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Methoden zur Dynamikerweiterung in der zweidimensionalen CMOS-Bildsensorik

 
: Schrey, O.

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Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2001, III, 175 S. : Ill.
Zugl.: Duisburg, Univ., Diss., 2001
ISBN: 3-8167-5637-9
ISBN: 978-3-8167-5637-8
Deutsch
Dissertation
Fraunhofer IMS ()
CMOS-Bildsensor; lokale Helligkeitsanpassung; translinearer Dividierer; Mehrfachintegration; Rauschen; Matrix; Bildauflösung

Abstract
In den letzten Jahren hat sich ein allgemeiner Trend in der Entwicklung von integrierten digitalen Bildsensoren zu Gunsten des Einsatzes der Standard-CMOS-Technologie ausgeprägt. In Standard-CMOS gefertigte Produkte machen heutzutage über 80 % des gesamten Halbleitermarktvolumens aus. Den ersten Erfolgen bei der Realisierung von CMOS-Bildsensoren für Videoanwendungen folgend und aufgrund der ständig wachsenden Bedürfnisse im wissenschaftlichen und industriellen Bereich nach preiswerteren Alternativen zu existierenden CCD-Sensoren für die Aufnahme von Bildsignalen setzt sich diese Arbeit mit der Entwicklung von CMOS-Bildsensoren, die auch über die genannten Anwendungsgebiete hinausgehend verwendbar sind, auseinander. Ziel der Arbeit ist die Erhöhung der verarbeitbaren Eingangshelligkeitsdynamik. Die entwickelten integrierten CMOS-Bildsensoren ermöglichen gegenüber herkömmlichen, auf dem Markt erhältlichen CCD-Bildsensoren kostengünstigere und leistungsfähigere Systemlösungen. Hinsichtlich des Erfordernisses nach einer guten Bildqualität wird in dieser Arbeit das quasilineare Sensorprinzip favorisiert, da rein logarithmische Sensoren ein zu hohes Fixed-Pattern-Noise besitzen und starke Kontrastverfälschungen aufweisen. Zwei quasilineare hochdynamische CMOS-Bildsensoren werden vorgestellt, deren jeweilige Eingangsdynamik mit mehr als 90dB deutlich über dem liegt, was zurzeit von den am Markt erhältlichen CCD's mit 50-60dB erreicht wird. Der erste vorgestellte Bildsensor besitzt eine gemischt logarithmisch/lineare Charakteristik und kann einen Einganghelligkeitsdynamikbereich von mehr als 90DB verarbeiten. Der zweite entwickelte CMOS-Bildsensor erreicht mit dem Verfahren der Mehrfachbelichtung eine Eingangsdynamik größer als 90dB. Er gehört zur Gattung der Megapixelsensoren und übertrifft die Standard-VGA Auflösung bei weitem, was somit auch für konsumorientierte Anwendungen interessant ist. Die Arbeit schließt mit einer Diskussion der vorgestellten Bildsensoren und einem Ausblick über die in Zukunft zu erwartenden Entwicklungen auf dem Gebiet der CMOS-Bildsensorik ab.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/B-67769.html

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