红外仿生视觉传感器制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种红外仿生视觉传感器。该红外仿生视觉传感器包括：兴奋型感光单元和抑制型感光单元，兴奋型感光单元和抑制型感光单元均用于提取目标光信号中设定波段的光信号，并将设定波段的光信号转换为电流信号；传感控制单元，传感控制单元与兴奋型感光单元和抑制型感光单元电连接，传感控制单元用于根据兴奋型感光单元和抑制型感光单元转换的电流信号之间的差异，输出表征设定波段的光信号的光强变化量的电流信号；其中，兴奋型感光单元和抑制型感光单元分布在红外仿生视觉传感器中的不同区域，设定波段包括红外线波段。本发明专利技术的技术方案，实现了高速灰度变化量信号的采集，提升了图像的动态范围。

【技术实现步骤摘要】
红外仿生视觉传感器
本专利技术实施例涉及图像传感
，尤其涉及一种红外仿生视觉传感器。
技术介绍
随着图像传感技术的不断发展，CMOS视觉传感器在各个领域得到了广泛的应用。视觉传感器是指利用光学元件和成像装置获取外部环境图像信息的仪器，例如，现有技术中的视觉传感器一般包括：有源像素传感器(ActivePixelSensor，APS)和动态视觉传感器(DynamicVisionSensor，DVS)。目前，现有视觉传感器存在以下缺陷：(1)应用场景有限：视觉传感器的拍摄速度较慢，并且面临动态范围较小的问题，难以广泛应用。(2)稳定性较差：例如当环境光强较暗时，视觉传感器由于动态范围有限而难以拍摄图像。(3)性能有限：动态范围、拍摄速度和稳定性是评价视觉传感器性能的重要指标，传统视觉传感器的这些评价指标往往互斥，例如当传感器的拍摄速度提高时，动态范围就会降低。因此，现有技术缺乏兼具动态范围高、拍摄速度快以及稳定性强的视觉传感器，并且没有相应的电流型视觉传感器的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种红外仿生视觉传感器，以实现高速获取灰度变化量信号，并提升红外仿生视觉传感器采集的图像的动态范围。本专利技术实施例提供了一种红外仿生视觉传感器，包括：兴奋型感光单元和抑制型感光单元，所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元均用于提取目标光信号中设定波段的光信号，并将所述设定波段的光信号转换为电流信号；传感控制单元，所述传感控制单元与所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元电连接，所述传感控制单元用于根据所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元转换的电流信号之间的差异，输出表征所述设定波段的光信号的光强变化量的电流信号；其中，所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元分布在所述红外仿生视觉传感器中的不同区域，所述设定波段包括红外线波段。可选地，所述兴奋型感光单元包括第一感光器件，所述抑制型感光单元包括第二感光器件，所述第一感光器件和所述第二感光器件均为红外光敏器件。可选地，所述兴奋型感光单元包括第一感光器件以及设置在所述第一感光器件上的第一滤光器件，所述抑制型感光单元包括第二感光器件以及设置在所述第二感光器件上的第二滤光器件；所述第一感光器件和所述第二感光器件均为红外光敏器件；和/或，所述第一滤光器件和所述第二滤光器件均为红外滤光器件。可选地，所述兴奋型感光单元包括第一感光器件以及设置在所述第一感光器件上的第一滤光器件，所述抑制型感光单元包括第二感光器件以及设置在所述第二感光器件上的第二滤光器件；所述第一感光器件为红外光敏器件，所述第二滤光器件为红外滤光器件；或者，所述第一滤光器件为红外滤光器件，所述第二感光器件为红外光敏器件；所述传感控制单元还用于对所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元的光谱响应特性的一致性进行校正。可选地，所述兴奋型感光单元和所述兴奋型感光单元呈阵列排布，以形成像素单元；所述传感控制单元用于根据所述像素单元中的所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元转换的电流信号之间的差异，输出表征所述设定波段的光信号的光强变化量的电流信号。可选地，所述像素单元包括一个所述兴奋型感光单元和四个所述抑制型感光单元；四个所述抑制型感光单元围绕所述兴奋型感光单元设置，且分别与所述兴奋型感光单元相接。可选地，所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元的形状均为矩形，四个所述抑制型感光单元的顶角分别与所述兴奋型感光单元的四个顶角相接。可选地，多个所述像素单元阵列排布以形成像素阵列，相邻两个所述像素单元共用一行或一列所述抑制型感光单元。可选地，所述传感控制单元包括兴奋型控制电路以及与所述兴奋型控制电路连接的至少一个抑制型控制电路；所述兴奋型控制电路连接所述兴奋型感光单元，所述抑制型控制电路连接所述抑制型感光单元，并与所述抑制型感光单元一一对应设置，所述抑制型控制电路用于将所述抑制型感光单元转换的电流信号传输至所述抑制型控制电路连接的所述兴奋型控制电路；所述兴奋型控制电路通过开关与所述抑制型控制电路连接，所述开关用于根据接收到的控制信号导通或关断所述兴奋型控制电路和所述抑制型控制电路，所述兴奋型控制电路用于根据所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元转换的电流信号之间的差异，输出表征所述设定波段的光信号的光强变化量的电流信号。可选地，所述兴奋型控制电路包括：信号放大单元、加法器、数模转换器、比较器、三态门和至少一个第一开关；所述信号放大单元的输入端连接所述兴奋型感光单元，所述信号放大单元的输出端连接所述比较器的第一输入端；所述抑制型控制电路通过所述第一开关连接所述加法器的输入端，所述加法器的输出端连接所述比较器的第二输入端；所述数模转换器的输入端连接所述比较器的输出端，所述数模转换器的模拟信号输出端分别连接所述信号放大单元的输入端和所述加法器的输入端，所述数模转换器用于根据所述比较器输出的比较结果信号，向所述信号放大单元的输入端或所述加法器的输入端输入模拟信号，以使所述比较器输出包含所述设定波段的光信号的光强变化量的比较结果信号；所述三态门的控制端连接所述比较器的输出端，所述三态门的输入端连接所述数模转换器的输入端，所述三态门用于根据所述比较器输出的信号，输出表征所述设定波段的光信号的光强变化量的电流信号。可选地，所述兴奋型控制电路还包括与所述三态门的输出端连接的存储单元，用于存储并输出所述三态门输出的信号。可选地，所述抑制型控制电路包括：与所述抑制型感光单元连接的第二开关以及与所述抑制型感光单元和所述第二开关连接的至少一个镜像开关，所述抑制型控制电路通过所述镜像开关连接所述兴奋型控制电路。本专利技术实施例的技术方案，提供了一种电流型的红外仿生视觉传感器，利用该传感器模拟人眼视网膜中的视觉感知细胞，通过兴奋型感光单元和抑制型感光单元分别感知目标光信号中设定波段的光信号，并将设定波段的光信号转换为电流信号，通过传感控制单元根据兴奋型感光单元和抑制型感光单元转换的电流信号之间的差异，输出表征设定波段的光信号的光强变化量的电流信号，以模拟视杆细胞获取光强梯度信息，从而提升传感器对动态目标的感知能力，增大传感器采集的图像的动态范围，并提高传感器的拍摄速度。本专利技术实施例的技术方案，解决了现有视觉传感器应用场景有限、稳定性较差和性能有限等缺陷，实现了高速灰度变化量信号的采集，丰富了图像的视觉信息，使得红外仿生视觉传感器兼具高速、高动态范围和高时间分辨率拍摄的优势。另外，红外仿生视觉传感器还可以感知目标光信号中红外线的光强变化信息，进一步拓宽了传感器的应用场景。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种红外仿生视觉传感器的模块结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种红外仿生视觉传感器中的像素单元的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种红外仿生视觉传感器的像素排布示意图；图4是本专利技术实施例提供的另一种红外仿生视觉传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外仿生视觉传感器，其特征在于，包括：/n兴奋型感光单元和抑制型感光单元，所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元均用于提取目标光信号中设定波段的光信号，并将所述设定波段的光信号转换为电流信号；/n传感控制单元，所述传感控制单元与所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元电连接，所述传感控制单元用于根据所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元转换的电流信号之间的差异，输出表征所述设定波段的光信号的光强变化量的电流信号；/n其中，所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元分布在所述红外仿生视觉传感器中的不同区域，所述设定波段包括红外线波段。/n

【技术特征摘要】
1.一种红外仿生视觉传感器，其特征在于，包括：
兴奋型感光单元和抑制型感光单元，所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元均用于提取目标光信号中设定波段的光信号，并将所述设定波段的光信号转换为电流信号；
传感控制单元，所述传感控制单元与所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元电连接，所述传感控制单元用于根据所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元转换的电流信号之间的差异，输出表征所述设定波段的光信号的光强变化量的电流信号；
其中，所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元分布在所述红外仿生视觉传感器中的不同区域，所述设定波段包括红外线波段。


2.根据权利要求1所述的红外仿生视觉传感器，其特征在于，所述兴奋型感光单元包括第一感光器件，所述抑制型感光单元包括第二感光器件，所述第一感光器件和所述第二感光器件均为红外光敏器件。


3.根据权利要求1所述的红外仿生视觉传感器，其特征在于，所述兴奋型感光单元包括第一感光器件以及设置在所述第一感光器件上的第一滤光器件，所述抑制型感光单元包括第二感光器件以及设置在所述第二感光器件上的第二滤光器件；
所述第一感光器件和所述第二感光器件均为红外光敏器件；
和/或，所述第一滤光器件和所述第二滤光器件均为红外滤光器件。


4.根据权利要求1所述的红外仿生视觉传感器，其特征在于，所述兴奋型感光单元包括第一感光器件以及设置在所述第一感光器件上的第一滤光器件，所述抑制型感光单元包括第二感光器件以及设置在所述第二感光器件上的第二滤光器件；
所述第一感光器件为红外光敏器件，所述第二滤光器件为红外滤光器件；或者，所述第一滤光器件为红外滤光器件，所述第二感光器件为红外光敏器件；
所述传感控制单元还用于对所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元的光谱响应特性的一致性进行校正。


5.根据权利要求1-4中任一所述的红外仿生视觉传感器，其特征在于，所述兴奋型感光单元和所述兴奋型感光单元呈阵列排布，以形成像素单元；
所述传感控制单元用于根据所述像素单元中的所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元转换的电流信号之间的差异，输出表征所述设定波段的光信号的光强变化量的电流信号。


6.根据权利要求5所述的红外仿生视觉传感器，其特征在于，所述像素单元包括一个所述兴奋型感光单元和四个所述抑制型感光单元；四个所述抑制型感光单元围绕所述兴奋型感光单元设置，且分别与所述兴奋型感光单元相接。


7.根据权利要求6所述的红外仿生视觉传感器，其特征在于，所述兴奋型感光单元和所述抑制型感光单元的形状均为矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：施路平，杨哲宇，赵蓉，王韬毅，何伟，裴京，
申请(专利权)人：北京灵汐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11