CMOS센서 CCD센서

 

 

 

안녕하세요. 취업한 공대누나입니다.

회사에서 일을 하며 CMOS 카메라와 CCD 카메라에 대해 알아봐야만 하는 시간이 생겨

정리해보려고 합니다.

카메라에 사용되는 대표적인 이미지 센서에는 CCD 센서와 CMOS 센서가 있습니다.

어떤 목적으로 사용하느냐에 따라서 사용해야 할 센서는 달라지고 있습니다.

하지만 요즘은 CCD는 단종되어 가는 추세이고 CMOS 센서를 선호하고 있습니다.

 

 

이미지 센서는 광자를 전자로 전환하여 디스플레이로 표시하거나 저장 장치에 저장할 수 있게 하는 반도체로서

수광 신호를 전기 신호로 변환하는 수광 소자, 변환딘 전기 신호를 증폭 및 압축하는 픽셀 회로 부분과

이렇게 전처리된 아날로그 신호를 디지털로 변환하여 이미지 신허로르 처리하는 ASIC 부분으로 구성됩니다.

 

CCD (Charge Coupled Device)

 

CCD 이미지 센서의 경우 수광부에서 발생된 전하가 일렬로 연결된 MOS Cap을 거쳐 순차적으로 이동하여

최종단에서 전압으로 변환됩니다.

즉, CCD는 동시에 모든 픽셀이 노출을 시작 하고 중지하게 됩니다. (Global Shutter)

그런 다음 노출 전류를 수평 이동 레지스터로 전달하고, 플로팅 확산 증폭기로 보내는 것입니다.

즉 정확한 전하량이 전달 가능합니다.

 

CMOS (Complimentary metal Oxide Semiconductor)

 

반면에 CMOS 이미지 센서는 각각의 Pixel 내부에 내장된

Source Follower에서 전하가 전압으로 바뀌어 외부로 출력됩니다.

CMOS는 디지털 신호를 전송하기 위해 개발된 소자이기 때문에 전하이 손실이나 변형의 우려가 있습니다.

과거의 CMOS는 한 번에 하나의 픽셀 행만 노출을 시작하고 중지할 수 있었습니다. (Rolling Shutter)

하지만 이제는 기술이 좋아져서, 글로벌 셔터 CMOS 센서도 많이 있습니다.

 

조금 더 자세하게 보면, 빛에 의해 발생한 전자를 그대로 게이트 펄스를 이용해서 출력부까지 이동하는 것이 CCD이고,

빛에 의해 발생한 전자를 각 화소 내에서 전압으로 변환한 후에 여러 스위치를 통해 출력하는 것이 CMOS입니다.

 

CCD는 화상 품질을 극대화시킬 수 있는 방향으로 제조 공정을 채용하여 고가의 카메라에 사용되고 있으며,

CMOS는 비교적 단순한 제조 공정(반도체 표준 공정을 사용)으로 원가가 상대적으로 저렴하고 크기가 작습니다.

 

CCD는 CMOS센서 보다 노이즈가 적다는 장점이 있습니다.

CMOS의 장점으로는 낮은 소비전력, 빠른 처리 속도 등이 있습니다.

 

하지만 위에서 언급한 것처럼 CMOS의 기술력이 CCD를 많이 따라잡고 있는 추세이다 보니 성능의 차이가 크지 않은 것으로 알고 있습니다.