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Imager マニア

デジカメ / デジタルビデオカメラ / スマホ用の撮像素子(イメージセンサ/imager/CMOSセンサ)について、マニアな情報や私見を徒然なるままに述べるBlogです(^^;)

IISW2015のchipworks発表資料和訳 ~中編:裏面照射でも位相差画素、そして非ベイヤ配列センサへ

先週のIISWのチップワークスの翻訳(?)の続きです。

Ⅲ.Evolutionary Technical Events : Isolation Schemes, Phase Pixels, Non-Bayer CFA
続き

・サムスンの埋め込み(embedded)カラーフィルタは比較的厚く、1.9umの光学積層厚となっている

↑これはコレですね。GaraxyS5搭載素子の
samsungも裏面側にタングステン(W)の遮光枠があり、そしてシリコンのフォトダイオード深さが2.6umというところはソニーとほぼ同様の構成と言えそうです。

・しかしながら、サムスンの戦略としては、埋め込みカラーフィルタと第一世代DTI技術のコンビネーションによって、基板中での光学的及び電気的クロストーク(混色)を低減させようとしている

・第一世代isolation trenchsは、2.6um厚の基板の内、1.6umまでの深さまで形成されている

・ハフニウム酸化膜ベースのトレンチは、反射防止層として機能する
(↑どうも反射防止の役割として、ただのSiO2の酸化膜では無く、ハフニウム酸化膜を使っているようですね。私にはこの効果の違いがわかりませんが)

・サムスンはその後、各々の画素を完全に分離するISOCELL技術を発表している
(↑順番が前後しているような気がしますが、poly-Siでトレンチが埋められていたコレのことでしょうか)

ここから画素分離法から話が変わって・・・
・位相差検出システムの主流は、ペアとなる画素をメタル層でマスク(=遮光)する方法である

・その中にあって注目すべき例外は、キヤノンの画素が二つに分けられた4つのフォトダイオードを特徴とするdual photodiode solutionである

↑右のSCMという方の図の色分けは、黄色のPDと書いてあるところがn型半導体層で、紫がp型半導体層ということを解析により示したものと思われます。
黄色がくっついてしまっていますが、これで左右のフォトダイオードが一応分かれており、左の図のXFER(恐らくtransferの略)と書かれている転送トランジスタが左右でひとつづつ独立してついていることにより、AF画素としての信号情報を左右のPDから独立して読み出せる仕組みになっている感じです

・最近は裏面照射型センサでも画素の遮光枠が形成できるようになったお陰で、裏面照射型センサでも割と簡単に像面位相差AFを組み込んでいる

・たとえば半分が遮光された位相差画素のペアとさまざまな遮光のサイズ(multi-aperture:複数の隙間?)の位相差画素が作りこまれているのが見られる

↑これはiPhone6のですね

・1.4umや1.12um□画素ピッチの位相差画素にはグリーンやクリア(white)フィルタが好まれる
(↑恐らく画素ピッチが狭いため、位相差AF画素として感度を稼ぎたいため)

・一方ソニーは、3.9um□画素ピッチのAPS-Cセンサでは、位相差画素をグリーンからブルー画素へ配置変更している

・最近の技術努力により、全色に反応する画素の導入に向かっている

・ON Semiconductor(Aptina)とOmniVisionは非ベイヤカラーフィルタ配列を用いて、1.1um□画素世代センサの開発に成功している
・しかしながら双方ともカスタムISP(イメージシグナルプロセッサ)レベルのシステムを必要としている
(↑RGGBベイヤ配列でない画像処理を行う必要があるため)

・AR0842は25%ずつのredとblue、そして50%のclear画素の比率で構成されたclarity+テクノロジーを特徴としている

・オムニビジョンは斜め方向にクリア画素を並べたRGBClearカラーフィルタパタンを採用している
斜め方向のクリア画素と平行して斜めに隣接しているのはG画素か、ないしはredとBlueペアの画素



今回も途中で力尽きます(--;)
しかし、まだ一眼レフ用等のセンサに採用されるのは先の話になるとは思いますが、
以前も少し書かせてもらいましたが、どうもこの”Clear画素”という存在は私は好きになれません。
なんかやはり色再現性に難がありそうな気がしてなりません(--;)



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マイクロレンズの厚み

画像からはマイクロレンズの表面からPDまでの距離が、ソニーIMX214よりもサムソンS5K2P2XXが0.4 umほど大きいように見えます。これでは、隣のPDに入射してしまう斜光の量が、ソニーよりもサムソンの方が多くなります。サムソンには、DTIの適用よりもマイクロレンズの薄層化が喫緊の課題に思えますね。

Re:マイクロレンズの厚み

>画像からはマイクロレンズの表面からPDまでの距離が、ソニーIMX214よりもサムソンS5K2P2XXが0.4 umほど大きいように見えます。これでは、隣のPDに入射してしまう斜光の量が、ソニーよりもサムソンの方が多くなります。サムソンには、DTIの適用よりもマイクロレンズの薄層化が喫緊の課題に思えますね。

私もそのように感じます。
マイクロレンズを通った後に隣接画素のシリコンに入った光子に対してはDTIは無力なので。

  • imagerマニア
  • 2015/07/13(Mon.)

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