간단한 이미지 센서 (ccd/cmos) 원리 이해

 디지털 카메라, 휴대전화 카메라 등에 사용되는 이미지 센서는 물체를 통과하거나 반사되는 빛을 포착하여 전기신호로 변환형 이미지를 만드는 센서이다.

 전자 이미지 센서에는 CCD(the charge-coupled device)와 CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor) 타입이 있다. 이 두 타입의 센서는 모두 MOS(metal-oxide-semiconductor) 기술을 기반으로 하고 있다. 

 CMOS 센서는 CCD에 비해 전력소모가 적어 배터리 구동 장치에 많이 사용되며, CCD센서는 하이엔드의 방송 품질의 비디오 카메라에 사용하고 있다고 한다. 

이미지 센서의 각 픽셀에는 포토센서가 있으며 이 포토센서에서 빛을 전하로 변경한다. 


 CCD 센서는 이 전하를 한 라인 한 라인 모아 증폭시킨 후 전압으로 변경하고, CMOS 센서는 각 픽셀에서 바로 전압으로 변환한다. 전압의 크기는 빛의 강도가 된다. 

CMOS 타입

CCD 타입

<이미지 출처: https://www.tedpella.com/cameras_html/ccd_cmos.htm>

 이미지 센서는 다양한 색상의 이미지 표현해 낸다. 이미지 센서의 색상 분리 메커니즘은 bayer-filter 센서, foveon X3 센서, 3CCD 센서 등이 있다.

 이중 가장 저렴하고, 일반적인 방법인 bayer-filter 센서의 색상 분리 방식은 아래 그림과 같다. 색상 필터 레이어를 통과한 빛은 각 필터의 색에 해당하는 빛으로 분리되고 각 픽셀에서 색상 값을 감지하는 방식이다.




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