O sensor da Nikon D90 mede 15,8 mm por 23,6 mm. Este sensor grande é quase o tamanho exato do frame de filme padrão de Hollywood, permitindo que a câmara produza vídeo e fotos de muito alta qualidade.
A D90 tem um Sensor CMOS que é cerca de metade do tamanho do "full frame" padrão em fotografia estática. Um sensor full-frame captura tudo o que a lente captura. O sensor CMOS corta cerca de metade do que a lente vê à medida que a informação entra na câmara.
A Nikon D90 inclui uma funcionalidade de redução de poeira que envia um pequeno impulso elétrico ao sensor quando liga a câmara. A corrente curta faz a poeira saltar do sensor.
O sensor CMOS da D90 grava ficheiros com máximo de 12,3 megapixels efetivos. O tamanho máximo de impressão a 300 pixels por polegada é 35,5 cm por 22,8 cm.
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