CMOS 이미지 센서

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CMOS(상보성 금속산화막 반도체) 구조를 하고 있는 저소비 전력형의촬상소자소비 전력이 CCD의 약 1/10 정도이고, 3.3V의 단일 전원으로 주변회로와 일체화가 가능하기 때문에 CMOS 이미지 센서에 의한 디지털 카메라의 저전력화, 소형화, 저가격화가 기대됨. CCD에 비해서 어두운 장소에서의 촬영시에 화질이 열화되는 문제점이 있지만, 최근에는 급속하게 성능이 개량되어 같은 화소수의 CCD와 동등의 화질이 실현됨.
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CMOS 이미지 센서 구조
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우선 Micron Lens를 거쳐 Color Filter Array(CFA)를 통과한 빛이 Bayer Pattern으로 구성되어 있는 픽셀 위에 상이 맺히게 된다.
이것이 전기적 신호로 변경되어 CDS(Correlated Double Sampling) -> 아날로그 처리를 거쳐 아날로그적 영상 신호로 완성되고 이것이 ADC를 통해 디지털 출력되는 것까지가 일반적인 CMOS Image Sensor의 동작이라 볼 수 있다.
CMOS 이미지 센서 특징
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단위 셀마다 증폭기를 가지는 것으로, 빛변환된 전기신호의 읽어 냄에 의한 전기 노이즈의 발생을 누를 수 있다라고 하는 특징을 가진다. CMOS로직LSI제조 프로세스의 응용으로 대량생산이 가능하기 때문, 고전압 아날로그 회로를 가지는 CCDimage sensor와 비교해서 저렴해서, 소자가 작은 것부터 소비 전력도 적고, 원리적으로 스미아나 blooming이 발생하지 않는다라고 하는 장점이 있다.
또, 로직 회로를 동일제조 프로세스에서 짜 넣을 수 있는 것부터, 화상처리 회로를 온 칩화해서 화상인식 디바이스, 인공시각 디바이스에의 응용이 연구되고 있어, 일부는 상용화되어 있다 (인공망막 팁이라고도 불릴 것이 있다).
image sensor를 픽셀마다 3층을 적층 하고, 빛의 파장에 의한 투과의 차이를 이용해서 RGB을 분별하는 Foveon X3도 존재한다.
CMOS 이미지 센서 단점
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CCD에 대하여 메리트가 있는 반면, 저조도 상황에서는 소자 바로 그것이 불안정해지기 쉽고, 촬영한 화상에는 노이즈가 많아지는 경향이 있다. 또, 화소마다 고정한 증폭기를 할당할 수 있기 때문, 각증폭기의 특성차이에 의해 고정 패턴의 노이즈를 가지는 성질이 있어, 이것을 보정하는 회로가 필요하게 된다. 최근에서는 PD의 고출력화·저잡음화, PD로부터 증폭기에의 전하전송 효율의 향상, PD의 빛면적을 상대적으로 확대하기 위한 트랜지스터의 복수화소간에서의 공용화등 여러가지 개량 수단에 의해, S/N비가 각별히 향상해 왔다.
또, 전하화를 동시에 실시할 수 없다라고 하는 구조상의 문제로, 고속에 움직이는 것을 촬영했을 때에 진행 방향을 향해서 상이 비뚤어지는 것도 약점과 해 줄 수 있다. 이것은 1장의 CMOS를 블록화 함으로써 보충할 수 있다.

참고자료

· 없음