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47.5메가픽셀의 고해상 고속 글로벌 셔터 CMOS 이미지 센서


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글/피터얀 다엘레만스(Pieterjan Daelemans), ams AG


머리말

최근 머신 비전 분야에서는 글로벌 셔터 CMOS 이미지 센서가 사용되는 모습을 쉽게 볼 수 있다. 광학적 성능이 CCD 센서 및 롤링 셔터 센서와 동일할 뿐 아니라 여러 면에서 이점이 있기 때문이다. 현재로서는 글로벌 셔터 CMOS 센서가 CCD나 롤링 셔터 센서를 대체하는 일이 주로 저해상도 분야에서 일어난다. 초고해상도용으로는 여전히 CCD가 많이 사용되고 있으나, 여기서도 역시 CMOS로의 수요 변화가 감지되고 있다. CMOS 센서를 사용하면 카메라 설계 및 작동 시의 복잡성을 낮출 수 있을 뿐 아니라, 프레임 속도를 높일 수 있고 글로벌 셔터를 사용할 수 있다.

ams의 CMV 시리즈는 특허 받은 8T 픽셀 디자인과 correlation double sampling(CDS, 상관화 이중 샘플링) 및 파이프라인형 글로벌 셔터를 사용해서 VGA부터 20메가픽셀에 이르기까지 폭넓은 해상도를 제공한다. 이 시리즈에 최근 새롭게 추가된 CMV50000은 47.5메가픽셀 이미지 센서로서, 35mm 광학 포맷(36.43mm x 27.62mm)으로 30fps까지 최대 해상도로 실행할 수 있다. 이 센서 제품은 기존 CMV 제품의 검증된 기술력을 바탕으로 하면서 한 차원 향상된 성능과 기능성을 제공한다.
CMV50000은 4.6?m 8T 파이프라인형 글로벌 셔터 픽셀과 CDS를 사용해서 7920 x 6004 픽셀 어레이를 제공한다. 이처럼 소형화된 픽셀 크기를 사용하면서도 기존 제품에 비해 같거나 더 향상된 성능을 나타낸다. 이 센서는 12bit ADC를 내장하고 있는데다 잡음 수준이 극히 낮고(8.8e), 선형적 포화용량(full well capacity, 포화상태가 되기 전에 개개의 픽셀에 담을 수 있는 전하의 총량)이 높아(14500e), 64dB의 동적 범위를 실현할 수 있다. 또한 암전류(dark current)가 낮은데다(60?C일 때 66e/s) on chip 광학 블랙 클램핑을 결합하고 있어 냉각을 하지 않고서도 노출 시간을 몇 초까지 설정할 수 있다.
이 센서 제품은 on chip 열(row) 교정 기능을 갖고 있어 센서에서 곧바로 깨끗한 이미지를 제공할 수 있다. 비닝(binning) 기능을 사용하면 포화용량을 58ke까지 높일 수 있기 때문에 신호대잡음비(SNR)를 두 배로 높이면 더 밝은 이미지로 더 작은 차이까지 구분할 수 있다. 또한 CMV50000은 인터리브 노출 HDR 모드, 최대 10개의 관심 영역(region of interest, ROI), 정확한 온칩 온도 센서, 여러 개의 트리거 모드, 최대 4개의 아날로그 Gian이 특징이다. 이 모든 설정을 간단한 SPI 레지스터를 통해서 제어할 수 있으며, 최대 해상도로 30fps까지 실행할 수 있다. 더 빠른 프레임속도르 원한다면, 더 작은 윈도우를 사용하여 속도를 더 높일 수가 있다.
35mm 광학 포맷이라 표준 카메라 광학을 사용할 수 있어 시스템 설계를 간소화할 수가 있다.


애플리케이션

CMV50000은 고해상도, 빠른 속도, 뛰어난 성능을 제공하므로 고성능 머신 비전, 평판 디스플레이(FPD) 검사, 보안, 드론 촬영, ITS 등 다양한 애플리케이션에 사용할 수 있다.

고급 머신 비전

고해상도, 글로벌 셔터, 빠른 프레임 속도가 특징인 CMV50000은 고성능 머신 비전 애플리케이션에 사용하기 적합하다. 해상도가 높기 때문에 한 번에 넓은 면적을 검사하거나, 아니면 세부 면적을 더 상세하게 검사하는 방법을 선택할 수 있다. ams의 기존 4메가픽셀 CMV4000 센서와 비교할 때 CMV50000은 면적과 디테일에 있어서 약 12배의 향상된 결과를 제공한다.
잡음이 적고 아날로그 Gain이 4배에 이르기 때문에 열악한 조명 조건에서도 세부 사항들을 보다 상세히 볼 수 있다. 또한 35mm 광학 포맷이라 카메라에 표준 광학기기를 사용할 수 있다...(중략)

leekh@semiconnet.co.kr
(끝)
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