센서 7. 이미지 센서 안동대학교 물리학과 윤석수.

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1 센서 7. 이미지 센서 안동대학교 물리학과 윤석수

2 1. 이미지 센서란? 이미지센서 용도 광학적 상(image)을 전기적 신호로 변환하는 반도체 소자
사진 촬영, 저장 (디지털 카메라) 동영상 촬영, 저장 (디지털 캠코더) 과학, 군사, 의료 등 다양한 분야에서 사용

3 2. 이미지 센서의 구조 화소(픽셀) 에레이 반도체로 기술로 만든 작은 photosite(포토 다이오드)가 평면에 배열
각 화소가 빛을 받으면 빛의 세기에 비례하는 수의 자유 전자가 축적되는 곳 microlenses colored filters photosites 포토 다이오드 1학기 전자물리 강의에서 배웠음! 이미지 센서 예 배경은 화소를 확대한 이미지

4 2. 이미지 센서의 원리 촬영하고자 하는 이미지로부터 나오는 빛을 렌즈와 조리개를 이용하여 CCD위에 비치게 함
각 화소에 해당 색깔의 빛의 세기에 비례하는 수의 전자가 발생하여 축적됨 전자회로를 이용하여 각 화소에 축적된 전자의 수를 전압으로 다시 디지털 신호로 변환 메모리에 저장

5 3. 이미지 센서의 종류 화소 어레이에 축적된 전자의 수에 비례하는 전압신호를 읽어내는 방식에 따라 두 종류로 구분
CCD(charge-coupled device) 이미지 센서 CMOS (complementary metal oxidesemiconductor) 이미지 센서 케논 1억2천만 화소 CMOS image sensor 코닥 천8백만 화소 CCD image sensor

6 3. 이미지 센서의 종류 CCD 옆 화소가 capacitor 로 상호연결 되어 있음
연결된 capacitor 통해 각 열의 화소에 축적된 전자를 transfer-register 열로 순차적으로 전달 Transfer-register 열의 각 행의 전자 수를 전압신호와 디지털 신호로 변환하기 위해 외부 증폭기와 A/D converter로 순차적으로 전달 화소 Transfer-register

7 3. 이미지 센서의 종류 CMOS 각 화소 마다 축적된 전자를 직접 측정하기 위해 필요한 전자소자(FET gate 등)들을 CMOS 제조 기술로 아래층에 만들어둔 형태 Gate 방식으로 각 행렬 화소의 전자량을 직접 전압으로 읽음 증폭기, A/D 컨버터를 거쳐 디지털 신호로 변환 CMOS 기술: 고직접 회로를 만드는 반도체 기술 화소 각 화소의 등가회로

8 4. 디지털 카메라·켐코더 중요사양 화소수가 높을 수록 화질이 좋음 이미지 센서의 크기가 클수록 화질이 좋음
화소수가 높을 수록 화질이 좋음 이미지 센서의 크기가 클수록 화질이 좋음 고가 제품이 아닌 경우 CCD센서 채용제품이 화질이 더 우수 동영상 경우 초당 프레임수(fps)가 높을 수록 좋음 필름크기 카메라 종류가 궁금하면 여기 클릭

9 5. 운동분석에서 이미지 센서 활용예 테니스 호크아이 시스템 프로야구 K-zone 시스템 과학실험
Videopoint 소프트 웨어

10 6. 시범실험 Videopoint 소프트 웨어를 이용하여 운동하는 물체의 동영상으로부터 속도 가속도 구하기