Een CMOS-beeldsensor (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 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. Wanneer licht de camera binnenkomt via de lens, valt het op de CMOS-beeldsensor, waardoor elke fotodetector een elektrische lading opbouwt op basis van de hoeveelheid licht die erop valt. De digitale camera zet de lading vervolgens om in een digitale waarde, die de sterkte van het licht bepaalt dat bij elke fotodetector wordt gemeten, evenals de kleur. De software die wordt gebruikt om foto’s weer te geven, zet die meetwaarden om in de afzonderlijke 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 ander type beeldsensor dat in digitale camera’s wordt aangetroffen. Meer digitale camera’s gebruiken CMOS-technologie dan CCD omdat CMOS-beeldsensoren minder stroom verbruiken en gegevens sneller kunnen verzenden dan CCD. CMOS-beeldsensoren kosten echter meestal meer dan CCD. En aangezien beeldsensoren steeds meer pixels opnemen, is het vermogen van een CMOS-beeldsensor om de gegevens sneller op de chip en naar andere componenten van de camera te verplaatsen, waardevoller geworden. In de begindagen van digitale camera’s waren de batterijen groter omdat de camera’s groter waren, en dus was het hogere stroomverbruik van de CCD geen groot probleem. 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, zijn de taken die het op een chip kan uitvoeren, in plaats van de beeldsensorgegevens naar de firmware of software van de camera te sturen voor verwerking. Een CMOS-beeldsensor kan bijvoorbeeld ruisonderdrukking direct op de chip uitvoeren, wat tijd bespaart bij het verplaatsen van gegevens in de camera. De CMOS-beeldsensor kan ook conversieprocessen van analoog naar digitaal op de chip uitvoeren, iets wat CCD-beeldsensoren niet kunnen. Sommige camera’s zullen zelfs autofocuswerk uitvoeren op de CMOS-beeldsensor zelf, wat de algehele prestatiesnelheden van de camera opnieuw verbetert.
Voortdurende verbeteringen in CMOS
Naarmate camerafabrikanten zijn gemigreerd naar CMOS-technologie voor beeldsensoren in camera’s, is er meer onderzoek naar de technologie gedaan, wat heeft geleid tot zelfs sterke verbeteringen. Terwijl bijvoorbeeld CCD-beeldsensoren vroeger 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 ten goede is gekomen, is de technologie bij weinig licht. CMOS-beeldsensoren blijven verbetering 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, verplaatst van de voorkant van de beeldsensor, waar ze een deel van het licht dat op de sensor valt, naar de achterkant kunnen blokkeren. Dit helpt de CMOS-beeldsensor beter te presteren bij weinig licht, terwijl het vermogen van de chip om gegevens met hoge snelheid te verplaatsen behouden blijft in vergelijking met CCD-beeldsensoren.