Integrierte CMOS-Bildsensorik für Hochgeschwindigkeitskinematographie.

Ein allgemeiner Trend in der Entwicklung von integrierten Bildsensoren ist in den letzten Jahren durch den Einsatz der Standard-CMOS-Technologie geprägt worden. Die zahlreichen Vorteile der hohen Integrierbarkeit und Flexibilität der Standard-CMOS-Technologie werden ausgenutzt, um Lösungen für neue moderne Hochgeschwindigkeitskinematographie als Alternative zu den existierenden CCD-Sensoren anzubieten. Die für neue CMOS-Bildsensoren vorgeschlagenen aktiven Pixel mit elektronischem Shutter ermöglichen eine synchrone Beleuchtung der gesamten photoempfindlichen Matrix, eine einfache Regelung der Integrationszeit und die Entkopplung von Integration und Datenauslese, sowie eine gute Blooming- und Smearingunterdrückung. Zwei realisierte und gefertigte schnelle CMOS-Bildsensoren mit aktiven Pixeln mit elektronischem Shutter stellen unterschiedliche Konzepte bezüglich der internen Architektur, der Signalauslese, der Rauschunterdrückung und der Bildverbesserung dar. Während die Integrationszeiten im unteren Mikrosekundenbereich und Bildwiederholraten von mehr als 1000 Bildern/s sowohl vom CMOS-Bildsensor mit Stromauslese und einer Auflösung von 128x128 Pixeln als auch vom anderen CMOS-Bildsensor mit Spannungsauslese und einer Auflösung von 256x256 Pixeln erreicht werden, wird eine Verbesserung der Bildqualität, d.h. eine Unterdrückung von zeitlichem Rauschen und FPN bei der ersten Lösung extern und bei der zweiten Lösung direkt On-Chip mittels des Verfahrens der korrelierten Doppelabtastung (CDS) implementiert. Über die Anwendung der Aufzeichnung schnell ablaufender Ereignisse hinaus eignen sich die entwickelten CMOS-Bildsensoren auch für den Einsatz im Maschinellen Sehen, oder in Kombination mit aktiver Beleuchtung in schneller optischer 3D-Meßtechnik und Überwachungstechnik.