşturan ayrı noktalar), sensörün çok küçük bir parçası (fotoğraftaki her piksel için bir tane) tarafından yakalanan aydınlatma bilgisidir.

İki tür dijital kamera sensörü vardır , CCD (Charge-Coupled Device'ın kısaltması) ve CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Tüm modern akıllı telefon kameraları ikincisini kullanır, bu yüzden aşağıda açıklayacağımız teknoloji budur.

Bir CMOS sensörü birkaç öğeden oluşur. Fotodiyot en önemlisidir: ışık aldığında bir elektrik sinyali üretir. Bu sinyal , sinyali dijital bilgiye çeviren ve bir elektronik devreye gönderen fotodiyotun hemen yanındaki bir transistör tarafından depolanır .

Bu devre, bu verileri yorumlamaktan ve milyarlarca diğer pikselle birlikte nihai resmi oluşturan Görüntü Sinyali İşlemcisine (ISP) iletmekten sorumludur.

Telefon Kameralarının İlk Günleri
2008 yılına kadar CMOS sensörlerinin ciddi bir sorunu vardı: ISP'ye piksel bilgisi göndermek için gereken kablolama, fotodiyot ve lens arasından geçerek ışığın bir kısmını engelliyordu. Aynı yapı, ışığa daha duyarlı olan CCD sensörleri için, ancak daha koyu, daha gürültülü ve daha bulanık fotoğraflar anlamına gelen CMOS için kullanıldı.

Bu, basit bir fikirle çözüldü: fotodiyodu tellerin üzerine taşımak, böylece daha fazla ışık alıyor, dolayısıyla resim kalitesini artırıyor. Buna, Ön Taraftan Aydınlatmalı önceki sensörlerin aksine, Arka Taraftan Aydınlatmalı (BSI) sensör denir.

Apple'ın akıllı telefon fotoğrafçılığındaki ününü başlatan iPhone 4, bu tür bir sensörü kullanan ilk telefonlar arasındaydı. Bugünlerde neredeyse tüm akıllı telefon kameraları BSI sensörlerini kullanıyor.

Yığılmış Sensörler Fotoğraf Kalitesini İyileştiriyor ve Boyutu Küçültüyor
Teli çıkardıktan sonra bile, CMOS sensörlerinde iyileştirilmesi gereken noktalar vardı. Bunlardan biri, transistör bilgisinin işlenmesinden sorumlu olan devreydi. Fotodiyotun etrafını sardı. Bu nedenle, her bir piksele ulaşan ışığın yaklaşık yarısı, sensörün hiç ışık yakalamayan bir bölümünde sona erdi.

2012'de ilk yığınlı CMOS sensörü oluşturuldu. Fotodiyodu sarmak yerine, devre bunun altına yerleştirilmiştir. (Kısmen) yapısal sağlamlık için kullanılan bir alt tabakanın yerini aldığından, ek kalınlık yoktur. Aslında, o zamandan beri, hem Sony hem de teknolojiyi benimseyen diğer üreticiler tarafından istifleme sürecindeki iyileştirmeler, daha ince telefonlara olanak tanıyan daha ince sensörlerle sonuçlandı.

Daha Fazla İstiflemeye Ne Dersiniz?
Devreyi fotodiyotun altına taşıyarak, üst katmanın yalnızca ışığı yakalayan kısım tarafından işgal edileceği düşünülebilir, değil mi? Yanlış.

Transistörü hatırladın mı? Fotodiyotun hemen yanında yer alır ve daha da değerli ışık yakalama alanı kaplar. Çözüm? Daha fazla istifleme!

Mühendisler bunu daha önce yapmıştı. 2017'de Sony, fotodiyot ile devre arasında RAM bulunan ve 960FPS süper ağır çekim videolar sağlayan bir kamera sensörü duyurdu. Aynı fikri mevcut sensörün bir parçasına uygulama meselesiydi.

Şimdi, fotodiyot nihayet sensörün en üst kısmındadır ve sadece fotodiyottur. Bu, fotodiyotun yakalayabileceği ve transistörün depolayabileceği sinyali etkili bir şekilde ikiye katlar.

En hızlı etki, her pikselin üzerinde çalışması gereken ışık bilgisinin iki katıdır. Ve fotoğrafçılıktaki her şeyde olduğu gibi, daha fazla ışık, daha ayrıntılı resimler anlamına gelir.

Bununla birlikte, transistör aynı zamanda kapasitesini iki katına çıkardığı için, fotodiyottan gelen elektrik sinyallerini dijital bilgiye daha iyi çevirebilir. Bunun olası uygulamalarından biri, görüntü parazitini azaltarak fotoğrafların görünümünü daha da iyileştirmektir.

Daha Parlak Bir Gelecek İçin Yığılmış Sensörler
Tek yığınlı sensörler (bir katmanda fotodiyot ve transistör, altındaki devre) bir süredir ortalıkta dolaşırken, çift yığınlı sensörler (her parça için bir katman) hala biraz yeni. Mayıs 2023'te piyasaya sürülen böyle bir sensöre sahip ilk cep telefonu olan Sony Xperia 1 V ile çoğunlukla profesyonel kameralarda kullanılıyorlar.

Bu, teknolojinin henüz emekleme aşamasında olduğu anlamına gelir. Şimdiye kadar mobil fotoğrafçılıkta yapılan diğer birçok iyileştirmenin yanı sıra, yığılmış sensörler, akıllı telefon kameralarının daha parlak bir geleceğe giden yolda olduğu anlamına geliyor - yoksa daha parlak bir resim mi demeliyiz?

Yorum Gönder

UYARI: > Küfür, hakaret, rencide edici cümleler veya imalar, içeren, imla kuralları ile yazılmamış, Türkçe karakter kullanılmayan ve büyük harflerle yazılmış yorumlar onaylanmamaktadır.<

Daha yeni Daha eski