可选择输出时间差分数据或图像数据的像素电路制造技术

一种可输出时间差分数据或图像数据的像素电路，包含第一时间电路及第二时间电路。第一时间电路用于储存第一期间与第二期间的检测光能量以作为所述时间差分数据。第二时间电路用于储存所述第二期间的检测光能量以作为所述图像数据。所述像素电路可在不同运行模式下输出所述时间差分数据或所述图像数据对应的脉冲宽度信号。的脉冲宽度信号。的脉冲宽度信号。

【技术实现步骤摘要】
可选择输出时间差分数据或图像数据的像素电路


[0001]本专利技术涉及一种像素结构，更特别涉及一种可选择输出对应时间差分数据及图像数据的脉冲宽度信号的像素电路。

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宽度表示检测光强度的像素电路，并利用脉冲宽度信号进行像素内(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、第二时间电路、第一比较器以及第二比较器的像素电路。所述光二极管用于产生光能量。所述第一时间电路包含第一电容具有第一端耦接所述光二极管。所述第二时间电路包含第二电容具有第一端耦接所述光二极管。所述第一比较器包含第一输入晶体管及第二输入晶体管。所述第一输入晶体管配置于所述第一时间电路内并连接至所述第一电容的第二端。所述第二输入晶体管配置于所述第一时间电路外并与其他像素电路共享。所述第二比较器包含第三输入晶体管及第四输入晶体管。所述第三输入晶体管配置于所述第二时间电路内并连接至所述第二电容的第二端。所述第四输入晶体管配置于所述第二时间电路外并与所述其他像素电路共享。
[0007]本专利技术还提供一种包含光二极管、第一时间电路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。所述第一时间电路包含第一电容具有第一端耦接所述光二极管。所述第二时间电路包含第二电容具有第一端耦接所述光二极管。所述第一电容的第二端耦接第一比较器的反向输入端，该第一比较器配置于所述像素电路之外并由所述第一时间电路与其他像素电路共享。所述第二电容的第二端耦接第二比较器的反向输入端，该第二比较器配置于所述像素电路之外并由所述第二时间电路与所述其他像素电路共享。
[0008]本专利技术还提供一种包含源极随耦器、第一时间电路以及第二时间电路的像素电路。所述第一时间电路包含第一电容具有第一端耦接所述源极随耦器。所述第二时间电路包含第二电容具有第一端耦接所述源极随耦器。所述第一电容的第二端耦接第一比较器的反向输入端，该第一比较器配置于所述像素电路之外并由所述第一时间电路与其他像素电路共享。所述第二电容的第二端耦接第二比较器的反向输入端，该第二比较器配置于所述像素电路之外并由所述第二时间电路与所述其他像素电路共享。
[0009]本专利技术还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。所述光二极管用于在第一期间产生第一光能量并在第二期间产生第二光能量。所述第一时间电路用于在所述第一期间被重置，并在所述第二期间依序接收所述第一光能量及所述第二光能量。所述第二时间电路用于在所述第二期间被重置，并在被重置后接收所述第二光能量但不接收所述第一光能量。
[0010]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宽度的检测信号，其中，所述脉冲宽度与所述检测光能量呈正相关。
[0011]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
[0012]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；
[0013]图2是本专利技术实施例的像素电路的电路图；
[0014]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；
[0015]图4A是图3的时间电路的运行时序图；
[0016]图4B是图2的像素电路的运行时序图；
[0017]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；
[0018]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；
[0019]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；
[0020]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；
[0021]图9是图8的递归运算电路的运行时序图；
[0022]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；
[0023]图11A至11C是使用本专利技术实施例的像素电路所执行的不同模式的流程图；
[0024]图12是使用本专利技术实施例的像素电路输出时间差分数据或图像数据的示意图；
[0025]图13是图12的像素电路的运行时序图；
[0026]图14是使用本专利技术实施例的像素电路的像素阵列进行时间差分检测的示意图；
[0027]图15是本专利技术的像素电路的变形例I的电路图；
[0028]图16是图15的像素电路的运行时序图；
[0029]图17是本专利技术的像素电路的变形例II的电路图；
[0030]图18是本专利技术的像素电路的变形例III的电路图；及
[0031]图19是本专利技术的像素电路的变形例IV的电路图。
[0032]附图标记说明
[0033]10、200
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像素电路
[0034]12
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运算电路
[0035]14
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判断电路
[0036]2a
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第一时间电路
[0037]2b
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第二时间电路
[0038]PD
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光二极管
[0039]SWrst
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重置晶体管
[0040]SWt
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转移晶体管
[0041]A
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第一检测信号
[0042]B
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第二检测信号
[0043]T1、T2
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脉冲宽度
具体实施方式
[0044]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宽度的检测信号。运算电路针对脉冲宽度信号(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宽度信号后，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。
[0045]请参照图1所示，其为本专利技术本文档来自技高网...

【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，该第一时间电路包含：第一电容，该第一电容具有第一端耦接所述光二极管；第二时间电路，该第二时间电路包含：第二电容，该第二电容具有第一端耦接所述光二极管；第一比较器，该第一比较器包含：第一输入晶体管，该第一输入晶体管配置于所述第一时间电路内并连接至所述第一电容的第二端；及第二输入晶体管，该第二输入晶体管配置于所述第一时间电路外并与其他像素电路共享；以及第二比较器，该第二比较器包含：第三输入晶体管，该第三输入晶体管配置于所述第二时间电路内并连接至所述第二电容的第二端；及第四输入晶体管，该第四输入晶体管配置于所述第二时间电路外并与所述其他像素电路共享。2.根据权利要求1所述的像素电路，其中，所述其他像素电路是与所述像素电路位于像素阵列的相同列的多个像素电路，所述第一输入晶体管作为所述第一比较器的反向输入端，所述第二输入晶体管作为所述第一比较器的非反向输入端，所述第三输入晶体管作为所述第二比较器的反向输入端，及所述第四输入晶体管作为所述第二比较器的非反向输入端。3.根据权利要求1所述的像素电路，还包含：转移晶体管，该转移晶体管连接于所述光二极管与所述第一电容的所述第一端及所述第二电容的所述第一端之间，用于在第一期间及第二期间将所述光能量转移至所述第一时间电路并在所述第二期间将所述光能量转移至所述第二时间电路；及重置晶体管，该重置晶体管连接于所述转移晶体管与所述第一电容的所述第一端及所述第二电容的所述第一端之间。4.根据权利要求3所述的像素电路，其中，所述第一时间电路还包含第二晶体管，连接于所述第一电容与所述第一输入晶体管之间，所述第二时间电路还包含第二晶体管，连接于所述第二电容与所述第三输入晶体管之间，及所述第一时间电路的所述第二晶体管在所述第二期间不导通，所述第二时间电路的所述第二晶体管在所述第一期间不导通。5.根据权利要求3所述的像素电路，其中，所述第一时间电路用于记录所述第一期间与所述第二期间之间所述光二极管的光能量变化，及所述第二时间电路用于记录所述第二期间中所述光二极管的检测光能量。
6.根据权利要求5所述的像素电路，其中，所述第二输入晶体管用于接收斜坡信号，以使所述第一时间电路输出与所述光能量变化对应的脉冲宽度信号，或依序接收上阈值电压及下阈值电压，以确认所述光能量变化是否超过所述上阈值电压或所述下阈值电压。7.根据权利要求5所述的像素电路，其中所述第四输入晶体管用于接收斜坡信号，以使所述第二时间电路输出与所述检测光能量对应的脉冲宽度信号。8.根据权利要求1所述的像素电路，还包含多个行选择晶体管连接于所述第一时间电路与所述第一比较器之间及连接于所述第二时间电路与所述第二比较器之间。9.一种像素电路，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，该第一时间电路包含：第一电容，该第一电容具有第一端耦接所述光二极管；以及第二时间电路，该第二时间电路包含：第二电容，该第二电容具有第一端耦接所述光二极管，其中，所述第一电容的第二端耦接第一比较器的反向输入端，该第一比较器配置于所述像素电路之外并由所述第一时间电路与其他像素电路共享，及所述第二电容的第二端耦接第二比较器的反向输入端，该第二比较器配置于所述像素电路之外并由所述第二时间电路与所述其他像素电路共享。10.根据权利要求9所述的像素电路，其中，所述其他像素电路是与所述像素电路位于像素阵列的相同列的多个像素电路。11.根据权利要求9所述的像素电路，还包含：转移晶体管，该转移晶体管连接于所述光二极管与所述第一电容的所述第一端及所述第二电容的所述第一端之间，用于在第一期...

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