Sony 4세대 Pregius S 이미징 센서의 진화
후면 조명 기술과 결합된 더 작은 픽셀 크기로, 소니는 Pregius S라는 이름의 4세대 센서를 개발했습니다. 이 센서를 사용하여 이미징 품질을 저하시키지 않고, 소형 센서 크기 내에서 해상도를 높일 수 있었습니다. 이러한 최신 센서에 대한 내용을 본문에서 소개해 보겠습니다. 2013년 소니는 첫 번째 Pregius™ CMOS 센서인 2.3MP IMX174를 출시했습니다. 출시 전에 CCD 센서는 더 높은 해상도, 우수한 이미지 품질 및 글로벌 셔터 판독 값을 제공하는 시장 리더였습니다. CMOS 센서는 더 낮은 가격과 더 높은 프레임 속도를 제공하지만 이미징 성능이 저하되고 롤링 셔터 판독만 제공했습니다. 그런데 IMX174의 출시로 이 모든 것이 바뀌었습니다. IMX174 CMOS 센서는 더 높은 양자 효율, 더 높은 다이내믹 레인지, 더 낮은 읽기 노이즈로 더 나은 이미지 품질을 제공했을 뿐만 아니라 그 당시 동등한 CCD에 비해 글로벌 셔터 판독 및 더 높은 프레임 속도 출력을 제공했습니다. 현재 4 세대에 걸쳐 더 많은 글로벌 셔터 Pregius 센서가 계속 추가됨에 따라 사용자는 다양한 센서를 선택할 수 있습니다. 현재 4세대 Sony Pregius CMOS 센서가 있으며 4세대는 "Pregius S"라는 브랜드입니다. 각 세대는 이전 세대의 개선 사항을 제공하지만 이전 세대의 특정 기능은 여전히 이후 세대의 성능을 능가할 수 있습니다. 찾고 있는 해상도, 프레임 속도, 이미지 품질 성능 또는 센서 기능의 유형에 따라 가장 적합한 세대가 결정됩니다. 센서의 첫 번째 세대에는 1936x1216 (2.3MP)의 해상도만 포함되었습니다. 그러나 이 해상도는 고속 및 표준 속도의 두 가지 프레임 속도로 제공되었습니다. 고속 IMX174는 최대 166 FPS의 프레임 속도로 실행되었으며, 표준 속도 IMX249는 감소된 41 FPS로 실행되었습니다. 저렴한 가격을 위해 표준 속도 변형은 최대 프레임 속도를 제한하고 ADC, 비닝 및 ROI 옵션을 제한하는 동시에, 고속 변형과 동일한 이미지 품질 성능을 유지합니다. 소니는 미래 세대와 모델이 출시됨에 따라 고속 및 표준 속도 변형을 제공하는 이러한 추세를 계속할 것입니다. 추가로, 센서의 세대와 지원되는 센서 목록을 가져오려 했는데 이는 나중에 설명하겠습니다. 테이블에는 메가 픽셀 및 프레임 속도 센서 모델과 관련된 전체 Pregius 시리즈를 보여주는데요. 각 세대에는 해상도와 프레임 속도가 다른 다양한 모델이 있습니다. 서로 다른 세대의 몇 가지 모델이 서로 겹치지지만, 각 세대의 픽셀 기술에 대해 자세히 살펴보면 특정 모델이 겹치는 이유를 구별하는데 도움이 됩니다. 세대 간 차이의 대부분은 픽셀 크기와 픽셀 기술에 기인합니다. 그리고 세대마다 픽셀 크기가 다릅니다. 1세대는 5.86 µm, 2 세대는 3.45 µm, 3 세대는 4.5 µm, 4 세대는 2.74 µm입니다. 픽셀 크기는 특정 센서 크기에 맞는 픽셀 수를 결정할 뿐만 아니라 다른 이미지 품질 성능 특성을 초래합니다. 각 세대는 고유한 포화 용량, 시간 읽기 노이즈, 동적 범위 및 양자 효율성을 가지고 있습니다. 일반적으로 픽셀 크기가 클수록 채도 용량과 일시적인 다크 노이즈가 높아집니다. 예를 들어, 1세대 센서는 평균 33000e-의 가장 높은 포화 용량을 갖지만 7e-의 가장 높은 일시적인 다크 노이즈를 가지고 있습니다. 픽셀 크기가 가장 작기 때문에 평균 포화 용량이 9500e로 가장 낮고 일시적인 다크 노이즈가 2.1e로 가장 낮은 4 세대 센서와는 대조됩니다. 포화 용량과 다크 노이즈 간의 이러한 비례 관계를 통해 Pregius 센서는 픽셀 크기가 다르더라도 세대에 걸쳐 약 70db의 유사한 동적 범위를 유지할 수 있습니다. 4세대의 양자 효율(QE) 평균을 비교하면 이들 사이에 몇 가지 주요 차이점이 있습니다. 1세대 Pregius 센서는 480 ~ 540nm 범위 내에서 높은 피크 QE를 보여줍니다. 2세대는 피크 QE가 낮았지만 효율성이 600nm 이상에서 향상되었습니다. 3세대는 피크 QE를 1세대 결과에 가까워져 전체 범위에서 효율성을 크게 향상하고, 최고의 근적외선 (700nm ~ 900nm) 성능을 달성했습니다. 4세대 센서는 1세대 센서와 유사한 피크 QE 성능을 공유하며, 나머지 곡선에 대해 1세대와 3세대 사이의 중간 성능을 제공합니다. QE 그래프는 각 세대의 고유한 효율성 곡선을 강조하고 이후 세대가 반드시 성능 향상을 완전히 가져오지는 않음을 보여줍니다. 즉, 세대가 진화한다고 해서 무조건 좋다는 의미가 아니라는 것이죠. 더 작은 픽셀 크기의 주요 이점은 주어진 센서 크기에서 더 많은 픽셀을 제공할 수 있다는 것입니다. 이를 통해 산업용 카메라는 콤팩트하게 유지되고 C- 마운트, NF 또는 S-마운트 렌즈와 같은 보다 콤팩트한 광학 장치를 활용할 수 있습니다. 예를 들어, 1.1인치 센서에서 제공되는 최대 메가 픽셀은 픽셀 크기가 줄어들수록 더 커집니다. 3세대 (4.5 µm) 센서는 7.1MP, 2세대 (3.45 µm)는 12.3MP, 4세대 (2.74 µm)는 2천만 화소입니다. 특정 애플리케이션의 경우 동일한 센서 크기를 가진 더 높은 메가 픽셀 카메라로 변경할 때 광학 또는 렌즈를 유지할 수 있습니다. 다른 경우에는 크기가 다른 센서로 변경하는 것이 광학 하드웨어의 완전한 점검을 의미할 수 있습니다. 전반적으로 4세대 센서는 이전 세대에 비해 많은 센서 크기에서 메가 픽셀을 증가시킵니다. 1세대부터 소니는 다양한 애플리케이션에서 유용한 다양한 온 센서 기능을 계속해서 도입하고 있습니다. 온 센서 HDR 기능을 위한 내장된 듀얼 ADC와 같은 기능, 2 µsec 간격이 매우 짧은 연속 셔터, 노출 시간 모니터링 등이 4세대 센서의 새로운 기능입니다. 기능이 무엇이든 Sony의 목표는 사용자에게 새롭고 고유한 이미징 모드를 제공하거나 기존 기능의 효율성과 기능을 개선하는 것입니다. 새로운 센서 기능을 통해 사용자는 새로운 방식으로 이미지를 촬영할 수 있습니다. 예를 들어 자체 트리거(3세대)를 사용하면 사용자가 지정된 ROI의 변화를 감지하여 카메라를 트리거할 수 있습니다. 이 새로운 온 센서 기능은 일반적으로 카메라 또는 특수한 타사 소프트웨어를 트리거하기 위해 추가 장치가 필요한 기능입니다. 온 센서 조합(4세대)이 있는 듀얼 ADC는 향상된 기능의 예입니다. 듀얼 ADC는 3세대 센서에 처음 도입되었지만 HDR 이미지 처리는 카메라의 ISP 또는 호스트 PC에서 수행되었습니다. 이제 처리가 센서에서 수행되어 시스템 리소스를 확보하고 HDR 이미지 생성을 단순화합니다. 또한, 센서마다 사용자가 특정 센서 기능을 사용할 수도 있고 사용하지 못할 수도 있습니다. 지금 이 순간에도 소니는 계속해서 센서를 업그레이드하고 있습니다. 앞으로 어떤 센서가 나올지 기대되는군요.