Die in heutigen Digitalkameras verwendeten Festkörper-Bildsensoren sind in zwei Ausführungen erhältlich: CCD und CMOS. Ein CCD-Sensor (Charge Coupled Device) ist eine ältere Technologie, die nach und nach von CMOS-Metalloxid-Halbleitern (CMOS) überholt wird..

CMOS ist ein Kamerasensor, der auf einem großen Siliziumstück aufgebaut ist, so dass er die elektronische Schaltung zur Steuerung des Sensors enthalten kann, indem er auf der Oberfläche des Siliziums montiert wird, anstatt in einem separaten Schaltkreis enthalten zu sein.

Traditionell hatten CCDs den Vorteil, dass sie weniger Rauschen erzeugen, sie sind jedoch auch teurer als CMOS-Sensoren. Der große Vorteil ist, dass die CMOS-Technologie heute weniger Strom verbraucht als andere Chips und die technologischen Entwicklungen haben es möglich gemacht, den Geräuschpegel wesentlich niedriger zu halten, als dies bisher möglich war. Dies macht sie ideal für die Abbildung von Sensoren in Kameras, bei denen digitales Rauschen ein echtes Problem ist, insbesondere bei Aufnahmen bei schlechten Lichtverhältnissen.

Hinterleuchteter CMOS

Ein von hinten beleuchteter oder von hinten beleuchteter CMOS-Sensor unterscheidet sich von einem herkömmlichen CMOS-Sensor dadurch, dass sich alle Verdrahtungen und Schaltungen, die zum Übertragen der elektronischen Signale von jeder Foto-Site oder jedem Pixel verwendet werden, an der Rückseite des Sensors und nicht an der Vorderseite befinden.

Die Fotoseiten der meisten Sensoren bestehen aus einer Mikrolinse, dann einigen Verdrahtungen und dahinter die Fotoaufnahmen, die das auf den Sensor fallende Licht aufzeichnen. Durch Entfernen der Verdrahtung und der Schaltkreise aus dem Bereich zwischen der Linse und der Fotoseite kann weitaus mehr Licht die Fotoseiten erreichen, was wiederum bedeutet, dass das aufgenommene Bild viel weniger Verstärkung benötigt.

In der Praxis bedeutet das Design eines CMOS-Sensors mit Hintergrundbeleuchtung, dass die damit ausgestatteten Kameras Bilder bei niedrigerer Lichtintensität und mit viel weniger digitalem Rauschen aufnehmen können.

Alternativ bedeutet dies, dass Sie weitaus mehr Fotoseiten mit einem einzigen Sensor mit dem gleichen Rauschpegel wie ein Sensor ohne Hintergrundbeleuchtung mit weitaus weniger Pixeln festklemmen können. Dies ist sehr wichtig bei kleineren Kompaktkameras wie der Canon IXUS 240 HS oder Sony HX20V, bei denen häufig bis zu 16 Millionen Pixel auf einem sehr kleinen Bildsensor zu finden sind.

Mehr Licht

Bei einem 1 / 2,3-Sensor mit 16 Megapixel ist die Lichtmenge, die von jeder Foto-Site aufgenommen werden kann, gering. Dies führt unweigerlich dazu, dass das Signal um einen großen Betrag verstärkt oder verstärkt werden muss, und die Verstärkung führt immer Rauschen in ein Signal ein, das dann zu Fotos mit viel Fuzz und Dreck führt, was das Schießen bei schwachem Licht problematisch macht.

Ein Nachteil bei CMOS-Sensoren mit Hintergrundbeleuchtung besteht in einer erhöhten Tendenz zum Übersprechen der elektronischen Signale, was zu einer Mischung von Farben und bestimmten Arten von Rauschen führen kann.

Da der Siliziumwafer während der Herstellung dünner wird, sind die Sensoren empfindlicher in der Produktion, was wiederum niedrigere Produktionsausbeuten und höhere Kosten bedeutet. Dies wird durch neue Fertigungsprozesse angesprochen, und da die Produktion ansteigt, sinken die Kosten für die Herstellung dieser fortschrittlichen Bildsensoren.

Es ist möglich, dass die meisten Kameras bald CMOS-Sensoren mit Hintergrundbeleuchtung verwenden. Wir sehen sie bereits jetzt als Standard für Smartphones, bei denen der Geräuschpegel und der Energieverbrauch sehr wichtig sind.