Inhoud

Sensoren

De belangrijkste onderdelen van een digitale camera zijn de sensor en de lens. Digitale camera's hebben een lichtgevoelige sensor die het binnenvallende licht kan vertalen naar een digitaal signaal. Zo'n sensor is opgebouwd uit lichtgevoelige diodes, ook wel "photosites" genoemd. Hoe meer licht er op een lichtgevoelige diode valt hoe groter de lading is die zich opbouwt bij de lichtdiode. Er zitten miljoenen diodes op een sensor. Elke diode op de sensor bepaalt de kleur van 1 pixel in de foto. Hoe meer diodes op de sensor, hoe meer pixels de foto zal bevatten. Of met andere woorden: hoe hoger de resolutie is. Op resolutie ga ik verder in op de volgende pagina.

CCD

Er zijn twee types lichtgevoelige sensoren: Complimentary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS) en Charge-Coupled Device (CCD) sensoren. De overeenkomst tussen de sensoren is dat ze beide lichtgevoelige diodes bevatten die licht opvangen en omzetten in elektriche spanning.

CCD sensoren

CCD is de meeste gebruikte sensor in digitale camera's. In een CCD sensor wordt de opgebouwde spanning van een diode getransporteerd over de chip en aan de rand afgelezen. Elders in de camera worden de spanningswaarden omgezet in een digitaal signaal door een analoog naar digitaal converter. CCD sensoren leveren van zichzelf een goed ruisloos beeldsignaal met een goede lichtuniformiteit (gelijke lichtsterkte in het hele plaatje). De produktiekosten van CCD sensoren ligt flink hoger dan die van CMOS sensoren. Dat komt voornamelijk doordat CCD sensoren niet in bestaande produktiefaciliteiten geproduceerd kunnen worden. Bovendien worden ze met kleinere aantallen geproduceerd, wat de produktiekosten per stuk opdrijft.

CMOS sensoren

Bij de CMOS sensor is de technologie voor het uitlezen en omzetten van de spanningswaarden geïntgreerd in de sensor. Elke lichtgevoelige diode op een CMOS sensor wordt apart uitgelezen en de waarde wordt direct omgezet in een digitale waarde. CMOS sensoren geven dus direct een digitaal signaal af waardoor er minder elektronika nodig is in de rest van de camera. Bovendien gebruiken CMOS sensoren minder energie dan CCD sensoren. Dit maakt CMOS sensoren onder andere geschikt voor apparaten die niet te groot mogen zijn zoals mobiele telefoons.

CMOS chips hebben ook nadelen. Ze zijn gevoeliger voor ruis (storing) dan CCD sensoren. CMOS sensoren worden daarom vaak gebruikt werden in camera's waar de beeldkwaliteit niet van heel groot belang is, zoals beveiligingscamera's en telefoons. Tegenwoordig wordt de ruis door sommige fabrikanten opgeheven door ruisonderdrukkende technologie dieactive pixel sensorwordt genoemd. De chip berekent een tegenruis die het originele ruissignaal opheft. Dit heeft een grote kwaliteitsverbetering tot gevolg. Deze ruisonderdrukkende technologie zorgt er echter weer voor dat CMOS sensoren minder lichtgevoelig zijn, omdat een deel van de sensoroppervlakte opgeofferd wordt aan de ruisonderdrukkende elektronica. Ook dit probleem is aangepakt: door licht in de lichtgevoelige diodes te laten convergeren (samenkomen). Dit levert een grotere lichtsterkte op op het punt waar de lichtstraal 'neer komt'. CMOS sensoren vind je momenteel of in hele goedkope of in duurdere camera's. In een goedkope digitale camera heeft de CMOS sensor geen antiruis-technologie en geen 'gevoeligheidsversterking' aan boord, terwijl die in dure digitale camera's wel aanwezig is. Het kwaliteitsverschil tussen de twee is enorm. Je komt CMOS chips in veel toepassingen tegen waaronder computers, geheugen, mobiele telefoons en een keur aan andere elektronica.

<title_small>Eigenschappen van CCD en CMOS sensoren</title_small> <table width='80%' cellpadding='3' cellspacing='1'> <thead><tr> <td width='58%'>Eigenschap</td> <td width='24%'>CMOS</td> <td width='18%'>CCD</td> </tr></thead> <tbody> <tr> <td>Signaal dat van de sensor chip af komt</td> <td>Digitaal (bits)</td> <td>Analoog (volts) </td> </tr> <tr> <td>Ruis</td> <td>Middel tot hoog </td> <td>Laag</td> </tr> <tr> <td>Complexiteit van de technologie</td> <td>Laag</td> <td>Hoog</td> </tr> <tr> <td>Reactiesnelheid</td> <td>Gemiddeld</td> <td>Iets minder</td> </tr> <tr> <td>Dynamische range (bereik aan lichtsterktes dat de sensor kan zien)</td> <td>Gemiddeld</td> <td>Hoog</td> </tr> <tr> <td>Uniformiteit van de lichtsterkte over het beeld</td> <td>Laag tot gemiddeld</td> <td>Hoog</td> </tr> </tbody> </table>

De meeste camera's zijn zoals gezegd uitgerust met een CCD sensor. Of dit zo blijft valt te bezien. De produktiekosten van CMOS chips zijn aanzienlijk lager en dat maakt ze interessant voor producenten van digitale camera's. Enkele fabrikanten hebben al kwaliteitscamera's met een CMOS sensor op de markt gezet, waaronder Nikon en Canon.