• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.199-208
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• 2008

최근 CMOS 이미지 센서가 저전력, 저가격, 소형화를 이루면서 이를 이용한 하드웨어 및 응용 소프트웨어 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 하지만CMOS이미지 센서 제품들은 하드웨어에 비해 아직 응용 소프트웨어 및 펌웨어의 완성도에서 여러 가지 문제를 가진다. CMOS 이미지 센서 기반 폴링 기법은 불필요한 메시지 교환으로 인해 비효율적인 동기화 문제 및 전송 지연이 일정 수준으로 높아지면 데이터 재전송에 대한 오버헤드가 크다. 이러한 이유로 폴링 방식의 구조적 안정성(structural stability)에 문제점을 가진다. 본 논문에서는 MCU를 통한 펌웨어 기반의 고속 동기화 기법으로 폴링 주기를 세분화하여 Stepwise 동기화 기법을 제안하고, 인터럽트 방식을 적용하여 재접속 및 데이터 전송을 개선하였다. 결과적으로 제안한 기법이동기화 시간 및 에러 커넥션에서 20% 이상 뛰어난 성능을 보여주는 것으로 나타났다. 또한 CMOS 이미지 센서 기반의 C328R 보드와 저전력 MCU인 ATmega128L을 이용한 보드를 개발하고, 제공 소프트웨어와 제안된 펌웨어의 카메라 모듈과 동기화 시간 및 에러 커넥션(Error Connection) 등을 비교, 분석하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권7호
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• pp.1235-1242
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• 2008

본 논문에서는 $0.18{\mu}m$ triple-well CMOS 공정을 사용하여 포톤계수 방식의 $32{\times}32$ 픽셀 어레이를 갖는 CMOS ray 영상센서를 설계하였다. 설계된 영상센서의 카픽셀은 $100{\times}100\;{\mu}m2$ 면적을 가지고 있고 약 400개의 트랜지스터로 구성되어 있으며, 범프 본딩을 통해 ray 검출기와 CSA(Charge Sensitive Amplifier)의 연결을 위한 $50{\times}50{\mu}m2$의 오픈패드를 가지고 있다. 각각의 싱글픽셀 CSA에서 전압 바이어스 회로를 사용한 folded cascode CMOS OP amp 대신 레이아웃 면적을 줄이기 위하여 self biased folded cascode CMOS OP amp를 이용하였으며, 계수 모드 진입 전후에 CLK에서 발생 할 수 있는 short pulse를 제거하는 15bit LFSR 계수기 (Linear Feedback Shift Register Counter) 클럭 발생회로를 제안하였으며, 읽기 모드에서 CMOS X-ray 영상센서의 최대 전류를 줄이기 위하여 열 어드레스 디코더를 이용하여 한 열씩 읽도록 설계하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.809-813
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• 2004

In this paper, we developed a network camera for CMOS camera module inspection. The design, implementation details including embedded linux porting and CPLD logics, and performance of network camera are described. The network camera consists of SoC(S3C4530A), CPLD and CMOS image sensor. In order to image data of CMOS image sensor we designed capture logics on CPLD by using VHDL program. Embedded Linux such as uClinux is performed on the network camera to utilize development environment and TCP/IP protocol specification. The application is based on socket communication between GUI on PC and Embedded Linux based network camera. When JPEG compression is applied, the transmission speed was improved enough for this system to be used for an alternative of expensive CCTV or remote monitoring system in a power plant and uninhabited places.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제44권5호
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• pp.103-111
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• 2007

본 논문에서는 single-chip CMOS Image Sensor(CIS)용 고화질 image signal processor(ISP)에 최적화된 하드웨어 구조를 제안한다. Single-chip CIS는 CIS와 ISP가 하나의 칩으로 구현된 것으로, 다양한 휴대기기에 사용된다. 휴대기기의 특성상, single-chip CIS용 ISP는 고화질이면서도 저전력을 위해 하드웨어 복잡도를 최소화해야 한다. 영상의 품질 향상을 위해서 다양한 영상 처리 블록들이 ISP에 적용되지만, 그 중에 핵심이면서 하드웨어 복잡도가 가장 큰 블록은 컬러 영상을 만들기 위한 색 보간 블록과 영상을 선명하게 하기 위한 화질 개선 필터 블록이다. 이들 블록은 데이터 처리를 위한 로직 외에도 라인 메모리를 필요로 하기 때문에 ISP의 하드웨어 복잡도의 대부분을 차지한다. 기존 ISP에서는 색 보간과 화질 개선 필터를 독립적으로 수행하였기 때문에 많은 수의 라인 메모리가 필요하였다. 따라서 하드웨어 복잡도를 낮추기 위해서는 낮은 성능의 색보간 알고리즘을 적용하거나, 화질 개선 필터를 사용하지 않아야 했다. 본 논문에서는 화질 개선을 위해 경계 적응적이면서 채널간 상관관계를 고려하는 고화질 색 보간 알고리즘을 적용하였다. 또한 채널 간 상관관계를 고려하는 색 보간 알고리즘의 특성을 이용하여 색 보간 블록과 화질 개선 필터 블록이 라인 메모리를 공유하도록 설계함으로써, 전체 라인 메모리 수를 최소화하는 새로운 구조를 제안한다. 제안된 방법을 적용하면 화질 개선 필터 블록을 위한 추가적인 라인 메모리가 불필요하기 때문에, 고화질과 낮은 복잡도 모두를 만족시킬 수 있다. 제안 방식과 기존 방식의 MSE(Mean Square Error)는 0.37로, 메모리 공유로 인한 화질의 저하는 거의 없었고, 고화질 색 보간 알고리즘을 적용했기 때문에 전체적인 화질은 향상되었다. 제안된 ISP 구조는 Verilog HDL 및 FPGA를 이용하여 실시간으로 구현 검증되었다. 0.25um CMOS 표준 셀 라이브러리를 이용하여 합성하였을 때, 총 게이트 수는 37K개였으며 7.5개의 라인 메모리가 사용되었다.

• 센서학회지
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• 제15권5호
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• pp.341-346
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• 2006

We have fabricated SOI CMOS active pixel image sensor with the pinned photodiode on handle wafer in order to reduce dark currents and improve spectral response. The structure of the active pixel image sensor is 4 transistors APS which consists of a reset and source follower transistor on seed wafer, and is comprised of the photodiode, transfer gate, and floating diffusion on handle wafer. The source of dark current caused by the interface traps located on the surface of a photodiode is able to be eliminated, as we apply the pinned photodiode. The source of dark currents between shallow trench isolation and the depletion region of a photodiode can be also eliminated by the planner process of the hybrid bulk/SOI structure. The photodiode could be optimized for better spectral response because the process of a photodiode on handle wafer is independent of that of transistors on seed wafer. The dark current was about 6 pA at 3.3 V of floating diffusion voltage in the case of transfer gate TX = 0 V and TX=3.3 V, respectively. The spectral response of the pinned photodiode was observed flat in the wavelength range from green to red.

• 센서학회지
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• 제26권4호
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• pp.223-227
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• 2017

Conventional CMOS image sensors (CISs) have a trade-off relationship between dynamic range and sensitivity. In addition, their sensitivity is determined by the photodiode capacitance. In this paper, CISs that consist of dual-sensitivity photodiodes in a unit pixel are proposed for achieving wide dynamic ranges. In the proposed CIS, signal charges are generated in the dual photodiodes during integration, and these generated signal charges are accumulated in the floating-diffusion node. The signal charges generated in the high-sensitivity photodiodes are transferred to the input of the comparator through an additional source follower, and the signal voltages converted by the source follower are compared with a reference voltage in the comparator. The output voltage of the comparator determines which photodiode is selected. Therefore, the proposed CIS composed of dual-sensitivity photodiodes extends the dynamic range according to the intensity of light. A $94{\times}150$ pixel array image sensor was designed using a conventional $0.18{\mu}m$ CMOS process and its performance was simulated.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권1호
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• pp.65-70
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• 2006

인간의 눈은 넓은 영역의 빛의 밝기를 받아들이기 위해 log 응답 특성을 갖는 반면 이미지 센서는 제한된 dynamic range를 갖는다. 선형 ADC(analog-to-digital converter)를 적용한 일반적인 CMOS 이미지 센서는 이미지의 어두운 부분을 확실하게 나타나게 하기 위하여 이득을 높이며 일부 밝은 부분의 포화 현상을 막을 수는 없다. 감마 보정은 인간의 눈의 반응에 맞추는 본질적인 방법이다. 그러나 디지털 감마 보정은 ADC 해상도와 센서 자체의 dynamic range의 한계 때문에 이미지의 질을 떨어뜨린다. 본 논문은 아날로그 감마 보정을 수행하는 비선형 ADC를 사용한 CMOS 이미지 센서를 제안한다. 제안된 비선형 ADC를 적용한 CMOS 이미지 센서는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하였다. 제안된 비선형 ADC CIS를 적용한 아날로그 감마 보정이 기존의 디지털 감마 보정 방법에 비해 질적으로 향상된 이미지를 보였는데 수치적으로 200mV 미만 픽셀 출력으로 이루어진 저조도 이미지에서의 peak-signal-to-noise ratio (PSNR)는 제안된 아날로그 감마 보정이 27.8dB, 디지털 감마 보정이 25.6dB로 측정되어 아날로그 감마 보정이 디지털 감마 보정에 비해 저조도 양자화 잡음을 $28.8\%$ 개선되었음을 확인하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2003년도 신호처리소사이어티 추계학술대회 논문집
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• pp.517-520
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• 2003

Commercial video scope use CCD sensor and frame grabber for image capture and A/D interface but application limited by input resolution and high cost. In this paper we introduce portable video scope using CMOS sensor, USB pen and tuner card (low frame grabber) in place of commercial CCD sensor and frame grabber. Our video scope serves as an essential link between advancing commercial technology and research, providing cost effective solutions for educational, engineering and medical applications across an entire spectrum of needs. The software implementation is done using Direct Show in second version after initial trials using First version VFW (video for window), which gave very low frame rate. Our video scope operates on windows 98, ME, XP, 2000. The drawback of our video scope is crossover problem in output images caused due to interpolation, which has to be rectified for more efficient performance.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권5호
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• pp.50-57
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• 2008

본 논문에서는 CMOS image sensor(CIS)에서 사용될 수 있는 고 효율 charge pump를 제안하였다. 제안된 charge pump는 CIS의 동작 특성을 활용하여 switching loss 및 reversion loss를 최소화하여 고 효율 동작을 실현하였다. 즉, CIS 픽셀 동작 구간에 따라 local clock driver, 펌핑 커패시터, 그리고 charge 전달 switch의 크기를 역동적으로 조절함으로써 switching loss 를 최소화하였다. 또한, schmitt trigger를 채용한 tri-state local clock driver를 이용하여 non-overlapping 구간이 충분히 확보된 local clock을 공급할 수 있게 함으로써 reversion loss를 최소화하였다. 0.13-um CMOS 공정을 이용한 시뮬레이션 비교 결과, 제안된 charge pump는 구동 전류가 없는 조건에서 기존 구조에 비해 최대 49.1% 전력 소모를 개선하였으며, 구동 전류가 최대인 조건에서는 19.0% 전력 소모를 개선할 수 있었음을 확인하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2002년도 ITC-CSCC -1
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• pp.341-344
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• 2002

This paper is proposed a 8-bit analog to digital converter for CMOS image sensor. A analog to digital converter for CMOS image sensor is required function to control gain. Frequency divider is used In control gain in this proposed analog to digital converter. At 3.3 Volt power supply, total static power dissipation is 8㎽ and programmable gain control range is 30㏈. Newly suggested analog to digital converter is designed by 0.35um 2-poly 4-metal CMOS technology.