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

CMOSKomponent

Photodiode Array
En fotodiode array er hovedelementet i langs linjene med en CMOS-sensor. Hver enkelt slik piksel inneholder en fotodetektor, som er en halvlederanordning som produserer en elektrisk strøm når den innfallende strålingen konverteres til elektrisk kraft. Lys omdannes til en elektrisk ladning av en fotodiode på en måte at 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,kode analog strøm,som er et resultat av bildet diode mottar, som de utfører på.

Avlesningsprosess
Det er da at fotodiodene (sensorene) sporer lyset og konverterer det til elektromagnetiske ladninger. Neste fase er lesing. Kretsene med transistorer for hver piksel mottar de elektriske ladningene 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 fotosites, med hvert fotosite laget av en lysfølsom fotodiode og tilgangstransistor.
• Når lyset treffer fotodioden, genererer det ladning proporsjonalt 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.
• On-chip analog-til-digital-omformere (ADC) endrer pikselspenningene til tall som kan behandles som et digitalt bilde.
• CMOS-bildesensorer har sensor, digitalisering 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, samtidig som andre er 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 høy ytelse, lavt strømforbruk og kompatibilitet med halvlederproduksjon.

Vanlige spørsmål:

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

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

Konklusjon

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.