Τι είναι ο αισθητήρας εικόνας CMOS;

Ο αισθητήρας εικόνας συμπληρωματικού ημιαγωγού οξειδίου μετάλλου (CMOS) είναι ένας τύπος τεχνολογίας αισθητήρων εικόνας μέσα σε ορισμένες ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές. Αποτελείται από ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα που καταγράφει μια εικόνα. Μπορείτε να σκεφτείτε ότι ο αισθητήρας εικόνας είναι παρόμοιος με το φιλμ σε μια παλιά κάμερα φιλμ.

Ο αισθητήρας CMOS αποτελείται από εκατομμύρια αισθητήρες pixel, καθένα από τα οποία περιλαμβάνει έναν φωτοανιχνευτή. Καθώς το φως εισέρχεται στην κάμερα μέσω του φακού, χτυπά τον αισθητήρα εικόνας CMOS, ο οποίος αναγκάζει κάθε φωτοανιχνευτή να συσσωρεύει ηλεκτρικό φορτίο με βάση την ποσότητα φωτός που τον προσπίπτει.

Στη συνέχεια, η ψηφιακή κάμερα μετατρέπει τη φόρτιση σε ψηφιακή ένδειξη, η οποία καθορίζει την ισχύ του φωτός που μετράται σε κάθε φωτοανιχνευτή, καθώς και το χρώμα. Το λογισμικό που χρησιμοποιείται για την εμφάνιση φωτογραφιών μετατρέπει αυτές τις μετρήσεις στα μεμονωμένα pixel που συνθέτουν τη φωτογραφία όταν εμφανίζονται μαζί.

CMOS vs. CCD

Το CMOS χρησιμοποιεί μια ελαφρώς διαφορετική τεχνολογία από μια φορτισμένη συζευγμένη συσκευή (CCD)—μια άλλη τύπος αισθητήρα εικόνας βρίσκονται σε ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές. Περισσότερες ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές χρησιμοποιούν τεχνολογία CMOS από το CCD επειδή οι αισθητήρες εικόνας CMOS καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια και μπορούν να μεταδώσουν δεδομένα πιο γρήγορα από το CCD. Ωστόσο, οι αισθητήρες εικόνας CMOS τείνουν να κοστίζουν περισσότερο από το CCD.

Και καθώς οι αισθητήρες εικόνας αυξάνονται στον αριθμό των pixel που καταγράφουν, η ικανότητα ενός CMOS Ο αισθητήρας εικόνας για τη γρήγορη μετακίνηση των δεδομένων στο τσιπ και σε άλλα εξαρτήματα της κάμερας έχει γίνει περισσότερο πολύτιμος.

Πλεονεκτήματα του CMOS

Ένας τομέας όπου το CMOS έχει πραγματικά πλεονέκτημα σε σχέση με άλλες τεχνολογίες αισθητήρων εικόνας είναι οι εργασίες που μπορεί να κάνει εκτελέστε σε ένα τσιπ, αντί να στείλετε τα δεδομένα του αισθητήρα εικόνας στο υλικολογισμικό ή το λογισμικό της κάμερας για επεξεργασία. Για παράδειγμα, ένας αισθητήρας εικόνας CMOS μπορεί να εκτελέσει δυνατότητες μείωσης θορύβου απευθείας στο τσιπ, γεγονός που εξοικονομεί χρόνο κατά τη μετακίνηση δεδομένων μέσα στην κάμερα.

Ο αισθητήρας εικόνας CMOS μπορεί επίσης να εκτελέσει διαδικασίες μετατροπής αναλογικού σε ψηφιακό στο τσιπ - κάτι που οι αισθητήρες εικόνας CCD δεν μπορούν να κάνουν. Ορισμένες κάμερες θα εκτελούν ακόμη και εργασίες αυτόματης εστίασης στον ίδιο τον αισθητήρα εικόνας CMOS, κάτι που βελτιώνει και πάλι τις συνολικές ταχύτητες απόδοσης της κάμερας.

Συνεχείς βελτιώσεις στο CMOS

Καθώς οι κατασκευαστές καμερών έχουν μεταναστεύσει προς την τεχνολογία CMOS για αισθητήρες εικόνας στις κάμερες, έχει γίνει περισσότερη έρευνα στην τεχνολογία, με αποτέλεσμα ακόμη και ισχυρές βελτιώσεις. Για παράδειγμα, ενώ παλαιότερα οι αισθητήρες εικόνας CCD ήταν φθηνότεροι από το CMOS για την κατασκευή, η πρόσθετη ερευνητική εστίαση στους αισθητήρες εικόνας CMOS επέτρεψε το κόστος του CMOS να συνεχίσει να μειώνεται.

Ένας τομέας όπου αυτή η έμφαση στην έρευνα έχει ωφελήσει το CMOS είναι η τεχνολογία χαμηλού φωτισμού. Οι αισθητήρες εικόνας CMOS συνεχίζουν να παρουσιάζουν βελτίωση στην ικανότητά τους να καταγράφουν εικόνες με αξιοπρεπή αποτελέσματα σε φωτογραφίες χαμηλού φωτισμού. Οι δυνατότητες μείωσης θορύβου στο τσιπ του CMOS έχουν αυξηθεί σταθερά τα τελευταία χρόνια, βελτιώνοντας περαιτέρω την ικανότητα του αισθητήρα εικόνας CMOS να αποδίδει καλά σε χαμηλό φωτισμό.

Μια άλλη πρόσφατη βελτίωση στο CMOS ήταν η εισαγωγή της τεχνολογίας αισθητήρων εικόνας με οπίσθιο φωτισμό. Με αυτόν τον σχεδιασμό, τα καλώδια που μεταφέρουν δεδομένα από τον αισθητήρα εικόνας στην κάμερα μετακινούνται από το μπροστινό μέρος του αισθητήρα εικόνας —όπου μπορούν να μπλοκάρουν μέρος του φωτός που χτυπά τον αισθητήρα—στο πίσω μέρος. Αυτό βοηθά τον αισθητήρα εικόνας CMOS να αποδίδει καλύτερα σε χαμηλό φωτισμό, ενώ διατηρεί την ικανότητα του τσιπ να μετακινεί δεδομένα με υψηλή ταχύτητα σε σύγκριση με τους αισθητήρες εικόνας CCD.