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背照式和堆棧式攝像頭的區(qū)別現(xiàn)在智能手機(jī)的攝像頭無論從硬件,拍照性能上,比以往都有了翻天覆地的變化,以往我們手機(jī)的攝像頭還是處于30萬、200萬像素的階段,但轉(zhuǎn)眼間,手機(jī)攝像頭已經(jīng)到了主流的800萬甚至是1300萬了。除了在像素上的提高,另一個(gè)攝像頭的核心組件,攝像頭的傳感器也是取得了很大的進(jìn)步,現(xiàn)在主流的手機(jī)的攝像頭均采用了背照式和堆棧式兩種類型的傳感器,那么它們之間有什么不同呢,接下來就以科普的方式給大家介紹一下。一、何為背照式傳感器首先我們先來看一看現(xiàn)在普遍流行的背照式傳感器和傳統(tǒng)型的之間有什么不同。傳統(tǒng)型攝像頭的傳感器的整個(gè)光電二極管位于感光芯片的最下層,傳感器的A/D轉(zhuǎn)換器和放大電路位于光電二極管的上層位置,所以光電二極管到透鏡的距離是比較遠(yuǎn)的,光線到達(dá)要求也會(huì)更加高。除此之外,傳統(tǒng)感光芯片上層的線路連接層還會(huì)出現(xiàn)光線的反射,影響到達(dá)光電二極管的光線強(qiáng)度,從而使傳感器的受光量減少。所以在一般的情況下,傳統(tǒng)型攝像頭傳感器在日光較為充足的時(shí)候拍照是沒什么問題的,但在弱光的情況下表現(xiàn)就會(huì)顯得有點(diǎn)“捉襟見肘”了,較難在低光環(huán)境下拍攝出明亮,質(zhì)量好的照片。傳統(tǒng)和背照式CMOS結(jié)構(gòu)對(duì)比為了改善這一種狀況,于是背照式傳感器就有了它存在的意義了,相比起普通的傳感器,搭載背照式傳感器的攝像頭能夠在弱光環(huán)境下,提高約30%50%的感光能力,能夠在弱光下拍攝更高的質(zhì)量的照片。背照式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖那么為什么背照式傳感器的感光能力能夠提高這么多呢?那是因?yàn)楸痴帐絺鞲衅骱?jiǎn)單來說就是比以往的傳感器更薄,具有更佳的畫質(zhì)和更低的噪點(diǎn)等特性。它把感光層與基質(zhì)的位置互換,直接與透光面接觸,因而減少了中間環(huán)節(jié)光線的損失,并且在透光面上每個(gè)對(duì)應(yīng)的像素表面都改為透鏡的形式,更集中地匯聚了外界的光線到對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)上,減少了像素之間多余的光線干擾(也簡(jiǎn)稱增加了開口率)。二、堆棧式傳感器的原理堆棧式傳感器是由索尼最新推出的一款手機(jī)攝像頭傳感器,英文名稱叫做“Stacked CMOS”,采用了“堆棧式結(jié)構(gòu)”(stacked structure)。其實(shí)背照式和堆棧式傳感器都是由索尼推出的,前者的品牌名稱叫“Exmor R ”,而后者就是“Exmor RS”,所以由此可以看出,堆棧式傳感器是背照式的一個(gè)全新升級(jí)版本。Exmor RS堆棧式傳感器堆棧式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖從以上堆棧式傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖中我們可以看到,新升級(jí)的堆棧式傳感器是將原來傳感器里的信號(hào)處理電路放到了原來的基板上,在傳感器芯片上重疊形成背照式傳感器的像素部分,因此能夠?qū)崿F(xiàn)在較小的傳感器芯片尺寸上形成大量像素點(diǎn),可以把騰出來的空間放置更多的像素。另外,傳感器里的像素點(diǎn)和電路是分開獨(dú)立的,所以像素點(diǎn)部分可以進(jìn)行更高的畫質(zhì)優(yōu)化,電路部分亦可進(jìn)行高性能優(yōu)化。背照式和堆棧式傳感器對(duì)比而現(xiàn)在,國內(nèi)外眾多手機(jī)生產(chǎn)廠商的旗艦智能手機(jī)的攝像頭都紛紛采用了堆棧式的傳感器,那么相比起背照式傳感器的攝像頭,堆棧式傳感器又有哪些不同呢?其實(shí),堆棧式傳感器是由背照式所發(fā)展而成的,由上圖可以看出,背照式傳感器是將感光層的光電二極管的位置換了一下,而堆棧式傳感器則是把信號(hào)回路位置互換。而且,堆棧式傳感器比背照式的的體積更加小,畫質(zhì)方面也是作了更加好的優(yōu)化。堆棧式感光元的RGBW編碼技術(shù),左為背照式,右為堆棧式除此之外,堆棧式傳感器相比起背照式的還擁有兩項(xiàng)技術(shù)來提升畫質(zhì)的。第一個(gè)就是堆棧式傳感器加入了RGBW的編碼技術(shù),就是是由原來的R(紅),G(綠),B(藍(lán))三原色像素點(diǎn)中再加入W(白)像素點(diǎn)來提升畫質(zhì),提高傳感器的感光能力的,使攝像頭在暗光環(huán)境下也能夠拍攝出質(zhì)量更高的照片。背照式HDR和堆棧式硬件HDR樣張對(duì)比第二項(xiàng)就是堆棧式傳感器更加是支持硬件HDR功能,硬件HDR英文名稱叫做“In-camera HDR”,它實(shí)現(xiàn)的原理是能夠精確地單獨(dú)控制每一行像素的曝光時(shí)間,從而在傳感器層面上就實(shí)現(xiàn)原生的高動(dòng)態(tài)范圍渲染,有別于之前的軟件HDR技術(shù)一樣需要軟件,照相機(jī)綜合算法來合成,所以照片生成的速度更快,而且可以實(shí)現(xiàn)HDR錄像??偨Y(jié)從以上的介紹可以看出,堆棧式傳感器是從背照式傳感器進(jìn)化提升而來的產(chǎn)品,也是由背照式的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,堆棧式傳感器吸取了背照式的優(yōu)勢(shì)地方,再彌補(bǔ)了其劣勢(shì)的地方,進(jìn)行了更加全面的優(yōu)化升級(jí)。除此之外,堆棧式傳感器還可以兼
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