Il concetto di funzionamento di un sensore di immagine CMOS (semiconduttore a ossido di metallo complementare) fu concepito nella seconda metà degli anni '60, ma il dispositivo non fu commercializzato fino a quando la tecnologia di microfabbricazione non si evolse sufficientemente negli anni '90. I sensori di immagine CCD (dispositivo ad accoppiamento di carica) o CMOS (semiconduttore a ossido di metallo complementare) sono spesso utilizzati nelle fotocamere digitali e nei telefoni cellulari di oggi.
CCD e CMOS sono entrambi dispositivi a semiconduttore che funzionano come “occhi elettronici”.
Entrambi utilizzano fotodiodi, ma i loro processi di produzione e i metodi di lettura del segnale differiscono. Sebbene la tecnologia CCD fosse inizialmente popolare grazie alla maggiore sensibilità e qualità dell'immagine, i sensori CMOS hanno iniziato a superare i sensori CCD in termini di volume di spedizione a partire dal 2004.
La velocità di trasmissione dati è più veloce rispetto al CCD.
Un array di condensatori in un sensore di immagine a dispositivo ad accoppiamento di carica (CCD) trasporta una carica elettrica in base all'intensità luminosa di un pixel. Il contenuto di ogni condensatore viene trasferito al suo vicino tramite un circuito di controllo e l'ultimo condensatore nell'array svuota la sua carica in un amplificatore di carica. I sensori CCD sono noti per il loro metodo di trasmissione dati a brigata di secchi.
Un sensore di immagine a semiconduttore a ossido di metallo complementare (CMOS)
d'altra parte, contiene un fotodiodo e un interruttore a transistor CMOS per ogni pixel, che consente di amplificare separatamente i segnali dei pixel. I segnali dei pixel possono essere accessibili direttamente e sequenzialmente, in modo considerevolmente più veloce rispetto a un sensore CCD, manipolando la matrice di interruttori. Un altro vantaggio di avere un amplificatore per ogni pixel è che diminuisce il rumore che sorge durante la lettura dei segnali elettrici convertiti dalla luce raccolta.
I sensori di immagine CMOS sono meno costosi da produrre rispetto ai sensori di immagine CCD perché le apparecchiature di produzione di semiconduttori esistenti possono essere riutilizzate per la loro produzione.A differenza dei sensori CCD, che utilizzano circuiti analogici ad alta tensione, i sensori CMOS utilizzano un circuito digitale più piccolo che consuma meno energia ed è, in teoria, privo di sbavature (striscia bianca verticale in un'immagine con luce intensa) e blooming (corruzione delle immagini come macchie bianche). Poiché i circuiti logici possono essere incorporati nel chip durante il processo di produzione, i sensori CMOS con un circuito di elaborazione delle immagini su chip vengono sviluppati per applicazioni come il riconoscimento delle immagini e la visione artificiale, con alcuni dispositivi attualmente in uso.
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