一种图像采集电路、采集方法及终端设备技术

本发明专利技术提供了一种图像采集电路、采集方法及终端设备，设置有TFT薄膜晶体管，并通过对TFT薄膜晶体管在有光环境和无光环境分别进行信号采集，分别对有光环境、无光环境TFT输出的电流信号进行积分，再对积分后的电平信号进行差分处理。消除了TFT自身的噪声和暗电流对差分信号的影响，将光生电流因素作为差分结果，提高了信号的信噪比，进一步提高了图像采集的准确性。

An Image Acquisition Circuit, Acquisition Method and Terminal Equipment

【技术实现步骤摘要】
一种图像采集电路、采集方法及终端设备
本专利技术涉及传感器
，特别涉及一种图像采集电路、采集方法及终端设备。
技术介绍
指纹识别是根据每个人的指纹特征具有唯一性和不变性的特点，进行身份识别的一种技术。指纹识别的成本比较低，且指纹传感器的结构相对简单，且识别率高，是生物特征识别中使用较为广泛的一种身份识别技术。指纹识别系统是一套包括指纹的图像获取、处理、特征提取和对比等模块的模式识别系统，在门禁系统、考勤系统、移动支付中，都有着很广泛的应用。指纹图像传感器也可以称为指纹传感器，是指纹采集的核心器件，是指纹识别系统中重要组成部分。在指纹信号采集时，可以利用薄膜晶体管(TFT，ThinFilmTransistor)光敏器件将光信号转化为电信号，用集成电路读取每个像素中的电信号。但是，TFT的光电效应比较弱，同时存在较大的寄生效应和暗电流信号，并且工作状态会随着温度、电压、时间等因素变化而发生改变，会对信号的读取和处理造成难度。暗电流的偏差在较长的积分时间下会对结果产生较大的影响，如何消除TFT指纹传感器读取时差分信号中的暗电流因素，提高指纹图像采集的准确性，是本领域亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种图像采集电路、采集方法及终端设备，以达到提高信噪比，提高图像采集的准确性的目的。一方面，提供了一种图像采集电路，包括：第一像素单元、第一读取单元；所述第一像素单元包括第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管的栅极、漏极短接后与信号源连接，所述第二薄膜晶体管的栅极、漏极短接后与所述信号源连接，所述第一薄膜晶体管的源极与所述第三薄膜晶体管的漏极连接，所述第二薄膜晶体管的源极与所述第四薄膜晶体管的漏极连接；所述第三薄膜晶体管、所述第四薄膜晶体管的栅极均与扫描信号连接，所述第一薄膜晶体管或所述第二薄膜晶体管上设置有遮光板；所述第三薄膜晶体管、所述第四薄膜晶体管的源极与所述第一读取单元连接，所述第一读取单元用于读取所述第一像素单元输出的电流信号。在一个实施方式中，所述第一读取单元包括：第一开关、第二开关、第一电容、第二电容、第一运算放大器、第二运算放大器；所述第一运算放大器的第一输入端与所述第三薄膜晶体管的源极、所述第一电容的第一端、所述第一开关的第一端连接；所述第二运算放大器的第一输入端与所述第四薄膜晶体管的源极、所述第二电容的第一端、所述第二开关的第一端连接；所述第一运算放大器的第二输入端、所述第二运算放大器的第二输入端均与参考电压连接。在一个实施方式中，所述第一读取单元还包括：差分放大器；所述差分放大器的第一输入端与所述第一开关的第二端、所述第一电容的第二端、所述第一运算放大器的输出端连接；所述差分放大器的第二输入端与所述第二开关的第二端、所述第二电容的第二端、所述第二运算放大器的输出端连接。在一个实施方式中，所述第一读取单元还包括：模数转化器，所述模数转化器与所述差分放大器的输出端连接。在一个实施方式中，所述第一电容和所述第二电容相同，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器相同，所述第一开关和所述第二开关相同。在一个实施方式中，所述第一开关和所述第二开关为第一电平导通、第二电平截止的晶体管，所述第一电平大于所述第二电平。另一方面，提供了一种图像采集方法，包括：在第一时刻与第二时刻之间，控制第一开关、第二开关导通，控制第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管截止，所述第二时刻滞后于所述第一时刻；在所述第二时刻与第三时刻之间，控制所述第一开关、所述第二开关截止，控制所述第三薄膜晶体管、所述第四薄膜晶体管截止，所述第三时刻滞后于所述第二时刻；在所述第三时刻与第四时刻之间，控制所述第一开关、所述第二开关截止，控制所述第三薄膜晶体管、所述第四薄膜晶体管导通，所述第四时刻滞后于所述第三时刻；第一运算放大器、第二运算放大器分别对所述第三薄膜晶体管、所述第四薄膜晶体管的电流进行积分处理，再由差分放大器将所述第一运算放大器、所述第二运算放大器输出的电平信号进行差分处理。又一方面，本说明书实施例提供了一种图像传感器，包括上述实施例中的图像采集电路。又一方面，提供了一种终端设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现上述实施例中的图像采集方法。又一方面，本说明书实施例提供了一种图像采集电路，包括：第二像素单元、第二读取单元；所述第二像素单元包括第五薄膜晶体管、第六薄膜晶体管，所述第五薄膜晶体管的栅极、漏极短接后与信号源连接，所述第六薄膜晶体管的栅极与扫描信号连接；所述第二读取单元包括积分单元、采样单元、差分单元，所述积分单元包括：第三运算放大器、第三开关、第三电容，所述第三运算放大器的输入端与所述第六薄膜晶体管的源极、所述第三开关的第一端、所述第三电容的第一端连接，所述第三运算放大器的输出端与所述第三开关的第二端、所述第三电容的第二端连接；所述采样单元包括：第四开关、第四电容、第五开关、第五电容，所述第四开关的第一端与所述第五开关的第一端、所述第三运算放大器的输出端连接，所述第四开关的第二端与所述第四电容的第一端连接；所述第五开关的第二端与所述第五电容的第一端连接，所述第四电容的第二端、所述第五电容的第二端用于连接参考电位；所述第四电容用于采集所述第二像素单元在无光条件下输出的电流信号，所述第五电容用于采集所述第二像素单元在有光条件下输出的电流信号；所述差分单元与所述采样单元连接，所述差分单元用于对所述第四电容、所述第五电容采样后输出的电平信号进行差分处理。在一个实施方式中，所述差分单元包括差分放大器、模数转化器，所述差分放大器的输入端与所述第四开关的第二端、所述第四电容的第一端、所述第五开关的第二端、所述第五电容的第一端连接；所述差分放大器的输出端与所述模数转化器连接。又一方面，提供了一种图像采集方法，包括：在第一时刻与第二时刻之间，在无光环境下对第五薄膜晶体管进行信号采集，控制第三开关导通，控制第六薄膜晶体管、第四开关、第五开关截止，所述第二时刻滞后于所述第一时刻；在所述第二时刻与第三时刻之间，控制所述第三开关、所述第四开关、第五开关、第六薄膜晶体管截止，所述第三时刻滞后于所述第二时刻；在所述第三时刻与第四时刻之间，控制所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关截止，控制所述第六薄膜晶体管导通，所述第四时刻滞后于所述第三时刻；在所述第四时刻与第五时刻之间，控制所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六薄膜晶体管截止，所述第五时刻滞后于所述第四时刻；在所述第五时刻与第六时刻之间，控制所述第三开关、所述第五开关、所述第六薄膜晶体管截止，控制所述第四开关导通，所述第六时刻滞后于所述第五时刻；在所述第六时刻与第七时刻之间，控制所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六薄膜晶体管截止，所述第七时刻滞后于所述第六时刻；在所述第七时刻与第八时刻之间，对所述第五薄膜晶体管进行打光，控制第三开关导通，控制所述第六薄膜晶体管、所述第四开关、所述第五开关截止，所述第八时刻滞后于所述第七时刻；在所述第八时刻与第九时刻之间，控制所述第三开关、所述第四开关、第五开关、第六薄膜晶体管截止，所述第九时刻滞后于所述第八时刻；在所述第九时刻与第十时刻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像采集电路，其特征在于，包括：第一像素单元、第一读取单元；所述第一像素单元包括第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管的栅极、漏极短接后与信号源连接，所述第二薄膜晶体管的栅极、漏极短接后与所述信号源连接，所述第一薄膜晶体管的源极与所述第三薄膜晶体管的漏极连接，所述第二薄膜晶体管的源极与所述第四薄膜晶体管的漏极连接；所述第三薄膜晶体管、所述第四薄膜晶体管的栅极均与扫描信号连接，所述第一薄膜晶体管或所述第二薄膜晶体管上设置有遮光板；所述第三薄膜晶体管、所述第四薄膜晶体管的源极与所述第一读取单元连接，所述第一读取单元用于读取所述第一像素单元输出的电流信号。

【技术特征摘要】
1.一种图像采集电路，其特征在于，包括：第一像素单元、第一读取单元；所述第一像素单元包括第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管的栅极、漏极短接后与信号源连接，所述第二薄膜晶体管的栅极、漏极短接后与所述信号源连接，所述第一薄膜晶体管的源极与所述第三薄膜晶体管的漏极连接，所述第二薄膜晶体管的源极与所述第四薄膜晶体管的漏极连接；所述第三薄膜晶体管、所述第四薄膜晶体管的栅极均与扫描信号连接，所述第一薄膜晶体管或所述第二薄膜晶体管上设置有遮光板；所述第三薄膜晶体管、所述第四薄膜晶体管的源极与所述第一读取单元连接，所述第一读取单元用于读取所述第一像素单元输出的电流信号。2.根据权利要求1所述的图像采集电路，其特征在于，所述第一读取单元包括：第一开关、第二开关、第一电容、第二电容、第一运算放大器、第二运算放大器；所述第一运算放大器的第一输入端与所述第三薄膜晶体管的源极、所述第一电容的第一端、所述第一开关的第一端连接；所述第二运算放大器的第一输入端与所述第四薄膜晶体管的源极、所述第二电容的第一端、所述第二开关的第一端连接；所述第一运算放大器的第二输入端、所述第二运算放大器的第二输入端均与参考电压连接。3.根据权利要求2所述的图像采集电路，其特征在于，所述第一读取单元还包括：差分放大器；所述差分放大器的第一输入端与所述第一开关的第二端、所述第一电容的第二端、所述第一运算放大器的输出端连接；所述差分放大器的第二输入端与所述第二开关的第二端、所述第二电容的第二端、所述第二运算放大器的输出端连接。4.根据权利要求3所述的图像采集电路，其特征在于，所述第一读取单元还包括：模数转化器，所述模数转化器与所述差分放大器的输出端连接。5.根据权利要求2所述的图像采集电路，其特征在于，所述第一电容和所述第二电容相同，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器相同，所述第一开关和所述第二开关相同。6.根据权利要求2所述的图像采集电路，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关为第一电平导通、第二电平截止的晶体管，所述第一电平大于所述第二电平。7.一种应用权利要求3-6任一项所述的图像采集电路进行图像采集的方法，其特征在于，包括：在第一时刻与第二时刻之间，控制第一开关、第二开关导通，控制第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管截止，所述第二时刻滞后于所述第一时刻；在所述第二时刻与第三时刻之间，控制所述第一开关、所述第二开关截止，控制所述第三薄膜晶体管、所述第四薄膜晶体管截止，所述第三时刻滞后于所述第二时刻；在所述第三时刻与第四时刻之间，控制所述第一开关、所述第二开关截止，控制所述第三薄膜晶体管、所述第四薄膜晶体管导通，所述第四时刻滞后于所述第三时刻；第一运算放大器、第二运算放大器分别对所述第三薄膜晶体管、所述第四薄膜晶体管的电流进行积分处理，再由差分放大器将所述第一运算放大器、所述第二运算放大器输出的电平信号进行差分处理。8.一种图像传感器，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的图像采集电路。9.一种终端设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现权利要求7所述方法的步骤。10.一种图像采集电路，其特征在于，包括：第二像素单元、第二读取单元；所述第二像素单元包括第五薄膜晶体管、第六薄膜晶体管，所述第五薄膜晶体管的栅极、漏极短接后与信号源连接，所述第六薄膜晶体管的栅极与扫描信号连接；所述第二读取单元包括积分单元、采样单元、差分单元，所述积分单...

【专利技术属性】
技术研发人员：王普煜，杨军，陈红珍，蒋大钊，孙云刚，
申请(专利权)人：上海思立微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31