تشكل أجهزة الاستشعار من نوع CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) الغالبية العظمى جهاز استشعار الصور التكنولوجيا المستخدمة في معظم الكاميرات الرقمية اليوم، من الهواتف إلى الكاميرات الاحترافية DSLR.

سيموس مكون

مجموعة الفوتودايود
المصفوفة الكهروضوئية هي العنصر الأساسي في الخطوط مع مستشعر CMOS. يحتوي كل بكسل من هذه البكسلات على جهاز كشف ضوئي، وهو جهاز شبه موصل ينتج تيارًا كهربائيًا عندما يتم تحويل الإشعاع الحادث إلى طاقة كهربائية. يتم تحويل الضوء إلى شحنة كهربائية بواسطة دايود كهروضوئي بطريقة بحيث تكون مagnitude الشحنة الكهربائية مرتبطة بENSITY الضوء.

دور المعدات شبه الموصلة
يتألف المحيط حول كل بكسل في مستشعر CMOS من transistors بالإضافة إلى الدايود الكهروضوئي. الترانزستورات هي الأجهزة الإلكترونية التي تتلقى إشارة كهربائية ضعيفة وتضخّم الإشارة وتنقلها من منطقة إلى أخرى. هذه الدوائر تقوم بتشفير التيار التناظري الناتج عن استقبال الدايود الكهروضوئي، والذي تعمل عليه.

عملية القراءة
في هذا الوقت، تتبع الفوتوديودات (المستشعرات) الضوء وتقوم بتحويله إلى شحنات كهرومغناطيسية. المرحلة التالية هي القراءة. الدوائر التي تحتوي على ترانزستور لكل بكسل تتلقى الشحنات الكهربائية، حيث تقوم بتعزيزها وإرسالها إلى دارة تقوم في النهاية بتحويلها إلى إشارة رقمية تخرج من المعالج. الإشارة الرقمية اللاحقة يتم معالجتها عادة بواسطة معالج الصورة في الكاميرا، الذي يقوم بتوفيق الصورة.

هنا نظرة عامة أساسية عن كيفية عملها:

• يحتوي جهاز استشعار CMOS على مجموعة من مواقع الضوء، وكل موقع يتكون من فوتودايود حساس للضوء ومتغير تيار للوصول.
• عندما تصطدم الضوء بالفوتودايود، فإنه يولد شحنة تناسب شدة الضوء. وهذا يبني فولتية تمثل قيمة السطوع.
• تُستخدم المعدات شبه الموصلة لـ"قراءة" قيم الفولتية بكسلًا ببكسيل وتحويلها إلى بيانات رقمية.
• محولات التيار المتناظر إلى الرقمي (ADC) الموجودة على الرقاقة تقوم بتغيير جهود البكسل إلى أرقام يمكن معالجتها كصورة رقمية.
• تشمل مستشعرات CMOS إجراءات الاستشعار والتشفير والوظائف الأخرى مباشرةً على المستشعر نفسه، على عكس رقائق CCD.
• هذا يسمح لمستشعرات CMOS بالوصول إلى بكسلات محددة لأداء مهام مثل تسجيل الفيديو بينما تبقى الأخرى غير نشطة لتوفير الطاقة r.

في جوهرها، تقوم مستشعرات CMOS بتحويل فوتونات الضوء إلى قيم جهد كهربائي يمكن ترقيتها ومعالجتها كصورة رقمية. هذه التقنية شائعة بسبب أدائها العالي وانخفاض استهلاكها للطاقة ومتوافق مع تصنيع شبه الموصلات.

الأسئلة الشائعة:

س: ما الفرق بين مستشعر CMOS وCCD؟

ج: تتطلب مستشعرات CCD المعالجة خارج الرقاقة بينما تقوم CMOS بدمجها داخل الرقاقة، مما يتيح أداء أفضل مثل استهلاك طاقة أقل ووظائف أكثر على المستشعر في مستشعرات CMOS.

خاتمة

فهم عملية التحويل الضوئي والرقمي الأساسية داخل مستشعر CMOS يوفر رؤى حول سبب كونها تقنية مستشعر الصور الأكثر انتشارًا التي ت aliment الكاميرات الرقمية اليوم. تصميمها على الرقاقة يمكّنها من مزايا رئيسية على CCDs جعلتها الخيار الشائع.