CMOS-Sensoren (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) sind die vorherrschendenBildsensorTechnologie, die heute in den meisten Digitalkameras verwendet wird, von Telefonen bis hin zu DSLRs.

CMOSBestandteil

Photodioden-Array
Ein Photodiodenarray ist das Hauptelement in der Linie mit einem CMOS-Sensor. Jedes einzelne dieser Pixel enthält einen Photodetektor, der ein Halbleiterbauelement ist, das einen elektrischen Strom erzeugt, wenn die einfallende Strahlung in elektrische Energie umgewandelt wird. Licht wird von einer Fotodiode in eine elektrische Ladung umgewandelt, und zwar so, dass die Größe der elektrischen Ladung auf die Intensität des Lichts angewendet wird.

Die Rolle der Transistoren
Die Umgebung jedes Pixels in einem CMOS-Sensor besteht neben der Fotodiode aus Transitoren. Transistoren sind die elektronischen Geräte, die ein schwaches elektrisches Signal empfangen und das Signal verstärken und das Signal von einer Region in eine andere übertragen. Diese Schaltkreise kodieren den analogen Strom, der sich aus dem Empfang der Fotodiode ergibt. auf dem sie auftreten.

Auslesevorgang
Dann verfolgen die Fotodioden (Sensoren) das Licht und wandeln es in elektromagnetische Ladungen um. Die nächste Phase ist das Auslesen. Die Schaltkreise mit Transistoren für jedes Pixel erhalten die elektrischen Ladungen, die sie verstärken, und leiten sie an eine Schaltung weiter, die sie schließlich in ein digitales Signal umwandelt, das aus dem Prozessor kommt. Das anschließende digitale Signal wird in der Regel vom Bildprozessor der Kamera verarbeitet, wodurch das Bild harmonisiert wird.

Hier ist ein grundlegender Überblick über ihre Funktionsweise:

• Ein CMOS-Sensor enthält ein Array von Photosites, wobei jede Photosite aus einer lichtempfindlichen Fotodiode und einem Zugangstransistor besteht.
• Wenn Licht auf die Fotodiode trifft, erzeugt es eine Ladung, die proportional zur Lichtintensität ist. Dadurch wird eine Spannung aufgebaut, die den Helligkeitswert darstellt.
• Über die Transistoren werden die Spannungswerte Pixel für Pixel "ausgelesen" und in digitale Daten umgewandelt.
• On-Chip-Analog-Digital-Wandler (ADC) wandeln die Pixelspannungen in Zahlen um, die als digitales Bild verarbeitet werden können.
• Bei CMOS-Bildsensoren werden die Sensorik, Digitalisierung und andere Funktionen im Gegensatz zu CCD-Chips direkt auf dem Sensor selbst ausgeführt.
• Auf diese Weise können CMOS-Sensoren auf bestimmte Pixel für Aufgaben wie Videoaufzeichnungen zugreifen, während andere inaktiv bleiben, um Energie zu sparenr.

Im Wesentlichen wandeln CMOS-Sensoren Photonen des Lichts in elektrische Spannungswerte um, die digitalisiert und als digitales Foto verarbeitet werden können. Diese Technologie ist aufgrund ihrer hohen Leistung, ihres geringen Stromverbrauchs und ihrer Kompatibilität mit der Halbleiterherstellung weit verbreitet.

Häufig gestellte Fragen:

F: Was ist der Unterschied zwischen einem CMOS- und einem CCD-Sensor?

A: CCD-Sensoren erfordern eine Off-Chip-Verarbeitung, während CMOS sie auf dem Chip integriert, was eine bessere Leistung wie geringeren Stromverbrauch und mehr On-Sensor-Funktionen in CMOS-Sensoren ermöglicht.

Schlussfolgerung

Das Verständnis des grundlegenden photoelektrischen und digitalen Umwandlungsprozesses in einem CMOS-Sensor gibt Aufschluss darüber, warum sie heute die am weitesten verbreitete Bildsensortechnologie für Digitalkameras sind. Ihr On-Chip-Design ermöglicht entscheidende Vorteile gegenüber CCDs, die sie zu einer beliebten Wahl gemacht haben.