用于检测与时间有关的图像数据的光敏元件阵列及其外围读出电路制造技术

本发明专利技术涉及一种用于检测与时间有关的图像数据的光敏元件阵列，属于动态视觉传感器领域，由R行×C列单元组成，每个单元包括：具有动态范围压缩特征的光传感器，将高动态范围的入射光信号自主地、无需任何外部控制地转换为低动态范围的输出电压信号；若干电压采样存储单元，所存储的电压通过在不同时间点上对光传感器的输出电压信号进行采样得到；电压读出电路，将电压采样存储单元中的电压同时或时分地读出到光敏元件阵列的外围。还涉及光敏元件阵列的外围读出电路，包括行扫描和时序控制模块、C个放大器以及C个可感知视场活动度的模数转换器，每个模数转换器根据其对应列的单元感知到的视觉信号的幅度大小，调节每次转换中的有效转换周期数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于动态视觉传感器，涉及一种用于检测与时间有关的图像数据的光敏元件阵列及其外围读出电路。

技术介绍

1、当前的图像和视频生成依赖于电子图像传感器，特别是基于cmos工艺的电子图像传感器。其工作原理是以帧为单位，将整个传感平面中的所有像素里经光电转换之后的电压值读出。但这种读出方式在机器视觉应用中会产生大量的冗余数据，特别是当传感器视场中的活动度较低时，大部分像素会重复地输出之前的读出值。这种冗余不仅会增大图像传感器的读出功耗，在要求高速高分辨率读出的情况下，带宽限制会使这种读出方式变得不切实际。同时，大量的传感器生成的数据会增大后端处理的能耗和延时，限制其在机器视觉中的智能应用场景。

2、动态视觉传感器能够打破传统图像传感器中读出功耗和有限数据带宽之间的矛盾。其相关的原始专利为us20080135731。原始专利的特点在于，像素不再只是存储由光电流积分得到的电压值，而是通过将由跨导放大器转换光电流得到的电压先放大，再进行类似异步δ调制的处理过后，自主地检测该像素视场内的光强变化。特别地，只有检测到光强变化的像素才自主地进行输出，减少了本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于检测与时间有关的图像数据的光敏元件阵列，其特征在于：由R行×C列个单元组成，每个单元包括：

2.如权利要求1所述的用于检测与时间有关的图像数据的光敏元件阵列，其特征在于：所述光传感器的动态范围压缩特征以近似对数的输入输出关系呈现，即光传感器的输出电压与输入光强的对数呈近似线性关系。

3.如权利要求2所述的用于检测与时间有关的图像数据的光敏元件阵列，其特征在于：所述单元包括钉扎光电二极管、反相放大器、传输电极门晶体管、第一N型晶体管、第二N型晶体管、第三N型晶体管、第四N型晶体管、第五N型晶体管、第六N型晶体管、第七N型晶体管、第八N型晶体管、第九N型晶...

【技术特征摘要】

1.一种用于检测与时间有关的图像数据的光敏元件阵列，其特征在于：由r行×c列个单元组成，每个单元包括：

2.如权利要求1所述的用于检测与时间有关的图像数据的光敏元件阵列，其特征在于：所述光传感器的动态范围压缩特征以近似对数的输入输出关系呈现，即光传感器的输出电压与输入光强的对数呈近似线性关系。

3.如权利要求2所述的用于检测与时间有关的图像数据的光敏元件阵列，其特征在于：所述单元包括钉扎光电二极管、反相放大器、传输电极门晶体管、第一n型晶体管、第二n型晶体管、第三n型晶体管、第四n型晶体管、第五n型晶体管、第六n型晶体管、第七n型晶体管、第八n型晶体管、第九n型晶体管、第十n型晶体管、第一电容c1、第二电容c2、列读出电压总线vbus，其中：

4.如权利要求2所述的用于检测与时间有关的图像数据的光敏元件阵列，其特征在于：所述单元包括光电二极管、反相放大器、第一n型晶体管、第二n型晶体管、第三n型晶体管、第四n型晶体管、第五n型晶体管、第六n型晶体管、第七n型晶体管、第八n型晶体管、第九n型晶体管、第一电容c1、第二电容c2、列读出电压总线vbus，其中：

5.如权利要求3所述的用于检测与时间有关的图像数据的光敏元件阵列，其特征在于：每个单元的高电平vhigh、第一偏置电压vbias1、参考电压vref、第一采样控制信号sh为所有单元共有，读出电压总线vbus为每列单元共有，第二采样控制信号shs1、第三采样控制信号shs2、复位信号rst、读出选择信号sel为每行单元共有。

6.如权利要求5所述的用于检测与时间有关的图像数据的光敏元件阵列，其特征在于：通过对信号sh、shs1、shs2、rst、以及sel的时序控制，将单元中存储在c1和c2上的电压逐行读出到列并行的vbus上。

7.如权利要求6所述的用于检测与时间有关的图像数据的光敏元件阵列，其特征在于：时序控制步骤如下：

8.一种光敏元件阵列的外围读出电路，其特征在于：包括行扫描和时序控制模块、c个放大器以及c个可感知视场活动度的模数转换器；

9.如权利要求8所述的光敏元件阵列的外围读出电路，其特征在于：所述可感知视场活动度的模数转换器包括如下模块：数模转换器dac、差分dac、比较器、sar逻辑、以及若干开关；所述sar逻辑为可感知视场活动度的sar逻辑，其感知视场活动度的阈值是内置的，或是外部输入的参数。

10.如权利要求9所述的光敏元件阵列的外围读出电路，其特征在于：在所述可感知视场活动度的模数转换器中，所述放大器的差分输出先直接通过比较器比较大小，得到模数转换器输出的最高位第i位的值；模数转换器采样放大器的差分输出，并且模数转换器第i-1位到第0位输出清零；根据sar逻辑内置的或外部输入的感知视场活动度的阈值参数，dac和差分dac的第k位受sar逻辑控制翻转，0≤k<i；根据比较器的输出结果，判断第k位翻转前的dac输出和差分dac输出的差值的绝对值是否大于等于2k×vlsb，其中vlsb为模数转换器输出的最低位对应的电压值；如果否，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨闵昊，
申请(专利权)人：杨闵昊，
类型：发明
国别省市：