Primeiro as boas notícias: sim, é possível! E então vem um grande "mas".
Uma câmera digital é mais que um sensor CMOS no corpo de um filme. Por uma questão de fato, o sensor é apenas uma pequena parte (não em dimensões físicas) dos componentes eletrônicos da câmera. Você precisará conectar um processador ao sensor, armazenamento e controles da câmera. Eu quero ver você fazer isso. Não, espere, você terá que colocar as mãos em um processador em primeiro lugar. Você terá que escrever um software para ele; os controles no corpo da câmera diferem da câmera para a qual o processador foi criado. Corrija seus detalhes: como você mostrará ao usuário o espaço livre do cartão SD (o contador de quadros da câmera possui apenas 2 dígitos!).
Então, vamos mudar minha linha de abertura para: sim, teoricamente é possível. Na prática, você gastará um grande múltiplo do preço de venda de uma nova câmera digital.
No final dos anos 90, houve a Silicon Film, que prometeu um módulo digital para ser colocado em uma câmera de filme. A idéia não era ruim, dados os preços das câmeras digitais da época. Porém, eles nunca produziram um protótipo funcional e o produto passou de vaporware para fartware (vaporware com cheiro). E o produto deles era um design industrial, que deveria ter muitas vantagens sobre o bricolage.