ビジョンシステムLSIのための超高速動画像A/D変換器に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450141
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 川人 祥二 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (40204763)
• Keywords: A / D変換器 / ビジョンシステムLSI / 動画像相関 / イメージセンサ / パイプライン処理

Research Abstract

イメージセンサ上で超並列画像処理を行う超高速ビジョンチップは、ロボット、FA、高度道路交通システム(ITS)等におけるリアルタイム画像処理を実現する基幹デバイスとなる。そのリアルタイム処理のボトルネックは、イメージセンサから並列処理プロセッサへ信号を受け渡す際のA/D変換にある。従来、A/D変換器を並列に並べる場合、小面積低速のA/D変換器が用いられ、高速化において課題があった。本研究者は、動画像の相関を利用して、高速A/D変換を小さい回路規模で実現することで並列実装数を増し、極めて高速な動画像A/D変換が行えることを明らかにしている。実際に並列型A/D変換を用いた方式では、従来に比べて、8bit精度で、約4分の1、10ビット精度では約6分の1の比較器数で実現でき、変換速度を同等にできることを明らかにした。また、ライン状に並列実装して高速化するA/D変換方式としてカスコードアンプを用いたパイプラインA/D変換器が有用であり、画素部からの読み出し信号との同期を100%の効率で行えることを示した。実際に、10bit20MHzのパイプラインA/D変換器を0.6μm CMOSにより試作し、微分非直線性0.6LSB以下の良好な精度が得られた。またセンサ上に集積化すること考慮した8bit10MHz動作のパイプラインA/D変換器を設計し、現在試作に投入している。極めて小面積で構成でき、512×512画素のセンサに対して、128チャネル用いた場合の実装面積が6.9×1.5mm^2となった。これにより10000frames/sの極めて高速な並列A/D変換が行えることがわかった。今後はセンサ部に電子シャッタ動作を設け、その読み出し動作との整合を検討する。最終的に超高速ビジョンチップの実現に向け、CMOSイメージセンサとA/D変換器までを集積化したデバイスの試作を目指す。

Research Products

• [Publications] ドゥイハンドコ,川人祥二: "高速非破壊中間撮像のための低消費電力A/D変換法"映像情報メディア学会誌. 54・2. 290-293 (2000)
• [Publications] 宮崎大輔,川人祥二: "高速A/D変換器の消費電力・実装面積最小化設計手法"電子情報通信学会総合大会予稿集. 133 (2000)
• [Publications] 枝元正和,榊原雅樹,川人祥二: "超高速ディジタルCMOSイメージセンサの一構成の提案"映像情報メディア学会年次大会講演予稿集. 159-160 (2000)
• [Publications] D.Miyazaki,S.Kawahito: "Low-power area-efficient design of paraller pipeline A/D converters"Ext.Abst.,Int.conf.Solid-State Devices and Materials. 382-383 (2000)
• [Publications] D.Miyazaki,S.Kawahito: "Low-power area efficient design of embeded high-speed A/D converters"IEICE Trans.Electronics. E83C・11. 1724-1732 (2000)