De kernchip van de camera CMOS beeldsensor

Het concept van een CMOS (complementary metal oxide semiconductor) beeldsensor werd bedacht in de tweede helft van de jaren 60, maar het apparaat werd pas gecommercialiseerd toen de microfabricagetechnologie in de jaren 90 voldoende was geëvolueerd. CCD (charge coupled device) of CMOS (complementary metal oxide semiconductor) beeldsensoren worden vaak gebruikt in de digitale camera's en mobiele telefoons van tegenwoordig.

CCD en CMOS zijn beide halfgeleiderapparaten die functioneren als 'elektronische ogen'.

Ze gebruiken beide fotodiodes, maar hun productieprocessen en signaal uitleesmethoden verschillen. Hoewel CCD-technologie in eerste instantie populair was vanwege de hogere gevoeligheid en beeldkwaliteit, begonnen CMOS-sensoren in 2004 in volume CCD-sensoren te overtreffen.

De datasnelheid is sneller dan bij CCD.
 

Een array van condensatoren in een charge-coupled device (CCD) beeldsensor draagt een elektrische lading afhankelijk van de lichtintensiteit van een pixel. De inhoud van elke condensator wordt via een besturingscircuit overgedragen naar zijn buur, en de laatste condensator in de array leegt zijn lading in een ladingsversterker. CCD-sensoren staan bekend om hun bucket-brigade datatransmissiemethode.

Een complementary metal oxide semiconductor (CMOS) beeldsensor

daarentegen bevat een fotodiode en een CMOS-transistorschakelaar voor elke pixel, waardoor de pixelsignalen afzonderlijk kunnen worden versterkt. De pixelsignalen kunnen direct en sequentieel worden benaderd, aanzienlijk sneller dan een CCD-sensor, door de matrix van schakelaars te manipuleren. Een ander voordeel van het hebben van een versterker voor elke pixel is dat het de ruis vermindert die ontstaat tijdens het uitlezen van de elektrische signalen die zijn omgezet uit opgevangen licht.

CMOS-beeldsensoren zijn goedkoper te produceren dan CCD-beeldsensoren omdat bestaande apparatuur voor de productie van halfgeleiders kan worden hergebruikt voor hun productie.In tegenstelling tot CCD-sensoren, die gebruik maken van hoogspanningsanaloge circuits, gebruiken CMOS-sensoren een kleinere digitale schakeling die minder stroom verbruikt en in theorie vrij is van smear (verticale witte streep in een helderlichtbeeld) en blooming (verstoring van beelden zoals witte vlekken). Omdat logische circuits tijdens het productieproces op de chip kunnen worden geïntegreerd, worden CMOS-sensoren met een on-chip beeldverwerkingscircuit ontwikkeld voor toepassingen zoals beeldherkenning en kunstmatige visie, waarbij sommige apparaten momenteel in gebruik zijn.