초고속 CCD의 다이내믹레인지 특성 개선

전문가 제언

○ 1970년 미국 벨연구소에서 최초 개발된 CCD는 종래의 기록 매체를 대체하면서 필름 카메라의 단점을 보완한 고속 비디오(HSV : High Speed Video) 카메라 영역을 구축해 왔다. 1990년대에 CCD가 상용화 되면서 노출시간 100μs(10-6초=백만분의 1초) 정도까지 가능해지고 촬영 속도 및 저장 방식에 많은 발전을 가져오게 되었다.

○ 촬상 소자로서 CCD는 출력신호의 저잡음, 화소 간의 균일성, 적은 노이즈 및 전하의 전송 속도가 빠르며 화질이 우수하다는 장점으로 20년 이상의 오랜 기간 시장을 선점해 왔다. 그러나 복잡한 공정과 낮은 수율로 단가가 높고 소비전력이 크다는 단점도 있다.

○ 본고에서는 초당 100만 장을 촬영할 수 있는 30만 화소급의 기존 CCD 촬상 소자의 다이내믹레인지 특성 개선에 관하여 소개하였다. 다이내믹레인지는 피사체의 암부에서 명부까지 명암의 계조를 폭넓게 재현할 수 있는 범위를 말한다. 등가회로에서 구동속도가 빠르면 파형이 줄어든다. 그 결과 포화 신호레벨이 저하하며 따라서 신호레벨은 촬영속도에 의존하게 되어 다이내믹레인지 특성이 나빠지는데 CCD 메모리에 인가되는 전압 저하를 줄임으로써 개선될 수 있다.

○ 초고속 촬상 기술은 이미 1990년대부터 상용되어 특별한 것은 없으나 본고에서는 다이내믹레인지 특성을 개선하는 기술 내용을 소개했다. 우리나라는 한국 올림푸스에서 초당 2,000매 촬영이 가능한 130만 화소급의 CMOS 센서가 탑재된 방송용 비디오기기를 2012년 10월 출시한 바 있으나 초고속 CCD 센서는 아직 출시된 것이 없는 실정이다.

○ 초고속 CCD-V6와 같은 장비는 고속으로 움직이는 물체나 파괴실험, 충돌 및 낙하시험, 탄도, 낙뢰 및 발사체의 모습 등 정밀분석을 위한 순간 포착이 가능하여 역동적인 운동 양상을 분석하는 데 큰 도움을 줄 수 있다. 앞으로 고속 촬상 기술이 더욱 좋은 화질로서 과학기술 발전에 많은 기여를 할 것으로 기대한다.

저자

Toshiki Arai, Kazuya Kitamura, Jun Yonai, Hiroshi Ootake, Tetsuya Hayashida, Hirotaka Maruyama, Harry van Kuijik, Takeharu Goji Etoh

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

전기·전자

연도

2012

권(호)

66(1)

잡지명

映像情報メディア 學會誌

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

17~22

분석자

홍*철

분석물

• 초고속 CCD의 다이내믹레인지 특성 개선.pdf [250,696 byte]

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