Wat is een CMOS-beeldsensor?
Een Complementary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS)-beeldsensor is een type beeldsensortechnologie in sommige digitale camera's. Het bestaat uit een geïntegreerd circuit dat een beeld opneemt. Je kunt de beeldsensor zien als vergelijkbaar met de film in een oude filmcamera.
De CMOS-sensor bestaat uit: miljoenen pixelsensoren, die elk een fotodetector bevatten. Als licht door de lens de camera binnenkomt, valt het op de CMOS-beeldsensor, waardoor elke fotodetector een elektrische lading accumuleert op basis van de hoeveelheid licht die erop valt.
De digitale camera zet de lading vervolgens om in een digitale uitlezing, die de sterkte van het gemeten licht bij elke fotodetector bepaalt, evenals de kleur. De software die wordt gebruikt om foto's weer te geven, zet die metingen om in de individuele pixels waaruit de foto bestaat wanneer ze samen worden weergegeven.
CMOS versus CCD
CMOS gebruikt een iets andere technologie dan een Charged Coupled Device (CCD)—een andere type beeldsensor gevonden in digitale camera's. Meer digitale camera's gebruiken CMOS-technologie dan CCD omdat CMOS-beeldsensoren minder stroom verbruiken en gegevens sneller kunnen verzenden dan CCD. CMOS-beeldsensoren zijn echter meestal duurder dan CCD.
En aangezien beeldsensoren het aantal pixels dat ze opnemen steeds groter zijn geworden, is het vermogen van een CMOS beeldsensor om de gegevens sneller te verplaatsen op de chip en naar andere componenten van de camera is meer geworden waardevol.
In de begindagen van digitale camera's waren de batterijen groter omdat de camera's groter waren, en dus ook de CCD's hoger stroomverbruik was geen grote zorg. Maar toen digitale camera's kleiner werden en kleinere batterijen nodig hadden, werd CMOS de betere optie.
Voordelen van CMOS
Een gebied waar CMOS echt een voordeel heeft ten opzichte van andere beeldsensortechnologieën, is de taken die het kan uitvoeren uitvoeren op een chip, in plaats van de beeldsensorgegevens naar de firmware of software van de camera te sturen voor: verwerken. Een CMOS-beeldsensor kan bijvoorbeeld ruisonderdrukkingsfuncties rechtstreeks op de chip uitvoeren, wat tijd bespaart bij het verplaatsen van gegevens in de camera.
De CMOS-beeldsensor kan ook analoog-naar-digitaal conversieprocessen op de chip uitvoeren, iets wat CCD-beeldsensoren niet kunnen. Sommige camera's voeren zelfs autofocuswerk uit op de CMOS-beeldsensor zelf, wat opnieuw de algehele prestatiesnelheden van de camera verbetert.
Voortdurende verbeteringen in CMOS
Naarmate camerafabrikanten zijn overgestapt op CMOS-technologie voor beeldsensoren in camera's, is er meer onderzoek naar de technologie gegaan, wat heeft geleid tot zelfs sterke verbeteringen. Terwijl CCD-beeldsensoren bijvoorbeeld goedkoper waren dan CMOS om te produceren, heeft de extra onderzoeksfocus op CMOS-beeldsensoren ervoor gezorgd dat de kosten van CMOS blijven dalen.
Een gebied waar deze nadruk op onderzoek CMOS heeft geprofiteerd, is technologie bij weinig licht. CMOS-beeldsensoren blijven verbeteringen vertonen in hun vermogen om beelden op te nemen met behoorlijke resultaten bij fotografie bij weinig licht. De on-chip ruisonderdrukkingsmogelijkheden van CMOS zijn de afgelopen jaren gestaag toegenomen, waardoor het vermogen van de CMOS-beeldsensor om goed te presteren bij weinig licht verder is verbeterd.
Een andere recente verbetering van CMOS was de introductie van back-illuminated beeldsensortechnologie. Bij dit ontwerp worden de draden die gegevens van de beeldsensor naar de camera verplaatsen, van de voorkant van de beeldsensor, waar ze een deel van het licht dat op de sensor valt, kunnen blokkeren, naar de achterkant verplaatst. Hierdoor presteert de CMOS-beeldsensor beter bij weinig licht, terwijl het vermogen van de chip om gegevens met hoge snelheid te verplaatsen behouden blijft in vergelijking met CCD-beeldsensoren.