이미지 센서 CCD와 CMOS
포토그래피 2008. 9. 10. 23:45 |카메라의 이미지 센서는 빛을 전기적 신호로 변환하는 기능을 한다.
- CCD (Charged Coupled Device)
- CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
CCD 센서가 카메라 산업용으로 개발된 기술을 사용하여 생산되는 반면 CMOS 센서는 이미 PC 등에 장착되는 메모리 칩에 널리 쓰이는 표준 기술에 기초하여, 제조 공정의 경제성과 주변 칩들과의 연결상의 용이성 때문에 탄생했다고 한다.
* 동향
1990년대 중반, 초기 CMOS 센서의 주된 시장은 PC CAM이었다. 그러나 2000년대 초반, 휴대전화 카메라에 CMOS 이미지 센서가 채용되기 시작하면서 CCD와 CMOS 이미지 센서의 시장 점유율에 변화가 있었고 현재는 CMOS 이미지 센서가 거의 대부분의 시장을 점유하게 되었으며, CCD 이미지 센서의 고유 영역이라고 해왔단 DSC(Digital Still Camera) 분야에서도 이미 니콘, 캐논, 소니 등 많은 DSC 제작 회사들이 직접 CMOS 센서를 자체 개발하여 사용하기까지 이르렀다.
* CCD
전하의 축적에 의한 기억과 전하의 이동에 의한 전송이라는 2가지 기능을 갖고 있어 고집적화가 가능하다. CCD는 전하의 크기에 따른 아날로그 양의 기억전송이 가능하기 때문에 TV 카메라의 영상회로, 영상 기억 장치에 대한 응용화가 진행되었다. 1970년 벨 연구소에서 최초로 개발한 이후, 1983년부터 양산화 되어 그 후에 200만 화소의 제품도 고해상 TV용으로 등장하였다. CCD방식은 현재 디지털 카메라 및 많은 종류의 비디오카메라의 이미지 센서로 사용되고 있다.
수광소자에 축적된 전하는 타이밍 신호에 의해 축적된 전하를 동시에 출력한다. 변환된 전자는 다시 전압으로 변환된다. A/D 컨버터의 성능에 따라 RGB 색상 채널 당 비트 수가 결정되게 된다. CCD를 구성하는 수광 소자는 단순히 빛의 양 만을 축적하므로 빛의 강약(명암)만을 기록하는데 대개 CCD앞에 RGB 색 필터를 배치하여 컬러를 캡처하는 방식을 이용한다.
* CMOS
* 총정리
CCD가 나은 점: 화질, 노이즈, 감도.
CMOS가 나은 점: 집적도, 가격, 소비전력.
초기의 이러한 특징이 강했으나, 기술발전으로 둘 다 단점이 극복되고 있는 것으로 보인다. 각 카메라 회사들이 전략적으로 제품군마다 어떤 이미지 센서를 사용하는지 기술 및 시장 동향에 꾸준히 관심을 가질 필요가 있으며, 이들을 모두 고려하여 소비자 각자의 목적과 수준에 맞는 제품 선택을 해야겠다는 결론이다.^^
* 참고한 곳들:
http://www.axiscom.co.kr/product/anc/ccd_cmos.php
http://blog.naver.com/acidliquid/53623852
http://blog.daum.net/purunis/3981840
- CCD (Charged Coupled Device)
- CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
CCD 센서가 카메라 산업용으로 개발된 기술을 사용하여 생산되는 반면 CMOS 센서는 이미 PC 등에 장착되는 메모리 칩에 널리 쓰이는 표준 기술에 기초하여, 제조 공정의 경제성과 주변 칩들과의 연결상의 용이성 때문에 탄생했다고 한다.
* 동향
1990년대 중반, 초기 CMOS 센서의 주된 시장은 PC CAM이었다. 그러나 2000년대 초반, 휴대전화 카메라에 CMOS 이미지 센서가 채용되기 시작하면서 CCD와 CMOS 이미지 센서의 시장 점유율에 변화가 있었고 현재는 CMOS 이미지 센서가 거의 대부분의 시장을 점유하게 되었으며, CCD 이미지 센서의 고유 영역이라고 해왔단 DSC(Digital Still Camera) 분야에서도 이미 니콘, 캐논, 소니 등 많은 DSC 제작 회사들이 직접 CMOS 센서를 자체 개발하여 사용하기까지 이르렀다.
* CCD
전하의 축적에 의한 기억과 전하의 이동에 의한 전송이라는 2가지 기능을 갖고 있어 고집적화가 가능하다. CCD는 전하의 크기에 따른 아날로그 양의 기억전송이 가능하기 때문에 TV 카메라의 영상회로, 영상 기억 장치에 대한 응용화가 진행되었다. 1970년 벨 연구소에서 최초로 개발한 이후, 1983년부터 양산화 되어 그 후에 200만 화소의 제품도 고해상 TV용으로 등장하였다. CCD방식은 현재 디지털 카메라 및 많은 종류의 비디오카메라의 이미지 센서로 사용되고 있다.
수광소자에 축적된 전하는 타이밍 신호에 의해 축적된 전하를 동시에 출력한다. 변환된 전자는 다시 전압으로 변환된다. A/D 컨버터의 성능에 따라 RGB 색상 채널 당 비트 수가 결정되게 된다. CCD를 구성하는 수광 소자는 단순히 빛의 양 만을 축적하므로 빛의 강약(명암)만을 기록하는데 대개 CCD앞에 RGB 색 필터를 배치하여 컬러를 캡처하는 방식을 이용한다.
CCD 종류별 특징
* CMOS
MOS는 PMOS와 NMOS 트랜지스터를 가지고 구현하며, 각 수광소자에 저장된 전하를 직접 전하로 변환한다. 1990년대 초 최초의 CMOS형 카메라 칩이 발표된 후 본격적인 개발이 시작되면서 저가형 디지털 카메라에서 채택되기 시작하였다. 이 후 급격하게 기술적 발전을 이루면서 화질이 개선되었으며, CCD방식에 비하여 전력 소비가 적고 가격이 저렴하다는 이점 때문에 디지털 카메라 등에 주력 이미지 센서로 주목받고 있다.
하나의 수광소자에 하나의 트랜지스터가 있어, 개개의 수광소자가 받은 광자를 전자로 변환하고, 이를 다시 전압으로 변환하는 A/D컨버터의 과정을 거쳐 화상 데이터를 저장한다.
수동형 픽셀 센서는 1960년대 사용된 최초의 이미지 센서로, 감광소자에서 나온 전하는 센서로 전달되어 증폭되어 진다. 문제점은 이미지의 배경 패턴에 따라 나타나는 노이즈가 크다는 점이다. 이 노이즈를 제거하기 위해서는 추가적인 방법들이 요구된다. 능동형 픽셀 센서는 수동형의 노이즈 문제를 상당히 줄여주는 방식으로, 각 픽셀에 있는 회로는 노이즈 레벨 수준을 결정하고, 이를 제거한다. 이 기술의 성능은 더 높은 화질과 더 큰 이미지 배열을 가능하게 해 준다.* 총정리
CCD와 CMOS 비교표
CCD가 나은 점: 화질, 노이즈, 감도.
CMOS가 나은 점: 집적도, 가격, 소비전력.
초기의 이러한 특징이 강했으나, 기술발전으로 둘 다 단점이 극복되고 있는 것으로 보인다. 각 카메라 회사들이 전략적으로 제품군마다 어떤 이미지 센서를 사용하는지 기술 및 시장 동향에 꾸준히 관심을 가질 필요가 있으며, 이들을 모두 고려하여 소비자 각자의 목적과 수준에 맞는 제품 선택을 해야겠다는 결론이다.^^
* 참고한 곳들:
http://www.axiscom.co.kr/product/anc/ccd_cmos.php
http://blog.naver.com/acidliquid/53623852
http://blog.daum.net/purunis/3981840