Funktionsprinzip des Bildsensors

Der Bildsensor auf der Kameraplatine besitzt die in Abbildung 1.17 gezeigte Architektur.
Die Grundlage für die Ansteuerung der Kameraplatine bildet ein Zählermodul. Mit jeder steigenden Flanke des Systemtaktes wird ein 10-Bit-Spaltenzähler erhöht (siehe 'column<9:0>' in Abb. 1.17). Ist das Ende der Zeile erreicht, wird der 10-Bit-Zeilenzähler 'row<9:0>' erhöht. Somit werden die einzelnen Pixel der Bildmatrix sequentiell durchlaufen.
Das Signal 'output' bezeichnet einen analogen Ausgang, der auf einen 12 Bit A/D Wandler auf der Kameraplatine geführt wird. Das analoge Spannungssignal U_C entsteht durch das Laden von Kondensatoren im Bildsensor. Der proportional zum Lichteinfall auf jedes Pixel der Bildmatrix durch Photodetektoren entstehende Strom I_photo , wird durch das Laden eines Kondensators integriert.

$$U_{C}(t_{e})-U_{C}(t_{a}) = \frac{1}{C} \int^{t_{e}}_{t_{a}} I_{photo}(t) dt$$

Das dazugehörige Sensorprinzip ist in Abb. 1.18 verdeutlicht.
Mit jedem Systemtakt wird ein neues Pixel bzw. ein neuer Spannungswert ausgelesen. Durch den Zeitpunkt des Auslesens ist t_e gegeben. Für die Erzeugung von t_a wird ein weiterer Zeilenzähler benötigt. Dieser läuft dem eigentlichen Zähler voraus und startet die Integration.

  

Abbildung 1.17: Architektur des CIF-CMOS Bildsensors

  

Abbildung 1.18: Sensorprinzip

In Tabelle 1.6 sind einige wichtige Pins und deren Funktion zur Ansteuerung des CMOS-Sensors aufgeführt.

 

 

Tabelle 1.6: Wichtige Pins des Bildsensor-ICs

Pin Number	Pin Name	Function
22	reset column	Rücksetzen der Spaltenausleseleitung
51	reset line	Rücksetzen der Leitung des Spaltenmultiplexers
30	colsel	Anwählen der Spalte mit column<9:0>
26	rowsel	Anwählen der Zeile mit der Adresse row<9:0>
28	rowres	Integration: Rücksetzen
		der Zeile row<9:0> bei rowdata = 0
		bzw. Einschalten der Zeile bei rowdata = 1
24	rowdata	Rücksetzen bzw. Einschalten einer Zeile (s. rowres)