Ein 326.000 fps 640 × 480 Auflösung kontinuierlicher Ultra-Hochgeschwindigkeits-Großsensor-CMOS-BSI-Bildsensor

In diesem Papier wird ein ultra-Hochgeschwindigkeits-monomithischer Global Shutter CMOS-Bildsensor beschrieben, der kontinuierliches Motion Capturing bei 326.000 fps mit einer Auflösung von 640 × 480 Pixeln ermöglicht. Die Leistung wird durch eine neuartige Kombination von Pixeltechnologie und Schaltungstechniken ermöglicht. Der hochsensible BSI-Pixel mit einer 52 μm Pitch verwendet ein vollständig abgebautes Substrat, um einen schnellen Fotokarrieretransport zu fördern. Die Speicherung im Pixelspannungsmodus ermöglicht eine pipelined Auslesung, während die analoge CDS im Pixel eine geringe Rauschrate bei minimalen Auswirkungen auf die Auslesegeschwindigkeit bietet. Der Sensor erreicht eine äquivalente Zeilenzeit von 6,4 ns durch separate Ober- und Unterauslesung zusammen mit mehreren parallelen ADCs pro Spalte. Unabhängige Zeilenantriebe an der linken und rechten Seite sorgen für die globale Shuttergenauigkeit, die für die minimale Belichtungszeit von 59 ns erforderlich ist. Der Dynamikbereich wird durch chipinterne Reduzierung des FPN und durch PTC-basierte Datenkompression verbessert. Der Sensor liefert eine Durchsatz von 100 Gpix/s, die über 128 CML-Kanäle mit jeweils 6,6 Gbps vom Chip übertragen wird. Das Gerät wird mit einem 130 nm monolithischen CIS-Prozess mit BSI-Nachbearbeitung hergestellt und befindet sich in der Serienproduktion.