I sensori CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) sono i sensorisensore di immaginetecnologia utilizzata oggi nella maggior parte delle fotocamere digitali, dai telefoni alle reflex digitali.

CMOSComponente

Array di fotodiodi
Un array di fotodiodi è l'elemento principale lungo le linee con un sensore CMOS. Ogni singolo pixel di questo tipo contiene un fotorivelatore, che è un dispositivo a semiconduttore che produce una corrente elettrica quando la radiazione incidente viene convertita in energia elettrica. La luce viene convertita in una carica elettrica da un fotodiodo in modo che l'entità della carica elettrica venga applicata all'intensità della luce.

Ruolo dei transistor
L'ambiente circostante ogni pixel in un sensore CMOS è costituito da transitori oltre al fotodiodo. I transistor sono i dispositivi elettronici che ricevono un segnale elettrico debole e amplificano il segnale e trasferiscono il segnale da una regione all'altra. Questi circuiti, codificano la corrente analogica, che è il risultato della ricezione del fotodiodo, su cui si esibiscono.

Processo di lettura
È allora che i fotodiodi (sensori) tracciano la luce e la convertono in cariche elettromagnetiche. La fase successiva è la lettura. I circuiti con transistor per ogni pixel ricevono le cariche elettriche che aumentano e le inoltrano a un circuito che infine le converte in un segnale digitale che esce dal processore. Il segnale digitale successivo viene solitamente elaborato dal processore di immagini della fotocamera, che armonizza l'immagine.

Ecco una panoramica di base di come funzionano:

• Un sensore CMOS contiene una serie di fotositi, ognuno dei quali è costituito da un fotodiodo sensibile alla luce e da un transistor di accesso.
• Quando la luce colpisce il fotodiodo, genera una carica proporzionale all'intensità della luce. Questo accumula una tensione che rappresenta il valore di luminosità.
• I transistor vengono utilizzati per "leggere" i valori di tensione pixel per pixel e convertirli in dati digitali.
• I convertitori analogico/digitale (ADC) su chip trasformano le tensioni dei pixel in numeri che possono essere elaborati come un'immagine digitale.
• I sensori di immagine CMOS hanno il rilevamento, la digitalizzazione e altre funzioni eseguite direttamente sul sensore stesso, a differenza dei chip CCD.
• Ciò consente ai sensori CMOS di accedere a pixel specifici per attività come la registrazione video, mantenendo gli altri inattivi per risparmiare energiar.

In sostanza, i sensori CMOS convertono i fotoni di luce in valori di tensione elettrica che possono essere digitalizzati ed elaborati come una fotografia digitale. Questa tecnologia è diffusa grazie alle sue elevate prestazioni, al basso consumo energetico e alla compatibilità con la produzione di semiconduttori.

Domande frequenti:

D: Qual è la differenza tra un sensore CMOS e un sensore CCD?

R: I sensori CCD richiedono un'elaborazione off-chip, mentre i CMOS lo integrano su chip, consentendo prestazioni migliori come un minore consumo energetico e più funzioni on-sensor nei sensori CMOS.

Conclusione

La comprensione del processo di conversione fotoelettrica e digitale di base all'interno di un sensore CMOS fornisce informazioni sul motivo per cui sono la tecnologia di sensori di immagine più diffusa che alimenta le fotocamere digitali di oggi. Il loro design on-chip offre vantaggi chiave rispetto ai CCD che li hanno resi una scelta popolare.