빛을 전기적 신호로 바꾸는 CMOS 이미지센서(Image Sensor) - CIS (1)

과거에 필름 카메라를 사용해보셨나요?

사용해보신 분들이면~~ 나이가 조..금 있으신분들이려나요 ~~

필름카메라를 사용하다가 디지털 카메라가 나오면서 많은 게 바뀌었죠!

필름카메라는 찍은 결과물을 바로 볼 수 없으며, 임의로 삭제할 수가 없죠.. 그리고 한번 사용하면 되돌릴 수 없는.. 단점이 있지요.

 

코닥 필름카메라

 

하지만 디지털 카메라는 찍은 사진을 디스플레이로 바로 확인할 수도 있고, 삭제도 마음대로 할 수 있지요. 삭제하면 그만큼 용량이 다시 생기니, 사실 반영구적으로 사용할 수 있다는 점이 필름카메라와 큰 차이점을 가지고 있지요.

이처럼 디지털 카메라가 가능해지게끔 하는 데에는 '이미지센서'가 굉장히 큰 역할을 하였는데요.

오늘은 이미지센서에 대해서 알아볼게요!

 

디지털 카메라

 

 

카메라에 필름이 있다면 반도체에는 ‘이미지센서’가 있다!

 

디지털 카메라에는 여러 반도체 기술이 필요하지만, 가장 중요한 역할을 하는 부품이 바로 ‘이미지센서(Image Sensor)’입니다. 이미지 센서는 피사체 정보를 읽어 전기적인 영상신호로 변환해주는 장치입니다. 즉 빛에너지를 전기적 에너지로 전환해주는, 카메라 필름과 같은 역할을 합니다.

 

쉽게 말해 렌즈를 통해 들어온 빛을 전기적 디지털 신호로 변환해주어 이미지(.jpg, .png 등) 및 동영상(.mp4, gif 등)을 저장하고 전송해 디스플레이 장치로 촬영한 내용을 볼 수 있도록 만들어 주는 반도체입니다. 이러한 이미지센서가 사용되는 디지털카메라는 일반 필름카메라와 달리 인화할 필요가 없어요. 게다가 사진을 찍고나서 곧바로 디스플레이에서 사진을 확인하거나 삭제할 수 있습니다.

 

아래 사진을 보면 알 수 있듯이, 렌즈를 통해 피사체가 비추어지고, 이미지센서와 이미지 신호 처리장치(ISP, Image Signal Processor)를 거쳐 메모리카드에 저장됩니다.

출처 : 삼성반도체이야기

 

 

이미지 센서는 CCD와 CMOS Image Sensor로 나뉜다!

 

 이러한 이미지센서는 제조 공정에 따라 CCD 이미지센서와 CMOS 이미지 센서로 나뉩니다. 이 둘의 차이는 다음과 같습니다. CCD 이미지 센서는 전자 형태의 신호를 직접 전송하지만, CMOS 이미지 센서를 신호를 전압 형태로 변환하여 전송한다는 방법이 다릅니다. 따라서 Noise와 Loss는 CCD 이미지 센서가 적으나, 전력효율성이나 가격경쟁력은 CMOS가 더욱 뛰어납니다.

 따라서 CCD는 높은 화소를 요구하는 디지털카메라에, CMOS는 저렴한 가격에 공급할 수 있는 휴대폰에 주로 사용되지요. 디지털 카메라 구입하는 분들의 목적은 높은 화소와 작은 Noise가 중요하지만, 휴대폰 사는 사람의 제 1의 목적은 카메라가 아닌 경우가 많거든요. 같은 가격에 카메라가 더욱 좋아지면 소비자들은 반기겠지만, 카메라가 더 좋아진다고 가격이 확 올라가면 아무도 휴대폰 안살...거 같습니다.

 두 이미지센서 모두 이니셜로 하면 CIS 이지만, 많은 사람들이 말하고 있는 CIS는 CMOS Image Sensor를 말하지요. 최근에 휴대폰뿐만 아니라 아이패드와 같은 태블릿 PC의 수요가 증가하면서 CMOS 이미지센서가 CDD 이미지센서보다 더욱 주목받기 시작한 겁니다.

 

CCD는 Charge coupled Device, CMOS는 Complementary MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)의 줄임말이에요.

그렇다면 다음 글에서는 CMOS Image Sensor의 작동원리에 대해서 가볍게 알아보도록 할게요!

저도 문과 졸업생이라 자세히는 안다룰거니 걱정마세요! :) (사실 못 다루는 거...ㅎㅎ)