CMOS와 CCD 센서의 차이는?

CMOS와 CCD 센서의 차이는?

디지털 카메라의 센서를 이야기 할 때 CCD(Charge-Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)로 같이 이용하여 부릅니다.

일반적으로 정의하기에는 만드는과정에 따른 구분이라고 하지만 정확히 말하면 센서 내부의 전하전송 방식에 따라 구분 짓게 됩니다. 즉, 센서에서 나오는 전기신호(전하)를 전송시키는 방법에 따른 부분입니다.

<니콘의 CCD센서>

●센서(Sensor)?

센서라 함은 광전변환 소자를 부르는 말로, 빛에 반응하여 전화를 도통시키는(빛을 전기신호로 변경해주는) 포토다이오드(PhotoDiode)라는 반도체와 전기신호를 일시적으로 충전시키는 캐패시터(Capacitor) 수백만 개가 함께 집적되어 있는 실리콘 칩을 말합니다.
센서가 빛에 노출되면 포토다이오드에서는 빛의 밝이에 따라 전압이 다른 전기신호가 발생하게 되고 이 신호가 전송되어 저장매체에 숫자로 저장됩니다. 이렇게 저장되어지 데이터가 디지털 사진입니다.

●CCD vs CMOS ?

CCD 방식은 센서에서 발생된 전하를 손실없이 그대로 전송시키는 방식이고, CMOS방식은 센서에서 발생된 전하를 스위칭 변환하여 전송시키는 방식으로 작동됩니다. CCD방식은 1970년 미국 벨 연구소에 의해 최초로 반도체 비디오 카메라로 개발되어 오늘날까지 일상의 여러가지 다양한 분야에 활용되오 이씁니다.

CCD는 빛에 대한 감도가 우수하여 화질이 좋고 전기신호를 그대로 전송시키기 때문에 연사 등의 빠른 신호 처리에 유리합니다. 그러나 만드는과정이 복잡하고 수율이 적기 때문에 제조단가가 매우 높고 면적을 크게 만들기기 어렵습니다.  무엇보다 전력을 많이 소모하기에 배터리를 사용하는 휴대용 장치에서는 큰 단점입니다.

CMOS는 기존 메모리 반도체를 만들 때와 같이 FET(Field Effect Transistor)를 집적하는 방식으로 만들어집니다. 따라서 수율이 좋아 대량으로 만들어 낼수 있고, 제조단가가 CCD방식에 비해 매우 저렴하다. 또, 크기를 크게 제작하기에도 유리하고 전력소비도 작습니다. 하지만 전기 신호 전송 방식에 의한 노이즈(Noise)가 발생하거나 전력 손실저하가 일어날수 있습니다.

그래서 CCD보다는 빛에 대한 감도가 떨어지며 전기신호의 전송속도가 느리기도 합니다. 하루가 다르게 고화소의 센서사 개발되고 있지만 아직까지도 CMOS방식은 전송속도에 대한 기술 향상이 회소수의 증가 추세를 따라가지 못하고 있어 연사 기능 발전에 제약이 있습니다.

최근 제작되고 있는 대다수의 디지털 카메라의 센서는 CMOS방식으로 만들어지고 있습니다.

<캐논의 CMOS센서>

● CCD의 장점?

1. 빛에 대한 감도가 우수하여 최상의 화질 구현 가능
2. 데이터 처리 속도가 빨라서 연사 촬영에 유리

● CCD의 단점?

1. 고가의 제작단가
2. 전력소모가 높음
3. 필름 면적 구현에 약점

● CMOS 장점?

1. 저렴한 제조단가로 대량생산 가능함
2. 전력소모가 낮음
3. 필름 면적 구현에 적합
4. 빠른 기술 개발이 이루어 지고 있음

● CMOS 단점?

1. 빛에 대한 감도가 약함
2. 데이터 처리 속도가 느림

간단하게 DSLR에 사용하고 있는 이미지센서에 대해서 알아 보았습니다.