用于采集基于帧的图像和基于事件的图像的混合像素电路制造技术

本发明专利技术提供了一种像素电路。所述像素电路包括：电流变化检测器，用于检测来自输入端口的光电流的变化；一个或多个像素单元，每个像素单元包括一个或多个光电二极管和对应转移栅晶体管以及复位晶体管，其中，每个转移栅晶体管的源极连接到对应光电二极管的阴极，并且每个转移栅晶体管的漏极连接到所述复位晶体管的源极；一个或多个选择器电路，所述选择器电路响应于控制信号，将所述复位晶体管的漏极连接到所述电流变化检测器的所述输入端口或固定电压。本发明专利技术实现了基于帧的图像和基于事件的图像的良好配准。件的图像的良好配准。件的图像的良好配准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于采集基于帧的图像和基于事件的图像的混合像素电路


[0001]本专利技术涉及一种用于采集基于帧的图像和基于事件的图像的像素电路。

技术介绍

[0002]传统的图像数据是通过基于帧的图像传感器获得的。基于帧的图像数据是逐帧的每个像素的光强度数据。基于事件的图像传感器又称为动态视觉传感器(Dynamic Vision Sensor，DVS)，由于此类传感器具备低延迟(高速度)、高动态范围和低功耗的变化检测功能，因此有望主要用作移动设备新型相机系统的组件。基于事件的图像数据是数据阵列，其中至少包括图像区域中的事件位置及其事件时间戳。
[0003]然而，基于事件的图像传感器存在一个问题，即无法单凭此类传感器获得传统图像。因此，它们的应用限于汽车应用等机器视觉领域。作为解决这个问题的一种方案，可以使用配有基于事件的图像传感器和基于帧的图像传感器的双相机系统，但这种双相机系统会增加相机模块的尺寸，并且需要实现算法来配准两种图像，即基于事件的图像和基于帧的图像。
[0004]例如，现有技术至少存在以下两个问题：
[0005]在分辨率方面，基于事件的图像传感器难以提高图像分辨率，因为与传统的基于帧的图像传感器的像素电路相比，基于事件的图像传感器的像素电路更复杂。由于测量光强度需要附加电路，在基于异步时间的图像传感器(Asynchronous Time
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based Image Sensor，ATIS)和动态主动式像素视觉传感器(Active pixel Vision Image Sensor，DAVIS)等传感器中，这个问题更加严重。
[0006]在图像质量方面，由于基于事件的像素和基于帧的像素彼此具有不同的尺寸，基于事件的像素和基于帧的像素的复合排列不仅使得它们难以相互调整像素排列的周期性，而且由于周期性的不同，还会周期性地产生固定模式噪声。

技术实现思路

[0007]为了实现两种类型的图像采集而不出现上述问题，本专利技术公开了一种像素电路和一种驱动所述电路的方法。在所述像素电路中，基于帧的图像传感器的一部分(例如光电二极管)连接到事件检测电路，而不使图像特性(分辨率、颜色重构、噪声等)发生重大改变。同时，实施例使得能够从一个图像传感器电路获得传统的彩色图像和变化检测图像。这意味着，所述基于帧的图像和所述基于事件的图像具有良好的配准，从而减少图像处理负载。
[0008]本专利技术提供了一种像素电路，以实现基于帧的图像和基于事件的图像的良好配准。
[0009]根据第一方面，提供了一种像素电路，所述像素电路包括：电流变化检测器，用于检测来自输入端口的光电流的变化；一个或多个像素单元，每个像素单元包括一个或多个光电二极管和对应转移栅晶体管以及复位晶体管，其中，每个转移栅晶体管的源极连接到对应光电二极管的阴极，并且每个转移栅晶体管的漏极连接到所述复位晶体管的源极；一
个或多个选择器电路，每个选择器电路响应于控制信号，将一个或多个所述像素单元的所述复位晶体管的漏极连接到所述电流变化检测器的所述输入端口或固定电压。
[0010]在所述第一方面的第一种可能的实现方式中，将钳位光电二极管用作所述一个或多个像素单元的所述一个或多个光电二极管。
[0011]在所述第一方面的第二种可能的实现方式中，所述电流变化检测器和所述一个或多个选择器电路布置在单独的基板上。
[0012]在所述第一方面的第三种可能的实现方式中，提供了一种操作每个像素单元的方法，包括：将所述复位晶体管的所述漏极连接到所述电流变化检测器的输入端口；作为基于事件的传感器模式，接通所述复位晶体管和所述转移栅晶体管以检测光强度的变化；将所述复位晶体管的所述漏极连接到所述固定电压；作为基于帧的传感器模式，关断所述转移栅晶体管以积累光电子，并且切换所述像素单元中的每个晶体管以输出与所述积累的光电子量对应的信号。
[0013]结合所述第三种可能的实现方式，在所述第一方面的第四种可能的实现方式中，所述方法还包括：为每一组连接到相同选择器电路的一个或多个所述像素单元单独设置模式。
[0014]在所述第一方面的第五种可能的实现方式中，提供了一种操作每个像素单元的方法，包括：将所述复位晶体管的所述漏极连接到所述电流变化检测器的输入端口；作为基于事件的传感器模式，接通所述复位晶体管和一部分所述转移栅晶体管，以检测连接到所述转移栅晶体管的所述光电二极管处的光强度变化；作为基于帧的传感器模式，关断剩余的所述转移栅晶体管，以积累在连接到所述剩余转移栅晶体管的所述光电二极管中产生的光电子；将所述复位晶体管的所述漏极连接到所述固定电压；切换所述像素单元中的每个晶体管，以输出与所述积累的光电子量对应的信号。
[0015]结合所述第五种可能的实现方式，在所述第一方面的第六种可能的实现方式中，所述方法还包括：为所述像素单元中每一组的一个或多个所述光电二极管单独设置模式。
[0016]在所述第一方面的第七种可能的实现方式中，图像传感器包括：所述像素电路；处理器，用于通过读出所述光电二极管积累的光电子重构图像数据，所述图像数据是通过所述电流变化检测器获取的。
[0017]在所述第一方面的第八种可能的实现方式中，相机系统包括：所述像素电路；处理器，用于通过读出所述光电二极管积累的光电子重构图像数据，所述图像数据是通过所述电流变化检测器获取的。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面简要介绍描述实施例或现有技术所需的附图。显而易见的是，下面描述中的附图仅示出了本专利技术的一些实施例，并且本领域普通技术人员仍可以在不付出创造性劳动的前提下根据这些附图获得其它附图。
[0019]图1示出了本专利技术实施例提供的像素电路1的示例；
[0020]图2示出了典型的基于事件的像素电路；
[0021]图3示出了典型的基于帧的像素电路；
[0022]图4示出了当复位漏极连接到电流变化检测器200时像素电路1的操作；
[0023]图5示出了当复位漏极连接到固定电压时像素电路1的操作；
[0024]图6示出了包括一个像素单元300的像素电路1的示例；
[0025]图7示出了包括多个像素单元300的像素电路1的示例；
[0026]图8示出了包括多个选择器电路100和多个像素单元300的像素电路1的示例；
[0027]图9示出了包括一个光电二极管的像素单元300的示例；
[0028]图10示出了包括多个光电二极管的像素单元300的示例；
[0029]图11示出了包括用于双转换增益(Dual Conversion Gain，DCG)功能的晶体管的像素单元300的示例；
[0030]图12示出了在曝光周期期间像素电路1的操作示例；
[0031]图13示出了在读出周期期间所述像素电路1的操作示例；
[0032]图14示出了在基于帧的传感器模式和基于事件的传感器模式之间切换控制的示例；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种像素电路，其特征在于，所述像素电路包括：电流变化检测器，用于检测来自输入端口的光电流的变化；一个或多个像素单元，每个像素单元包括一个或多个光电二极管和对应转移栅晶体管以及复位晶体管，其中，每个转移栅晶体管的源极连接到对应光电二极管的阴极，并且每个转移栅晶体管的漏极连接到所述复位晶体管的源极；一个或多个选择器电路，每个选择器电路响应于控制信号，将一个或多个所述像素单元的所述复位晶体管的漏极连接到所述电流变化检测器的所述输入端口或固定电压。2.根据权利要求1所述的像素电路，其特征在于，将钳位光电二极管用作所述一个或多个像素单元的所述一个或多个光电二极管。3.根据权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述电流变化检测器和所述一个或多个选择器电路布置在单独的基板上。4.一种操作根据权利要求1所述的每个像素单元的方法，其特征在于，所述方法包括：将所述复位晶体管的所述漏极连接到所述电流变化检测器的输入端口；作为基于事件的传感器模式，接通所述复位晶体管和所述转移栅晶体管以检测光强度的变化；将所述复位晶体管的所述漏极连接到所述固定电压；作为基于帧的传感器模式，关断所述转移栅晶体管以积累光电子，并且切换所述像素单元中的每个晶体管以输出与所述积累的光电子量对应的信号。5.根据权利要求4所述的操作方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：石井隆雄，工藤義治，物井诚，史斌，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：