可输出时间信号及进行模拟运算的像素电路制造技术

一种可进行模拟运算的像素电路，包含光二极管、第一时间电路、第二时间电路以及运算电路。在第一期间中，光二极管检测的第一光能量储存于第一时间电路。在第二期间中，光二极管检测的第二光能量储存于第二时间电路。在运算期间中，第一时间电路根据第一光能量输出第一脉冲长度的第一检测信号且第二时间电路根据第二光能量输出第二脉冲长度的第二检测信号，以供运算电路进行计算。以供运算电路进行计算。以供运算电路进行计算。

【技术实现步骤摘要】
可输出时间信号及进行模拟运算的像素电路


[0001]本专利技术涉及一种像素结构，更特别涉及一种可输出对应检测光能量的脉冲长度信号及进行模拟运算的像素电路。

技术介绍

[0002]目前，光学式传感器用于输出电压值以供模拟数字转换器转换为数字图像帧后，光学式传感器的处理器再根据所述数字图像帧进行后续运算，例如计算位移量或进行动作检测。
[0003]然而，在数字后端进行运算的光学式传感器中，数字后端通常需要帧缓冲器来储存整张数字图像帧。一般而言，光学式传感器必须具备两个帧缓冲器以供储存像素数据。
[0004]有鉴于此，一种能够在模拟阶段直接进行各种像素数据运算的像素结构则为所需。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种以脉冲长度表示检测光强度的像素电路，并利用脉冲长度信号进行像素内(intra
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pixel)及像素间(inter
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pixel)的像素层级运算。
[0006]本专利技术提供一种包含光二极管、第一时间电路以及第二时间电路的像素电路。所述光二极管用于产生光能量。所述第一时间电路用于在第一期间储存所述光二极管产生的第一光能量，并在运算期间根据所述第一光能量输出具有第一脉冲长度的第一检测信号。所述第二时间电路用于在第二期间储存所述光二极管产生的第二光能量，并在所述运算期间根据所述第二光能量输出具有第二脉冲长度的第二检测信号。
[0007]本专利技术还提供一种包含光二极管、第一时间电路、第二时间电路以及加法电路的模拟运算像素电路。所述光二极管用于产生光能量。所述第一时间电路用于在第一期间储存所述光二极管产生的第一光能量，并在运算期间根据所述第一光能量输出具有第一脉冲长度的第一检测信号。所述第二时间电路用于在第二期间储存所述光二极管产生的第二光能量，并在所述运算期间根据所述第二光能量输出具有第二脉冲长度的第二检测信号。所述加法电路耦接所述第一时间电路及所述第二时间电路，并包含运算电容、第一运算晶体管及第二运算晶体管。所述第一运算晶体管用于在所述运算期间根据所述第一脉冲长度控制第一电流对所述运算电容的第一充电时间。所述第二运算晶体管用于在所述运算期间根据所述第二脉冲长度控制第二电流对所述运算电容的第二充电时间。
[0008]本专利技术还提供一种包含光二极管、第一时间电路、第二时间电路以及减法电路的模拟运算像素电路。所述光二极管用于产生光能量。所述第一时间电路用于在第一期间储存所述光二极管产生的第一光能量，并在运算期间根据所述第一光能量输出具有第一脉冲长度的第一检测信号。所述第二时间电路用于在第二期间储存所述光二极管产生的第二光能量，并在所述运算期间根据所述第二光能量输出具有第二脉冲长度的第二检测信号。所述减法电路耦接所述第一时间电路及所述第二时间电路，并包含运算电容、第一运算晶体
管及第二运算晶体管。所述第一运算晶体管用于在所述运算期间根据所述第一脉冲长度控制第一电流对所述运算电容的充电时间。所述第二运算晶体管用于在所述运算期间根据所述第二脉冲长度控制第二电流对所述运算电容的放电时间。
[0009]本专利技术实施例的时间电路用于储存不同期间的检测光能量及输出不同脉冲长度的检测信号，其中，所述脉冲长度与所述检测光能量呈正相关。
[0010]为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，于本专利技术的说明中，相同的构件以相同的符号表示，于此合先述明。
附图说明
[0011]图1是本专利技术实施例的光传感器的像素架构的方框示意图；
[0012]图2是本专利技术实施例的像素电路的电路图；
[0013]图3是本专利技术实施例的像素电路的时间电路的电路图；
[0014]图4A是图3的时间电路的运行时序图；
[0015]图4B是图2的像素电路的运行时序图；
[0016]图5是本专利技术实施例的像素电路的减法电路的电路图；
[0017]图6是本专利技术实施例的像素电路的加法电路的电路图；
[0018]图7是本专利技术实施例的像素电路的绝对差分电路的电路图；
[0019]图8是本专利技术实施例的像素电路的递归运算电路的电路图；
[0020]图9是图8的递归运算电路的运行时序图；及
[0021]图10是本专利技术实施例的像素电路的一种应用的示意图。
[0022]附图标记说明
[0023]10、200
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像素电路
[0024]12
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运算电路
[0025]14
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判断电路
[0026]2a
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第一时间电路
[0027]2b
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第二时间电路
[0028]PD
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光二极管
[0029]SWrst
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重置晶体管
[0030]SWt
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转移晶体管
[0031]A
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第一检测信号
[0032]B
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第二检测信号
[0033]T1、T2
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脉冲长度
具体实施方式
[0034]本专利技术是涉及一种可在像素层级(pixel
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wise)进行模拟运算的像素电路。每个像素输出具有对应检测光能量的脉冲长度的检测信号。运算电路针对脉冲长度信号(pulse width signal)进行模拟运算。模拟运算后的电压值可再经过电压
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时间转换电路转换成脉冲长度信号后，以相同或其他运算电路进行下一次模拟运算。藉此，可在模拟阶段即完成所有数据运算，而无须先转换为数字数据。
[0035]请参照图1所示，其为本专利技术实施例的光传感器(例如CMOS图像传感器)的像素架构的方框示意图。所述像素架构包含像素电路10及运算电路12。像素电路10用于输出不同期间的检测信号，例如图1中以信号A及信号B表示不同期间检测的不同检测信号。本专利技术中，检测信号A及B以脉冲长度T1及T2表示像素电路10所检测的光能量的大小，其中，当检测光能量越大，相对应的检测信号A或B的脉冲长度越长。
[0036]运算电路12包含任何用以进行信号之间运算的电路，例如本专利技术说明中以图5的减法电路、图6的加法电路以及图7的绝对差分电路来说明，但不限于此。在包含多个像素的像素阵列中，运算电路12可配置于每一像素内以对像素内数据进行处理或配置像素之间以对像素间数据进行处理。
[0037]某些实施方式中，所述像素架构还可另包含判断电路14，该判断电路14例如包含比较器，用以比较运算电路12的输出结果与预定阈值，以判断应用本专利技术的像素架构的装置的运行状态。例如，当本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种像素电路，该像素电路包含：光二极管，该光二极管用于产生光能量；第一时间电路，该第一时间电路用于在第一期间储存所述光二极管产生的第一光能量，并在运算期间根据所述第一光能量输出具有第一脉冲长度的第一检测信号；以及第二时间电路，该第二时间电路用于在第二期间储存所述光二极管产生的第二光能量，并在所述运算期间根据所述第二光能量输出具有第二脉冲长度的第二检测信号。2.根据权利要求1所述的像素电路，其中，在第一运算期间，储存所述第一光能量的所述第一期间早于储存所述第二光能量的所述第二期间，且在第二运算期间，储存所述第一光能量的所述第一期间晚于储存所述第二光能量的所述第二期间。3.根据权利要求1所述的像素电路，还包含重置晶体管，该重置晶体管用于在所述第一期间重置所述第一时间电路并在所述第二期间重置所述第二时间电路。4.根据权利要求3所述的像素电路，其中，所述第一时间电路包含：第一电容，该第一电容具有第一端连接所述重置晶体管，并用于储存所述第一光能量；第一晶体管，该第一晶体管用于受到第一控制信号控制以将所述第一光能量转换为所述第一检测信号；第二晶体管，该第二晶体管连接于所述第一电容与所述第一晶体管之间，其中所述第二晶体管在所述第二期间不导通；以及第三晶体管，该第三晶体管连接于所述第一电容的第二端与地电压之间。5.根据权利要求4所述的像素电路，其中在所述运算期间中，所述第一控制信号为斜坡信号，以将所述第一光能量转换为所述第一检测信号，且当所述第一光能量越大，所述第一检测信号的所述第一脉冲长度越长。6.根据权利要求3所述的像素电路，其中所述第二时间电路包含：第二电容，该第二电容具有第一端连接所述重置晶体管，并用于储存所述第二光能量；第一晶体管，该第一晶体管用于受到第二控制信号控制以将所述第二光能量转换为所述第二检测信号；第二晶体管，该第二晶体管连接于所述第二电容与所述第一晶体管之间，其中所述第二晶体管在所述第一期间不导通；以及第三晶体管，该第三晶体管连接于所述第二电容的第二端与地电压之间。7.根据权利要求6所述的像素电路，其中在所述运算期间中，所述第二控制信号为斜坡信号，以将所述第二光能量转换为所述第二检测信号，其中，当所述第二光能量越大，所述第二检测信号的所述第二脉冲长度越长。8.一种模拟运算像素电路，该模拟运算像素电路包含：光二极管，该光二极管用于产生光能量；第一时间电路，该第一时间电路用于在第一期间储存所述光二极管产生的第一光能量，并在运算期间根据所述第一光能量输出具有第一脉冲长度的第一检测信号；第二时间电路，该第二时间电路用于在第二期间储存所述光二极管产生的第二光能量，并在所述运算期间根据所述第二光能量输出具有第二脉冲长度的第二检测信号；以及
加法电路，该加法电路耦接所述第一时间电路及所述第二时间电路，并包含：运算电容；第一运算晶体管，该第一运算晶体管用于在所述运算期间根据所述第一脉冲长度控制第一电流对所述运算电容的第一充电时间；及第二运算晶体管，该第二运算晶体管用于在所述运算期间根据所述第二脉冲长度控制第二电流对所述运算电容的第二充电时间。9.根据权利要求8所述的模拟运算像素电路，其中在第一运算期间，储存所述第一光能量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘仁杰，吴志桓，柯怡贤，刘汉麒，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：