CMOS-sensorer (komplementære metaloxidhalvledere) er de fremherskendeBilledsensorteknologi, der anvendes i de fleste digitale kameraer i dag, fra telefoner til DSLR'er.

CMOSKomponent

Photodiode Array
Et fotodiodearray er hovedelementet i langs linjerne med en CMOS-sensor. Hver enkelt sådan pixel indeholder en fotodetektor, som er en halvlederenhed, der producerer en elektrisk strøm, når den indfaldende stråling omdannes til den elektriske strøm. Lys omdannes til en elektrisk ladning af en fotodiode på en måde, så størrelsen af den elektriske ladning påføres lysets intensitet.

Transistorernes rolle
Omgivelserne af hver pixel i en CMOS-sensor består af transitorer bortset fra fotodiode. Transistorer er de elektroniske enheder, der modtager svagt elektrisk signal og forstærker signalet og overfører signalet fra en region til en anden. Disse kredsløb,kode den analoge strøm,som er et resultat af fotodioden modtager, som de optræder.

Udlæsningsproces
Det er da, at fotodioderne (sensorer) sporer lyset og konverterer det til elektromagnetiske ladninger. Den næste fase er læsning. Kredsløbene med transistorer for hver pixel modtager de elektriske ladninger, som de forstærker, og videresender dem til et kredsløb, der endelig konverterer dem til et digitalt signal, der kommer ud af processoren. Det efterfølgende digitale signal behandles normalt af kameraets billedprocessor, som harmoniserer billedet.

Her er en grundlæggende oversigt over, hvordan de fungerer:

• En CMOS-sensor indeholder en række fotosites, hvor hvert fotosite er lavet af en lysfølsom fotodiode og adgangstransistor.
• Når lys rammer fotodioden, genererer det ladning proportionalt med lysintensiteten. Dette opbygger spænding, som repræsenterer lysstyrkeværdien.
• Transistorerne bruges til at "aflæse" spændingsværdierne pixel for pixel og konvertere dem til digitale data.
• On-chip analog-til-digital-konvertere (ADC) ændrer pixelspændingerne til tal, der kan behandles som et digitalt billede.
• CMOS-billedsensorer har sensor-, digitaliserings- og andre funktioner udført direkte på selve sensoren, i modsætning til CCD-chips.
• Dette gør det muligt for CMOS-sensorer at få adgang til specifikke pixels til opgaver som videooptagelse, mens andre holdes inaktive for at gemme power.

I det væsentlige konverterer CMOS-sensorer lysfotoner til elektriske spændingsværdier, der kan digitaliseres og behandles som et digitalt fotografi. Denne teknologi er udbredt på grund af dens høje ydeevne, lave strømforbrug og kompatibilitet med halvlederproduktion.

Ofte stillede spørgsmål:

Q: Hvad er forskellen mellem en CMOS- og CCD-sensor?

A: CCD-sensorer kræver off-chip-behandling, mens CMOS integrerer det on-chip, hvilket giver mulighed for bedre ydeevne som lavere strømforbrug og flere sensorfunktioner i CMOS-sensorer.

Konklusion

Forståelse af den grundlæggende fotoelektriske og digitale konverteringsproces inde i en CMOS-sensor giver indsigt i, hvorfor de er den mest allestedsnærværende billedsensorteknologi, der driver digitale kameraer i dag. Deres on-chip-design muliggør vigtige fordele i forhold til CCD'er, der gjorde dem til et populært valg.