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Tipo do documento: Dissertação
Título: Sensores de imagem CMOS com gradeamento metálico para detecção de distribuição angular espacial e polarização da luz
Autor: Carvalho, Francelino Freitas 
Primeiro orientador: Cruz, Carlos Augusto de Moraes
Primeiro membro da banca: Cotta, Eduardo Adriano
Segundo membro da banca: Monteiro, Davies William de Lima
Resumo: Detectar o ângulo de incidência local da luz é uma característica desejável para sensores de imagem CMOS comuns, bem como a funcionalidade de detectar a polarização da luz para fins de reconstrução de imagens em 3D e detecção de profundidade de uma imagem. Os avanços nas tecnologias CMOS nos últimos anos permitiram que as soluções integradas realizassem várias coletas de informações no campo de sensores de imagens tridimensionais. No entanto, ainda não é viável implementar tais recursos em sensores de imagem CMOS comuns devido ao grande número de píxeis dedicados em um macropíxel para realizar detecção de ângulo incidente e polarização simultaneamente, o que implica numa baixa resolução. Neste trabalho, são propostos dois agrupamentos híbridos com apenas quatro píxeis, em vez de oito píxeis de soluções anteriores, capaz de detectar a intensidade da luz local, o ângulo de incidência e os parâmetros Stokes. A técnica para detectar o ângulo de incidência local é amplamente explorada na literatura. Três novidades são exploradas neste trabalho, o primeiro é o novo paradigma no projeto de píxel de polarização da luz, o segundo é a capacidade estendida dos píxeis gradeados de metal para detectar tanto o ângulo de luz local quanto a intensidade e o terceiro é determinar os parâmetros Stokes através deste sensor. Os resultados da simulação SPICE mostram que os modelos existentes do conjunto de píxel em quadratura (QPC) e do conjunto de píxel em polarização (PPC), estão de acordo com os resultados experimentais apresentados na literatura e, portanto, foi possível demonstrar comportamento semelhante nos conjuntos híbridos de píxel em polarização-quadratura (HPC) propostos. Adicionalmente, trabalhou-se com imagens polarizadas com o intuito de se reconstituir uma imagem tridimensional, a partir dos parâmetros Stokes.
Abstract: Detecting the local angle of incidence of light is a desirable feature for common CMOS image sensors, as well as the functionality to detect the polarization of light for image reconstruction purposes in 3D and depth detection of an image. Advances in CMOS technologies in the last years have enabled integrated solutions to achieve information in the field of three-dimensional image sensors. However, it is still not viable to implement such a feature in regular CMOS image sensors due to the great number of dedicated pixels in a macropíxel to perform incident angle detection and polarization simultaneously, which implies a low resolution. In this work, a hybrid cluster with only four pixels is proposed, instead of eight pixels of previous solutions, that is able to detect local light intensity, incident angle and Stokes parameters. The technique to detect local incident angle is widely exploited in the literature. Three novelties are explored in this work, the first is the new paradigm in polarization cluster-pixel design, the second is the extended ability of metal shielded pixels to detect both the local light angle and intensity and the third is to determine the Stokes parameters through this sensor. SPICE simulation results show that the existing quadrature pixel cluster (QPC) and polarization pixel cluster (PPC) models are in accordance with experimental results presented in the literature, and thus it was possible to demonstrate similar behavior in the new hybrid polarization-quadrature pixel cluster (HPC) proposed. In addition, we work with polarized images in order to reconstruct a three-dimensional image, from the Stokes parameters.
Palavras-chave: CMOS image sensor
3D image
Light polarization
SPICE
Stokes parameters
Sensor de imagem CMOS
Imagem 3D
Polarização da luz
Parâmetros Stokes
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELÉTRICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Amazonas
Sigla da instituição: UFAM
Departamento: Faculdade de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Citação: CARVALHO, Francelino Freitas. Sensores de imagem CMOS com gradeamento metálico para detecção de distribuição angular espacial e polarização da luz. 2019. 155 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2019.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/7150
Data de defesa: 7-Mar-2019
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Elétrica

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