一种带数字像素存储的差量图像传感器制造技术

本发明专利技术属于图像传感器技术领域，尤其涉及一种带数字像素存储的差量图像传感器，包括像素阵列和多个采集电路，每个所述采集电路均包括至少一个传感器电路，用于根据照亮对应所述光传感器的至少一个像素的光信号生成传感器信号VSIG；至少一个模数转换电路，用于根据所述传感器信号VSIG生成当前数字信号；至少一个数字存储电路，用于存储先前数字信号；至少一数字比较电路，用于将所述当前数字信号的电平与所述先前数字信号的电平比较，并判断所述当前数字信号是否存在变化的电平；至少一个数字输出电路，在所述当前数字信号存在变化的电平时，生成一事件信号并输出。生成一事件信号并输出。生成一事件信号并输出。

【技术实现步骤摘要】
一种带数字像素存储的差量图像传感器


[0001]本专利技术属于图像传感器
，尤其涉及一种带数字像素存储的差量图像传感器。

技术介绍

[0002]现有技术中，每个像素或每个小的像素子集具有一个ADC的图像传感器是众所周知的，这些通常用于在像素中进行重要处理的应用，例如X射线粒子轨迹追踪或卫星成像。
[0003]另，使用模拟域中的图像像素级变化检测、存储和比较来生成事件的图像传感器是众所周知的，模拟域中的比较和存储提供优于数字方法的优点和缺点，优点为可基于紧凑的结构来实现，缺点则为逐渐存储退化，包括“热像素”、对失配的敏感性、光到电转换功能的灵活性降低等。
[0004]在像素之间共享电路的图像传感器是众所周知的，例如，Suh等人在2020年已提出。共享在图像传感器设计中至关重要，基于共享实现创建密集的像素阵列和高像素分辨率。
[0005]CMOS图像传感器在优化的代工工艺中以专业工艺大批量生产，CMOS数字逻辑器件采用优化的代工工艺大批量生产。两种工艺的密度都在增加，尤其是数字逻辑工艺的密度，增加的密度允许增加与图像传感器中的像素电路相关的数字电路。此外，像素电路中前级的数字存储在存储的保真度和存储级的后续处理方面具有优势。
[0006]塞拉诺
·
戈塔雷多纳等人，则解决了在亚阈值操作中使用晶体管的动态视觉传感器的标准模拟存储实现中不匹配的问题。由于这种晶体管模式下的操作只能在有限的范围内正常工作，因此它们使用全局模拟反馈到整个阵列的采集电路的模拟部分以获得令人满意的操作。

技术实现思路

[0007]可能需要改进的带数字像素存储的差量图像传感器，特别地，可能需要以时间顺序方式使用数字存储和事件计算，这特别适用于像素之间的资源共享而不会降低性能。特别地，可能需要基于存储的数字电平或事件输出来调制模拟电路参数，因为该反馈是通过数字控制下的开关有效实现的。特别地，可能需要基于本地存储的像素数字电平或事件输出的模拟电路参数的调制，因为在数字控制下用开关有效地实现了该反馈。特别地，可能需要能够实现面积优化的小像素结构，产生高分辨率和成本优化的传感器。特别地，可能需要改进的像素电路的增量图像传感器，该像素电路具有像素中先前照明强度的表示的数字存储。特别地，可能需要利用数字像素内转换和存储的优点实现区域优化的小像素结构，产生高分辨率和成本优化的传感器。
[0008]独立权利要求的主题可以满足这种需求。在从属权利要求中限定了有利实施例。
[0009]本专利技术的一个方面涉及一种带数字像素存储的差量图像传感器，包括像素阵列和多个采集电路，所述像素阵列包括多个单位像素，每个所述采集电路对应至少一个单位像
素；其中，每个所述采集电路均包括：
[0010]至少一个传感器电路，每个所述传感器电路均包括光传感器，所述光传感器用于根据照亮对应所述光传感器的至少一个像素的光信号生成传感器信号VSIG；
[0011]至少一个模数转换电路，所述模数转换电路用于根据所述传感器信号VSIG生成当前数字信号；
[0012]至少一个数字存储电路，所述数字存储电路用于存储先前数字信号，其中，所述先前数字信号为根据先前的传感器信号VSIG生成的数字信号；
[0013]至少一数字比较电路，所述数字比较电路用于将所述当前数字信号的电平与所述先前数字信号的电平比较，并判断所述当前数字信号是否存在变化的电平；
[0014]至少一个数字输出电路，所述数字输出电路用于在所述当前数字信号存在变化的电平时，生成一事件信号并输出。
[0015]在一些实施例中，一个采集电路至少对应两个彼此相邻的单位像素。
[0016]在一些实施例中，所述传感器电路响应于一控制信号而产生所述传感器信号VSIG，且所述传感器信号VSIG基于所述控制信号的控制而改变其与光强的对应关系，和/或，
[0017]所述传感器电路在操作期间响应于一控制信号而产生所述传感器信号VSIG，且所述传感器信号VSIG基于所述控制信号的控制而改变其与光强的对应关系，其中，一个所述控制信号作用于整个所述像素阵列或者所述像素阵列中的局部单位像素。
[0018]在一些实施例中，所述传感器电路下产生的所述传感器信号VSIG与光强具有以下任一一种对应关系：
[0019]所述传感器信号VSIG信号与光强呈线性相关，或，
[0020]所述传感器信号VSIG信号与光强呈非线性相关，其中，所述非线性相关包括但不限于呈对数变化；或，
[0021]所述传感器信号VSIG信号与光强呈非线性和线性相关的组合关系；其中，以上对应关系响应于一控制信号而变化。
[0022]在一些实施例中，a)所述模数转换电路包括比较器，所述比较器用于将所述传感器信号VSIG与以下任一扫描信号进行比较：
[0023]aa)一模拟扫描输入信号；
[0024]bb)连续的模拟扫描输入信号，其中，每个模拟扫描输入信号提供不同的斜坡信号斜率；
[0025]其中，单独或连续的模拟扫描输入信号用于提供至至少一个所述模数转换电路；和/或，
[0026]b)所述模数转换电路还用于向至少一个单位像素提供与扫描信号并行的至少一个数字代码，所述数字代码包括但不限于格雷码。
[0027]在一些实施例中，所述扫描信号是线性斜坡，或，
[0028]所述扫描信号是非线性斜坡，或，
[0029]所述扫描信号在操作期间改变，和/或，
[0030]所述扫描信号的周期在操作期间改变，和/或，
[0031]所述扫描信号在操作期间按照特定时间中断，所述特定时间在操作期间实施设置
或预先设置。
[0032]在一些实施例中，还包括至少一参考像素，所述参考像素用于限定斜坡信号；其中，所述参考像素设置于所述像素阵列之外。
[0033]在一些实施例中，所述数字比较电路在所述模拟信号的扫描期间与所述先前数字信号的电平比较；或，
[0034]所述数字比较电路在所述模拟信号的扫描之后与所述先前数字信号的电平比较。
[0035]在一些实施例中，所述数字比较电路使用动态逻辑进行电平的比较，或，
[0036]所述数字比较电路使用静态逻辑进行电平的比较。
[0037]在一些实施例中，所述数字输出电路用于根据所述数字比较电路在相邻像素中的比较结果输出所述输出信号，或，
[0038]所述数字输出电路用于根据相邻像素在固定配置中的函数或在操作期间改变的配置中的函数生成输出信号，其中，函数包括但不限于平均函数。
[0039]在一些实施例中，所述数字输出电路用于根据相邻像素的输出生成事件信号，或，
[0040]所述输出电路用于根据相邻像素中存储的电平生成事件信号，或，
[0041]所述输出电路用于根据多个预先存储的存储值生成事件信号。
[0042]在一些实施例中，所述数字输出电路用于生成指示电平改变的方向的事件信号，和/或，
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带数字像素存储的差量图像传感器，其特征在于，包括像素阵列和多个采集电路，所述像素阵列包括多个单位像素，每个所述采集电路对应至少一个单位像素；其中，每个所述采集电路均包括：至少一个传感器电路，每个所述传感器电路均包括光传感器，所述光传感器用于根据照亮对应所述光传感器的至少一个像素的光信号生成传感器信号VSIG；至少一个模数转换电路，所述模数转换电路用于根据所述传感器信号VSIG生成当前数字信号；至少一个数字存储电路，所述数字存储电路用于存储先前数字信号，其中，所述先前数字信号为根据先前的传感器信号VSIG生成的数字信号；至少一数字比较电路，所述数字比较电路用于将所述当前数字信号的电平与所述先前数字信号的电平比较，并判断所述当前数字信号是否存在变化的电平；至少一个数字输出电路，所述数字输出电路用于在所述当前数字信号存在变化的电平时，生成一事件信号并输出；其中，一个采集电路至少对应两个彼此相邻的单位像素。2.根据权利要求1所述的带数字像素存储的差量图像传感器，其特征在于，所述传感器电路响应于一控制信号而产生所述传感器信号VSIG，且所述传感器信号VSIG基于所述控制信号的控制而改变其与光强的对应关系，和/或，所述传感器电路在操作期间响应于一控制信号而产生所述传感器信号VSIG，且所述传感器信号VSIG基于所述控制信号的控制而改变其与光强的对应关系，其中，一个所述控制信号作用于整个所述像素阵列或者所述像素阵列中的局部单位像素；所述传感器电路下产生的所述传感器信号VSIG与光强具有以下任一一种对应关系：所述传感器信号VSIG信号与光强呈线性相关，或，所述传感器信号VSIG信号与光强呈非线性相关，其中，所述非线性相关包括但不限于呈对数变化；或，所述传感器信号VSIG信号与光强呈非线性和线性相关的组合关系；其中，以上对应关系响应于一控制信号而变化。3.根据权利要求1所述的带数字像素存储的差量图像传感器，其特征在于，a)所述模数转换电路包括比较器，所述比较器用于将所述传感器信号VSIG与以下任一扫描信号进行比较：aa)一模拟扫描输入信号；bb)连续的模拟扫描输入信号，其中，每个模拟扫描输入信号提供不同的斜坡信号斜率；其中，单独或连续的模拟扫描输入信号用于提供至至少一个所述模数转换电路；和/或，b)所述模数转换电路还用于向至少一个单位像素提供与扫描信号并行的至少一个数字代码，所述数字代码包括但不限于格雷码。4.根据权利要求3所述的带数字像素存储的差量图像传感器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：查颖云，罗杰，
申请(专利权)人：深圳锐视智芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：