CMOS-sensorer (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) er de dominerendeBilledsensorteknologi, der bruges i de fleste digitale kameraer i dag, fra telefoner til DSLR'er.

CMOSKomponent

Fotodiode Array
En fotodiode er hovedelementet i en CMOS-sensor. Hver enkelt pixel indeholder en fotodetektor, som er en halvlederenhed, der producerer en elektrisk strøm, når den indfaldende stråling omdannes til den elektriske effekt. Lys omdannes til en elektrisk ladning af en fotodiode på en måde, så størrelsen af den elektriske ladning påføres lysets intensitet.

Transistorernes rolle
Omgivelsen af hver pixel i en CMOS-sensor består af transitorer bortset fra fotodioder. Transistorer er de elektroniske enheder, der modtager svage elektriske signaler og forstærker signalet og overfører signalet fra et område til et andet. Disse kredsløb koder for den analoge strøm,som er et resultat af, at fotodioden modtager, som de optræder på.

Udlæsning proces
Det er der, at fotodioderne (sensorerne) sporer lyset og omdanner det til elektromagnetiske ladninger. Næste fase er læsning: Kredsløbene med transistorer for hver pixel modtager de elektriske ladninger, som de booster, og sender dem videre til et kredsløb, der til sidst konverterer dem til et digitalt signal, der kommer ud af processoren. Det efterfølgende digitale signal behandles normalt af kameraets billedprocessor, som harmoniserer billedet.

Her er en grundlæggende oversigt over, hvordan de fungerer:

• En CMOS-sensor indeholder en række fotosites, hvor hvert fotosite er lavet af en lysfølsom fotodiode og adgangstransistor.
• Når lys rammer fotodioden, genererer den ladning proportional med lysintensiteten. Dette opbygger spænding, som repræsenterer lysstyrkeværdien.
• Transistorerne bruges til at "aflæse" spændingsværdierne pixel for pixel og konvertere dem til digitale data.
• On-chip analog-til-digital-konvertere (ADC) ændrer pixelspændingerne til tal, der kan behandles som et digitalt billede.
• CMOS-billedsensorer har sensor-, digitaliserings- og andre funktioner udført direkte på selve sensoren, i modsætning til CCD-chips.
• Dette giver CMOS-sensorer adgang til specifikke pixels til opgaver som videooptagelse, mens andre holdes inaktive for at spare power.

I bund og grund konverterer CMOS-sensorer fotoner af lys til elektriske spændingsværdier, der kan digitaliseres og behandles som et digitalt fotografi. Denne teknologi er udbredt på grund af dens høje ydeevne, lave strømforbrug og kompatibilitet med halvlederfremstilling.

Ofte stillede spørgsmål:

Q: Hvad er forskellen mellem en CMOS- og CCD-sensor?

Svar: CCD-sensorer kræver off-chip-behandling, mens CMOS integrerer det på chippen, hvilket giver mulighed for bedre ydeevne som lavere strømforbrug og flere on-sensor-funktioner i CMOS-sensorer.

Konklusion

Forståelse af den grundlæggende fotoelektriske og digitale konverteringsproces inde i en CMOS-sensor giver indsigt i, hvorfor de er den mest allestedsnærværende billedsensorteknologi, der driver digitale kameraer i dag. Deres on-chip-design muliggør vigtige fordele i forhold til CCD'er, der gjorde dem til et populært valg.