[发明专利]脉冲阵列式仿视网膜图像传感器

说明书

本发明涉及集成电路领域，为实现模拟生物视网膜感知事物的方式，采取脉冲型式来感知光强的变化，将光强的信息转换为相连的脉冲信号之间的时间间隔，不仅大大增加了图像传感器的动态范围，同时还避免了传统图像传感器量化光强时带来的巨大数据量，能够满足对目标的高速追踪。为此，本发明脉冲阵列式仿视网膜图像传感器，由光电积分单元，比较器，两个反相器，锁存器，二输入与非门，RS触发器和三态门组成；光电积分单元由两部分组成：复位管和光电二极管；复位管为PMOS，其栅端连接像素的复位信号Pixel_rst，其漏端连接光电二极管的阳极作为光电积分的输出端，光电二极管的阴极接地。本发明主要应用于集成电路设计制造场合。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，尤其涉及在图像传感器对高速运动目标的识别应用中。通过在相同的数据带宽的情况下，降低数据率，提升帧频，完成对运动物体的高速探测。

背景技术

近年来，图像传感器的发展日益迅猛，人们对于高速运动的目标进行实时性检测的需求也在不断增大。传统的图像传感器在感知光强时，需要将光强值进行量化处理，以8位的精度为例，每个像素在感知光强后将输出8位的二进制数据。在图像传感器的帧频达到200帧/s，像素阵列规模达到1920*1080的情况下,传输的数据率会达到将近3.32Gbit/s。而且随着画面精度的不断提高，量化的位数也会随之而增加，传输的数据率也会同步提升。数据率的提高不仅会增大对接口电路的压力，且会增加在后端处理过程中的复杂性，给数据在传输过程中带来很大的延迟，导致图像信息无法及时有效的进行处理和分析，即无法实现对高速运动目标的探测。因此，探求有效降低数据率，且更加迅速的感知图像信息的新型方式变得更加的有意义

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出新的技术方案，模拟生物视网膜感知事物的方式，采取脉冲型式来感知光强的变化，将光强的信息转换为相连的脉冲信号之间的时间间隔，不仅大大增加了图像传感器的动态范围，同时还避免了传统图像传感器量化光强时带来的巨大数据量，能够满足对目标的高速追踪。为此，本发明脉冲阵列式仿视网膜图像传感器，由光电积分单元，比较器，两个反相器，锁存器，二输入与非门，RS触发器和三态门组成；光电积分单元由两部分组成：复位管和光电二极管；复位管为PMOS，其栅端连接像素的复位信号Pixel_rst，其漏端连接光电二极管的阳极作为光电积分的输出端，光电二极管的阴极接地；光电积分单元的输出端连接到比较器的正输入端，比较器的负输入端连接到一个参考电平Vref上；比较器的输出端连接反相器一的输入端，反相器一的输出端连接锁存器的数据输入端；锁存器的锁存控制端信号由相位相反的两个高速时钟信号latch和latchb构成，其中latch信号为正相控制信号，当latch信号为低，latchb信号为高时，锁存器进入导通状态；而latchb信号为低，latch信号为高时，锁存器进入锁存状态；锁存器的正相输出端连接到二输入与非门的一个输入端，与非门的另一个输入端连接到锁存器控制信号中的正相控制信号即latch信号，两输入端不进行区分，与非门的输出端连接到反相器二的输入端，反相器二的输出端连接到RS触发器的S输入端，RS触发器的R输入端连接像素复位信号Rst，RS触发器的正相输出端连接到三态门的输入端，三态门的使能端连接像素读出信号Read，三态门的输出端连接像素的输出端。

具体地，首先，复位信号Pixel_rst为高时，光电积分单元中的复位管处于截止状态，此时为像素的曝光期间。光电积分单元将光信号转换为电压信号，在通过和比较器相连的负端参考电压进行实时比较，当比较器的正相输入电压值低于所设定参考电压时，比较器翻转，同时反相器一的输出电压从低电平翻转为高电平，之后，在clk信号为低电平的期间，锁存器的输入端将捕获反相器一的输出高电平，完成锁存器输出由低到高的跳转；