Capteur de vision CMOS à réponse insensible aux variations de température

High Dynamic Range CMOS vision sensor with a perturbation insensibility

• Auteur / Autrice : Hakim Zimouche
• Direction : Gilles Sicard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et technologie industrielles
• Date : Soutenance le 01/09/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Techniques de l'Informatique et de la Microélectronique pour l'Architecture d'ordinateurs
• Jury : Président / Présidente : Jean-michel Fournier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Sicard, Jean-françois Le bas, Chun-feng Liu, Qing Lan, Jacques De maillard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Magnan, Dominique Ginhac, Bengt Jonsson

Mots clés

Mots clés libres

Capteur d'image CMOS

Grande Dynamique

Compensation en Température

Tension de Référence Bandgap CMOS

Point du Coefficient de Température Zero (ZTC)

Systèmes de Compensation en Température

CMOS Image Sensors

Higth Dynamic Range

Temperature compensation

CMOS Voltage Reference Bandgap

Zero Temperature Coefficient Point (ZTC)

Temperature Compensation Systems

Résumé

Les capteurs d’images CMOS sont de plus en plus utilisés dans le domaine industriel : la surveillance, la défense, le médical, etc. Dans ces domaines, les capteurs d?images CMOS sont exposés potentiellement à de grandes variations de température. Les capteurs d?images CMOS, comme tous les circuits analogiques, sont très sensibles aux variations de température, ce qui limite leurs applications. Jusquà présent, aucune solution intégrée pour contrer ce problème n’a été proposée. Afin de remédier à ce défaut, nous étudions, dans cette thèse, les effets de la température sur les deux types d?imageurs les plus connus. Plusieurs structures de compensation sont proposées. Elles reprennent globalement les trois méthodes existantes et jamais appliquées aux capteurs d’images. La première méthode utilise une entrée au niveau du pixel qui sera modulée en fonction de l’évolution de la température. La deuxième méthode utilise la technique ZTC (Zero Temperature Coefficient). La troisième méthode est inspirée de la méthode de la tension de référence bandgap. Dans tous les cas, nous réduisons de manière très intéressante l’effet de la température et nous obtenons une bonne stabilité en température de -30 à 125°C. Toutes les solutions proposées préservent le fonctionnement initial de l’imageur. Elles n’impactent également pas ou peu la surface du pixel

CMOS image sensors find widespread use in various industrial applications including military, surveillance, medical, etc. In these applications, CMOS image sensors are often exposed to large temperature variations. As analog circuits, these CMOS image sensors are very sensitive to temperature variations, which limit their applications. Until now, no integrated solution for this problem has been proposed. To solve this problem, we study, in this thesis, the temperature effects on the two most known types of CMOS image sensors. Several compensation structures are proposed. They generally return to the three existing methods and never applied to image sensors. The first method uses an entrance at the pixel level to be adjusted according to changes in temperature. The second method uses the ZTC (Zero Temperature Coefficient) technique. The third method is based on the method of the bandgap voltage reference. In all cases, we reduce a very interesting way the temperature effect and we get a good temperature stability of the sensor from -30 to 125°C. All the solutions preserve the initial operation of the imager. They also affect a little or not the surface of the pixel.