Cảm biến CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) chiếm ưu thếCảm biến hình ảnhcông nghệ được sử dụng trong hầu hết các máy ảnh kỹ thuật số hiện nay, từ điện thoại đến máy ảnh DSLR.

CMOSThành phần

Mảng điốt quang
Một mảng điốt quang là yếu tố chính dọc theo các đường với cảm biến CMOS. Mỗi pixel như vậy chứa một photodetector, là một thiết bị bán dẫn tạo ra dòng điện khi bức xạ tới được chuyển đổi thành năng lượng điện. Ánh sáng được chuyển đổi thành điện tích bởi một điốt quang theo cách mà độ lớn của điện tích được áp dụng cho cường độ của ánh sáng.

Vai trò của bóng bán dẫn
Xung quanh mỗi điểm ảnh trong cảm biến CMOS được tạo thành từ các quá cảnh ngoài điốt quang. Bóng bán dẫn là thiết bị điện tử nhận tín hiệu điện yếu và khuếch đại tín hiệu và truyền tín hiệu từ vùng này sang vùng khác. Các mạch này, mã hóa dòng điện tương tự, là kết quả của việc nhận diode ảnh, trên đó họ thực hiện.

Quy trình đọc
Sau đó, các điốt quang (cảm biến) theo dõi ánh sáng và chuyển đổi nó thành điện tích. Giai đoạn tiếp theo là đọc. Các mạch có bóng bán dẫn cho mỗi pixel nhận điện tích mà chúng tăng và chuyển tiếp chúng đến một mạch cuối cùng chuyển đổi chúng thành tín hiệu kỹ thuật số phát ra từ bộ xử lý. Tín hiệu kỹ thuật số tiếp theo thường được xử lý bởi bộ xử lý hình ảnh của máy ảnh, giúp hài hòa hình ảnh.

Dưới đây là tổng quan cơ bản về cách chúng hoạt động:

• Một cảm biến CMOS chứa một loạt các photosite, với mỗi photosite được tạo thành từ một điốt quang nhạy sáng và bóng bán dẫn truy cập.
• Khi ánh sáng chiếu vào điốt quang, nó tạo ra điện tích tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng. Điều này xây dựng điện áp đại diện cho giá trị độ sáng.
• Các bóng bán dẫn được sử dụng để "đọc ra" các giá trị điện áp từng pixel và chuyển đổi chúng thành dữ liệu kỹ thuật số.
• Bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số (ADC) trên chip thay đổi điện áp pixel thành các số có thể được xử lý dưới dạng hình ảnh kỹ thuật số.
• Cảm biến hình ảnh CMOS có cảm biến, số hóa và các chức năng khác được thực hiện trực tiếp trên chính cảm biến, không giống như chip CCD.
• Điều này cho phép các cảm biến CMOS truy cập các pixel cụ thể cho các tác vụ như quay video trong khi vẫn giữ cho các cảm biến khác không hoạt động để tiết kiệm power.

Về bản chất, cảm biến CMOS chuyển đổi các photon ánh sáng thành các giá trị điện áp có thể được số hóa và xử lý như một bức ảnh kỹ thuật số. Công nghệ này phổ biến rộng rãi do hiệu suất cao, sử dụng điện năng thấp và khả năng tương thích sản xuất chất bán dẫn.

Câu hỏi thường gặp:

Hỏi: Sự khác biệt giữa cảm biến CMOS và CCD là gì?

A: Cảm biến CCD yêu cầu xử lý ngoài chip trong khi CMOS tích hợp nó trên chip, cho phép hiệu suất tốt hơn như sử dụng năng lượng thấp hơn và nhiều chức năng trên cảm biến hơn trong cảm biến CMOS.

Kết thúc

Hiểu được quá trình chuyển đổi quang điện và kỹ thuật số cơ bản bên trong cảm biến CMOS cung cấp thông tin chi tiết về lý do tại sao chúng là công nghệ cảm biến hình ảnh phổ biến nhất cung cấp năng lượng cho máy ảnh kỹ thuật số hiện nay. Thiết kế trên chip của chúng cho phép những lợi thế chính so với CCD khiến chúng trở thành lựa chọn phổ biến.