카메라의 원리 3 - 필름카메라와 디지털 카메라의 양자효율

필름카메라에서 디지털 카메라로 넘어오며 압도적으로 좋아진 여러가지 성능 중 하나는 양자효율이라는 것이다. 양자효율이라는 용어 자체가 여러 분야에서 사용될 수 있지만, CCD에서 의미하는 양자효율(quantum efficiency, QE)이란, CCD표면에 들어온 빛  중 실제로 광 다이오드를 통해 전자로 바뀌어 디지털 신호로 수신될 수 있는 비율을 의미하며, 기호로 QE라고 한다.(여기서는 천문학에 사용되는 용어로서의 QE를 다룬다)

 

 

  필름카메라에서 필름의 양자효율은 1% 수준이다. 우리눈도 양자효율이 굉장히 좋지 못하다. 필름과 비슷한 수준이다. 그래서 CCD가 개발되기 전 과거에는 천문학 연구에 애를 먹었다고 한다. 관측 데이터를 디지털화 하기도 어려울 뿐더러, 안그래도 어두운 별빛을 받아도 1%정도 밖에 수신하지 못하니...

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<각종 검출기의 양자효율(출처 : https://www.olympus-lifescience.com.cn/microscope-resource/primer/digitalimaging/concepts/quantumefficiency/)>

 

  CCD의 개발은 천문학을 비롯한 우리의 일상에 혁명을 가져다 주었다. 이론상 양자효율 100%에 도달한 최초의 기기이기 때문이다. 물론 실제 양자효율은 100%에 미치지 못하지만, 어쨌든 혁신적으로 양자효율을 높인 최초의 기기인 셈이다. 양자효율은 CCD나 CMOS의 공정 방식에 따라 달라지며, 해당 CCD나 CMOS 센서가 가지는 고유의 특성으로 센서 자체를 다시 만들지 않는 이상 바꿀 수 없다. 이 내용을 강조하는건, 앞으로 쓸 글과 연관이 있기 때문이다.

 

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