센서(Sensor)의 MTF 차트

이미지의 해상력을 평가할 때 중요한 지표 중 하나가 바로 MTF(Modulation Transfer Function)입니다. 이미지 센서(Sensor) MTF 차트에 대해 알아보고, 센서의 해상력을 결정하는 요소를 분석해 보겠습니다.

MTF에 관한 기본적인 설명과 렌즈의 MTF차트를 설명은 아래 게시글을 참고 해주세요

https://blog.naver.com/virex_sales/223671895912

센서(Sensor) MTF란?

센서의 MTF는 이미지 센서가 원본 이미지의 세부 패턴을 얼마나 정확하게 재현하는지를 평가하는 객관적인 성능 지표입니다. 즉, 센서가 광신호를 디지털 이미지로 변환할 때 얼마나 정밀하게 정보를 유지하는지를 측정하는 것입니다.

렌즈의 MTF: 렌즈가 빛을 얼마나 잘 전달하는지 평가.

센서의 MTF: 센서가 원본 신호를 왜곡 없이 얼마나 정확하게 재현하는지 평가.

센서의 MTF 값이 높을수록, 이미지의 해상력이 뛰어나고 더 선명한 디지털 이미지를 얻을 수 있습니다.

센서(Sensor) MTF에 영향을 미치는 요소

센서의 MTF는 어떠한 요소들로 인해 정해지는지 알아보겠습니다.

1.픽셀 사이즈(Pixel Size)

픽셀 사이즈는 작을수록 더 높은 공간 주파수를 나타낼 수 있으며, 해상력이 향상됩니다. 그러나, 픽셀 크기가 너무 작으면 저조도 환경에서 빛을 충분히 받지 못해 노이즈가 증가할 수 있습니다.

따라서, 센서 설계 시 적절한 픽셀 사이즈를 선택하는 것이 중요합니다.

📌 비교 예시

픽셀 사이즈가 작은 센서(왼쪽) → 높은 해상력, 하지만 저조도 성능이 떨어질 가능성 있음.

픽셀 사이즈가 큰 센서(오른쪽) → 노이즈가 적고 감도가 좋지만, 해상력이 상대적으로 낮음.

픽셀 사이즈별 해상력 차이

2. 필 팩터(Fill Factor)

필 팩터(Fill Factor)란 픽셀이 실제로 빛을 감지할 수 있는 유효 영역의 비율입니다. 필 팩터가 높을수록 센서는 더 많은 빛을 감지할 수 있어 이미지의 대비(Contrast)가 잘 유지 됩니다. 또한 필 팩터가 낮을수록 픽셀 간 신호 간섭이 발생할 가능성이 높으며, 결과적으로 이미지가 흐릿해질 수 있습니다.

📌 비교 예시

필 팩터가 낮은 센서(왼쪽) → 픽셀 간 신호 간섭 증가, 대비 감소, 이미지 뭉개짐 발생.

필 팩터가 높은 센서(오른쪽) → 높은 대비, 선명한 이미지 유지

필 팩터별 이미지 품질 비교

3. 샘플링 주파수 (Sampling Frequency)

샘플링 주파수는 이미지 센서가 공간주파수를 얼마나 정확하게 표현할 수 있는지를 나타내는 지표입니다. 이 샘플링 주파수의 절반이 바로 지난 포스팅에 설명 드린 “나이퀴스트 주파수”입니다. 이는 픽셀 피치(Pixel Pitch)와 밀접한 관계가 있습니다. 픽셀 피치란 센서에서 인접한 두 픽셀 사이의 거리를 의미합니다. 픽셀 피치가 작을수록 픽셀이 더 촘촘하게 배열되어 있으며 샘플링 주파수가 높아집니다. 반대로 픽셀 피치가 높아 샘플링 주파수가 낮아진다면 “에일리어싱(Aliasing)” 현상이 발생할 수 있습니다.

4. 에일리어싱(Aliasing) 현상이란?

에일리어싱(Aliasing)이란 샘플링 주파수가 나이퀴스트 주파수보다 낮을 때, 신호가 왜곡되어 엉뚱한 패턴으로 보이는 현상입니다.

쉽게 말해, 센서가 패턴을 제대로 인식하지 못해 원래 존재하지 않는 잘못된 무늬가 이미지에 나타나는 것입니다.

MTF 최적화가 고품질 이미지를 결정한다​

센서의 MTF(Modulation Transfer Function)는 이미지 센서가 얼마나 정확하게 원본 신호를 재현하는지 평가하는 중요한 지표입니다.

해상력과 화질을 결정하는 중요한 요소는 픽셀 사이즈, 필 팩터, 샘플링 주파수이며, 이를 적절히 조절하여 최상의 이미지 품질을 구현할 수 있습니다.

MTF를 최적화하면, 더 선명하고 왜곡이 적은 이미지를 구현할 수 있으며, 이를 통해 머신 비전, 의료 영상, 고해상도 스캐닝, PCB 검사 등 다양한 산업에서 성능을 극대화할 수 있습니다.

바이렉스는 CIS(Contact Image Sensor) 기술을 기반으로 최적화된 센서 솔루션을 제공하며, 고객이 필요로 하는 고성능 이미지 품질을 실현할 수 있도록 지속적인 연구와 개발을 이어가고 있습니다.

관련 제품 및 기술 문의는 바이렉스 공식 홈페이지를 방문하세요.

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