Skip to content

Wat is een CMOS-beeldsensor?

8 de augustus de 2021
What is a CMOS image sensor 5682c4585f9b586a9ef7f774

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 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 hebben echter de neiging om meer te kosten dan CCD. En aangezien het aantal pixels dat beeldsensoren vastleggen, is toegenomen, 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, is in 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 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 zijn 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.