[카메라·영상]

CCD센서 살펴보기 : 블루밍, 스미어, 모아레 현상

Neo Park 2012. 2. 10. 20:54

 

 

CCD( Charge-coupled device )는 

디카나  카메라에서  많이  사용하는  영상촬상소자로서  사람의 눈과  비슷하다.

요즘은 CCD보다  CIS(CMOS Image Sensor)를  많이 사용하지만 

아직도 몇가지 부분에서  CCD가  성능이  우수하기에  시장과 제품의 특성에 따라  각각 사용되고 있는 실정이다.

CCD는 특수공정이 요구되어  CIS처름 센서와 처리부가 함께 만들어지지 못하기에 제조비용이 비싼단점이 있다.

 

빛은 에너지이므로

대부분 물체는  빛을 받으면  빛의 에너지를 흡수하여  전자들이  요동을 치는데

빛을 좀더 쉽게 흡수하고  요동치는 전자들을  잘 모아서 전기신호로 바꾸는 센서가 CCD라고 할수 있다.

즉 영상센서는  빛을 잘 흡수하여  전기신호로 바꾸는 역할을 한다.

 

다 아는 내용일테지만

좀 더 쉽게 설명하고 나열하고 이해해 보자!!

 

아래 그림처름 빛이 빗물처름 내려오면 센서에는 빛이  전자를 흥분시켜  전자우물에   고이게 된다.

이때 CCD의 용어가 빛을 발하는데   

Charge-coupled device( 전하결합소자 )라는 이름에 걸맞게  전자우물에 고인 전자(전하)를  이동시킬수 있는 길(양동이)을 만들어,

아래 그림처름  출력쪽으로 이동시키는 구조를 가진다.

                                                                                                                                  IT( Interline Transfer)방식

CCD의 구조적 종류로는                                                                                                                                               

  IT( Interline Transfer)방식  ~~ 가장 일반적인 방식이다.

  FT( Frame Transfer)방식 

  FF( Full Frame Transfer)방식 

  으로 구분한다

 

 

 

 

 

영상센서는

원래 빛을 받아  전자로 바꾸므로  흑백소자인다.

발광다이오드나  태양전지나  이미지센서나  모두 원리는  비슷한데 

전기를 통하면 빛을 내는 발광다이오드나  반대로 빛을 받으면  전력을  발생하는  소자(태양전지)나 

빛입사량에 상당하는 전기신호를   만드는 소자(이미지센서) 가  아래와 같은 구조로 동작한다.

 

빛을

더 많이 모으기 위한 다양한 구조를  센서위에 만드는데 

마이크로렌즈를  아래 그림처름 각 픽셀위에 만들어 유효한 빛을 더 끌어모으려 하고 있다.

 

 

영상센서는

원래 빛을 받아  전자로 바꾸므로  흑백소자인다.

이것을 컬러로 사용하려면  해당영역에  해당컬러만 들어오도록 제한하면  컬러센서가 된다.

아래그림은 Bayer 컬러필터를 덮어  컬러를 구성하고 쌓인 전자를 게이트를 이용하여 전송하는 구조를 나타 내었다.

전압을 게이트에 차례로 주면  쌓인전자(전하)가 옆으로  한우물씩 이동하게 된다.

 

 

CCD의 특징은

포토센서에 모인 전자(전하)를  출력하는 과정(길)이   특이하다는  것이다.

일반 도선이 아닌  전하전달용  전송로를 만들어  펄스를 주어 이동시키는 독특한 구조를 가진다.

 

이런 이유로  빛이 많이  들어와서  빛우물을 넘치게 되면 옆의 전송로로 침범하게 된다.

이때 나타나는 현상이  스미어현상이다.

좌측의 수직전송로에  빛이 들어가거나  수광소자에서  전하가 넘처서  수직전송로를 메우면

아래 그림처름 블루밍이나 스미어현상이 나타나는데  이것은 CCd만의 불량유형이다.

 

 

 

또한 아래처름 모아레현상이 나온다.

 

이 현상은  센서의 픽셀이 디지털이라서  입력영상이 격자무늬같은 모습을 보이면 나타난다.

TV의 아나운서가 격자무늬의 양복을 입지 않는 이유이기도 하다.

 

 

By 수수깡

 

 

CIS와 CCD
Resolution TEST - 주로 TV본 측정이라고 불리우는- 측정 방법은 여러 lp/mm를 갖는 챠트를
만들어 과연 타켓 카메라가 어느 TV본까지를 구분할 수 있는가를 측정하여 성능을 알아내는
방법이다. 예를들어 100본부터 1600본까지 굵기를 가변시켜가면서 챠트를 형성한다음 카메라로
촬용하게되면 모아레가 나오는 지점을 볼 수 있는데 일반적으로 이 지점을 한계지점으로 보아
모아레가 발생하지 않는 직전 지점까지를 해당 카메라의 성능으로 인정한다.
여러 디지털카메라 리뷰 사이트에서 MTF보다는 Resolution TEST를 많이 하는 이유가 바로 이러한
이유에서이다.

하기 챠트가 이러한 Resolution(해상력)검사에 많이 이용되곤하는 ISO12233에 규정된 PIMA챠트이다.

 

 

출처 : http://blog.naver.com/msnayana?Redirect=Log&logNo=80101318255

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