CMOS-sensoren (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) zijn de overheersendeBeeldsensortechnologie die tegenwoordig in de meeste digitale camera's wordt gebruikt, van telefoons tot DSLR's.

CMOSBestanddeel

Fotodiode-array
Een fotodiode-array is het belangrijkste element in de lijn met een CMOS-sensor. Elk van deze pixels bevat een fotodetector, een halfgeleiderapparaat dat een elektrische stroom produceert wanneer de invallende straling wordt omgezet in elektrische stroom. Licht wordt door een fotodiode omgezet in een elektrische lading op een manier dat de grootte van de elektrische lading wordt toegepast op de intensiteit van het licht.

Rol van transistors
De omgeving van elke pixel in een CMOS-sensor bestaat uit transitoren, afgezien van fotodiodes. Transistors zijn de elektronische apparaten die een zwak elektrisch signaal ontvangen en het signaal versterken en het signaal van de ene regio naar de andere overbrengen. Deze circuits coderen de analoge stroom, die het resultaat is van de fotodiode die ontvangt, waarop ze optreden.

Uitleesproces
Het is dan dat de fotodiodes (sensoren) het licht volgen en omzetten in elektromagnetische ladingen. De volgende fase is het lezen. De schakelingen met transistors voor elke pixel ontvangen de elektrische ladingen die ze versterken en sturen deze door naar een schakeling die ze uiteindelijk omzet in een digitaal signaal dat uit de processor komt. Het daaropvolgende digitale signaal wordt meestal verwerkt door de beeldprocessor van de camera, die het beeld harmoniseert.

Hier is een basisoverzicht van hoe ze werken:

• Een CMOS-sensor bevat een reeks fotosites, waarbij elke fotosite is gemaakt van een lichtgevoelige fotodiode en toegangstransistor.
• Wanneer licht de fotodiode raakt, genereert deze een lading die evenredig is met de lichtintensiteit. Hierdoor wordt spanning opgebouwd die de helderheidswaarde vertegenwoordigt.
• De transistors worden gebruikt om de spanningswaarden pixel voor pixel "uit te lezen" en om te zetten naar digitale data.
• On-chip analoog-naar-digitaal-converters (ADC) veranderen de pixelspanningen in getallen die als een digitaal beeld kunnen worden verwerkt.
• CMOS-beeldsensoren hebben de detectie-, digitaliserings- en andere functies die rechtstreeks op de sensor zelf worden uitgevoerd, in tegenstelling tot CCD-chips.
• Hierdoor kunnen CMOS-sensoren toegang krijgen tot specifieke pixels voor taken zoals video-opnamen, terwijl andere inactief blijven om geld te besparen.r.

In wezen zetten CMOS-sensoren fotonen van licht om in elektrische spanningswaarden die kunnen worden gedigitaliseerd en verwerkt als een digitale foto. Deze technologie is wijdverbreid vanwege de hoge prestaties, het lage stroomverbruik en de compatibiliteit met de productie van halfgeleiders.

Veelgestelde vragen:

V: Wat is het verschil tussen een CMOS- en CCD-sensor?

A: CCD-sensoren vereisen off-chip verwerking, terwijl CMOS het on-chip integreert, waardoor betere prestaties mogelijk zijn, zoals een lager stroomverbruik en meer on-sensorfuncties in CMOS-sensoren.

Conclusie

Inzicht in het basisproces van foto-elektrische en digitale conversie in een CMOS-sensor geeft inzicht in waarom dit de meest alomtegenwoordige beeldsensortechnologie is die digitale camera's vandaag de dag aandrijft. Hun on-chip ontwerp biedt belangrijke voordelen ten opzichte van CCD's, waardoor ze een populaire keuze waren.