MOSFET의 부정합에 의한 출력옵셋 제거기능을 가진 윤곽검출용 시각칩의 설계

Abstract

인간의 망막은 효율적으로 주어진 물체의 윤곽을 검출할 수 있다. 본 연구에서는 윤곽검출에 관여하는 망막 세포의 기능을 전자회로로 모델링하여 윤곽검출기능을 가지는 CMOS 시각칩을 설계하였다. CMOS 제조공정 중에는 여러 가지 요인에 의해 MOSFET의 특성이 변화할 수 있으며, 특히 어레이로 구성되어 각 픽셀의 신호를 출력하는 readout 회로에서의 특성변화는 출력옵셋으로 나타난다. 하드웨어로 입력영상의 윤곽을 검출하는 시각칩은 다른 응용시스템의 입력단에 사용되므로 이러한 옵셋은 전체 시스템의 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 이와 같은 출력단의 옵셋을 제거하기 위해 CDS(Correlated Double Sampling) 회로를 이용한 윤곽 검출용 시각칩을 설계하였다. 설계된 시각칩은 CMOS 표준공정을 이용하여 다른 회로와 집적화가 가능하며, 기존의 시각칩보다 신뢰성 있는 출력특성을 나타냄으로써, 물체의 윤곽을 이용하는 물체추적, 지문인식, 인간 친화적 로봇시스템등의 다양한 응용 시스템의 입력단으로 적용될 수 있을 것이다. Human retina is able to detect the edge of an object effectively. We designed a CMOS vision chip by modeling cells of the retina as hardwares involved in edge detection. There are several fluctuation factors which affect characteristics of MOSFETs during CMOS fabrication process and this effect appears as output offset of the vision chip which is composed of pixel arrays and readout circuits. The vision chip detecting edge information from input image is used for input stage of other systems. Therefore, the output offset of a vision chip determine the efficiency of the entire performance of a system. In order to eliminate the offset at the output stage, we designed a vision chip by using CDS(Correlated Double Sampling) technique. Using standard CMOS process, it is possible to integrate with other circuits. Having reliable output characteristics, this chip can be used at the input stage for many applications, like targe tracking system, fingerprint recognition system, human-friendly robot system and etc.