CMOS-sensorer (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) er de dominerendebildesensorteknologi som brukes i de fleste digitale kameraer i dag, fra telefoner til DSLR-er.

CMOSKomponent

Fotodiode matrise
En fotodiode array er hovedelementet i langs linjene med en CMOS-sensor. Hver eneste slik piksel inneholder en fotodetektor, som er en halvlederenhet som produserer en elektrisk strøm når den innfallende strålingen konverteres til den elektriske kraften. Lys omdannes til en elektrisk ladning av en fotodiode på en måte som størrelsen på den elektriske ladningen påføres lysets intensitet.

Transistorenes rolle
Omgivelsene til hver piksel i en CMOS-sensor består av transitorer bortsett fra fotodiode. Transistorer er de elektroniske enhetene som mottar svakt elektrisk signal og forsterker signalet og overfører signalet fra en region til en annen. Disse kretsene koder for den analoge strømmen, som er et resultat av at fotodioden mottar, som de opptrer på.

Avlesningsprosess
Det er da fotodiodene (sensorene) sporer lyset og konverterer det til elektromagnetiske ladninger. Neste fase er lesing. Kretsene med transistorer for hver piksel mottar de elektriske ladningene som de øker og videresender dem til en krets som til slutt konverterer dem til et digitalt signal som kommer ut av prosessoren. Det påfølgende digitale signalet behandles vanligvis av kameraets bildeprosessor, som harmoniserer bildet.

Her er en grunnleggende oversikt over hvordan de fungerer:

• En CMOS-sensor inneholder en rekke fotosteder, der hvert fotosted er laget av en lysfølsom fotodiode og tilgangstransistor.
• Når lys treffer fotodioden, genererer den ladning proporsjonal med lysintensiteten. Dette bygger opp spenning som representerer lysstyrkeverdien.
• Transistorene brukes til å "lese ut" spenningsverdiene piksel for piksel og konvertere dem til digitale data.
• Analog-til-digital-omformere (ADC) på brikken endrer pikselspenningene til tall som kan behandles som et digitalt bilde.
• CMOS-bildesensorer har sensor-, digitaliserings- og andre funksjoner gjort direkte på selve sensoren, i motsetning til CCD-brikker.
• Dette gjør at CMOS-sensorer kan få tilgang til spesifikke piksler for oppgaver som videoopptak mens andre holdes inaktive for å spare power.

I hovedsak konverterer CMOS-sensorer fotoner av lys til elektriske spenningsverdier som kan digitaliseres og behandles som et digitalt fotografi. Denne teknologien er utbredt på grunn av dens høye ytelse, lave strømforbruk og kompatibilitet med halvlederproduksjon.

Vanlige spørsmål:

Spørsmål: Hva er forskjellen mellom en CMOS- og CCD-sensor?

Svar: CCD-sensorer krever off-chip-prosessering mens CMOS integrerer den på brikken, noe som gir bedre ytelse som lavere strømforbruk og flere on-sensor-funksjoner i CMOS-sensorer.

Konklusjon

Å forstå den grunnleggende fotoelektriske og digitale konverteringsprosessen inne i en CMOS-sensor gir innsikt i hvorfor de er den mest allestedsnærværende bildesensorteknologien som driver digitale kameraer i dag. Deres on-chip-design muliggjør viktige fordeler i forhold til CCD-er som gjorde dem til et populært valg.