광검출 소자, CCD, CCD의 동작원리, 구조

소개

광 검출 소자
광 검출 소자는 말 그대로 빛을 검출하는 기능이 있는 소자를 말하는 것으로 다이오드, 반도체의 광 검출 기능을 토대로 만든 소자를 말하는 것으로 여러 가지 종류가 있지만 저는 우리가 많이들 가지고 있는 디지털 카메라의 눈이라고 불리는 CCD에 대해서 조사를 하였다.

목차

1. CCD (Charge-Coupled Device)의 개발
그림1. 디지털 카메라의 눈 CCD
그림2. CCD 카메라

2. CCD의 원리 및 동작 이해
그림3. CCD의 비유
그림4.CCD의 내부 구조
그림5.후지필름이개발한 super ccd
그림6. CCD 읽기
그림7. 2차원 CCD
그림8. pn-CCDs for X-ray Astronomy & CCD chips

3. CCD and CMOS
그림9. CCD & CMOS 비교
그림10. 600만 화소의 CCD

4. 스미어현상
그림11. 스미어 현상이 나타난 사진들

본문내용

광 검출 소자
광 검출 소자는 말 그대로 빛을 검출하는 기능이 있는 소자를 말하는 것으로 다이오드, 반도체의 광 검출 기능을 토대로 만든 소자를 말하는 것으로 여러 가지 종류가 있지만 저는 우리가 많이들 가지고 있는 디지털 카메라의 눈이라고 불리는 CCD에 대해서 조사를 하였다.
1. CCD (Charge-Coupled Device)의 개발
디지탈 카메라의 대표적인 이미지 센서인 CCD는 미국 벨 연구소의 George Smith 와 Willard Boyle 이 개발했다. 일차적 목표는 새로운 형태의 컴퓨터용 반도체 메모리의 개발이었으나 화상전화 서비스를 위한 카메라 개발도 이차적 목표였고 1969년 10월 17일 메모리 및 이미지 센서로 사용 가능한 CCD의 설계도가 완성되었다. 1970년 드디어 벨 연구소는 CCD를 장착한 세계 최초의 반도체 비디오 카메라를 완성하였고 1975년 텔레비젼 방송에도 사용할 수 있는 정도의 CCD 카메라를 선보였다.
그림1. 디지털 카메라의 눈 CCD
오늘날 CCD는 방송 뿐만 아니라 보안카메라에서 고밀도 TV까지 다양한 분야에 사용되고 있다. 팩스기, 복사기, 스캐너, 디지탈 카메라, 바코드 리더에도 CCD가 사용되고 있다.
(실례로) 1983년부터는 망원렌즈에 CCD 카메라가 장착되어 천문학자들의 관측 사진 처리시간을 천배이상 단축시켜 주었다. 허블 망원경을 비롯해 오늘날 모든 천문관측 장비는 고감도 CCD칩으로 이루어진 디지탈 시스템에 의존하고 있다. 뿐만 아니라 CCD는 화학실험에서의 화학반응을 관찰하거나 해저바닥의 굴속에서 뿜어져 나오는 고온의 물에서 나오는 희미한 빛의 감도까지 다양한 분야에서 활용되고 있다.
2. CCD의 원리 및 동작 이해
CCD란 Charge Coupled Device의 약자로서, 우리말로 하면 전하결합소자가 된다. 다음의 그림은 CCD의 구조와 동작을 알기 쉽게 표현한 것이다.
위에서 떨어지는 물방울은 빛의 알갱이(광자)를 나타내며, 각각의 컵은 CCD에서의 한 픽셀을 나타낸다.

참고자료

· A Short Course in Digital Photography
· CCD카메라와 영상처리회로설계/ 박선호 편저.