디지털카메라의 핵심은 이미지센서인데 필름카메라의 필름에 해당하는 부분입니다 이미지센서에는 빛에 반응하는 광전소자들이 수백만 개 빽빽이 집적되어 있습니다 광전소자들은 자신보다 높은 진동수를 가진 빛을 받으면 전자를 방출하는 특성이 있는데 이 방출된 전자를 이용해 전기적인 신호로 바꾸고 이동시키는 방법에 따라서 CCD와 CMOS방식으로 나뉩니다
CCD방식
필름카메라는 빛이 그리는 이미지를 포착하기위해서 얇고 투명한 플라스틱 필름에 감광유제를 덧입혀서 잠상을 만들고 현상, 인화라는 화학적인 방법으로 사진을 만들어냅니다
그러나 디지털카메라는 빛이 들어오면 민감하게 반응하는 수 백만개의 다이오드들을 통해서 빛의 신호를 전기적인 신호로 바꾸고 다시 디지털신호로 바꾸어서 이미지를 기록하고 저장, 출력합니다
이미지센서에는 빛에 민감한 광다이오드(화소)들이 수백만개 집적되어 있는데 카메라의 화소는 이 광전소자들의 숫자를 가리키는 것입니다
■CCD이미지센서의 구조
CCD이미지센서의 구조부터 살펴보면 CCD이미지센서는 몇 개의 층으로 되어있습니다 먼저 렌즈를 통하여 들어온 빛이 흩어지지않도록 집광시키는 마이크로렌즈가 맨 위를 덮고 있습니다 그 아래에는 칼라필터가 있습니다 원래 광전소자들은 빛의 강도만을 인식할 수 있고 색깔은 구별할 수 없다고 합니다 그래서 RGB필터를 입혀서 해당하는 색의 파장만을 흡수하도록 합니다 칼라필터 아래는 빛을 받으면 전기신호로 변환되는 광다이오드센서가 있습니다 그 밑에는 전기신호로 변환된 전하를 전장하고 이동시키는 센서가있습니다
■CCD센서의 작동방식
CCD방식은 렌즈를 통하여 들어온 빛을 받으면 광전효과에 의해서 방출된 전자들이 양전하(+)쪽으로만 이동하는 성질을 이용하여 전자들을 +전압이 걸려있는 전극으로 이동시킨 후 전압을 끄고 또 다시 옆 칸의 회로에 전압을 걸고 양전자를 이동시키는 방법으로 순차적으로 전자를 계속 이동시킵니다 그리고 맨 끝 열의 저장장치로 모이게 장치해놓고 입사된 빛의 위치와 강도를 측정한 후 AD에서 전기적 신호를 0과1의 디지털 신호로 변환하여 주고 메모리카드에 저장하는 방식입니다
■CCD방식의 장점
광다이오드에서 발생한 전하를 직접 전송하는 방식은 이미지 정보를 전달하는데 매우 정확하다고합니다 그래서 노이즈가 거의 생기지않고 색상표현도 뛰어나기때문에 고화질의 이미지를 만들수있기때문에 고품질의 광고사진들이나 고화질의 사진을 촬영할 때 주로 사용됩니다
■CCD의 단점
그러나 제조비용이 비싸고 전력소모가 크고 빠른 셔터스피드가 필요한 경우에는 사용하기가 어렵다고합니다
또한 이미지센서의 사이즈가 크기때문에 작은 사이즈의 제품에는 사용하기가 어렵다고합니다
CMOS방식
CMOS센서는 원래 전력소모가 작고 저렴한 센서를 개발할 목적으로 만들어졌다고합니다
■CMOS의작동방식
CCD는 전하를 발생시킨 뒤 이 전하들을 모아서 직접 이동시크는 방식이나 CMOS는 각각의 픽셀마다 자체적으로 빛을 전기신호로 변환하고 디지털 신호로 바꾸는 회로가 있어서 각각의 픽셀이 각각 측정한 값을 병렬로 이동하도록 전압을 걸어 한 줄 씩 병렬로 측정값을 읽는 방식입니다
●CMOS의 장점과 단점
각 픽셀마다 자체적으로 빛을 처리하는 회로가 여러 개다 보니 회로가 복잡하여 노이즈가 생길 수밖에 없는 구조라서 이미지 품질은 떨어집니다 그러나 처리속도가 빠르고 전력소모가 작으며 생산비용이 저렴하다고 합니다 그래서 CMOS는 주로 저가의 카메라나 CCTV카메라, 스마트폰 카메라에 주로 사용되었으나 최근에 CMOS의 단점이었던 노이즈를 감소시키는 기술이 낳이 향상되었고 센서의 기능도 향상되어서 CMOS도 질 좋은 이미지를 만들수 있게 되어서 고화질의 카메라에도 사용한다고 합니다
또한 갈수록 이미지센서의 픽셀 수가 증가되고 있어서 처리속도가 빠른 CMOS방식이 더 적합하여졌을 뿐 아니라 CMOS는 제작비용이 적게 들고 전력소모가 적기 때문에 현재는 스마트폰이나 소형 디지털카메라같이 대량생산에 적합한 기기에 주로 사용하고 있다고 합니다
그렇지만 모든 이미지센서가 CMOS를 사용하는 것은 아니고 CCD는 전문가용의 고해상도의 뛰어난 이미지가 필요한 카메라에 필요하며 일반이 사용할 수 있는 카메라는 CMOS가 적합하므로 각각의 특성에 맞추어 선택해야 합니다