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CAPITULO 5:
Sensores de imagem |
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5-2 |
Até recentemente, os dispositivos charge-coupled devices (CCDs) eram os únicos sensores de imagem usados
em câmeras digitais. Foram bem desenvolvidos com seu uso em telescópios
astronômicos, em scanners e nas vídeo câmeras. Entretanto, há um novo desafiante no horizonte, o sensor de
imagem CMOS que promete eventualmente se transformar no sensor de imagem
de escolha em um grande segmento do mercado. Os sensores de imagem CCD e CMOS capturam a luz
em uma grade de pequenos pixels em suas superfícies. É como processam a imagem e como são
fabricados onde diferem um do outro.
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Esta foto mostra os pixels em um sensor de imagem
extremamente ampliado. Cortesia da IBM |
Sensores de imagem CCD
Um dispositivo charge-coupled device (CCD) recebeu seu nome da maneira
com que as cargas elétricas em seus pixels
são lidas após uma exposição. Depois que da exposição as cargas na primeira fileira
são transferidas
a um lugar no sensor chamado registro de leitura. De lá, os sinais são alimentados
a um amplificador e então a um conversor analogo-para-digital. Uma vez que a fileira foi lida, suas
cargas na fileira do registro de leitura estão suprimidas, a fileira seguinte entra, e todas as fileiras
acima do marcham uma fileira abaixo. As cargas em cada fileira " são acopladas " àquelas
na fileira acima, assim quando uma abaixa, as seguinte abaixam para encher o espaço
vazio. Nesta maneira, cada fileira pode ser lida uma fileira em cada momento.
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O CCD desloca uma fileira inteira de cada vez
ao registro de leitura. O registro de leitura desloca então um pixel de cada vez ao amplificador
de saída. |
sensores de imagem do CMOS
Os sensores de imagem são manufaturados nas fábricas chamadas wafer foundries ou fabs onde
os circuitos e os dispositivos minúsculos são gravados em chips de silicone. O
maior problema com CCDs é
que não há bastante economia de escala. São criados nos foundries usando
processos especializados e caros que podem somente ser usados para fazer outros CCDs.
Entrementes,
mais e mais grandes foundries estão usando um processo diferente chamado
de semicondutor de óxido de metal complementar (Complementary Metal Oxide
Semiconductor - CMOS) para fazer milhões de chips para processadores
e memória de computador. O CMOS e de longe o mais comum e o mais altamente
lucrativo processo de fabricação de chips do mundo. Os processadores mais
recentes de CMOS, tais como o Pentium IV, contêm dezenas de milhões de elementos ativos. Usando este mesmo processo e o mesmo equipamento os custos
de fabricação dos sensores de imagem CMOS se reduzem dramàticamente porque os custos fixos da
fabrica são espalhados
sobre um número muito maior de dispositivos. Em conseqüência destas economias de escala, o custo
de fabricar um wafer de CMOS é um terço do custo de fabricar um wafer similar usando
o processo especializado do CCD. Os custos são diminuídos ainda mais distante porque os
sensores de imagem CMOS podem
ter os circuitos de processamento criados no mesmo chip. Quando CCDs são usados, estes circuitos
processadores devem estar em chip separados. As versões mais antigas de
sensores de imagem CMOS tinham muitos problemas de ruído, e eram usados principalmente
nas câmeras de baixo custo. Entretanto, grandes foram feitos avanços e os
sensores de imagem CMOS agora tem qualidade comparável a CCDs e são usados em algumas das câmeras as mais
profissionais e caras, como a Canon 1DS Mark II e EOS 20D.
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A EOS 20D
da Canon é uma SLR digital de alta tecnologia
de um dos maiores fabricantes e que usa um sensor de imagem tipo CMOS.
As EOS 1DS da Canon, usadas por profissionais, também usam sensores CMOS e tem 16,7
milhões de pixels.
Sensor CMOS de 8,2MP da Canon 20D |
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