Рис. Сенсор цифрового фотоаппарата
На сегодняшний день в производстве светочувствительных сенсоров применяются две конкурирующие технологии. Первая, более простая и по ряду признаков более перспективная, - технология CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). В переводе эта технология называется — комплементарный металл-окисел-полупроводник. В силу разных причин сенсоры, построенные по технологии CMOS, устанавливаются в цифровые фотоаппараты начального уровня и в профессиональные камеры компании Canon.
Глава 3
Лидирующей на рынке цифровой фототехники является технология CCD (Charge-Coupled Device). В русском переводе этот тип сенсоров называется ПЗС — прибор с зарядовой связью. Более трудоемкие в производстве, сенсоры CCD, тем не менее, установлены в подавляющем большинстве цифровых фотоаппаратов любительского и профессионального класса.
В упрощенном виде принцип действия матрицы светочувствительных элементов цифрового фотоаппарата выглядит следующим образом. Сенсор
CCD состоит из подложки, изготовленной из монокристаллического полупроводникового материала, изолирующего слоя окисла, покрывающего подложку, и набора микроскопических (микронных размеров) металлических
проводников-электродов. К электродам матрицы подводится электрический ток. Засветка поверхности матрицы приводит к тому, что сила тока (заряд) на выводах электродов изменяется — то есть каждая ячейка светочувствительной матрицы реагирует на интенсивность засветки. Эти изменения счи тываются электронной схемой фотоаппарата, и на их основе строится картинка, соответствующая сфокусированному на поверхности сенсора изображению.
Ячейки матрицы, построенной по технологии CMOS, — это полевые транзисторы, которые при засветке изменяют свое состояние, препятствуя прохождению электрического тока через выводы ячейки или, наоборот, усиливая сигнал. Электронная схема фотоаппарата считывает изменения
состояния ячеек матрицы и на их основе строит картинку.
Матрицы CMOS по сравнению с матрицами CCD отличаются пониженным энергопотреблением и высокой технологичностью. С другой стороны, разрешение матриц CMOS, их светочувствительность, динамический диапазон и устойчивость к шумам ниже, чем у матриц CCD. Это объясняется сложностью устройства, а также пониженной светочувствительностью полевых транзисторов по сравнению с ячейками с зарядовой связью.