TY  - THES
AB  - Die vorliegende Dissertation beschreibt die Entwicklung und Implementierung des lokal
autokompensierenden Bildsensors LACS ( L ocally A uto C ompensating I mage S ensor).

Eine der größten Herausforderungen beim Entwurf von CMOS-Bildsensoren ist prinzipiell
die Kombination einer hohen Empfindlichkeit mit einem weiten Dynamikbereich.
Beide Attribute sind Voraussetzungen für die Detektion schwacher Lichtsignale in der
Umgebung starker optischer Störsignale, die daher zu widersprüchlichen Anforderungen
an einen Bildsensor führen. Detaillierte Untersuchungen verschiedener hochdynamischer
Sensorsysteme zeigen, daß zusätzliche Rauschbeiträge die erzielte Dynamikerweiterung
stark einschränken.

Der intelligente Bildsensor LACS blendet auftretende Störbeleuchtung aus, indem der
entsprechende Anteil des Photostroms pixelweise automatisch kompensiert wird. Auf
diese Weise steht eine hohe Empfindlichkeit zur Verfügung, ohne daß der Dynamikumfang
reduziert wird. Die Eigenschaften der Pixel- sowie Peripherieelektronik des LACS
werden mit Hilfe von numerischen Simulationen und analytischen Modellen beschrieben.
Die Untersuchung von zeitlichem und örtlichem Rauschen sowie die Analyse von
Nichtidealitäten des LACS-Pixels stehen dabei im Vordergrund. Während sich das Photonenrauschen
als dominante Quelle zeitlichen Rauschens herausstellt, bestimmen die
räumlichen Schwankungen des Kompensationsstroms die physikalischen Grenzen des
Sensors.

Die mit der ersten lokal autokompensierenden Kamera aufgenommenen Bilder bestätigen
die Funktionalität des autokompensierenden Konzepts sowie die Ergebnisse der
theoretischen Betrachtungen. Die Kamera generiert die erforderlichen Steuersignale und
transferiert die aufgenommenen Bildsignale an einen Rechner. Der LACS-Prototyp wurde
in einem 0,35 µm-CMOS-Prozeß realisiert und besteht aus 32 × 32 Pixeln. Die Pixelelektronik
umfaßt neun Transistoren und zwei Kapazitäten. Die Pixelfläche beträgt
insgesamt (38 µm) 2 . Die Peripherieelektronik des LACS verfügt über eine Schaltung zur
korrelierten Doppelabtastung ( C orrelated D ouble S ampling, CDS), die eine Reduzierung
von Fixed Pattern Noise (FPN) ermöglicht.
AU  - Friedrich, Nils
DA  - 2006
KW  - lokal autokompensierender Bildsensor
KW  - LACS
KW  - CMOS-Bildsensor
LA  - ger
PY  - 2006
TI  - Ein lokal autokompensierender Bildsensor
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:467-2172
Y2  - 2024-11-22T04:14:32
ER  -