스마트 보안 시스템을 위한 가변 해상도 픽셀기법의 CMOS 이미지 센서 설계

Abstract

보안용 카메라에 사용되는 CMOS 이미지 센서는 항상 고해상도 모드로 영상을 기록할 필요가 없다. 특별한 상황이 발생하지 않는 평범한 경우에는 전력 소모를 줄이기 위하여 낮은 해상도로 영상을 기록하여도 문제없다. 본 논문에서는 스마트 보안 카메라 시스템에 적용 될 두가지 해상도를 가지는 새로운 CIS에 대해 소개한다. 추가적으로, 픽셀 가변해상도 기술과 컬럼 셧 다운 기술에 대해서도 소개한다. 테스트 칩은 0.11um CMOS 공정으로 제작되었으며 5um의 피치에서 QVGA 해상도(320x240)를 만족시키고 4-Tr 픽셀 구조를 가진다. 제작된 CIS는 아날로그 이중 샘플링, 8-bit Single Slope ADC, 그리고 디지털 카운터로 구성되어 있다. CIS의 동작 속도는 50 frame/s 이며 이때 2.8V(Analog)/ 1.5V/(Digital)의 전원전압에서 9.8mW의 전력 소모를 하였다. 제안하는 가변해상도 픽셀 기법을 적용하면, 1/4 저해상도 모드에서 2.7mW의 전력 소모를 하였다. 따라서 제안하는 기술을 사용하였을 때, 전력 소모를 크게 줄일 수 있음을 검증하였다.