CCD와 CMOS 카메라의 차이점
CCD와 CMOS 카메라의 차이점
1. 이미징 프로세스
CMOS와 CCD 이미지 센서 간의 광전 변환 원리는 유사하며 주요 차이점은 신호 판독 프로세스가 다르다는 것입니다. CCD 신호 출력의 일관성은 하나(또는 몇 개)의 출력 노드에서만 매우 우수합니다. CMOS 칩에서는 각 픽셀에 전하 전압 변환을 수행하는 자체 신호 증폭기가 있기 때문에 신호 출력 일관성이 좋지 않습니다.
그러나 전체 영상 신호를 읽기 위해서는 CCD가 출력 증폭기의 넓은 신호 대역폭을 필요로 한다. CMOS 칩에서 각 픽셀의 증폭기 대역폭은 더 작아서 칩의 전력 소비를 크게 줄입니다. 이것이 CMOS 칩의 소비 전력이 CCD보다 낮은 주된 이유입니다. 전력 소모는 줄었지만 수백만 개의 증폭기의 불일치로 인해 고정 잡음이 높아져 CCD에 비해 CMOS의 단점이 되었습니다.
2. 통합
제조 공정의 관점에서 CCD의 회로와 장치는 반도체 단결정 재료에 집적되며 공정이 복잡합니다. DALSA, Sony, Panasonic 등과 같은 세계에서 소수의 제조업체만이 CCD 웨이퍼를 생산할 수 있습니다. CCD는 아날로그 전기 신호만 출력할 수 있으므로 후속 주소 디코더, 아날로그 변환기 및 이미지 신호 프로세서가 필요합니다. 또한 매우 낮은 집적도와 함께 서로 다른 전압의 3개 그룹의 전원 공급 동기 클록 제어 회로를 제공해야 합니다.
CMOS는 금속 산화물이라고 하는 판형 단량체 재료에 집적되어 있습니다. 이 과정은 컴퓨터 칩, 저장장치 등 반도체 집적회로 수만 개를 만드는 과정과 같다. 따라서 음장 CMOS의 비용은 CCD의 비용보다 훨씬 낮습니다. 동시에 CMOS 칩은 이미지 신호 증폭기, 신호 판독 회로, A/D 변환 회로, 이미지 신호 프로세서 및 컨트롤러를 하나의 칩에 통합할 수 있습니다. 하나의 칩만이 카메라의 모든 기본 기능을 고도의 통합으로 실현할 수 있습니다. 칩 레벨 카메라의 개념은 여기에서 비롯됩니다. CMOS 이미징 기술의 지속적인 개발로 점점 더 많은 회사에서 마이크론, CMOS, 사이프러스 등 고품질 CMOS 이미징 칩을 제공할 수 있습니다.
3. 속도
속도면에서 CCD는 지정된 프로그램에 의해서만 출력될 수 있는 감광성 출력을 하나씩 채택하고 속도가 느립니다.
CMOS에는 다중 충전 전압 변환기와 행 열 스위치 제어가 있으며 판독 속도가 훨씬 빠릅니다. 현재 500fps 이상의 대부분의 고속 카메라는 CMOS 카메라입니다. 또한 CMOS의 어드레스 스트로브 스위치는 무작위로 샘플링하여 서브 윈도우 출력을 실현할 수 있으며, 서브 윈도우 이미지만 출력할 때 더 빠른 속도를 얻을 수 있습니다.
4. 소음
CCD 기술의 초기 개발 및 성숙으로 인해 PN 접합 또는 실리카(SiO2) 절연층이 노이즈를 분리하는 데 사용되며 이미징 품질은 CMOS 광전 센서에 비해 특정 이점이 있습니다. CMOS 이미지 센서의 고집적화로 인해 부품과 회로 사이의 거리가 매우 가깝고 간섭이 심하며 노이즈가 이미지 품질에 큰 영향을 미칩니다. 최근 몇 년 동안 CMOS 회로 노이즈 감소 기술의 지속적인 개발로 고밀도 및 고품질 CMOS 이미지 센서 생산에 좋은 조건을 제공합니다.
5. 이미징 원리
CMOS(상보형 금속 산화물 반도체)는 마이크로프로세서, 플래시 메모리 및 ASIC(특수 목적 집적 회로)의 반도체 기술에서 중요한 역할을 합니다. CMOS는 CCD와 마찬가지로 빛의 변화를 감지하는 데 사용할 수 있는 반도체입니다. CMOS는 주로 실리콘과 게르마늄으로 이루어진 반도체로 CMOS에 음전하와 양전하를 띤 트랜지스터를 통해 기본적인 기능을 구현한다. 이 두 가지 보완 효과에 의해 생성된 전류는 처리 칩에 의해 기록되고 이미지로 해석될 수 있습니다.
CMOS는 기존의 대규모 집적회로와 구조가 비교적 간단하고 생산공정이 동일하므로 생산원가를 낮출 수 있다. 원칙적으로 CMOS 신호는 포인트 단위의 전하 신호이고 CCD는 동작 단위의 전류 신호입니다. 전자는 더 민감하고 빠르며 절전 기능이 더 뛰어납니다. 현재 고품질 CMOS는 일반 CCD보다 나쁘지 않지만 현재 CMOS 기술의 발전은 성숙하지 않습니다. 이 고품질 CMOS는 전문 디지털 카메라에만 적용됩니다. 많은 저급 보급형 디지털 카메라는 저렴하고 저급 CMOS를 사용하며 이미징 품질이 상대적으로 열악합니다. 단점 중 하나는 노이즈에 너무 취약하다는 것인데, 이는 주로 초기 설계에서 빠르게 변화하는 이미지를 처리할 때 너무 잦은 전류 변화로 인해 CMOS가 과열되기 때문입니다.
따라서 소비자용 디지털 카메라를 구입하더라도 여전히 CCD를 이미지 센서로 선택해야 합니다.