빛을 전하로 모으기
입사한 빛이 센서에서 전하를 만들면 각 화소의 저장 영역에 신호가 모인다. 어느 위치에 얼마나 많은 전하가 쌓였는지가 영상의 기본 정보가 된다. 화소마다 독립적인 작은 사진 파일이 생기는 것이 아니라 배열 안에 전기 신호가 분포하는 구조다.
전하를 옮겨 읽기
대표적인 CCD에서는 저장 전하를 행 방향의 레지스터에서 직렬 레지스터로 옮긴 뒤 출력 증폭기로 보낸다. 이러한 이동을 통해 여러 화소의 신호를 차례로 읽는다. 전하를 이동하는 과정과 최종 숫자를 외부로 전송하는 과정은 구분해야 한다.
빠르게 읽는 조건
순차 이동과 출력에 시간이 필요하므로 읽기 속도는 센서의 구조와 설정에 영향을 받는다. 모든 화소를 읽는 경우와 일부 영역만 읽는 경우에도 소요 시간이 달라질 수 있다. 프레임률 숫자를 비교하려면 사용한 화소 영역과 판독 조건을 함께 확인한다.
영상 센서의 성능
CCD라는 이름만으로 감도나 분해능이 하나의 값으로 정해지는 것은 아니다. 양자 효율과 읽기 잡음, 포화 전하 용량뿐 아니라 광학계의 특성도 결과에 영향을 준다. 같은 화소 수여도 관측하려는 빛의 파장과 노출 조건에 따라 적합성이 달라진다.
관련 문서
EMCCD / 양자 효율 / 읽기 잡음 / 암 잡음 / 포화 전하 용량 / 영상 비트 깊이 / 반도체 / 광자