일반적으로 널리 이용되는 CCD와 선형응답 CMOS image sensor(CIS)는 약 70dB정도의 좁은 dynamic range로 인하여 밝은부분과 어두운부분이 혼재하는 영상에서 왜곡을 발생시킨다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 연구 중인 wide dynamic range CIS중 저조도에서는 선형응답을 갖고 고조도에서는 로그응답을 갖는 combined linear and logarithmic response(lin-log) CIS는 로그응답의 wide dynamic ...
일반적으로 널리 이용되는 CCD와 선형응답 CMOS image sensor(CIS)는 약 70dB정도의 좁은 dynamic range로 인하여 밝은부분과 어두운부분이 혼재하는 영상에서 왜곡을 발생시킨다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 연구 중인 wide dynamic range CIS중 저조도에서는 선형응답을 갖고 고조도에서는 로그응답을 갖는 combined linear and logarithmic response(lin-log) CIS는 로그응답의 wide dynamic range 특성을 유지하면서 선형응답의 넓은 출력 전압 폭, 높은 sensitivity 특성을 이용하여 로그응답의 단점을 해결하기 위하여 제안되었다. 이러한 응답 특성은 인간의 눈의 응답 특성과 비슷하므로 자연스러운 영상을 얻을 수 있다. 하지만 기존에 보고된 두 가지 lin-log CIS중 추가적인 트랜지스터와 바이어스 전압을 이용한 방법은 회로는 간단하지만 fixed pattern noise (FPN)를 제거할 수 없고, 선형응답과 로그응답을 독립적으로 얻은 후 합성하는 방법은 화소 array 외부 혹은 칩 외부에서 이미지 처리가 필요하고 FPN을 제거하기 위하여 추가되는 회로가 많아 fill factor가 낮은 단점이 있다.$$a$$a본 논문에서는 기존의 방식보다 높은 fill factor를 갖는 새로운 방식의 lin-log 화소를 제안한다. 제안하는 화소는 기존의 3-transistor active pixel sensor (3T APS) 화소와 동일한 구조를 이용하면서 리셋신호의 low 전압에 offset을 주어 lin-log 응답을 외부적인 처리 없이 한 번에 얻을 수 있다. 측정결과 결과 제안하는 화소는 104dB이상의 dynamic range와 약 50mV/decade의 로그응답 기울기를 가진다. 또한 제안하는 lin-log 화소는 리셋신호를 조절하여 선형응답과 로그응답의 경계를 조절할 수 있어 dynamic range를 상황에 따라 가변 할 수 있는 장점이 있다.$$a$$a제안하는 lin-log CIS에 있어 FPN의 가장 큰 원인은 load 트랜지스터의 문턱전압 공정산포로서 선형응답과 로그응답에 대하여 동일한 영향을 미치므로 load 트랜지스터의 문턱전압 정보를 얻어낼 수 있다면 FPN을 효율적으로 제거 할 수 있다. 이와 같은 아이디어를 바탕으로 본 논문에서는 4T APS와 동일하게 제안하는 lin-log 화소에 하나의 트랜지스터를 추가하고, 화소 리셋시 포토다이오드와 load 트랜지스터를 격리하여 load 트랜지스터의 문턱전압 정보를 얻어내어 FPN을 제거하는 방법을 제안한다. FPN 제거 성능 측정결과 출력신호의 표준편차가 FPN 제거 전 15.10mV에서 제거 후 3.72mV로, 로그응답의 경우 12.73mV에서 4.76mV로 감소함을 확인하였다. FPN 제거를 고려한 제안하는 lin-log 화소는 0.35㎛ CIS 공정에서 화소의 크기가 5.6×5.6㎛²일 때 기존의 lin-log 화소보다 월등히 높은 39.5% fill factor를 가진다. 또한 제안하는 화소는 기존의 APS 화소구조를 동일하게 이용할 수 있으므로 기존의 CIS 화소 array에 적용이 용이하여 손쉽게 wide dynamic range imaging system을 구축할 수 있는 장점이 있다.$$a$$a
일반적으로 널리 이용되는 CCD와 선형응답 CMOS image sensor(CIS)는 약 70dB정도의 좁은 dynamic range로 인하여 밝은부분과 어두운부분이 혼재하는 영상에서 왜곡을 발생시킨다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 연구 중인 wide dynamic range CIS중 저조도에서는 선형응답을 갖고 고조도에서는 로그응답을 갖는 combined linear and logarithmic response(lin-log) CIS는 로그응답의 wide dynamic range 특성을 유지하면서 선형응답의 넓은 출력 전압 폭, 높은 sensitivity 특성을 이용하여 로그응답의 단점을 해결하기 위하여 제안되었다. 이러한 응답 특성은 인간의 눈의 응답 특성과 비슷하므로 자연스러운 영상을 얻을 수 있다. 하지만 기존에 보고된 두 가지 lin-log CIS중 추가적인 트랜지스터와 바이어스 전압을 이용한 방법은 회로는 간단하지만 fixed pattern noise (FPN)를 제거할 수 없고, 선형응답과 로그응답을 독립적으로 얻은 후 합성하는 방법은 화소 array 외부 혹은 칩 외부에서 이미지 처리가 필요하고 FPN을 제거하기 위하여 추가되는 회로가 많아 fill factor가 낮은 단점이 있다.$$a$$a본 논문에서는 기존의 방식보다 높은 fill factor를 갖는 새로운 방식의 lin-log 화소를 제안한다. 제안하는 화소는 기존의 3-transistor active pixel sensor (3T APS) 화소와 동일한 구조를 이용하면서 리셋신호의 low 전압에 offset을 주어 lin-log 응답을 외부적인 처리 없이 한 번에 얻을 수 있다. 측정결과 결과 제안하는 화소는 104dB이상의 dynamic range와 약 50mV/decade의 로그응답 기울기를 가진다. 또한 제안하는 lin-log 화소는 리셋신호를 조절하여 선형응답과 로그응답의 경계를 조절할 수 있어 dynamic range를 상황에 따라 가변 할 수 있는 장점이 있다.$$a$$a제안하는 lin-log CIS에 있어 FPN의 가장 큰 원인은 load 트랜지스터의 문턱전압 공정산포로서 선형응답과 로그응답에 대하여 동일한 영향을 미치므로 load 트랜지스터의 문턱전압 정보를 얻어낼 수 있다면 FPN을 효율적으로 제거 할 수 있다. 이와 같은 아이디어를 바탕으로 본 논문에서는 4T APS와 동일하게 제안하는 lin-log 화소에 하나의 트랜지스터를 추가하고, 화소 리셋시 포토다이오드와 load 트랜지스터를 격리하여 load 트랜지스터의 문턱전압 정보를 얻어내어 FPN을 제거하는 방법을 제안한다. FPN 제거 성능 측정결과 출력신호의 표준편차가 FPN 제거 전 15.10mV에서 제거 후 3.72mV로, 로그응답의 경우 12.73mV에서 4.76mV로 감소함을 확인하였다. FPN 제거를 고려한 제안하는 lin-log 화소는 0.35㎛ CIS 공정에서 화소의 크기가 5.6×5.6㎛²일 때 기존의 lin-log 화소보다 월등히 높은 39.5% fill factor를 가진다. 또한 제안하는 화소는 기존의 APS 화소구조를 동일하게 이용할 수 있으므로 기존의 CIS 화소 array에 적용이 용이하여 손쉽게 wide dynamic range imaging system을 구축할 수 있는 장점이 있다.$$a$$a
The most widely used conventional CCD and linear response CMOS image sensor (CIS) have a narrow dynamic range of around 70dB, therefore the taken images have both bright and dark scene which can be distorted. Among the wide dynamic range sensors which are studied to overcome drawbacks of image senso...
The most widely used conventional CCD and linear response CMOS image sensor (CIS) have a narrow dynamic range of around 70dB, therefore the taken images have both bright and dark scene which can be distorted. Among the wide dynamic range sensors which are studied to overcome drawbacks of image sensors caused by lack of dynamic range, combined linear and logarithmic response (lin-log) CIS which has linear response under the dark scene and logarithmic response under the bright scene is proposed to overcome the drawbacks of conventional logarithmic response using by wide signal swing and high sensitivity of linear response pixel. We can get natural images using the proposed response pixel because the pixel has similar response of the human eyes. However, from the previously reported lin-log CIS, the method using additional transistor and bias voltage in pixel is simple but can not calibrate FPN, and the method by compositing the separately taken linear and logarithmic response image can calibrate FPN, but has drawbacks such as off-array or off-chip image processing which is necessary and lowers the fill factor because of the additional circuits to calibrate FPN.$$a$$aIn this thesis, a new type lin-log pixel is proposed which has higher fill factor than the previous works. The proposed pixel uses conventional 3T APS pixel structure, however it can get lin-log response without the image composition by setting low voltage offset of the reset signal. Test result of prototype chip shows that the proposed pixel has dynamic range over 104dB and 50mV/decade logarithmic response. Moreover, the proposed pixel has an advantage of controllable dynamic range depending on the lightning condition by controlling reset signal.$$a$$aThe major FPN source of the proposed lin-log pixel is a threshold voltage variation of load transistor and it affects the same for both linear response and logarithmic response. Therefore, the FPN can be efficiently calibrated if we can obtain the threshold voltage information of load transistor. On a basis of the idea, the FPN calibration method, which is adding an additional transistor in the proposed lin-log pixel as 4T APS and obtain the threshold voltage information of load transistor by isolating the photodiode and the load transistor, is also proposed in this thesis. The test result shows that the standard deviation of pixel response decreases from 15.10mV to 3.72mV for linear response, from 12.73mV to 4.76mV for logarithmic response. The proposed pixel with FPN calibration has superior fill factor of 39.5% compared to conventional lin-log pixel where the pixel size is 5.6×5.6㎛² using 0.35㎛ CIS process. In addition, the proposed pixel has an advantage that it can be easily adapted to conventional CIS pixel array to implement wide dynamic range imaging system because it can be realized by using conventional APS pixel structure.$$a$$a
The most widely used conventional CCD and linear response CMOS image sensor (CIS) have a narrow dynamic range of around 70dB, therefore the taken images have both bright and dark scene which can be distorted. Among the wide dynamic range sensors which are studied to overcome drawbacks of image sensors caused by lack of dynamic range, combined linear and logarithmic response (lin-log) CIS which has linear response under the dark scene and logarithmic response under the bright scene is proposed to overcome the drawbacks of conventional logarithmic response using by wide signal swing and high sensitivity of linear response pixel. We can get natural images using the proposed response pixel because the pixel has similar response of the human eyes. However, from the previously reported lin-log CIS, the method using additional transistor and bias voltage in pixel is simple but can not calibrate FPN, and the method by compositing the separately taken linear and logarithmic response image can calibrate FPN, but has drawbacks such as off-array or off-chip image processing which is necessary and lowers the fill factor because of the additional circuits to calibrate FPN.$$a$$aIn this thesis, a new type lin-log pixel is proposed which has higher fill factor than the previous works. The proposed pixel uses conventional 3T APS pixel structure, however it can get lin-log response without the image composition by setting low voltage offset of the reset signal. Test result of prototype chip shows that the proposed pixel has dynamic range over 104dB and 50mV/decade logarithmic response. Moreover, the proposed pixel has an advantage of controllable dynamic range depending on the lightning condition by controlling reset signal.$$a$$aThe major FPN source of the proposed lin-log pixel is a threshold voltage variation of load transistor and it affects the same for both linear response and logarithmic response. Therefore, the FPN can be efficiently calibrated if we can obtain the threshold voltage information of load transistor. On a basis of the idea, the FPN calibration method, which is adding an additional transistor in the proposed lin-log pixel as 4T APS and obtain the threshold voltage information of load transistor by isolating the photodiode and the load transistor, is also proposed in this thesis. The test result shows that the standard deviation of pixel response decreases from 15.10mV to 3.72mV for linear response, from 12.73mV to 4.76mV for logarithmic response. The proposed pixel with FPN calibration has superior fill factor of 39.5% compared to conventional lin-log pixel where the pixel size is 5.6×5.6㎛² using 0.35㎛ CIS process. In addition, the proposed pixel has an advantage that it can be easily adapted to conventional CIS pixel array to implement wide dynamic range imaging system because it can be realized by using conventional APS pixel structure.$$a$$a
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.