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  • "실내촬영의 제왕 : 이면조사방식의 CMOS 이미지센서" #2

    • cpebach2

    • 2010-09-11

    • 조회 : 557

    • 댓글 : 0

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    [2] 이면조사방식의 CMOS 이미지센서 원리

     

     

    이면조사방식이란 바로 Back-Side Illumination (줄여서 BSI) 의 의미로 기존의 CCD 및 CMOS 이미지센서들이 줄곧 고집해왔던 방식인 전면조사방식(Front Side Illumination)과 완전히 상반되는 반도체 제조법에 해당한다.

     

    즉, 반도체의 공정에서 주로 사용하던 웨이퍼 전면이 아닌 이면(또는 후면)을 이미지센서에서 빛을 모으는 수광부 즉, 포토다이오드로 활용함으로써 빛과 이미지센서의 수광부 간의 물리적 거리를 혁신적으로 줄일 수 있게 되고 (그림 3의 붉은색 화살표를 주목해 볼 것!!!) 그 결과 이미지센서의 칩 크기의 변동 없이도 단위화소 면적을 늘여주는 효과를 구현할 수 있는 것이다.

     

     

     위와 같은 원리로 인해 이면조사방식의 이미지센서는 화소수는 그대로 유지하면서도 단위화소 면적이 수배~수십배까지 증가되어 이미지센서에 도달하는 빛의 양을 혁신적으로 증가시켜 줄 수 있는 셈이다. 이를 그림 3에서 보다 상세히 나타내었다.

     

    그림 3에서 노란색으로 표시된 영역이 바로 이미지센서에서 빛을 모으는 수광부 또는 포토다이오드에 해당하는데, 이면조사방식의 CMOS 이미지센서의 경우 동일한 단위화소수를 유지하면서도 수광부의 면적이 A에서 4A로 약 4배가 증가하고 있음을 확인할 수 있다.

     

     

    이면조사방식의 이미지센서가 "실내촬영의 제왕"으로 통할 수 있는 이유는 바로 동일한 조도 환경에서 이미지센서에 도달하는 빛의 양이 약 4 ~ 16배까지 증가되는 효과가 구현되어 결과적으로는 ISO 값을 증가시켜주지 않고도 보다 밝은 이미지의 촬영이 가능해지는 동시에 SNR 값(Signal-to-Noise Ratio) 측면에서도 약 4 ~ 8dB 정도 개선되어 노이즈가 대폭 억제된 양질의 사진 결과물을 확보할 수 있기 때문인 것이다. 이를 그림 4-1 및 4-2에 각각 비교하여 나타내었는데, 확실히 이면조사방식의 CMOS 이미지센서가 탑재된 디지털카메라 기종에서 윤곽선의 Sharpness가 더 개선되어 보이며, 암부 영역에서의 노이즈 억제력도 기존의 전면조사방식의 이미지센서를 채용한 디지털 카메라의 화질 대비 상당히 양호한 것을 확인해 볼 수 있다.

     

     

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