Dominujące są czujniki CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)Przetwornik obrazutechnologia używana obecnie w większości aparatów cyfrowych, od telefonów po lustrzanki cyfrowe.

CMOSSkładnik

Matryca fotodiodowa
Układ fotodiod jest głównym elementem wzdłuż linii z czujnikiem CMOS. Każdy taki piksel zawiera fotodetektor, który jest urządzeniem półprzewodnikowym, które wytwarza prąd elektryczny, gdy padające promieniowanie jest przekształcane w energię elektryczną. Światło jest przekształcane w ładunek elektryczny przez fotodiodę w taki sposób, że wielkość ładunku elektrycznego jest przykładana do natężenia światła.

Rola tranzystorów
Otoczenie każdego piksela w czujniku CMOS składa się z tranzystorów oprócz fotodiody. Tranzystory to urządzenia elektroniczne, które odbierają słaby sygnał elektryczny i wzmacniają sygnał oraz przenoszą sygnał z jednego obszaru do drugiego. Obwody te kodują prąd analogowy, który jest wynikiem odbioru fotodiody, na którym występują.

Proces odczytu
To właśnie wtedy fotodiody (czujniki) śledzą światło i przekształcają je w ładunki elektromagnetyczne. Następną fazą jest czytanie. Obwody z tranzystorami dla każdego piksela odbierają ładunki elektryczne, które podbijają i przekazują je do obwodu, który ostatecznie przekształca je w sygnał cyfrowy wychodzący z procesora. Późniejszy sygnał cyfrowy jest zwykle przetwarzany przez procesor obrazu kamery, który harmonizuje obraz.

Oto podstawowe informacje o tym, jak działają:

• Czujnik CMOS zawiera szereg fotowitryn, z których każda składa się z światłoczułej fotodiody i tranzystora dostępowego.
• Kiedy światło pada na fotodiodę, generuje ładunek proporcjonalny do natężenia światła. W ten sposób powstaje napięcie, które reprezentuje wartość jasności.
• Tranzystory służą do "odczytywania" wartości napięcia piksel po pikselu i przekształcania ich na dane cyfrowe.
• Wbudowane przetworniki analogowo-cyfrowe (ADC) zamieniają napięcia pikseli na liczby, które można przetworzyć jako obraz cyfrowy.
• Czujniki obrazu CMOS mają wykrywanie, digitalizację i inne funkcje wykonywane bezpośrednio na samym czujniku, w przeciwieństwie do układów CCD.
• Dzięki temu czujniki CMOS mogą uzyskać dostęp do określonych pikseli w celu wykonywania zadań, takich jak nagrywanie wideo, jednocześnie pozostawiając inne nieaktywne, aby zaoszczędzić energięr.

Zasadniczo czujniki CMOS przekształcają fotony światła w wartości napięcia elektrycznego, które można zdigitalizować i przetworzyć jako fotografię cyfrową. Technologia ta jest szeroko rozpowszechniona ze względu na wysoką wydajność, niskie zużycie energii i kompatybilność z produkcją półprzewodników.

Najczęściej zadawane pytania:

P: Jaka jest różnica między czujnikiem CMOS a CCD?

O: Czujniki CCD wymagają przetwarzania poza układem, podczas gdy CMOS integruje je w układzie scalonym, co pozwala na lepszą wydajność, taką jak niższe zużycie energii i więcej funkcji na czujniku w czujnikach CMOS.

Konkluzja

Zrozumienie podstawowego procesu konwersji fotoelektrycznej i cyfrowej wewnątrz matrycy CMOS dostarcza informacji o tym, dlaczego są one obecnie najbardziej wszechobecną technologią przetworników obrazu zasilającą aparaty cyfrowe. Ich konstrukcja w układzie scalonym zapewnia kluczowe zalety w porównaniu z przetwornikami CCD, które sprawiły, że stały się one popularnym wyborem.