CMOS 카메라와 일반카메라의 차이점 : 광학설계가 필요한 이유

안녕하세요 대학교실험실, 기업부설연구소를 대상으로
맞춤형 실험장비 및 시제품을 맞춤제작하고 있는 에이비랩솔루션입니다.
 
https://blog.naver.com/ablab2016/223781602973

연구·개발을 위한 실험장비 맞춤 설계/제작

 

 

CMOS

✅ 1. CMOS 카메라로 피사체 사진을 찍으려면 왜 광학 설계가 필요한가?

CMOS 카메라는 빛을 전기 신호로 바꾸는 이미지 센서일 뿐이에요. 이 센서가 좋은 이미지를 얻으려면, 빛을 정확하게 모아서 센서 위에 잘 맺히도록 해줘야 합니다. 그 역할을 하는 게 **광학 시스템(렌즈)**이고, 이걸 잘 설계하는 게 광학 설계입니다.
광학 설계가 필요한 이유는 다음과 같아요:

1. 초점 맞추기 (Focusing): 피사체에서 오는 빛을 센서 위에 정확히 맺혀야 선명한 이미지가 나와요. 이건 렌즈가 정확히 설계되어 있어야 가능합니다.
2. 왜곡/수차 보정: 렌즈를 잘못 설계하면 이미지 주변이 흐려지거나, 형태가 찌그러지는 수차(aberration) 문제가 생겨요. 이를 보정하려면 렌즈의 곡률, 배열, 재질 등을 잘 조합해야 하죠.
3. 빛의 양 조절: 렌즈의 조리개(f-number, f/#) 설정이나 투과율 등을 고려해서 센서에 도달하는 빛의 양을 조절해야 해요. 너무 밝거나 어두우면 좋은 사진이 안 나오거든요.
4. 해상도 최적화: 센서의 픽셀 크기나 배열에 맞춰서 광학계가 설계돼야 센서의 성능을 100% 활용할 수 있어요.

즉, CMOS 센서가 있다고 해서 바로 사진을 찍을 수 있는 건 아니고, 렌즈를 포함한 광학계가 함께 있어야 정확하고 고해상도의 이미지를 얻을 수 있는 겁니다.

---

✅ 2. CMOS 카메라 vs 일반 디지털 카메라의 차이점

여기서 말하는 "CMOS 카메라"는 보통 산업용, 과학용 카메라를 의미하고, "일반 디지털카메라"는 우리가 흔히 아는 스마트폰, DSLR, 미러리스 같은 소비자용 카메라를 말해요.

▶ CMOS 카메라

• 센서 중심의 모듈: 주로 이미지 센서(CMOS), 간단한 렌즈, 인터페이스(USB, GigE 등)로 구성
• 렌즈 탈착 가능: 사용자가 원하는 광학계를 따로 설계/장착 가능
• 조작 기능 없음: 자동 초점, 자동 노출, 색 보정 등의 기능이 없음 (또는 매우 제한적)
• 용도: 머신비전, 연구실 실험, 산업용 검사, 계측용 등
• 강점: 커스터마이징 가능, 센서 노출 시간/게인 직접 제어, 오픈된 이미지 처리 가능

▶ 일반 디지털 카메라

• 완제품: 렌즈, 센서, 이미지 프로세서, 저장장치, 디스플레이 등이 포함된 통합 시스템
• 자동 기능 풍부: 자동 초점, 노출, 화이트밸런스, 얼굴 인식 등 다양한 기능 내장
• 사용자 친화적: 버튼이나 터치로 쉽게 조작 가능
• 용도: 일상 사진, 영상 촬영, 예술적 표현 등
• 강점: 사용이 간편하고 다양한 상황에 대응 가능

---

요약하자면:

• CMOS 카메라는 "센서 중심의 모듈"로, 정확한 촬영을 위해 광학 설계가 반드시 필요합니다.
• 일반 디지털카메라는 모든 게 포함된 "완성된 시스템"이고 자동화 기능이 많아 사용이 편리합니다.