CMOS image sensor

안녕하세요.

저는 현재 직장인이고, 제 관심 분야가 CMOS image sensor라서 공부도 하면서 학습한 내용을 정리도 할 겸 블로그를 시작합니다. 

회로는 analog circuit 위주로 작성할 계획입니다. 

제가 전문가는 아니기 때문에 글을 읽다가 부족한 점이나 틀린 점이 있을 수 있습니다. 저 또한 잘못된 정보를 전달하지 않기 위해 공부를 많이 해서 제가 이해한 내용들을 바탕으로 글을 작성할 계획입니다. 

 

1. CMOS Image Sensor (CIS)

 

CMOS image sensor block diagram

- CMOS image sensor는 아날로그 신호를 받아서 디지털로 전환하여 신호를 내보내는 mixed signal system입니다. 일반적으로, 내부 회로를 보면 크게 Pixel Array, Row decoder, Readout circuit, Buffer Memory로 구성됩니다.

- Pixel Array : 픽셀들을 2D 구조로 배치해 놓는 구조를 사용합니다. 이 부분이 빛을 받아들이는 부분입니다. 여기서 pixel은 photodetector와 transistor로 구성합니다. CIS는 대략적으로 보면, pixel이 빛 입자들을 얼마냐 받는지, 그 양을 구분하여 전압으로 표현하는 것인데, 이 pixel의 구조는 소자 측면에서 볼 때 여러 구조가 있고, 회로 측면에서 볼 때도 다양한 구조로 회로를 설계할 수 있습니다.

- Row decoder : control signal들을 각 개별 픽셀에 접근하도록 분배해주는 회로들입니다. 

- Readout circuit : 빛이 pixel array를 통과하면 analog 전압으로 바뀌는데, 이 데이터들을 프로세서가 처리하기 위해서는 digital bit으로 표현해주어야 합니다. 이때, 필요한 것이 analog-to-digital converter(ADC)입니다. 이 블록에는 ADC를 포함한 sample-and-hold 회로나 correlated double sampling 회로 등이 포함됩니다. 

- Buffer memory : 변환된 디지털 값들을 일시적으로 저장하고 최종 output으로 내보내기 위해 필요한 블록입니다.

 

 

 

이미지센서의 구조는 다양하지만 제가 논문이나 전공서등에서 가장 많이 본 구조가 위와 같은 구조였습니다.

앞으로, 이미지센서를 설계하는데 필요한 내용들을 포함하여 위에서 언급한 블록들의 내부 회로에 대해 다루어 볼 예정입니다.

 

감사합니다.