여러분 안녕하세요. 토레다카 영상부 스태프 다이라입니다.
촬상 소자란 디지털카메라로 사진이나 영상을 촬영할 때 이미지 데이터를 만드는 데 중요한 부품입니다. 이번에는 촬상 소자에 대해 배웠기에 소개하겠습니다.
촬상 소자란 필름 역할을 하는 이미지 센서
디지털카메라에서 촬영이란 렌즈를 통과한 피사체의 빛을 이미지 데이터로 변환해 출력하는 것입니다. 카메라 안에는 촬상 소자라고 불리는, 데이터 변환을 하기 위한 부품이 내장되어 있습니다. 기존 카메라로 말하면 필름 역할을 하는 촬상 소자는 이미지 센서라고도 불리며, 현재 디지털카메라 거의 모두에 내장되어 있습니다. 필름 대신 빛을 포토다이오드라는 수광 소자가 감지해 빛의 영상 정보를 전기 정보로 변환하는 것이 촬상 소자의 역할입니다.
더 고화질인 사진은 이미지 센서 크기와 렌즈 크기에 따라 결정됩니다. 렌즈는 교환할 수 있지만 이미지 센서는 교환할 수 없습니다. 그래서 이미지 센서가 어떤 크기인지는 카메라를 고르는 데 매우 중요합니다.
이미지 센서의 크기
디지털 일안 리플렉스 카메라의 센서 크기
- 35mm 풀사이즈 센서(약 36×24mm)
- APS-H(27.9×18.6mm 기종에 따라 다름)
- APS-C기용(Canon: 22.3×14.9mm, Nikon 등: 23.6×15.8mm)
- 포서드(약 18×13.5mm)
컴팩트 디지털카메라
- 1/1.8형(약 7.18×5.32mm)
- 1/2.3형(약 6.2×4.6mm)
스마트폰
- 1/3.2형
- 1/4형
아래 사진은 화각을 비교한 것입니다.
이미지 센서는 크기가 클수록 화질도 좋아집니다. 1화소당 면적도 커지면 수광량이 늘어나 1화소가 받을 수 있는 정보량이 늘어납니다. 화소 1개의 크기로 이루어져 있으며, 이미지 센서 크기와 화소 수 2가지가 화질과 관계가 있다는 것입니다.
빛의 영상 정보를 전기 정보로 변환하는 구조
디지털카메라의 경우 촬상 소자가 렌즈로부터 빛을 받아 발생하는 전자를 이용합니다.
- 마이크로 렌즈가 포토다이오드 셀에 효율적으로 빛을 모읍니다.
- 컬러 필터로 빛의 색 성분을 RGB 또는 CMYK로 분해합니다.
- 포토다이오드가 빛을 받으면 강약에 따라 전자를 발생시킵니다.
전자 1개는 작기 때문에 이미지 처리 회로 사이에 전자 증폭을 위한 앰프를 배치해 신호를 증폭시킵니다. 셔터가 닫혀 있으면 전자가 작은 상태를 유지하지만, 셔터가 열리면 포토다이오드는 받은 빛의 세기에 따른 전자를 발생시켜 축적합니다.
셔터가 닫혔을 때 축적된 전자가 있는 부분에 인접한 부분의 전자를 낮게 해서 축적된 전자를 이동시킵니다. 이 작용을 반복함으로써 전자를 앰프까지 전송하고 증폭해 전기 신호로 변환합니다. 즉 1개 1개의 포토다이오드가 이미지를 구성하는 부분의 빛을 전기 신호로 바꾸고, 화소 단위의 정보가 모여 한 장의 사진으로서 이미지 정보가 구성됩니다.
카메라 화질을 좌우하는 것은 빛이며, 그 빛을 얼마나 많이 받아들일 수 있느냐가 포인트이고, 그 요소 중 하나로 이미지 센서가 중요한 존재라는 것을 이해할 수 있었습니다.
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