Was ist eine CMOS-Kamera?
Eine CMOS-Kamera ist eine Kamera mit einem CMOS-Bildsensor.
CMOS steht für Complementary Metal Oxide Semiconductor (komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter) und CMOS-Bildsensoren wandeln das durch das Kameraobjektiv einfallende Licht in elektrische Signale zur Datenübertragung um. Obwohl CCD-Bildsensoren anfangs in Bezug auf Empfindlichkeit und Bildqualität beliebter waren, haben Verbesserungen bei CMOS-Bildsensoren diesen Trend nun umgekehrt, was die Anzahl der ausgelieferten Geräte angeht.
Anwendungen von CMOS-Kameras
CMOS-Kameras werden in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, von Verbraucherprodukten bis hin zu industriellen Anwendungen. Die meisten Webcams und Mobiltelefonkameras sind heute CMOS-Kameras, die sich durch hohe Bildraten und Pixelzahlen auszeichnen. CMOS-Kameras lösen auch CCD-Kameras ab, da sie weniger Strom verbrauchen und das Rauschverhalten und die Farbwiedergabe weiter verbessert wurden.
Aufgrund ihres geringeren Stromverbrauchs im Vergleich zu CCD-Bildsensoren werden sie auch in digitalen Spiegelreflexkameras eingesetzt. Einige Unternehmen entwickeln auch kleine HD-Videokameras für den Privatgebrauch, die CMOS-Kameras verwenden.
Funktionsweise von CMOS-Kameras
Eine CMOS-Kamera ist eine Kamera mit einem CMOS-Bildsensor, dessen Funktionsweise in vielerlei Hinsicht dem eines CCD-Bildsensors ähnelt.
In einem CCD-Bildsensor empfängt eine Fotodiode Licht und erzeugt je nach dessen Intensität eine elektrische Ladung, die jedoch für die Bildverarbeitung zu schwach ist. Zur Verstärkung des Signals vor der Bildverarbeitungsschaltung wird ein Verstärker eingesetzt. Ein wesentliches Merkmal von CCDs ist, dass dieser Prozess nach dem Bucket-Relay-Verfahren erfolgt. Der Mechanismus zur Umwandlung der Ladung in ein elektrisches Signal mit Hilfe von Fotodioden und Verstärkern ist derselbe, aber der CMOS-Bildsensor zeichnet sich dadurch aus, dass es für jede Fotodiode einen Verstärker gibt.
Die Ladung jedes Elements wird vom Verstärker vorab verstärkt, bevor sie an den Bildverarbeitungsteil weitergeleitet wird, was den Vorteil hat, dass sie weniger anfällig für Störungen ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass das System in einem einzigen Halbleiter untergebracht ist, was eine kostengünstige Massenproduktion ermöglicht.
Weitere Informationen zu CMOS-Kameras
1. Unterschiede zwischen CMOS-Kameras und CCD-Kameras
CMOS- und CCD-Kameras unterscheiden sich stark in ihren Signalausleseverfahren und Strukturen.
Eine CCD-Kamera hat eine Schaltungsschicht, in der sich die Auslesesignalleitungen auf der Fotodiode und einer Mikrolinsenanordnung befinden. Die Schaltungsschicht ist dünn und das von der Mikrolinsenanordnung gebündelte Licht erreicht die Fotodiode effizient, während CMOS den Nachteil einer dickeren Schaltungsschicht und eines längeren Lichtwegs zur Fotodiode hat, was zu einer geringeren Empfindlichkeit führt. Im Jahr 2009 kündigte SONY jedoch eine rückseitig beleuchtete CMOS-Technologie an, bei der die dicke Schaltkreisschicht intakt bleibt, das Substrat umgedreht wird, die Siliziumsubstratschicht weggeschnitten wird und auf dieser Seite ein Mikrolinsen-Array entsteht. Dabei handelt es sich um den rückwärtig beleuchteten CMOS-Sensor, der inzwischen zu einer gängigen CMOS-Technologie geworden ist.
2. CMOS-Kameras für Smartphones
In den letzten Jahren ist die CMOS-Sensorindustrie im Einklang mit der zunehmenden Pixeldichte von Smartphones dramatisch gewachsen und die Bildqualität nähert sich der von Spiegelreflexkameras. Die Bildqualität von Smartphones nähert sich der von Spiegelreflexkameras an. DXOmark, eine internationale Website, hat einen Artikel mit dem Titel „Smartphone vs. Kameras: Schließen der Lücke bei der Bildqualität veröffentlicht, in dem Smartphones und Spiegelreflexkameras aus verschiedenen Perspektiven bewertet werden“.