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CMOS-Bildsensor

Ein CMOS-Bildsensor ist eine Art Bildsensortechnologie in einigen Digitalkameras, die aus einer integrierten Schaltung besteht, die ein Bild aufzeichnet. Sie können sich den Bildsensor wie einen Film in einer alten Filmkamera vorstellen.

Der komplementäre Metalloxid-Halbleiter (CMOS) -Sensor besteht aus Millionen von Pixelsensoren, von denen jeder einen Fotodetektor enthält. Wenn Licht durch die Linse in die Kamera einfällt, trifft es auf den CMOS-Bildsensor, wodurch jeder Fotodetektor basierend auf der auf ihn einfallenden Lichtmenge eine elektrische Ladung ansammelt. Die Digitalkamera konvertiert dann die Ladung in einen digitalen Wert, der die an jedem Fotodetektor gemessene Lichtstärke sowie die Farbe bestimmt. Die zur Anzeige von Fotos verwendete Software wandelt diese Messwerte in die einzelnen Pixel um, aus denen sich das Foto zusammensetzt.

CMOS Vs. CCD

CMOS verwendet eine etwas andere Technologie als CCD, eine andere Art von Bildsensor, der in Digitalkameras zu finden ist. Mehr Digitalkameras verwenden CMOS-Technologie als CCD, da CMOS-Bildsensoren weniger Strom verbrauchen und Daten schneller übertragen können als CCD. CMOS-Bildsensoren kosten tendenziell etwas mehr als CCD.

In den Anfängen von Digitalkameras waren die Batterien größer, weil die Kameras größer waren, und der erhöhte Stromverbrauch von CCD war daher kein großes Problem. Da jedoch Digitalkameras immer kleiner wurden und kleinere Batterien erforderlich waren, wurde CMOS zu einer besseren Option.

Und da Bildsensoren eine stetig zunehmende Anzahl von Pixeln feststellen, die sie aufnehmen, ist die Fähigkeit eines CMOS-Bildsensors, Daten schneller auf dem Chip und zu anderen Komponenten der Kamera zu bewegen als CCD, wertvoller geworden.

Vorteile von CMOS

Ein Bereich, in dem CMOS wirklich einen Vorteil gegenüber anderen Bildsensortechnologien hat, sind die Aufgaben, die es auf dem Chip ausführen kann, anstatt die Bildsensordaten für bestimmte Verarbeitungsaufgaben an die Firmware oder Software der Kamera zu senden. Beispielsweise kann ein CMOS-Bildsensor Rauschunterdrückungsfunktionen direkt auf dem Chip ausführen, was beim Verschieben von Daten in der Kamera Zeit spart. Der CMOS-Bildsensor führt auch Analog-Digital-Umwandlungsprozesse auf dem Chip durch, was CCD-Bildsensoren nicht ausführen können. Einige Kameras führen sogar den Autofokus auf den CMOS-Bildsensor aus, wodurch die Gesamtleistungsgeschwindigkeit der Kamera nochmals verbessert wird.

Weitere Verbesserungen im CMOS

Da die Kamerahersteller zunehmend auf die CMOS-Technologie für Bildsensoren in Kameras umgestiegen sind, wurde die Technologie immer weiter erforscht, was zu starken Verbesserungen führte. Während CCD-Bildsensoren früher billiger waren als CMOS in der Fertigung, hat der zusätzliche Forschungsschwerpunkt bei CMOS-Bildsensoren die Kosten für CMOS weiter gesenkt.

Ein Bereich, in dem dieser Schwerpunkt der Forschung von CMOS profitierte, ist die Low-Light-Technologie. CMOS-Bildsensoren zeigen nach wie vor eine Verbesserung ihrer Fähigkeit, Bilder mit schwachen Lichtverhältnissen aufzunehmen. Die On-Chip-Rauschunterdrückungsfunktionen von CMOS sind in den letzten Jahren stetig gestiegen, wodurch die Fähigkeit des CMOS-Bildsensors weiter verbessert wird, bei schwachem Licht eine gute Leistung zu erbringen.

Eine kürzlich durchgeführte Verbesserung des CMOS war die Einführung der von hinten beleuchteten Bildsensortechnologie, bei der die Drähte, die Daten vom Bildsensor zur Kamera übertragen, von der Vorderseite des Bildsensors her bewegt wurden. Dort blockierten sie etwas Licht, das auf den Sensor auftrat - nach hinten, wodurch der CMOS-Bildsensor in der Lage ist, bei schwachem Licht eine bessere Leistung zu erzielen, während er die Fähigkeit des Chips, Daten mit hoher Geschwindigkeit gegenüber CCD-Bildsensoren zu bewegen, beibehält.