센서 기술과 카메라 개발 혁신 높은 해상도용 CMOS 대 CCD
글│Mirko Benz(Product Management, Competence Center Vision Technologies)
해상도, 프레임 속도 및 화질과 같은 본질적인 카메라의 속성은 배치된 이미지 센서에 의해 규정이 된다. 따라서 이미지 획득하는 측면에서 중요한 이유가 되는 것이다. 이 보고서는 현재 카메라 개발 잠재력 뿐만 아니라 센싱기술과 응용프로그램에 대해 소개한다.
강점과 약점
두 가지 기본적인 기술인 CCD와 CMOS가 이미지 센서 시장을 지배하고 있다. 이 두 가지는 VGA에서 20메가 픽셀에 이르기까지 다른 해상도를 제공한다. CCD 센서는 매우 균일한 이미지를 가능하게 하는 중앙 집중화 된 정보판독장치를 이용한다. 일반적으로 CMOS 센서는 확장 가능한 프레임 속도를 매우 빠르고 용이하게 해 주는 많은 칼럼과 결합하게 된다. 게다가 CCD 기술과는 달리, CMOS는 개별 픽셀이 직접 접속될 수 있도록 해주고, 결과적으로 현저하게 빠른 프레임 속도를 가져오게 되고 해상도 초점은 특정 세부적 이미지(ROI-관심 영역)에 맞춰지게 된다.
새로운 재능
속도 면에서는 CMOSIS의 12메가 픽셀 센서 CMV12000가 매우 우수하다. 그 탁월한 이미지 품질은 인기 있는 2와 4메가 픽셀 CMOSIS 센서를 따라 잡고 있다. 초당 300프레임을 가능하게 하면서 64개의 정보판독 채널을 지원하는 그 센서는 매우 동적인 애플리케이션에서 충분한 예비 용량을 제공한다. Baumer의 신제품 LXG-120 카메라는 CMOS 센서 기술 및 듀얼 GigE 인터페이스를 240MB/s 대역폭과 결합시키고 있다.
따라서 이 카메라는 해상도와 속도에 대한 대단히 많은 요구조건이 있는 까다로운 애플리케이션에 완벽하게 만족시킬 수 있다. 짧은 이미지 시퀀스를 위한 통합된 버스트 모드(Bust mode)는 초당 50프레임의 매우 빠른 프레임 속도를 가능하게 한다.
Baumer의 신형 LXG-200 카메라는 CMOSIS사의 20만 화소 CMOS 풀 포맷 센서인 CMV20000를 이용하고 있다. LXG-200의 고도의 해상도와 HDR은 센서가 최악의 조건에서 신뢰성있는 촬영을 해하는 까다로운 애플리케이션에 이상적인 기능을 하도록 한다.
6.4um의 큰 픽셀 크기를 갖기 때문에 이 센서는 탁월한 감도와 함께 성능도 우수하다. 따라서 LXG-200은 어두운 조명 조건이나 빠른 모션에서 촬영하기 위해 대단히 짧은 노출시간이 요구되는 곳에서의 애플리케이션을 위해 선택하는 카메라다.
또한, 초당 30프레임의 속도로 작동하는 이 카메라는 같은 해상도 등급에서 기존 CCD 기반의 카메라보다 훨씬 빠르다. CCD 기술에 있어, SONY의 통합 쿼드 탭 센서 ICX694가 장착된 Baumer의 PXU-60 카메라는 6메가 픽셀의 해상도와 25fpd의 빠른 프레임 속도로 새로운 기준을 설정한다.
통합 USB3 비전 인터페이스는 높은 대역폭과 쉬운 통합을 결합시키고 있다. 1인치 표준 형식 플랜지는 컴팩트 하면서도 저비용 C마운트 렌즈의 배치를 가능하게 한다. SONY의 EXview HAD CCD II™ 센서 기술이 적용되어 있는 PXU-60 카메라는 약 65데시벨 정도의 뛰어난 동적 범위의 매우 높은 포화 능력을 통해 최고의 저 잡음을 제공한다.
이러한 카메라의 뛰어난 선형성과 균일성은 현미경 및 2D/3D 측정 작업의 까다로운 과제에 있어 신뢰할 수 있는 평가를 보장한다. 센서의 매우 낮은 암전류는 자체 냉각을 하지 않고 매우 긴 노출 시간이 필요한 형광 현미경이나 전장 발광 등의 분야에서 카메라의 사용이 가능하도록 한다.
예측
CMOS 기술이 소비자 시장을 지배하고 있는 반면 CCD 센서는 여전히 산업 이미지 처리에서 가장 일반적이다.
이미지 품질이 가장 중요하며, 속도가 기준이 되지 않는 곳에서 변화가 있을 필요는 없다. 반면에 CMOS 기술은 최근 엄청나게 발전했고 화질 면에서도 대등하게 되었다. 연속으로 현대적인 제조 공정에 의해 지속적인 향상을 이루고 있어서 CMOS 기술이 더욱 발전할 수 있는 기반을 다져 나갈 것으로 기대한다.
또한 더 작고 저비용 고효율의 카메라를 가능하게 하는 센서는 지속적으로 CMOS 기반의 카메라의 시장 점유율을 올려놓을 것이다. CMOS와 CCD의 경쟁에 있어 최종 승자는 사용자 일 수밖에 없다. 현대적인 카메라의 수많은 센서는 높은 성능을 제공하고 있지만, 최종적으로 어떤 기술을 선택할 지는 특수 용도의 요구사항에 따라 결정될 것이다.
자료제공 | 바우머코리아(www.baumer.com)
