Foto-Glossar

CMOS-Sensoren

CMOS-Sensoren haben die meisten Schritte der Signalaufbereitung bereits auf dem Pixellevel implementiert und benötigen im Vergleich zu den früher gebräuchlichen CCD-Sensoren weniger externe Verdrahtung (Off Chip Circuitry).

Jedes Pixel trägt darum außer einer Fotodiode zusätzlich eine Vielzahl von Transistoren, die Ladungsänderungen der Diode in messbare Spannungen umwandeln und auf den vertikalen Spaltenbus übertragen. Diese Technik erlaubt es, jedes einzelne Pixel mit sehr hohen Bildwiederholraten auszulesen.

Erst der Übergang zum CMOS erlaubt daher das Erstellen von Videos in hochauflösenden Formaten und damit die durchgängige Ausstattung von Fotokameras mit Videofunktionen.

Ein Teil der Pixelfläche wird für Transistoren, Elektroden oder Register benötigt. wie groß dieser Teil ist, beschreibt der Füllfaktor, das Verhältnis der lichtempfindlichen Fläche zur Gesamtfläche des Pixels. Dieses Verhältnis ist in den letzten zehn Jahren von unter 40 Prozent auf über 80 Prozent gestiegen. Die Bauweise sorgt allerdings auch für Probleme: Die Nähe wärmeproduzierender Elektronik zur Fotodiode ist eine der Hauptursachen für das Bildrauschen. Und weil jeder Bildpunkt die Analog-Digital-Wandlung selbst vollzieht und die einzelnen Bauelemente nicht völlig identisch arbeiten, kommt es außerdem zu Schwankungen in der Umwandlung von Ladung in Spannung. In der Folge nimmt die Einheitlichkeit von gleichfarbigen Bereichen des Bildes ab. Jeder Sensorhersteller balanciert beim Sensordesign diese einzelnen Faktoren gegeneinander aus.


Quelle: ColorFoto 07-08/2015




(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) folgen weitgehend auch dem gleichen Funktionsprinzip wie herkömmliche CCDs. Der grundlegende Unterschied resultiert jedoch aus der Art und Weise, in der die elektrische Ladung in eine Bildinformation umgesetzt wird. Bei CCD-Sensoren werden die entstandenen elektrischen Ladungen der einzelnen Pixel praktisch Zeile für Zeile und Spalte für Spalte seriell ausgelesen, konvertiert und anschließend verstärkt. Der CMOS-Sensor ist anders aufgebaut. Jedes einzelne CMOS-Pixel hat seine eigene Verstärkereinheit, was das Ausleseverfahren deutlich verkürzt und vereinfacht. Auch der Stromverbrauch der CMOS-Sensoren ist wesentlich geringer als bei CCDs. Beim Foveon X3 Direkt-Sensor der Sigma SD-Kameras handelt es sich um einen CMOS-Sensor, bei dem jedoch jedes einzelne Pixel für die drei Grundfarben empfindlich ist. Der Super CCD-Sensor von Fujifilm besteht nicht aus rechteckigen, sondern aus großen achteckigen Fotodioden, die unterschiedliche Empfindlichkeiten haben können.


Quelle: fotoMagazin Wissen 03/2008