Czip rdzeniowy aparatu CMOS sensor obrazu

Koncepcja działania czujnika obrazu CMOS (komplementarny półprzewodnik tlenkowy metalu) została przewidziana w drugiej połowie lat 60. XX wieku, ale urządzenie to nie zostało skomercjalizowane aż do momentu, gdy technologia mikrofabrykacji rozwinęła się wystarczająco w latach 90. XX wieku. Czujniki obrazu CCD (urządzenie ze sprzężeniem ładunkowym) lub CMOS (komplementarny półprzewodnik tlenkowy metalu) są często używane w dzisiejszych aparatach cyfrowych i telefonach komórkowych.

CCD i CMOS to urządzenia półprzewodnikowe, które działają jako „elektroniczne oczy”.

Oba wykorzystują fotodiody, ale ich procesy produkcyjne i metody odczytu sygnału różnią się. Chociaż technologia CCD była początkowo popularna ze względu na wyższą czułość i jakość obrazu, czujniki CMOS zaczęły przewyższać czujniki CCD pod względem wolumenu wysyłki począwszy od 2004 roku.

Szybkość przesyłania danych jest szybsza niż w przypadku CCD.
 

Układ kondensatorów w czujniku obrazu ze sprzężeniem ładunkowym (CCD) przenosi ładunek elektryczny w zależności od natężenia światła piksela. Zawartość każdego kondensatora jest przenoszona do sąsiada za pośrednictwem obwodu sterującego, a ostatni kondensator w układzie opróżnia swój ładunek do wzmacniacza ładunku. Czujniki CCD są znane ze swojej metody transmisji danych typu „wiadro-brygada”.

Czujnik obrazu z komplementarnym półprzewodnikiem tlenkowym metalu (CMOS)

z drugiej strony, zawiera fotodiodę i przełącznik tranzystorowy CMOS dla każdego piksela, co pozwala na oddzielne wzmacnianie sygnałów pikseli. Sygnały pikseli mogą być dostępne bezpośrednio i sekwencyjnie, znacznie szybciej niż w przypadku czujnika CCD, poprzez manipulowanie matrycą przełączników. Kolejną zaletą posiadania wzmacniacza dla każdego piksela jest to, że zmniejsza szumy, które powstają podczas odczytu sygnałów elektrycznych przekształconych zebranego światła.

Czujniki obrazu CMOS są tańsze w produkcji niż czujniki obrazu CCD, ponieważ istniejący sprzęt do produkcji półprzewodników może być ponownie wykorzystany do ich produkcji.W przeciwieństwie do czujników CCD, które wykorzystują analogowe obwody wysokiego napięcia, czujniki CMOS wykorzystują mniejsze obwody cyfrowe, które zużywają mniej energii i teoretycznie są pozbawione rozmazywania (pionowa biała smuga na obrazie w jasnym świetle) i rozkwitu (uszkodzenie obrazów, takich jak białe plamy). Ponieważ obwody logiczne mogą być wbudowane w układ podczas procesu produkcyjnego, czujniki CMOS z obwodem przetwarzania obrazu na chipie są opracowywane do zastosowań takich jak rozpoznawanie obrazu i sztuczna wizja, a niektóre urządzenia są obecnie w użyciu.