Los primeros sensores CMOS se usaron en cámaras de muy baja calidad, como cámaras web y cámaras de punto y disparo de gama baja. El objetivo era entregar una cámara de muy bajo costo que permitiera productos de mercado masivo de menor costo.
El amanecer de la DSLR CMOS
¿Por qué CMOS sería más barato que el rey actual de los sensores de cámara de la década de 1990, el Dispositivo de acoplamiento de carga (CCD)? Después de todo, estaban creando una clase completamente nueva de sensores de imagen para competir con una tecnología madura. ¿Derecho?
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La gran ventaja de CMOS es que utiliza el mismo tipo básico de proceso que se ha perfeccionado para hacer casi todo lo demás: CPU, GPU, memoria, periféricos, etc. CCD requería un proceso analógico personalizado. Además, no había una ventaja real al usar un pequeño proceso CMOS moderno para un sensor CMOS … solo puede hacer que sus píxeles sean tan pequeños para el uso de luz visible. Por lo tanto, los sensores CMOS se pueden utilizar en líneas de chips CMOS de borde de entrenamiento bien pagados.
Así nacieron los chips CMOS, entregados en cámaras pequeñas y baratas, pero mejoraron rápidamente. En 2000, Canon colocó una cámara de 3 megapíxeles de tamaño APS-C con un sensor CMOS, la Canon D30, a un precio de lista de $ 3,500. Entonces, para esto, no hay una cámara P&S de nivel de entrada barata, sino una para el mercado pro / prosumidor. La D30 produjo una imagen más nítida sin el típico ruido manchado de los lectores de imágenes CCD.
Ascendente CMOS
Fue por esta época que CMOS comenzó a mostrar otras ventajas naturales, aparte del precio. Para entender por qué, eche un vistazo al sensor CCD versus el sensor CMOS. Basado en la tecnología analógica, hay muy poco en un CCD que no sea un conjunto de sensores. Los sensores son fotodiodos, que conducen un electrón cuando son golpeados por un fotón. Esa carga se acumula en el “pozo de carga” de cada píxel, generalmente un condensador MOS dopado con p. Una vez que se realiza una exposición, las cubetas de carga se desplazan una por una, como una brigada de carga de cubetas, en un convertidor de carga a voltaje y luego en un amplificador. Esa salida analógica alimenta un convertidor analógico a digital, a menudo ubicado en un chip de procesamiento de imagen separado.
El sensor CMOS también incluye una matriz de fotodiodos y condensadores de carga. Sin embargo, gracias a las capacidades del proceso CMOS, cada píxel también contiene su propia conversión de carga a voltaje y amplificador. Con voltaje en cada píxel, la matriz funciona mucho más rápido, potencialmente mucho más bajo en ruido y más capaz de explotar el paralelismo para acelerar las cosas.
Los primeros sensores CMOS para cámaras DSLR emplearon algunos nuevos trucos de reducción de ruido. La velocidad de procesamiento permitió que el sensor disparara una imagen “oscura” antes de la exposición real, eliminando el ruido de patrón regular basado en pequeñas variaciones en los circuitos del fotodiodo. Sacan el mismo tipo de transmisión en serie analógica que los CCD.
Pero luego el convertidor de analógico a digital (ADC) se movió en el chip. Esto mantuvo todo lo analógico en el dominio relativamente silencioso de un solo chip sensor, en lugar de necesitar acondicionarlo y enviarlo a través de una ruidosa placa de PC digital. Así es como las DSLR modernas obtienen una resolución de 14 bits de cada píxel. Utilizando modernas interfaces digitales de alta velocidad como MIPI CSI-2 y CSI-3, las velocidades de lectura del sensor aumentan todo el tiempo.
Las mejoras adicionales, como la iluminación posterior (BSI) y los sensores CMOS apilados redujeron aún más el ruido y aumentaron el rendimiento. Sin embargo, hasta ahora, solo Sony y Samsung han entregado sensores BSI y / o apilados para cámaras APS-C (Samsung) o de fotograma completo (Sony) (ambas utilizadas en espejo sin espejo hasta la fecha, pero los chips del mismo tamaño se encuentran en las réflex digitales) .
Otras cosas
Así que hoy, la razón principal por la que los sensores CMOS se utilizan en las DSLR y las ILC sin espejo es que ofrecen una mejor calidad de imagen: menor ruido, mayor sensibilidad y mayor rango dinámico. También ofrecen mayor velocidad: video 4K, fotograma completo de 20 fps sin formato con la Sony A9, micro cuatro tercios de 60 fps con la Olympus OM-D E-M1 mark II, etc.
Ver también
La respuesta de Dave Haynie al sensor BSI es mejor. Pero, ¿por qué las cámaras DSLR caras usan el sensor CMOS en lugar del sensor BSI?
La respuesta de Dave Haynie a ¿Cuál es mejor en términos de rendimiento, durabilidad y probabilidad de quedar obsoleto, entre un sensor CCD o un sensor CMOS?
