本技术提供了一种光电阵列专用的新型读出电路及其方法。该读出电路包含列级控制和行级控制电路,列级控制电路由串联的触发器构成,通过设置触发器的读取参数实现精确控制。
背景技术
当光照射到光敏器件的PN结上时,PN结中原子吸收光子激发,当能量大于禁带宽度时,会产生电子-空穴对的非平衡载流子,在内建电场下,电子移向N区,空穴移向P区,由此形成与内建电场相反的光生电动势。在探测器负载作用下,光生电动势转换为光生电流。输入级电路主要通过积分将光电探测器产生的光电流转化为光电压。传统图像传感器在完成光电压的采样和保持后便将输出输出到阵列外列级计算电路如模数转换器或芯片外系统进行处理。但随着图像传感器像元规模不断增大,海量像元数据的传输和处理给芯片的带宽、功耗和存储带来极大的压力。动态视觉传感器探测在高速运动中的变化物体而忽略不变化或者变化较小的背景,因此动态视觉传感器只产生动态目标的特征信息,忽略背景像素,显著减小像元数据输出规模。
现今动态视觉传感器主要分为两个大类,同步与异步动态视觉传感器。同步动态视觉传感器通过帧差分或是背景剔除的方法,传感器阵列在每个帧周期同步地产生事件信息。同步动态视觉传感器仅报道有同步读出方案,在这个方案中,像元阵列在每一帧探测周期完成后依次输出(通常是从上至下、从左向右)。每个像元提取的有效和无效特征信息在这个过程中都会输出。每一帧具有相同时间长度的探测周期和相同的读出周期,整体是同步的。同步探测-同步读出方案的探测和读出结构简单,其中读出结构是成熟的列级选择、行级选择结构。同时在时序上是前后有序的,易于后续进一步对特征信息的计算和图像复原。但缺点是有效特征信息和无效特征信息都读出,数据量没有压缩,大面阵时读出速率很慢,严重限制了帧频。
异步动态视觉传感器不具有统一的帧周期,每个像元不断检测是否产生事件,并将特征信息送往阵列总线。针对异步探测,仅有异步读出方案已见报道。异步读出方案中,像元特征信息上总线的先后顺序不是由其在阵列中的位置决定,而是由像元产生特征信息的时间先后决定。像元输出特征信息的同时,需要输出地址。异步探测-异步读出方案数据流稀疏,只输出事件信息(即有效特征信息)。缺点是需要像素内的和外围的仲裁/握手电路完成异步读出,且由于输出信息是乱序的,需要在外部对阵列进行重构。总体来说电路复杂度、面积成本大。
实现思路