本公开涉及传感器,尤其是一种传感器像素单元、信号处理电路和电子设备。
背景技术:
1、图像传感器已经被广泛地应用在数码相机、移动手机、医疗、汽车、无人机和机器识别等领域,特别是制造互补型金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor,cmos)图像传感器技术的快速发展,使人们对图像传感器的输出图像品质有了更高的要求。cmos图像传感器依据信号采集方式,可分为两种类别:一种方式是,对像素设定曝光时长进而测量电压信号变化量的方式;第二种方式是,对像素设定电压变化量进而测量曝光时长的方式,此种图像传感器称为脉冲序列式图像传感器。
技术实现思路
1、根据本公开实施例的一个方面,提供了一种传感器像素单元,包括:探测器、积分电容、复位晶体管和复位控制电路;
2、所述探测器,用于将第一信号转换为电信号,并将所述电信号传输到积分电容进行存储;
3、所述积分电容,用于将存储的所述电信号传输到所述复位控制电路,且基于所述电信号确定传感器像素单元的输出信号并输出;
4、所述复位晶体管,用于通过源极端和漏极端连通所述积分电容和电源信号,响应于所述复位晶体管导通时,通过所述电源信号对所述积分电容进行复位;
5、所述复位控制电路,用于基于所述电信号确定复位控制信号,根据所述复位控制信号控制所述复位晶体管是否导通。
6、可选地,所述复位控制电路包括:锁存电路和复位锁存控制电路;
7、所述锁存电路,用于锁存基于所述电信号确定的目标信号,并将所述目标信号传输到所述复位锁存控制电路;
8、所述复位锁存控制电路,用于在传感器像素单元不输出所述输出信号时,根据预设控制时钟信号的控制,使所述复位晶体管导通。
9、可选地,所述复位锁存控制电路包括:与逻辑电路;
10、所述与逻辑电路的一个输入端与所述锁存电路的输出端连接,接收所述目标信号,另一个输入端接入所述预设控制时钟信号,基于所述目标信号和所述预设控制时钟信号的与逻辑运算结果确定复位控制信号,并通过所述复位控制信号控制所述复位晶体管是否导通。
11、可选地,所述复位锁存控制电路还包括:或逻辑电路;
12、所述或逻辑电路的一个输入端与所述与逻辑电路的输出端连接,接收所述复位控制信号,另一输入端接收初始复位信号,输出端与所述复位晶体管的栅极连接;基于所述复位控制信号和所述初始复位信号的或逻辑运算结果确定所述复位晶体管是否导通。
13、可选地,所述复位锁存控制电路还包括:与所述复位晶体管并联的初始复位开关;
14、所述初始复位开关的源极端接入所述电源信号,漏极端与所述积分电容连接,栅极端接收初始复位信号,响应于所述初始复位信号为高电平时,对所述积分电容进行复位。
15、可选地,所述复位控制电路还包括:比较器;
16、所述比较器的正输入端接入预设阈值信号,负输入端接收所述电信号,输出端与所述锁存电路连接。
17、可选地,所述比较器根据比较控制信号的控制对所述电信号与所述预设阈值信号执行比较,基于比较结果确定所述目标信号,并将所述目标信号输入所述锁存电路。
18、可选地,还包括:计数器;
19、所述计数器,用于接收所述锁存电路输出的所述目标信号,对所述目标信号中符合预设条件的所述目标信号进行计数,并根据计数控制信号输出计数结果。
20、可选地,还包括:传输开关;
21、所述传输开关,源极端与所述探测器连接,漏极端与所述积分电容连接,栅极端接收外部导通信号,根据所述外部导通信号的控制导通所述探测器和所述积分电容。
22、可选地,还包括:电压输出模块;
23、所述电压输出模块,用于根据输出控制信号的控制输出所述输出信号。
24、可选地,所述电压输出模块包括:源跟随晶体管和像素选择晶体管;
25、所述源跟随晶体管的栅极端与所述积分电容连接,漏极端与电源信号连接,源极端与所述像素选择晶体管的漏极端连接;用于探测并跟随所述积分电容的电势变化,确定所述输出信号;
26、所述像素选择晶体管的漏极端与所述源跟随晶体管的源极端连接,源极端为传感器像素单元的输出端,栅极端与输出控制信号连接,并根据所述输出控制信号的控制确定是否输出所述输出信号。
27、根据本公开实施例的另一方面,提供了一种信号处理电路,包括:由m行*n列的如上述任一项实施例所述传感器像素单元组成的像素阵列、行控制模块、以及k个列读出模块;其中,每个所述列读出模块对应至少一列所述传感器像素单元;m、n、k分别为大于等于1的整数;
28、所述行控制模块,用于向所述像素阵列中的每个所述传感器像素单元传输输出控制信号;
29、所述像素阵列,用于根据所述输出控制信号的控制使每行所述传感器像素单元中的k个所述传感器像素单元进行信号处理,输出k个输出信号和计数结果并分别发送到k个所述列读出模块;
30、所述列读出模块,用于读出所述传感器像素单元传输的所述输出信号和所述计数结果。
31、可选地,所述列读出模块依次接收对应的至少一个所述传感器像素单元输出的输出信号和计数结果。
32、根据本公开实施例的又一方面,提供了一种电子设备,包括:处理器,以及与所述处理器通信连接的存储器,还包括上述任一实施例所述的传感器像素单元;
33、所述存储器存储计算机执行指令;
34、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令,以控制所述传感器像素单元。
35、可选地,所述电子设备被纳入以下任意一项:脉冲相机、高速相机、音/视频播放器、导航设备、固定位置终端、娱乐单元、智能手机、通信设备、机动交通工具中的设备、摄像头、运动或可穿戴式相机、检测设备、飞行设备、医疗设备、安防设备。
36、基于本公开上述实施例提供的一种传感器像素单元、信号处理电路和电子设备,包括:探测器、积分电容、复位晶体管和复位控制电路;所述探测器,用于将第一信号转换为电信号,并将所述电信号传输到积分电容进行存储;其中,所述第一信号包括以下至少一种:红外信号、光信号;所述积分电容,用于将存储的所述电信号传输到所述复位控制电路,且基于所述电信号确定传感器像素单元的输出信号并输出;所述复位晶体管,用于通过源极端和漏极端连通所述积分电容和电源信号,响应于所述复位晶体管导通时,通过所述电源信号对所述积分电容进行复位;所述复位控制电路,用于基于所述电信号确定复位控制信号,根据所述复位控制信号控制所述复位晶体管是否导通。本公开实施例通过在传感器像素单元内部设置复位控制电路,实现对积分电容的精确复位,解决了在输出信号读出过程中发生复位而导致的输出信号不可用的问题。
37、下面通过附图和实施例,对本公开的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种传感器像素单元,其特征在于,包括:探测器、积分电容、复位晶体管和复位控制电路;
2.根据权利要求1所述的像素单元,其特征在于,所述复位控制电路包括:锁存电路和复位锁存控制电路;
3.根据权利要求2所述的像素单元,其特征在于,所述复位锁存控制电路包括:与逻辑电路;
4.根据权利要求3所述的像素单元,其特征在于,所述复位锁存控制电路还包括:或逻辑电路;
5.根据权利要求3所述的像素单元,其特征在于,所述复位锁存控制电路还包括:与所述复位晶体管并联的初始复位开关;
6.根据权利要求2-5任一所述的像素单元,其特征在于,所述复位控制电路还包括:比较器;
7.根据权利要求6所述的像素单元,其特征在于,所述比较器根据比较控制信号的控制对所述电信号与所述预设阈值信号执行比较,基于比较结果确定所述目标信号,并将所述目标信号输入所述锁存电路。
8.根据权利要求2-7任一所述的像素单元,其特征在于,还包括:计数器;
9.根据权利要求1-8任一所述的像素单元,其特征在于,还包括:电压输出模块;
10.根据权利要求9所述的像素单元,其特征在于,所述电压输出模块包括:源跟随晶体管和像素选择晶体管;
11.一种信号处理电路,其特征在于,包括:由m行*n列的如权利要求1-10任一项所述传感器像素单元组成的像素阵列、行控制模块、以及k个列读出模块;其中,每个所述列读出模块对应至少一列所述传感器像素单元;m、n、k分别为大于等于1的整数;
12.根据权利要求11所述的信号处理电路,其特征在于,所述列读出模块依次接收对应的至少一个所述传感器像素单元输出的输出信号和计数结果。
13.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器,以及与所述处理器通信连接的存储器,还包括权利要求1-10任一所述的传感器像素单元或权利要求11或12所述的信号处理电路;
14.根据权利要求13所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备被纳入为以下任意一项:脉冲相机、高速相机、音/视频播放器、导航设备、固定位置终端、娱乐单元、智能手机、通信设备、机动交通工具中的设备、摄像头、运动或可穿戴式相机、检测设备、飞行设备、医疗设备、安防设备。