Ein 128\, 128 1,5 % Kontrastempfindlichkeit 0,9 % FPN 3 µs Latenz 4 mW asynchroner rahmenfreier dynamischer Bildsensor unter Verwendung von Transimpedanzvorverstärkern

Dynamische Bildsensoren (DVS) sind kürzlich als neues Paradigma für die visuelle Wahrnehmung und Verarbeitung aufgetaucht. Sie weisen einzigartige Eigenschaften auf, wie z. B. die Kontrastkodierung unter variabler Beleuchtung, eine Mikrosekunden-Latenzreaktion auf schnelle Reize und niedrige Ausgangsdatenraten (was die Effizienz der Nachbearbeitungsphasen erheblich verbessert). Sie können extrem schnelle Objekte verfolgen (z. B. ist die Zeitauflösung besser als 100 kFrames/s Video) ohne spezielle Beleuchtungsbedingungen. Ihre Verfügbarkeit hat eine neue Reihe von Visualisierungsanwendungen in den Bereichen Überwachung, Bewegungsanalysen, Robotik und mikroskopische dynamische Beobachtungen ausgelöst. Ein wesentliches Merkmal von DVS ist die Kontrastempfindlichkeit, die bisher im Bereich von 10–15 % berichtet wurde. In diesem Papier ermöglicht eine neuartige pixelbasierte Fotodetektions- und Transimpedanzvorverstärkung, die Kontrastempfindlichkeit (bis zu 1,5 %) und die Leistung (bis zu 4 mW) um einen Größenordnungsfaktor zu verbessern und das beste berichtete FPN (Fixed Pattern Noise) um den Faktor 2 (bis zu 0,9 %) zu reduzieren, während die kürzeste berichtete Latenz (3 µs) und ein guter Dynamikbereich (120 dB) beibehalten werden, und die Gesamtfläche (bis zu 30 × 31 µm pro Pixel) weiter reduziert wird. Der einzige Nachteil ist die Einschränkung des dynamischen Bereichs innerhalb der Szene auf 3 Dekaden. Ein 128 × 128 DVS-Testprototyp wurde in einem standardmäßigen 0,35 µm CMOS gefertigt, und umfassende experimentelle Charakterisierungsergebnisse werden bereitgestellt.