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Sensor de imagen

Un sensor CMOS es un sensor de imagen que se utiliza en cámaras digitales o videocámaras. Sus partes fotosensibles convierten la luz entrante en voltaje mediante transistores situados en el píxel. Se distingue entre conversión A/D en chip y conversión A/D fuera de chip.

Los sensores CMOS son sensores de píxel activo, que se encargan de la medición de la luz como detectores semiconductores. Cada elemento dispone de un circuito amplificador para la lectura de la señal. El uso de la tecnología CMOS permite integrar funciones adicionales en el chip sensor, como el control de la exposición o la corrección del contraste.

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¿Dónde se utiliza?

Los sensores de imagen se utilizan en cámaras digitales, videocámaras, cámaras réflex y teléfonos inteligentes. Pero también son cada vez más importantes en el procesamiento industrial de imágenes. Además, se complementan con microlentes en los píxeles, que agrandan las superficies sensibles a la luz. Además, se mejoran con la tecnología de sensores CMOS retroiluminados: de este modo, la exposición se realiza desde la parte trasera a través de un sustrato de fabricación muy fina. Al integrar la electrónica de lectura en el sensor, los diseños se vuelven más compactos, más eficientes energéticamente y menos costosos. En el procesamiento industrial de imágenes, se aprecia una reducción de los efectos de "blooming" y un aumento de la frecuencia de imagen. El efecto blooming es una franja de luz en la imagen causada por zonas brillantes y sobreexpuestas de la imagen.

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¿Cómo funciona un sensor CMOS?

La abreviatura CMOS significa "Complementary Metal Oxide Semiconductor". Es un circuito electrónico basado en el efecto fotoeléctrico que convierte los fotones en cargas eléctricas. La transmisión de esta información se produce para cada fotodiodo individual a través de un amplificador, de modo que cada píxel se lee electrónicamente.

Ventajas e inconvenientes de la tecnología de sensores de imagen

La evaluación integrada de la electrónica por píxel ofrece numerosas ventajas. Por un lado, se reduce considerablemente el consumo de energía y, por otro, la cámara es más pequeña, ya que la electrónica de evaluación se encuentra en el mismo chip. En comparación con los sensores CCD, también se consiguen frecuencias de imagen más altas. Además, se reduce considerablemente el efecto blooming. En el rango NIR, es decir, en el rango de la radiación infrarroja de onda corta, también se consigue una mayor sensibilidad. Además, el sensor puede leerse de forma flexible dirigiéndose directamente a los píxeles individuales.

Como desventaja, en ciertos casos puede observarse una menor sensibilidad a la luz, lo que se traduce en un aumento del ruido de imagen cuando se toman imágenes con menor luminosidad.

El uso de sensores de imagen en la inspección previa a la impresión

Los sensores CMOS se utilizan en el procesamiento industrial de imágenes. Este software de procesamiento de imágenes se utiliza en el contexto de la inspección de ilustraciones y preimpresión de EyeC y satisface las elevadas exigencias de calidad de imagen de la industria de la impresión. Los escáneres ultrarrápidos de la solución de software EyeC Proofiler leen las muestras de impresión y, gracias a los sensores de imagen de alta calidad, detectan todo tipo de defectos, como desviaciones de color, manchas o pasajes emborronados. Con este software de alta calidad, puede comprobar textos, gráficos, Braille y códigos 1D y 2D. Los errores en todo tipo de envases, como cajas plegables, encartes o etiquetas, pueden detectarse y corregirse durante la preimpresión, optimizando así todo el proceso de impresión.

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Diferencias entre los sensores CCD

La principal diferencia entre los sensores CMOS y CCD es la forma en que se leen los píxeles.  Con el sensor CCD, la carga se transporta por todo el chip y un convertidor analógico convierte cada píxel en un valor digital. En cambio, los sensores CMOS tienen varios transistores para cada píxel: éstos amplifican la carga y el transporte se realiza a través de líneas tradicionales. Actualmente, cerca del 75% de los sensores de imagen utilizados son sensores CCD y alrededor del 25% utilizan tecnología CMOS. El CCD tiene la ventaja de un menor ruido de lectura y una alta calidad de imagen, mientras que la tecnología CMOS destaca por la eliminación de los efectos de "smear" y "blooming".

Ambos tipos de sensores de imagen se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, por ejemplo en el campo de la medicina. Encontramos la tecnología CCD sobre todo en biociencia, donde es necesaria en la tecnología de microscopía para garantizar una alta calidad de imagen. Los sensores CCD también se utilizan en todo tipo de aplicaciones que requieren largos tiempos de exposición.

Los CCD utilizan un mecanismo denominado obturador global, en el que todos los píxeles del CCD se exponen simultáneamente. La tecnología CMOS convencional, en cambio, utiliza la tecnología rolling shutter, en la que la exposición de los píxeles tiene lugar línea a línea. Esto produce los temidos efectos de distorsión. En los últimos años, sin embargo, el mecanismo de obturador global también se ha desarrollado para CMOS. Se utiliza para escaneados 3D por su bajo consumo de energía y su bajo coste.

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Ashley Madden

EyeC America

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