Преобладающими являются КМОП-сенсоры (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)Матрицатехнология, используемая сегодня в большинстве цифровых камер, от телефонов до цифровых зеркальных камер.

КМОПКомпонент

Матрица фотодиодов
Матрица фотодиодов является основным элементом в рядах с КМОП-сенсором. Каждый такой пиксель содержит фотоприемник, который представляет собой полупроводниковое устройство, производящее электрический ток, когда падающее излучение преобразуется в электрическую энергию. Свет преобразуется фотодиодом в электрический заряд таким образом, что величина электрического заряда применяется к интенсивности света.

Роль транзисторов
Каждый пиксель в КМОП-сенсоре состоит из транзиторов, помимо фотодиода. Транзисторы - это электронные устройства, которые принимают слабый электрический сигнал, усиливают сигнал и передают сигнал из одной области в другую. Эти цепи кодируют аналоговый ток, который является результатом приема фотодиода, на котором они выступают.

Процесс считывания
Именно тогда фотодиоды (датчики) отслеживают свет и преобразуют его в электромагнитные заряды. Следующий этап – чтение. Схемы с транзисторами для каждого пикселя получают электрические заряды, которые они усиливают, и направляют их в схему, которая в конечном итоге преобразует их в цифровой сигнал, выходящий из процессора. Последующий цифровой сигнал обычно обрабатывается процессором обработки изображений камеры, который гармонизирует изображение.

Вот краткий обзор того, как они работают:

• КМОП-сенсор содержит массив фотоэлементов, каждый из которых состоит из светочувствительного фотодиода и транзистора доступа.
• Когда свет попадает на фотодиод, он генерирует заряд, пропорциональный интенсивности света. При этом накапливается напряжение, которое представляет собой значение яркости.
• Транзисторы используются для «считывания» значений напряжения пиксель за пикселем и преобразования их в цифровые данные.
• Интегрированные аналого-цифровые преобразователи (АЦП) преобразуют напряжение пикселей в числа, которые могут быть обработаны как цифровое изображение.
• В отличие от ПЗС-матриц, КМОП-сенсоры выполняют функции считывания, оцифровки и другие функции непосредственно на самой матрице.
• Это позволяет КМОП-сенсорам получать доступ к определенным пикселям для таких задач, как запись видео, в то время как другие пиксели остаются неактивными для экономии энергииr.

По сути, КМОП-сенсоры преобразуют фотоны света в значения электрического напряжения, которые могут быть оцифрованы и обработаны как цифровая фотография. Эта технология получила широкое распространение благодаря высокой производительности, низкому энергопотреблению и совместимости с производством полупроводников.

Часто задаваемые вопросы:

В: В чем разница между КМОП и ПЗС-матрицей?

О: ПЗС-сенсоры требуют обработки вне кристалла, в то время как КМОП интегрируют его в КМОП-сенсоры, что позволяет повысить производительность, например, снизить энергопотребление и расширить количество встроенных функций КМОП-сенсоров.

Заключение

Понимание основных процессов фотоэлектрического и цифрового преобразования внутри КМОП-сенсора позволяет понять, почему они являются наиболее распространенной технологией матриц, используемой сегодня в цифровых камерах. Их интегрированная конструкция обеспечивает ключевые преимущества по сравнению с ПЗС-матрицами, которые сделали их популярным выбором.