Un sensor de imagen o generador de imágenes es un sensor que detecta y transmite información utilizada para crear una imagen . Lo hace convirtiendo la atenuación variable de las ondas de luz (a medida que atraviesan o se reflejan en los objetos) en señales , pequeñas ráfagas de corriente que transmiten la información. Las ondas pueden ser luz u otra radiación electromagnética . Los sensores de imagen se utilizan en dispositivos electrónicos de imágenes tanto de tipo analógico como digital , que incluyen cámaras digitales ,módulos de cámara, teléfonos con cámara , dispositivos de mouse óptico , [1] [2] [3] equipos de imágenes médicas, equipos de visión nocturna como dispositivos de imágenes térmicas , radar , sonar y otros. A medida que cambia la tecnología , las imágenes electrónicas y digitales tienden a reemplazar las imágenes químicas y analógicas.
Los dos tipos principales de sensores de imagen electrónicos son el dispositivo de carga acoplada (CCD) y el sensor de píxeles activos ( sensor CMOS ). Los sensores CCD y CMOS se basan en tecnología de semiconductores de óxido de metal (MOS), con CCD basados en condensadores MOS y sensores CMOS basados en amplificadores MOSFET (transistor de efecto de campo MOS) . Los sensores analógicos para la radiación invisible tienden a involucrar tubos de vacío de varios tipos, mientras que los sensores digitales incluyen detectores de panel plano . Los sensores de imagen con unidades de procesamiento integradas para visión artificial se conocen como sensores de imagen inteligentes osensores de imagen inteligentes . [4] [5]
Los dos tipos principales de sensores de imágenes digitales son el dispositivo de acoplamiento de carga (CCD) y el sensor de píxeles activos (sensor CMOS), fabricados en tecnologías MOS complementarias (CMOS) o MOS tipo N ( NMOS o Live MOS ). Tanto los sensores CCD como CMOS se basan en la tecnología MOS , [6] siendo los condensadores MOS los componentes básicos de un CCD, [7] y los amplificadores MOSFET los componentes básicos de un sensor CMOS. [8] [9]
Las cámaras integradas en productos de consumo pequeño generalmente usan sensores CMOS, que suelen ser más baratos y tienen un menor consumo de energía en dispositivos alimentados por batería que los CCD. [10] Los sensores CCD se utilizan para cámaras de video de calidad de transmisión de gama alta, y los sensores CMOS dominan en fotografía fija y bienes de consumo donde el costo general es una preocupación importante. Ambos tipos de sensores cumplen la misma tarea de capturar la luz y convertirla en señales eléctricas.
Cada celda de un sensor de imagen CCD es un dispositivo analógico. Cuando la luz incide en el chip, se mantiene como una pequeña carga eléctrica en cada fotosensor . Las cargas en la línea de píxeles más cercana a los (uno o más) amplificadores de salida se amplifican y emiten, luego cada línea de píxeles desplaza sus cargas una línea más cerca de los amplificadores, llenando la línea vacía más cercana a los amplificadores. Luego, este proceso se repite hasta que todas las líneas de píxeles han tenido su carga amplificada y salida. [11]
Un sensor de imagen CMOS tiene un amplificador para cada píxel en comparación con los pocos amplificadores de un CCD. Esto da como resultado menos área para la captura de fotones que un CCD, pero este problema se ha superado mediante el uso de microlentes delante de cada fotodiodo, que enfocan la luz en el fotodiodo que, de otro modo, habría golpeado el amplificador y no habría sido detectada. [11] Algunos sensores de imágenes CMOS también usan iluminación trasera para aumentar la cantidad de fotones que golpean el fotodiodo. [12] Los sensores CMOS pueden implementarse potencialmente con menos componentes, usar menos energía y/o proporcionar una lectura más rápida que los sensores CCD. [13] También son menos vulnerables a las descargas de electricidad estática.