CMOS-i põhimõte on suhteliselt lihtne. Selle tööprotsessi võib üldiselt jagada neljaks etapiks: lähtestamine, fotoelektriline muundamine, integreerimine ja lugemine.
Kui langev valgus läbib RGB värvifiltreid ja jõuab CMOS-andurini, tekib fotoelektriline efekt. Elektronid genereeritakse ja loetakse välja, seejärel muundatakse analoogsignaalideks. Neid signaale võimendatakse (ISO reguleerimine) ja lõpuks teisendatakse pinge väärtusteks. Kui need väärtused on koondatud, moodustavad need pildi, mida me näeme.
Toores CMOS-andur ei saa jäädvustada värvilisi pilte. Pärast katiku vajutamist teisendab igas pikslis olev fotodiood valguse intensiivsuse digitaalseks väärtuseks (0–255).
See vahemik tähistab heleduse taset mustast (0) valgeni (255).
Värvifiltrite massiiv (CFA)
Värviliste kujutiste jäädvustamiseks on vaja struktuuri nimega Color Filter Array (CFA). See massiiv toimib sarnaselt inimsilma koonusrakkudega. Valguse kindlad lainepikkused läbivad vastavaid värvifiltreid, võimaldades igal pikslil värviteavet jäädvustada.
Bayeri muster
Kõige tavalisem CFA on Bayeri filtrite massiiv. See koosneb vahelduvatest punaste, roheliste ja siniste filtrite ridadest. Sellise paigutuse korral on 50% filtritest rohelised, samas kui punane ja sinine moodustavad kumbki 25%.
Bayeri mustrit nimetatakse ka RGGB mustriks, mis esindab filtri paigutuse väikseimat korduvat ühikut.
Viimase kahe aastakümne jooksul on paljud optikatootjad uurinud alternatiivseid CFA kujundusi. Vaatamata erinevatele uuendustele jääb Bayeri massiiv siiski tänapäeval domineerivaks standardiks.
Ühe piksli struktuur
Iga CMOS-anduri pikslit mõõdetakse mikromeetrites (µm) ja see sisaldab nii fotodioodi kui ka ümbritsevaid elektroonilisi komponente.
CMOS-piksel koosneb tavaliselt:
- Fotodiood
- Võimendi
- Lähtesta värav
- Transfer Värav
- Ujuv difusioon
Nende komponentide peal on mikrolääts, mis aitab koondada rohkem valgust fotodioodile, parandades tundlikkust.
Anduri suurus, eraldusvõime ja pikslite suurus
Anduri üldise suuruse määrab nii eraldusvõime kui ka pikslite suurus. Üldiselt pakuvad suuremad andurid väiksemate anduritega võrreldes suuremat eraldusvõimet või suuremaid pikslite suurusi.
Ruumipiirangute tõttu sellistes seadmetes nagu nutitelefonid on andurite arendamiseks kasutatud alternatiivseid lähenemisviise fikseeritud suuruste piires. Pixel{1}}seotud optimeerimisi käsitletakse üksikasjalikumalt hilisemates jaotistes.
Kokkuvõte
Sisuliselt muudavad CMOS-andurid valgussignaalid elektrilisteks signaalideks läbi mitme protsessi ja kasutavad seejärel loetava pildi väljastamiseks algoritme.
