חיישני CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) הם המניע העיקרי מגש תמונה הטכנולוגיהכנולוגיה שמשתמשת ברוב מצלמות הדיגיטל של ימינו, מהטלפונים ועד DSLRs.

CMOS רכיב

מערך פוטודיאודות
מערך פוטודיאוד הוא האלמנט העיקרי במערך עם חיישן CMOS. כל פיקסל כזה מכיל חומרים חשמליים שמייצרים זרם חשמלי כאשר קרינת הכניסה מתמונת לכוח חשמלי. אור נהפך לcharge חשמלי על ידי פוטודיאוד בצורה שבה גודל ה-charge החשמלי תלויה בהאינטנסיביות של האור.

תפקיד הטרנזיסטורים
הסביבה של כל פיקסל בחיישן CMOS מורכבת מטרנזיסטורים בנוסף לפוטודיאוד. טרנזיסטורים הם מכשירים אלקטרוניים שמקבלים אות חשמלי חלש ומרחיבים את האות והם מעבירים את האות מאזור אחד לאחר. המעגלים האלה, מקודדים את הזרם האנלוגי, שהוא תוצאה של הפוטודיאוד מקבל, עליהם הם מבצעים פעולות.

תהליך קריאה
זה קורה כאשר הפוטודיאודות (חיישנים) עוקבות אחר האור ומתרוצות אותו לטעמי חשמל. השלב הבא הוא קריאה. המעגלים עם טרנזיסטורים לכל פיקסל מקבלים את הטעמי חשמל שאותם הם מגדילים ומעבירים אותם למעגל שבסופו של דבר מתרוצת אותם לסIGNAL דיגיטלי שיצא מהמעבד. הSIGNAL הדיגיטלי המשך מעובד בדרך כלל על ידי מעבד התמונה של המצלמה, שמשווע את התמונה.

הנה סקירה בסיסית של איך הם עובדים:

• חיישן CMOS כולל מערך של נקודות תמונה, עם כל נקודת תמונה מורכבת מפוטודיאודה רגישה לאור וטרנזיסטור גישה.
• כשאור פוגע בפוטודיאודה, הוא מייצר מטען פרופורציונלי לגבירות האור. זה מגדיל את המתח שמייצג את ערך הבrightness.
• הטרנזיסטורים משמשים כדי "לקרוא" את ערכי המתח פיקסל אחר פיקסל ולהמיר אותם לנתונים דיגיטליים.
• ממיר אנלוג-דיגיטלי (ADC) על-הชיפ משנה את מתחי הפיקסלים למספרים שניתן לעבד כתמונה דיגיטלית.
• חיישני CMOS מבצעים את תהליכי החישה, הדיגיטציה והפונקציות האחרות ישירות על החיישן עצמו, בניגוד לชיפי CCD.
• זה מאפשר לחיישני CMOS לגשת לפיקסלים ספציפיים לשימושים כמו تسجيل וידאו WHILE שומרים על אחרים לא פעילים כדי לחסוך באנרגיה ר.

במגמה, חיישני CMOS מוסיפים פוטונים של אור להampire ערכים חשמליים שניתן לדיגיטזם ולעבד אותם כצלם דיגיטלי. טכנולוגיה זו נפוצה בשל התופת המהיר, צריכת החשמל הנמוכה וה תאימות לייצור חומרים חשמליים.

שאלות נפוצות:

ש: מה ההבדל בין חיישן CMOS ו-CCD?

A: חיישני CCD דורשים עיבוד מחוץ ל-chip בעוד ש-CMOS אינטגרט אותו על-ה-chip, מה שמאפשר לתכונות טובות יותר כמו צריכת חשמל נמוכה יותר ופונקציות רבות יותר על החיישן בחיישני CMOS.

מסקנות

הבנת התהליך הבסיסי של המרה פוטואלקטרונית ו디גיטלית בתוך חיישן CMOS מספקת תובנות מדוע הם הטכנולוגיה הנפוצה ביותר של חיישני תמונה שמשמשת את מצלמות הדיגיטל של ימינו. העיצוב על-הชיפ שלהם מאפשר יתרונות מפתח על CCDs שהופכו אותם לבחר נפוץ.