A CMOS 90nm Digital Pixel Sensor Intended for a Visual Cortical Stimulator

La capture d'images et le traitement d'images et de signaux font partie des domaines les plus en vogue de nos jours. Un autre domaine qui retient l'attention des chercheurs à travers le monde est celui qui regroupe les applications biomédicales - en particulier celles qui font le pont entre l'électronique et la biologie. L'équipe Polystim œuvre sur différents projets à la pointe de la technologie qui touchent à ces domaines, dont le projet Cortivision: un stimulateur visuel cortical. Le système englobe la capture et le traitement d'images ainsi que la stimulation du cortex pour donner une certaine perception d'images aux patients souffrant de cécité. Le but de ce travail est de concevoir le module de capture d'images de ce système. Les modes d'opération du capteur d'images doivent être configurables par l'usager. Il doit se distinguer par une gamme dynamique élevée, une consommation de puissance réduite, une haute vitesse d'acquisition, une surface réduite, la portabilité, la possibilité d'avoir du traitement d'images sur puce, et la facilité de l'intégrer dans un système sur puce avec le reste des modules de Cortivision. Un DPS (Digital Pixel Sensor) CMOS a été conçu et fabriqué avec la nouvelle technologie CMOS 90nm. Chaque pixel comprend une photodiode, un circuit de conversion de photocourant, un convertisseur analogique à numérique et une mémoire numérique de 8 bits, dans une surface de 9 µm x 9 µm avec un facteur de remplissage de 26% et 57 transistors. Le capteur offre plusieurs modes d'opération: • Un mode d'intégration linéaire. • Un mode logarithmique avec une gamme dynamique étendue qui permet d'accéder aux pixels indépendamment du temps mais avec une diminution de linéarité et un bruit plus prononcé. • Un mode différentiel qui soustrait deux images successives à même la puce pour obtenir une image binaire. Ce mode permet d'accélérer le traitement d'images et fonctionne à une vitesse plus élevée. Il peut être utilisé simultanément avec le mode linéaire ou avec le mode logarithmique. • Un mode d'expositions multiples qui est une option du mode linéaire pour augmenter la gamme dynamique, mais qui aurait l'effet de réduire la vitesse d'acquisition.