[IT身上公開] SPAD 센서로 0.001lux 담는 카메라, 캐논 MS-500

[IT東亞 차주경 記者] 캐논이 單一光子檢出素子(Single Photon Avalanche Diode, 以下 SPAD) 이미지 센서를 搭載한 디지털 카메라 MS-500을 8月 1日 公開했다. 이 製品은 빛의 量이 0.001lux(1lux는 촛불 한 個의 밝기)에 不過할 程度로 어두운 곳에서도 鮮明한 컬러 寫眞을 찍는다.

一般 이미지 센서는 畫素에 쌓인 ‘빛의 量’을 測定한다. 畫素에 쌓인 빛의 量, 卽 殿下의 孃을 判讀해서 電氣 信號로 바꿔 디지털 寫眞을 만든다. 이 때 쌓인 殿下의 量을 測定하고 電氣 信號로 바꾸는 過程에서 寫眞의 品質을 떨어뜨리는 電子 노이즈가 함께 記錄된다. 빛의 量이 적은 곳에서 찍은 寫眞에 울긋불긋한 컬러 노이즈가 생기는 理由다.

反面, SPAD 이미지 센서는 畫素에 닿는 빛의 粒子(光子)를 認識해 貯藏한다. ‘빛의 數’를 測定하는 셈이다. 빛의 數를 있다(1)와 없다(0)로 測定해 電氣 信號로 바로 變換하면 電子 노이즈가 함께 記錄될 憂慮가 없다. 그래서 寫眞에 컬러 노이즈가 생기지 않는다.

SPAD 이미지 센서는 이미 1970年代에 만들어져 特殊 카메라에 裝着됐다. 다만, 畫素數는 約 100萬 個 以下였다. 構造上 畫素數를 늘리기 어려웠던 탓이다. 캐논 SPAD 이미지 센서의 畫素數는 320萬 個로, 只今까지 나온 製品 가운데 가장 많다. 面積이 13.2 x 9.9mm로 一般 이미지 센서 水準으로 큰데, 電荷를 敏感하게 認識하고 더 잘 모으는 特殊 構造로 設計됐다. 넓은 이미지 센서의 모든 領域이 光子를 100% 認識하는 德分에 畫素數를 320萬 個로 늘릴 수 있었다.

캐논의 SPAD 이미지 센서는 100피코 初(1피코 初는 1/1兆 初)의 精密한 時間 分解能(信號를 判別 可能한 最小限의 時間 間隔)을 가져 빛의 情報를 섬세하고 빠르게 다룬다. 1秒에 30萬 km를 움직이는 빛의 粒子의 移動 瞬間을 담을 程度다. 物體에 부딪힌 反射光이 돌아오는 時間을 分析, 物體와 物體 사이의 距離를 精密하게 測定하는 機能도 가졌다.

이 機能을 活用하면 無人 自動車의 라이다(LiDAR, 物體까지의 距離를 測定해 周邊의 環境의 全般을 精密하게 描寫하는 機能), 科學 測定 裝備의 性能을 많이 높인다. 周邊 環境을 아주 짧은 時間만에 精密한 3次元 情報(地圖)로 描寫하므로 假想·增强現實 機器에 搭載될 可能性도 높다. 患者의 몸에 넣은 螢光 物質이 아주 짧은 時間 빛을 내는 것을 捕捉하는 德分에 癌 細胞 診斷 醫療 映像 裝備로도 活用 可能하다.

캐논은 SPAD 이미지 센서를 于先 港口나 國境, 空港이나 發電所 等 主要 基盤 施設을 監視하는 高精密 모니터링 機器로 活用할 豫定이다. 그래서 캐논 MS-500에 BTA-S 1005B 標準 放送 카메라 렌즈 마운트를 裝着했다. 이 카메라에 放送 카메라用 망원 렌즈를 裝着하면, 빛이 거의 없는 한밤中에 數 km 以上 떨어진 곳에 있는 被寫體를 鮮明한 컬러 寫眞으로 담는다.

캐논은 MS-500을 9月부터 販賣 豫定이다. 價格은 2萬 5000달러(藥 3245萬 원) 前後로 알려졌다.

글 / IT東亞 차주경(racingcar@itdonga.com)