專利名稱：面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體CMOS圖像傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的 高速實(shí)時(shí)處理圖像傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
基于半導(dǎo)體CMOS圖像傳感器的視覺芯片對圖像的高速獲取、處理和識別一直是 具有重要意義的問題。高速(> 100幀/秒)的圖像處理在汽車控制、工業(yè)自動化、機(jī)器人 視覺等領(lǐng)域中有很多重要應(yīng)用。傳統(tǒng)的視覺系統(tǒng)中由專用攝像頭和通用計(jì)算機(jī)構(gòu)成，利用 軟件完成圖像處理。這種方式存在幾個(gè)主要問題1)攝像頭傳出的大量圖像數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī) 之間存在I/O瓶頸，從而限制了系統(tǒng)的速度。以目前主流的USB2. 0接口為例，其峰值傳輸 速度約為480Mbps，對于百萬像素級別的圖像即使經(jīng)過壓縮其傳輸速度也很難超過30幀/ 秒。2、圖像處理需要大量在所有像素上重復(fù)的運(yùn)算，這些運(yùn)算即使用目前高性能的CPU完 成其速度仍然不夠，難以滿足實(shí)時(shí)性的需求。幻使用通用計(jì)算機(jī)的功耗較大，嵌入性較差。 基于半導(dǎo)體CMOS圖像傳感器的視覺芯片正是為了解決上述問題而出現(xiàn)的。它模仿人類視 網(wǎng)膜獲取圖像后直接傳輸給大腦神經(jīng)元進(jìn)行處理的原理，通過將圖像傳感器和圖像處理電 路集成在單芯片內(nèi)解決I/O瓶頸問題，通過使用并行的處理單元陣列來完成圖像運(yùn)算來實(shí) 現(xiàn)高速的圖像處理，并且具有單芯片集成、嵌入性好的優(yōu)勢。視覺芯片在世界范圍內(nèi)得到了 廣泛的研究。根據(jù)對圖像處理方式的不同，可分為模擬視覺芯片和數(shù)字視覺芯片；根據(jù)其芯 片完成的功能，可分為專用視覺芯片和通用視覺芯片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器，使 其具有更高的圖像處理速度，更高的集成度，優(yōu)異的系統(tǒng)兼容性，更強(qiáng)的工藝兼容性，和較 低的成本。使其特別適合集成于圖像處理視覺芯片，應(yīng)用于高速運(yùn)動目標(biāo)的實(shí)時(shí)追蹤、機(jī)器 人視覺系統(tǒng)、圖象識別、智能交通、生產(chǎn)線自動產(chǎn)品質(zhì)量檢測及各類智能化玩具等領(lǐng)域。本發(fā)明提供一種面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器，包括一感光像素單元陣列，用于采集入射光線的原始信息，并且把采集的目標(biāo)圖像光 信號轉(zhuǎn)換為電信號；一噪聲去除模塊，該噪聲去除模塊的模擬輸入端與感光像素單元陣列的輸出端連 接，用于消除感光像素單元陣列采集原始圖像時(shí)產(chǎn)生的固定模式噪聲；—可編程增益放大器陣列，該可編程增益放大器陣列的模擬輸入端與噪聲去除模 塊的輸出端連接，用于噪聲去除模塊的輸出信號可編程控制圖像動態(tài)范圍調(diào)節(jié)；一模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列的模擬輸入端與可編程增益放大器陣列的 輸出端連接，用于可編程增益放大器陣列輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將該信號轉(zhuǎn) 換為圖像信息直接輸出，或者將該數(shù)字信號輸入給實(shí)時(shí)視覺芯片中的數(shù)字處理器完成圖像 處理算法；
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一微控制器，該微控制器的第一輸出端與控制感光像素單元陣列的輸入端連接， 第二輸出端與噪聲去除模塊的數(shù)字輸入端連接，第三輸出端與可編程增益放大器陣列的數(shù) 字輸入端連接，第四輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列的數(shù)字輸入端連接；該微控制器的輸入端與 可編程增益放大器陣列的反饋輸出端連接，用于向感光像素單元陣列、噪聲去除模塊、可編 程增益放大器陣列、模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供數(shù)字控制指令，并且獲取可編程增益放大器陣列輸出 的反饋信號。其中所述的噪聲去除模塊、可編程增益放大器陣列和模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列構(gòu)成高速行 并行模擬信號處理單元。其中所述的噪聲去除模塊由噪聲去除單元構(gòu)成，每個(gè)噪聲去除單元由MOS管和采 樣電容構(gòu)成，利用該噪聲去除結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)感光像素單元陣列的輸出圖像信號的固定模式 噪聲消除。其中所述的可編程增益放大器陣列由可編程增益放大器單元構(gòu)成，每個(gè)可編程增 益放大器單元由差分放大器和計(jì)算電容構(gòu)成，可編程增益放大器單元通過反饋信號給微控 制器控制寄存器實(shí)現(xiàn)圖像動態(tài)范圍調(diào)節(jié)。其中所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列由單次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元構(gòu)成，每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 單元由比較器和寄存器構(gòu)成。其中所述的感光像素單元陣列由感光光電二極管單元構(gòu)成，每個(gè)感光光電二極管 單元由感光光電二極管部分和讀出電路部分構(gòu)成，感光光電二極管部分由標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝 的光電二極管層構(gòu)成，用于以較低的成本獲得更高的光靈敏度。其中所述的微控制器由處理器單元、運(yùn)算邏輯單元和寄存器等部件構(gòu)成，微控制 器協(xié)調(diào)控制指令完成實(shí)時(shí)圖像采集，采樣，轉(zhuǎn)換和處理，并且適合擴(kuò)展視覺芯片實(shí)時(shí)圖像處 理的要求。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器，可采用廣泛的標(biāo)準(zhǔn) CMOS工藝制作，電路均可芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單易擴(kuò)展，集成度高，成本低。2、本發(fā)明提供的高速圖像傳感器，由于噪聲去除模塊由相關(guān)雙采樣單元電路構(gòu) 成。每個(gè)相關(guān)雙采樣單元電路只包括一個(gè)采樣電容和一個(gè)MOS選通管，有利于集成在小面 積的行并行處理結(jié)構(gòu)中。利用該相關(guān)雙采樣結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)原始圖像采樣信號的固定模式 噪聲消除，提高采樣圖像質(zhì)量。3、本發(fā)明提供的高速圖像傳感器，由于可編程增益放大器陣列由可編程增益放大 器單元電路構(gòu)成。每個(gè)可編程增益放大器單元電路由兩級結(jié)構(gòu)的差分放大器和計(jì)算電容構(gòu) 成，有利于減小面積集成于行并行處理結(jié)構(gòu)中?？删幊淘鲆娣糯笃鲉卧娐吠ㄟ^反饋信號 給微控制器控制寄存器實(shí)現(xiàn)圖像動態(tài)范圍調(diào)節(jié)，提高采樣圖像質(zhì)量。4、本發(fā)明提供的高速圖像傳感器，由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列由單次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換器 單元電路構(gòu)成。每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元電路由兩級結(jié)構(gòu)比較器和寄存器構(gòu)成。比較器主要包 括兩級結(jié)構(gòu)，分別為差分輸入放大電路，以及單端輸出放大電路。單次比較型結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換 器電路的結(jié)構(gòu)緊湊，適合集成于行并行處理結(jié)構(gòu)中，其功耗低，速度高，可選擇的合理的轉(zhuǎn) 換精度。5、本發(fā)明提供的高速圖像傳感器，由于感光光電二極管單元由標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的
4光電二極管層構(gòu)成。器件結(jié)構(gòu)簡單，減少復(fù)雜工藝層的使用，提高入射光線的投射率和吸收率。6、本發(fā)明提供的高速圖像傳感器，由于微控制器由處理器單元、運(yùn)算邏輯單元、寄 存器等部件構(gòu)成。有利于完成圖像基本算法處理，并且適合擴(kuò)展視覺芯片圖像處理的復(fù)雜 算法要求。7、本發(fā)明提供的高速圖像傳感器特別適合集成于高速實(shí)時(shí)處理圖像處理視覺芯 片，應(yīng)用于高速運(yùn)動目標(biāo)的實(shí)時(shí)追蹤、機(jī)器人視覺系統(tǒng)、圖象識別、智能交通、生產(chǎn)線自動產(chǎn) 品質(zhì)量檢測及各類智能化玩具等領(lǐng)域。


為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1為本發(fā)明提供的面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器的系統(tǒng)框圖；圖2為本發(fā)明提供面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(基 于圖1)；圖3為本發(fā)明提供的感光光電二極管單元101和噪聲去除單元111結(jié)構(gòu)圖(基于 圖2)；圖4為本發(fā)明提供的可編程增益放大器單元121結(jié)構(gòu)圖(基于圖2)；圖5為本發(fā)明提供的單次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元141結(jié)構(gòu)圖(基于圖2)；圖6為本發(fā)明提供的面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器動作時(shí)序示意 圖(基于圖2)。
具體實(shí)施例方式請參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器， 包括一感光像素單元陣列10，用于采集入射光線的原始信息，并且把采集的目標(biāo)圖像 光信號轉(zhuǎn)換為電信號；所述的感光像素單元陣列10由感光光電二極管單元101構(gòu)成，每個(gè) 感光光電二極管單元101由感光光電二極管部分和讀出電路部分構(gòu)成，感光光電二極管部 分由標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的光電二極管層構(gòu)成，用于以較低的成本獲得更高的光靈敏度；基于圖 1所述的面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器的系統(tǒng)框圖，圖2給出了本發(fā)明提供 面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其中N代表感光像素單元陣列 大??；一噪聲去除模塊11，該噪聲去除模塊11的模擬輸入端與感光像素單元陣列10的 輸出端連接，所述的噪聲去除模塊11由噪聲去除單元111構(gòu)成，每個(gè)噪聲去除單元111由 MOS管和采樣電容構(gòu)成，利用該噪聲去除模塊11，以實(shí)現(xiàn)感光像素單元陣列10的輸出圖像 信號的固定模式噪聲消除；基于圖2所述的面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器的 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖3給出了本發(fā)明提供的感光光電二極管單元101和噪聲去除單元111結(jié)構(gòu) 圖。感光光電二極管單元101讀出電路由3管有源結(jié)構(gòu)構(gòu)成。復(fù)位管Ml把光電二極管(PD) 的電壓值復(fù)位(Reset)為電源電壓值(Vdd)，跟隨管M2和選通管M3實(shí)現(xiàn)圖像電壓信號的
5放大和讀寫(兩次分別為Readl和Read2)，同時(shí)輸出結(jié)果(VKead)。噪聲去除單元111只包 括一個(gè)采樣電容和一個(gè)NMOS選通管。在讀寫(Readl)周期，采樣信號和參考電壓(V。ds ref) 通過選通管M3和S1分別加在采樣電容Cl的兩極。此次的采樣信號包括光電壓采樣信號 (Vsignall)以及固定圖像噪聲。在讀寫Oteac^)周期，選通管M3導(dǎo)通，選通管S1關(guān)斷，節(jié)點(diǎn) V。ds浮空。再次的采樣信號包括光電壓采樣信號(Vsignal2)以及固定圖像噪聲。固定圖像噪 聲可以通過將兩次采樣信號結(jié)果相減消除。(如圖6所示，圖6給出的是本發(fā)明提供的面向 實(shí)時(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器一幀圖像逐列復(fù)位和讀寫，處理，轉(zhuǎn)換的動作時(shí)序 示意圖。在復(fù)位動作(Reset)之前和之后，分別完成兩次讀寫(Readl)周期和讀寫(Read2) 周期，有利于提高原始圖像采樣處理效率)；一可編程增益放大器陣列12，該可編程增益放大器陣列12的模擬輸入端與噪聲 去除模塊11的輸出端連接，所述的可編程增益放大器陣列12由可編程增益放大器單元121 構(gòu)成，每個(gè)可編程增益放大器單元121由差分放大器和計(jì)算電容構(gòu)成，可編程增益放大器 單元121通過反饋信號給微控制器13控制寄存器實(shí)現(xiàn)可編程控制圖像動態(tài)范圍調(diào)節(jié)；基 于圖2所述的面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖4給出了本發(fā) 明提供的可編程增益放大器單元121結(jié)構(gòu)圖?？删幊淘鲆娣糯笃鲉卧?21由兩級結(jié)構(gòu)的差 分放大器和計(jì)算電容構(gòu)成。在讀寫(Read2)周期(如圖6所示)，開關(guān)&導(dǎo)通，開關(guān)&關(guān) 斷。Cf為參考電容，l/4Cf、l/2Cf、Cf*2Cf為計(jì)算電容。當(dāng)開關(guān)&導(dǎo)通時(shí)，微控制器13通過 寄存器PGA_ctrl[3:0]控制增益電路選通或者關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)圖像動態(tài)范圍調(diào)節(jié)。寄存器PGA_ ctrl [30]不同的指令，共有15種不同的增益選擇。例如，選擇PGA_ctrl [3:0] % 2、b0100, 增益為Cf/(l/2Cf) =2。參考電壓Vpga—&加在兩級差分放大器的負(fù)極端口?？删幊淘鲆娣?大器單元121反饋圖像信號并且把結(jié)果輸出給微控制器13，微控制器13處理所得的信號并 且輸出控制指令PGA_ctrl[3:0]?？刂浦噶羁刂乒怆姸O管的積分時(shí)間以及可編程增益放 大器單元121的增益。例如，如果入射光強(qiáng)度過大，導(dǎo)致光電壓信號過大，則控制信號控制 減少光電二極管的積分時(shí)間以及減小可編程增益放大器單元121的增益。否則，控制信號 控制增加或者維持可編程增益放大器單元121的增益。通過這種方式的圖像動態(tài)范圍放大 (或縮小)，維持輸出電壓振幅在下一級模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元141輸入范圍內(nèi)，來獲得更合適的 采集處理圖像結(jié)果；一模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列14，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列14的模擬輸入端與可編程增益放大器 陣列12的輸出端連接，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列14由單次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元141構(gòu)成， 每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元141由比較器和寄存器構(gòu)成。模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列14用于可編程增益放 大器陣列I2輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為圖像信息直接輸出，或者 將該數(shù)字信號輸入給實(shí)時(shí)視覺芯片中的數(shù)字處理器完成圖像處理算法；基于圖2所述的面 向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖5給出了本發(fā)明提供的單次比 較型模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元141結(jié)構(gòu)圖。單次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元141由兩級結(jié)構(gòu)比較器和寄 存器構(gòu)成。在模數(shù)轉(zhuǎn)換期間，外界輸入的斜坡電壓Vramp(如圖6所示)和輸入電壓信號Vpga 分別加在比較器的兩個(gè)輸入端。隨著斜坡電壓Vramp的增加，計(jì)數(shù)器依次完成加“1”動作。 最初的比較器電壓輸出被設(shè)置為“0”;當(dāng)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)時(shí)，并且斜坡電壓Vramp小于輸入電 壓信號Vpga時(shí)，比較器電壓輸出保持為“1”;當(dāng)斜坡電壓Vramp大于輸入電壓信號Vpga時(shí)，比較 器電壓輸出重新置位為“0”，并且此時(shí)的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值被寄存器存儲。因此，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值是輸入電壓信號Vpga值的成比例映射轉(zhuǎn)換。通過這種方式，完成圖像模擬數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換。 單次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元141的轉(zhuǎn)換精度通過實(shí)際應(yīng)用情況可選擇，例如，完成8位數(shù)據(jù) 的數(shù)模轉(zhuǎn)換，需要256個(gè)時(shí)鐘周期；所述的噪聲去除模塊11、可編程增益放大器陣列12和模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列14構(gòu)成高 速行并行模擬信號處理單元21 ；—微控制器13，該微控制器13的第一輸出端與控制感光像素單元陣列10的輸入 端連接，第二輸出端與噪聲去除模塊11的數(shù)字輸入端連接，第三輸出端與可編程增益放大 器陣列12的數(shù)字輸入端連接，第四輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列14的數(shù)字輸入端連接；該微控 制器13的輸入端與可編程增益放大器陣列12的反饋輸出端連接，所述的微控制器13由處 理器單元、運(yùn)算邏輯單元和寄存器等部件構(gòu)成，用于向感光像素單元陣列10、噪聲去除模塊 11、可編程增益放大器陣列12、模數(shù)轉(zhuǎn)換器14提供數(shù)字控制指令，并且獲取可編程增益放 大器陣列12輸出的反饋信號，微控制器13協(xié)調(diào)控制指令完成實(shí)時(shí)圖像采集，采樣，轉(zhuǎn)換和 處理，并且適合擴(kuò)展視覺芯片實(shí)時(shí)圖像處理的要求；面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器工作原理如下入射光線透射到感光 像素單元陣列10上，并被采集了模擬的電壓信號。這NXN個(gè)圖像信號，通過列解碼器，按 照微控制器13的指令，依次以行并行的模式讀入N個(gè)噪聲去除單元111和N個(gè)可編程增 益放大器單元121中進(jìn)行去噪聲處理、信號動態(tài)范圍調(diào)節(jié)。最后讀入N個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元 141進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號被并行輸出給之后的數(shù)字處理器單元完成特殊的圖像算法 處理。入射光線原始圖像信號的采樣，轉(zhuǎn)換和處理由微控制器13指令協(xié)調(diào)完成。以上所述的系統(tǒng)框圖和實(shí)施電路圖，對本發(fā)明的目的，技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行 了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制 本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本 發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器，包括一感光像素單元陣列，用于采集入射光線的原始信息，并且把采集的目標(biāo)圖像光信號 轉(zhuǎn)換為電信號；一噪聲去除模塊，該噪聲去除模塊的模擬輸入端與感光像素單元陣列的輸出端連接， 用于消除感光像素單元陣列采集原始圖像時(shí)產(chǎn)生的固定模式噪聲；一可編程增益放大器陣列，該可編程增益放大器陣列的模擬輸入端與噪聲去除模塊的 輸出端連接，用于噪聲去除模塊的輸出信號可編程控制圖像動態(tài)范圍調(diào)節(jié)；一模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列的模擬輸入端與可編程增益放大器陣列的輸出 端連接，用于可編程增益放大器陣列輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為 圖像信息直接輸出，或者將該數(shù)字信號輸入給實(shí)時(shí)視覺芯片中的數(shù)字處理器完成圖像處理 算法；一微控制器，該微控制器的第一輸出端與控制感光像素單元陣列的輸入端連接，第二 輸出端與噪聲去除模塊的數(shù)字輸入端連接，第三輸出端與可編程增益放大器陣列的數(shù)字輸 入端連接，第四輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列的數(shù)字輸入端連接；該微控制器的輸入端與可編 程增益放大器陣列的反饋輸出端連接，用于向感光像素單元陣列、噪聲去除模塊、可編程增 益放大器陣列、模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供數(shù)字控制指令，并且獲取可編程增益放大器陣列輸出的反 饋信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器，其中所述的 噪聲去除模塊、可編程增益放大器陣列和模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列構(gòu)成高速行并行模擬信號處理單兀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器，其中所述的噪 聲去除模塊由噪聲去除單元構(gòu)成，每個(gè)噪聲去除單元由MOS管和采樣電容構(gòu)成，利用該噪 聲去除結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)感光像素單元陣列的輸出圖像信號的固定模式噪聲消除。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器，其中所述的可 編程增益放大器陣列由可編程增益放大器單元構(gòu)成，每個(gè)可編程增益放大器單元由差分放 大器和計(jì)算電容構(gòu)成，可編程增益放大器單元通過反饋信號給微控制器控制寄存器實(shí)現(xiàn)圖 像動態(tài)范圍調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器，其中所述的模 數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列由單次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元構(gòu)成，每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元由比較器和寄存器 構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器，其中所述的感 光像素單元陣列由感光光電二極管單元構(gòu)成，每個(gè)感光光電二極管單元由感光光電二極管 部分和讀出電路部分構(gòu)成，感光光電二極管部分由標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的光電二極管層構(gòu)成，用 于以較低的成本獲得更高的光靈敏度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器，其中所述的微 控制器由處理器單元、運(yùn)算邏輯單元和寄存器等部件構(gòu)成，微控制器協(xié)調(diào)控制指令完成實(shí) 時(shí)圖像采集，采樣，轉(zhuǎn)換和處理，并且適合擴(kuò)展視覺芯片實(shí)時(shí)圖像處理的要求。
全文摘要
一種面向?qū)崟r(shí)視覺芯片的高速行并行圖像傳感器，包括一感光像素單元陣列；一噪聲去除模塊的模擬輸入端與感光像素單元陣列的輸出端連接；一可編程增益放大器陣列的模擬輸入端與噪聲去除模塊的輸出端連接；一模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列的模擬輸入端與可編程增益放大器陣列的輸出端連接；一微控制器的第一輸出端與控制感光像素單元陣列的輸入端連接，第二輸出端與噪聲去除模塊的數(shù)字輸入端連接，第三輸出端與可編程增益放大器陣列的數(shù)字輸入端連接，第四輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器陣列的數(shù)字輸入端連接；該微控制器的輸入端與可編程增益放大器陣列的反饋輸出端連接，用于向感光像素單元陣列、噪聲去除模塊、可編程增益放大器陣列、模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供數(shù)字控制指令，并且獲取可編程增益放大器陣列輸出的反饋信號。
文檔編號H04N5/374GK102131059SQ20111009875
公開日2011年7月20日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者付秋瑜, 吳南健, 張萬成, 林清宇 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所