CMOS Bildsensor mit linearer hochdynamischer Pixelzelle mit Selbst-Reset und Pinned-Photodiode

摘要

Kamerasysteme spielen in verschiedenen Anwendungen eine immer grosser werdende Rolle. Eine Erweiterung des Helligkeitsdynamikumfangs kann sowohl nichtlinear als auch linear erfolgen. Eine mogliche Realisierung des linearen Ansatzes besteht im Einsatz eines linearen Selbst-Reset-Pixels mit einer Pinned-Photodiode unter gleichzeitiger Nutzung ihres Ausleseknotens (Floating Diffusion) als analoger Spannungsspeicher. Die Pixelzelle besteht dabei aus einem analogen und einem digitalen Schaltungsteil, deren raumliche Trennung eine Cluster-Anordnung mit hohem Fullfaktor des photosensitiven Bereichs ermoglicht. Der hohe lineare Dynamikumfang wird durch die in mehreren Phasen ablaufende opto-elektronische Konversion erreicht. Messergebnisse zeigen die prinzipielle Funktion dieses Konzeptes.