[发明专利]一种提取即时运动的图像传感器及其方法

说明书

本申请涉及传感器技术领域，具体而言，本申请涉及一种提取即时运动的图像传感器及其方法。所述传感器包括帧间差分像素，所述帧间差分像素包括感光差分单元、复位单元及输出单元，其中，感光差分单元包括光电二极管、电容和第一晶体管，光电二极管一端连接电源、另一端连接第一晶体管的栅端，该端定义为光生电荷存储节点，第一晶体管的源极连接电源、漏极连接所述电容的上极板，光电二极管用于接收像素上的入射光信号并将其转化为光生电荷存储在光生电荷存储节点。本申请的图像传感器，没在像素中增加复杂的功能模块，在像素阵列信号读出电路中对数据进行选择性输出，能有效减少图像数据传输量、图像处理延迟与资源消耗，进而提高图像处理效率。

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，更为具体来说，本申请涉及一种提取即时运动的图像传感器及其方法。

背景技术

近年来，图像传感与处理系统在生产生活中被广泛使用。在现有主流的图像传感与处理系统中，图像传感器所产生的图像信号需要完全输出至图像处理系统中进行计算。

然而，随着图像传感器的成像质量不断提高，图像传感器所产生的原始图像数据量不断增大，给数据传输和处理带来了巨大压力。同时，边缘计算、物联网等领域对高速低功耗图像处理的需求越来越高，需要更高效的图像传感与处理系统。

因此，本申请提出了一种提取即时运动的图像传感器及其方法，利用像素的基本结构与光电特性在像素内完成感光和即时的信号差分计算，在像素阵列信号读出电路中对数据进行选择性输出，以至少部分地解决上述技术问题。

发明内容

本发明在计算时仍缓存着原始的像素信号，对于有意义的图像信息能够完整保留，避免了数据的过度简化；本发明利用像素的基本电学特性而非功能电路产生计算结果，计算结果与原始信号同时产生，与采用计算电路进行相比没有计算延迟；本发明没有在像素或外围电路中增加复杂的功能模块，硬件实现代价低。

为实现上述技术目的，本申请提供了一种提取即时运动的图像传感器，包括帧间差分像素，所述帧间差分像素包括：

感光差分单元，包括光电二极管、电容和第一晶体管，光电二极管一端连接电源、另一端连接第一晶体管的栅端，该端定义为光生电荷存储节点，第一晶体管的源极连接电源、漏极连接所述电容的上极板，光电二极管用于接收像素上的入射光信号并将其转化为光生电荷存储在光生电荷存储节点，所述电容上极板用于缓存原始像素信号，所述电容下极板用于产生并缓存像素帧间差分信号；

复位单元，包括第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管，所述第二晶体管的源极与所述感光差分单元的光生电荷存储节点连接、漏极接地、栅极连接第一触发电源，所述第三晶体管的源极与感光差分单元中的电容的上极板连接、漏极接地、栅极连接第二触发电源，所述第四晶体管的源极与所述电容的下极板连接、漏极接地、栅极连接第三触发电源；

输出单元，包括第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管，所述第五晶体管的源极连接电源、栅极连接行地址译码器、漏极与所述第六晶体管和所述第七晶体管的源极相连，所述第六晶体管的栅极与所述电容的上极板连接、漏极作为原始像素信号输出，所述第七晶体管的栅极与所述电容的下极板连接、漏极作为像素帧间差分信号输出。

进一步地，所述图像传感器还包括信号选择处理模块，所述信号选择处理模块包括：

电压比较器，所述电压比较器的负输入端连接参考电压，所述电压比较器的正输入端连接所述像素帧间差分信号输出；

数据选择器，所述数据选择器的第一输入端与所述电压比较器的输出端连接，所述数据选择器的第二输入端连接所述原始像素信号输出；

当所述电压比较器的输出端输出高电平时，所述数据选择器输出原始像素信号，当所述电压比较器的输出端输出零电平时，所述数据选择器输出零电平；

模数转换器，与所述数据选择器的输出端连接，用于对所述数据选择器输出的信号进行模数转换。