Heute untersuchen wir: Wie funktioniert ein CMOS-Sensor? Wie funktionieren CCD- und CMOS-Sensoren? Was sind die Vorteile des CMOS-Sensors?
Wie funktioniert ein CMOS-Sensor?
Ein CMOS-Sensor (komplementärer Metalloxid-Halbleiter) funktioniert, indem er Licht mithilfe einer Reihe von Fotodioden in elektrische Signale umwandelt. Jede Fotodiode im Sensor fängt Licht ein und erzeugt eine kleine elektrische Ladung proportional zur Intensität des Lichts. Diese Ladungen werden dann durch eine Reihe von Verstärkern und Analog-Digital-Wandlern, die in den Sensor integriert sind, in ein digitales Signal umgewandelt. CMOS-Sensoren verfügen über integrierte Schaltkreise für jedes Pixel, was im Vergleich zu anderen Sensortypen schnellere Auslesegeschwindigkeiten und einen geringeren Stromverbrauch ermöglicht.
CCD- (Charge-Coupled Device) und CMOS-Sensoren (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) wandeln Licht in elektrische Signale um, nutzen dabei jedoch unterschiedliche Technologien. CCD-Sensoren übertragen die Ladung nacheinander von jedem Pixel zu einem zentralen Ausgangsknoten, was mehr Strom benötigt und qualitativ hochwertigere Bilder mit weniger Rauschen erzeugt. CMOS-Sensoren hingegen verfügen an jedem Pixel über Verstärker und Wandler, was eine schnellere Verarbeitung und einen schnelleren Stromverbrauch ermöglicht, allerdings oft mit etwas mehr Rauschen. Die CMOS-Technologie hat erhebliche Fortschritte gemacht und die Qualitätslücke zwischen CCD- und CMOS-Sensoren geschlossen.
Wie funktionieren CCD- und CMOS-Sensoren?
Zu den Vorteilen von CMOS-Sensoren gehören ein geringerer Stromverbrauch, schnellere Auslesegeschwindigkeiten und geringere Herstellungskosten im Vergleich zu CCD-Sensoren. CMOS-Sensoren integrieren Verstärker und Analog-Digital-Wandler an jedem Pixel und ermöglichen so eine schnellere Bildverarbeitung und größere Designflexibilität. Im Vergleich zu CCD-Sensoren erzeugen sie außerdem weniger Wärme und neigen weniger zum Ausblühen (ein Phänomen, bei dem helle Punkte zu Bildverzerrungen führen). Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich CMOS-Sensoren gut für eine Vielzahl von Anwendungen, von der Unterhaltungselektronik bis hin zu hochauflösenden Bildgebungssystemen.
Was sind die Vorteile des CMOS-Sensors?
Ein lichtempfindlicher Sensor erkennt Licht und wandelt es in ein elektrisches Signal um. Der Sensor enthält ein lichtempfindliches Material oder eine Fotodiode, die bei Lichteinwirkung eine elektrische Ladung erzeugt. Die erzeugte Ladungsmenge ist proportional zur Intensität des Lichts. Diese Ladung wird dann von zugehörigen Schaltkreisen verarbeitet, um ein lesbares Signal zu erzeugen, das zur Erstellung von Bildern oder zur Messung der Lichtintensität verwendet werden kann. Lichtempfindliche Sensoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter Kameras, leichte Messgeräte und optische Sensoren.
Der CMOS-Sensor wurde in den 1960er Jahren von Willard Boyle und George E. Smith während ihrer Arbeit bei Bell Labs erfunden. Ihre Entwicklung der Technologie legte den Grundstein für moderne CMOS-Bildsensoren, die heute aufgrund ihrer Effizienz und Vielseitigkeit in verschiedenen Bildgebungsanwendungen weit verbreitet sind.
Wir vertrauen darauf, dass diese Diskussion zum Thema „Wie funktioniert ein CMOS-Sensor?“ Ihre Fragen beantwortet hat.