Oι αισθητήρες CMOS (από τα αρχικά των λέξεων Complimentary Metal Oxide Semiconductor) κυριαρχούν στον κόσμο της ψηφιακής εικόνας από την εποχή που εγκαταλείφθηκαν τα CCD, κυρίως χάρη στην ολοκληρωμένη αρχιτεκτονική, τη μικρότερη κατανάλωση ενέργειας και τις ταχύτερες επιδόσεις των πρώτων. Όλα αυτά τα πλεονεκτήματα έθεσαν τις προϋποθέσεις για την αξιοποίησή τους στο video και την υλοποίηση των εξτρά λειτουργιών που έχει μια μοντέρνα ψηφιακή μηχανή. Όμως δεν είναι όλοι οι αισθητήρες CMOS ίδιοι. Διακρίνουμε τρεις βασικές κατηγορίες: απλοί CMOS, BSI CMOS και Stacked CMOS. Tους πρώτους συναντάμε στα απλούστερα μοντέλα ψηφιακών φωτ. μηχανών.
ΑΠΛΟΙ CMOS
Οι CMOS που επεκράτησαν από τους CCD έχουν εκτός από τα φωτοευαίσθητα pixel, ενσωματωμένα ηλεκτρονικά κυκλώματα για τον μετατροπέα Analog to Digital (A/D converter) και σειρές transistor για άλλες λειτουργίες. Έτσι καταφέρνουν να είναι κατασκευαστικά φθηνότεροι και με το μεγαλύτερο βαθμό ολοκλήρωσης να εξοικονομούν χώρο για μια μικρή συσκευή όπως είναι η κάμερα.
YΠΕΡ
• Φθηνότεροι κατασκευαστικά
• Μικρότερες διαστάσεις
ΚΑΤΑ
• Κατώτερη απόδοση από τις επόμενες γενιές
BSI CMOS
O επόμενος μεγάλος σταθμός στη σχεδίαση CMOS στάθηκε το ΒSI (Back Side Illuminated CMOS) με διαφορετική διάταξη όπου το πλέγμα με μικροκαλωδιώσεις έχει μεταφερθεί πίσω από το ανάπτυγμα των φωτοστοιχείων (pixel) καθένα των οποίων έχει μπροστά του ένα μικροφακό. Έτσι αυξάνεται η ποσότητα των φωτονίων που προσπίπτουν στο κάθε φωτοστοιχείο με εμφανείς βελτιώσεις στην φωτοαποδοτικότητα και ευαισθησία και καλύτερο λόγο σήματος προς θόρυβο (Signal to Noise Ratio). Bέβαια η ανώτερη επίδοση δεν είναι χωρίς κόστος – οι BSI CMOS αισθητήρες είναι σαφώς πιο δαπανηροί κατασκευαστικά από τους απλούς. Η εφεύρεσή τους οφείλεται στη Sony που πρώτη τους υλοποίησε σε ψηφιακές φωτ. μηχανές το 2009. Σήμερα πάρα πολλές φωτογραφικές μηχανές, smartphone κλπ. υιοθετούν τη σχεδίαση BSI.
YΠΕΡ
• Καλύτερα χαρακτηριστικά θορύβου ειδικά σε λιγοστό φως
• Μεγαλύτερος βαθμός ολοκλήρωσης
ΚΑΤΑ
• Αυξημένο κόστος κατασκευής
STACKED CMOS
H τρίτη και πιο προχωρημένη παραλλαγή δηλ. το Stacked CMOS μοιάζει αρκετά με το BSI μόνο που ενσωματώνει τον επεξεργαστή και τη μνήμη DRAM στο chip του αισθητήρα με αποτέλεσμα ακόμη μεγαλύτερες ταχύτητες. Στις λοιπές κατηγορίες CMOS όλα τα ηλεκτρονικά μέρη (φωτοδίοδοι, ενισχυτικές βαθμίδες κλπ. κυκλώματα, είναι στοιβαγμένα σε μια στρώση. Στο Stacked CMOS διαχωρίζονται σε πολλαπλές στρώσεις (επίπεδα). Λόγω των πολύ προχωρημένων επιδόσεων σε διαμεταγωγή δεδομένων, τα chip αυτού του τύπου έχουν ενσωματωθεί σε hi end μοντέλα mirrorless τελευταίας γενιάς και μάλιστα έχουν συμβάλει στην σχεδίαση μηχανών με video 8K.
YΠΕΡ
• Εξαιρετικές επιδόσεις σε ταχύτητα, αριθμό καρέ το δευτ. και χρωματική ακρίβεια
• Δυνατότητες για καλύτερο autofocus, ηλεκτρονικό stabilizer, hi res video κλπ.
ΚΑΤΑ
• Ακόμη υψηλότερο κατασκευαστικό κόστος
Υιοθετώντας σχεδίαση Stacked CMOS για την Ζ 9 η Νikon κατάφερε να αυξήσει εκθετικά τις επιδόσεις ως προς την ταχύτητα (ριπή 30fps και video 8K)
Αναδημοσίευση από το Αναδημοσίευση από το ΦΩΤΟγράφος Νο 286
