CMOS 이미지 센서

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CMOS 이미지 센서CMOS(상보성 금속산화막 반도체)를 이용한 고체 촬상 소자이다. CCD 이미지 센서와 동일하게 광다이오드를 사용하지만 제조 프로세스와 신호를 읽는 방법이 다르다.

목차

[편집] 역사

CMOS 이미지 센서의 원리가 고안된 것은 1960년대 후반으로 오래되었지만 실용화된 것은 미세 가공 기술이 첨단화된 1990년대 이후이다.

[편집] 특징

CMOS 이미지 센서 메카니즘의 개략도. 착색 부분은 각 화소에 대응된다. 일반적으로 이와 같이 컬러 필터를 배치하는 것으로 사실적인 색을 구현한다.
CMOS 이미지 센서 메카니즘의 개략도. 착색 부분은 각 화소에 대응된다. 일반적으로 이와 같이 컬러 필터를 배치하는 것으로 사실적인 색을 구현한다.
셀(화소에 대응)의 등가회로
셀(화소에 대응)의 등가회로

단위 셀 마다 증폭기를 가지고 있으며 광변환된 전기신호의 읽기에 의해서 전기 노이즈의 발생이 적어지는 특징이 있다. CMOS 로직 LSI 제조 프로세서의 응용으로 대량생산이 가능하기 때문에 고전압 아날로그 회로를 가지는 CCD 이미지 센서와 비교해서 제조 단가가 낮고 소자의 크기가 작아서 소비 전력이 적다는 장점이 있다.

그리고 논리 회로를 동일한 제조 프로세스로 제작해서 화상 처리 회로를 On-Chip화 해 화상 인식 장치, 인공 시각 장치에 응용 연구되어서 일부는 상용화 되었다. (인공 망막 칩이라고 불리는 경우도 있음)

[편집] 장점

CCD와 비교해서 여러가지 장점이 있지만, 저조도 상황에서 소자가 불안정 하게 되기 쉽고 촬영한 화상은 노이즈가 많이 발생되는 경향이 있다. 그리고 화소마다 고정된 증폭기를 할당되기 때문에 즉폭기의 특성차이에 의한 고정 패턴 노이즈를 가지는 단점이 있어서 이것을 보정하는 회로가 필요하다. 최근에는 PC의 고출력화, 저잡음화, PD에서 증폭기로 전하 전송 효율의 향상, PD의 수광 면적을 상대적으로 확대하기 위한 트랜지스터의 복수 화소 공용화같은 여러가지 개량 수단에 의하여 S/N비가 현격히 향상되었다.

그리고 전하와를 동시에 실시할 수 없다고 하는 구조상의 문제로 인하여 고속으로 움직이는 것을 촬영했을 때에 진행 방향쪽으로 상이 흔들리는 단점이 있다. 이것은 한개의 CMOS를 블록화하여 극복할 수 있다.

다만 이러한 기술적 접근에 의한 손해는 CMOS의 유리한 점인 저가라는점을 상쇄시키지 못했지 때문에 소형 디지털 카메라에 탑재되는 소형 촬상 소자로 CMOS가 사용되지는 않았다.

[편집] 응용

CMOS 이미지 센서는 CCD 이미지 센서보다 범용 반도체 제조 장치를 이용하여 제조가 가능해서 CCD 이미지 센서보다 가격이 저렴하다. 그렇기 때문에 염가의 디지털 카메라나 디지털 비디오 카메라, 느린 프레임의 텔레비전 카메라에서 활발하게 사용되고 있다. 특히 비디오 챗팅에 사용되는 웹 카메라의 대부분이 CMOS를 탑제하고 있다. 그리고 야노 경재 연구소(일본어: 矢野経済研究所)에 의하면 휴대 전화에서 카메라 기능 탑재가 보급화 되어서 2004년에는 CCD 이미지 센서의 출하량을 뛰어 넘었다고 예상했다.

최근에는 큰 크기로 설계가 가능하고 제조 비용이 더 낮아져서 디지털 일안 반사식 카메라에 사용이 증가되고 있다. 캐논은 타사에서 생산을 의지하던 CCD에 대해서 자사에서 개발, 제조가 가능한 CMOS를 2004년 봄부터 디지털 일안 반사식에 전부 채용하고 있다. 니콘의 디지털 일안 반사식에서도 소니사의 CMOS를 일부 채용하고 있다.

그리고 소니나 캐논은 보급형 고선명 비디오 카메라에서도 CMOS 이미지 센서를 사용하고 있다.

[편집] 같이 보기