CMOS-sensor

Allikas: Vikipeedia
CMOS-sensor

CMOS-sensor on CMOS-pooljuhtstruktuuriga pildisensor, mille igal pildielemendil on lisaks optoelektroonilisele muundurile ‒ fotodioodiletransistorvõimendi, mis muundab elektriaengu elektrisignaliks. Neid pildielementide sigaale loetakse pikslimaatriksist välja samamoodi kui muutmälust (RAM), kus igal mälupesal on oma aadress. Pikslite võimendusomaduse tõttu nimetatakse CMOS-sensorit ka aktiivpikselsensoriks ehk APS-sensoriks (Active Pixel Sensor). Niisugune sensor loodi NASA kosmosetehnika laboris (JPL) 1990. aastatel ja mitmete täiustuste järel on alates 2008. saanud CCD-sensori alternatiiviks.

CMOS-piksli põhimõtteskeem:
1 ‒ fotodiood; 2 - väljatransistori pais; 3 ‒ dioodi laengut salvestav kondensaator; 4 ‒ pingevõimendi; 5 ‒ rea valimise siin; 6 ‒ vertikaalsiin, mille kaudu edastatakse signaal protessorile; 7 ‒ lähtestamine (reset); VDD ‒ toitepinge

Algolekus on fotodioodil lähtestustransistori kaudu vastupinge. Kui sensori säritamisel langeb fotodioodile valgus, läbib dioodi fotovool ning pinge dioodil väheneb võrdeliselt valguse intensiivsuse ja selle mõjumise kestusega. See pingemuutus juhitakse võimendatult maatriksist välja kas otse analoog-digitaalmuundurisse või järeltöötlemise lülitusse.

Seega saab elektroonikalülitus pikslite pingeväärtused otse välja lugeda (langeb ära CCD-sensorile omane laengute rida-realt kiibilt väljanihutamine ja alles seejärel elektripingeks muundamine); seetõttu toimub signaali väljalugemine kiiresti. CMOS-sensorite eeliseid CCD-sensoritega võrreldes:

  • väike voolutarve ja suur andmeedastuskiirus;
  • võimalus integreerida samas CMOS-tehnoloogias kiibile lisafunktsioone ja teostada analoog-digitaalmuundamine;
  • otsepöördus iga piksli poole pakub võimalusi pikslirühmade valikuliseks töötlemiseks;
  • sensori talitlust ei häiri suur valguskontrast; CCD-sensorite liigvalgustatud pikslitest valgub osa laengust naaberaladele, põhjustades moonutust heledate täppide kujul (blooming);
  • lihtsama tehnoloogia ja väiksema praagiprotsendi tõttu on CMOS-sensorid odavamad valmistada.

Peamiseks puuduseks on asjaolu, et CMOS-pildielemendi pinnast võtab teatud osa enda alla elektroonikalülitus, mistõttu väheneb elemendi valgustundlikkus. Kuid mida suurem on sensori ja vastavalt ka piksli pind, seda parem on täitetegur ja vastavalt valgustundlikkus. Nii ongi näiteks suured (kuni filmikaadri formaadis 36×24 mm).

Suured CMOS-kiibid on kasutusel peamiselt peegelkaamerates. Väikseid CMOS-sensoreid kasutatakse valdavalt mobiiltelefonide kaamerates, samuti kompaktkaamerates.

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]