CCD와 CMOS

센서의 기본 원리는 광양자 이론에 의해 튀어나오는 전자를 측정하는 것이다.

이때 빛의 세기만을 측정한다면 흑백 영상을 얻게 된다. 컬러 이미지를 얻기 위해서는 추가 작업이 필요하다.

 

CCD, Charged Coupled Device (전하결합소자)

금속판에 쌓인 전하를 컨베이어 벨트 움직이듯 옆으로 하나씩 하나씩 옮긴다고는 하나 잘 와닿지 않는다.

나중에 시간이 될 때 추가로 공부하도록 하자.

단, 전위를 측정하는 회로가 하나라서 센서 감도에 대한 문제를 걱정할 필요가 없다.

전하를 옆으로 이동시키는 방식으로 작동하는데 특정 셀이 과다한 빛을 받을 경우 주변 센서도 포화되는 문제가 있다.

이러한 현상을 smearing effect라고 한다.

 

CMOS, Complementary Metal-Oxide Semiconductor (상보적 금속산화물 반도체)

병렬로 처리하기 때문에 고속 처리가 가능하며 발열이 적다.

병렬이므로 빛의 세기를 측정하는 회로 장치가 셀마다 전부 존재한다.(공부하면서 든 생각인데 브라운관 티비와 각각의 소자가 빛이 나는 LED 소자 중 LED에 가까운 것 같다는 느낌이 들었다.)

속도가 빠르지만 센서의 감도가 좋지 못하고 암전류에 의한 노이즈가 많다고 한다.

이는 아무리 동일한 설계를 가진 센서라고 해도 센서마다 편차가 존재하기 때문이다. (일관된 영상 품질을 얻기 어려움)

그러나 이러한 단점들은 오늘날에 와서는 크게 중요하지 않게 되었다. 이제는 CCD에 준하는 성능을 가진다.

오히려 CMOS는 대량 생산이 용이하고 소비전력이 적기 때문에 대부분의 카메라가 CMOS 이미지 센서를 채택한다.

그러다보니 되려 CCD를 사용하는 카메라는 서서히 줄어들게 되었다고 한다.

단, CMOS는 태양과 같은 강한 광원이 있을 경우 Black Sun Effect라는 문제점이 발생한다.

 

참고자료

카메라 개발자 공부방, [5장] 이미지센서의 원리와 종류(CMOS, CCD)