用于经由分布式像素互连来执行浮栅读出以用于模拟域区域特征提取的成像系统和方法技术方案

本公开涉及用于经由分布式像素互连来执行浮栅读出以用于模拟域区域特征提取的成像系统和方法。一种成像电路可包括用于实施特征提取的电路。该成像电路可包括被配置为生成像素值的像素。该像素值可任选地通过内核加权因子来依比例变化。该像素可经由源极跟随器漏极路径耦接在一起，并且该像素中的一个像素中的源极跟随器栅极可通过将该源极跟随器栅极耦接到积分器电路来选择读出以计算特征结果。可连续计算多个特征结果以检测数字域或模拟域中的事件变化。此类特征检测方案可应用于检测水平取向特征、竖直取向特征、对角取向特征或不规则形状特征。不规则形状特征。不规则形状特征。

【技术实现步骤摘要】
用于经由分布式像素互连来执行浮栅读出以用于模拟域区域特征提取的成像系统和方法


[0001]本专利技术整体涉及成像设备，并且更具体地涉及在晶圆上具有图像传感器 像素的成像设备，该晶片被堆叠在其他图像读出/信号处理晶圆上。

技术介绍

[0002]图像传感器常常在电子设备诸如移动电话、相机和计算机中用来捕获图 像。在典型布置方式中，图像传感器包括被布置成像素行和像素列的图像像 素阵列。可将电路耦接到每个像素列以从图像像素读出图像信号。
[0003]成像系统可实施卷积神经网络(CNN)以执行特征提取(即，检测图像 中的一个或多个对象、形状、边缘或其他场景信息)。可在分辨率低于整个 像素阵列的较小感兴趣区域(ROI)中执行特征提取。通常，低分辨率ROI 中的模拟像素值被读出、数字化并被存储以用于特征提取和卷积步骤的后续 处理。
附图说明
[0004]图1是根据一些实施方案的具有用于使用图像像素阵列来捕获图像的 图像传感器和处理电路的例示性电子设备的示意图。
[0005]图2是根据实施方案的例示性堆叠成像系统的示意图。
[0006]图3是根据实施方案的耦接到数字处理电路和模拟处理电路的例示性 图像传感器阵列的示意图。
[0007]图4是示出根据实施方案的图像像素可如何经由各种开关网络连接到 特定的感兴趣区域(ROI)的示意图。
[0008]图5是示出根据实施方案的可如何将卷积内核应用于ROI以提取特征 的示意图。
[0009]图6A是示出根据实施方案的可如何经由浮动源极跟随器栅极感测与一 组像素相关联的电荷的电路图。
[0010]图6B是示出根据实施方案的用于检测事件变化的连续特征提取的时序 图。
[0011]图6C是根据实施方案的示出用于操作图6A的像素电路的步骤的流程 图。
[0012]图6D是根据实施方案的示出对模拟域中的特征变化的检测的时序图。
[0013]图6E是根据实施方案的用于执行图6D的模拟域特征变化检测的例示 性步骤的流程图。
[0014]图7A是根据实施方案的示出可如何通过将积分器直接连接到源极跟随 器漏极端子来感测电荷的示意图。
[0015]图7B是根据实施方案的示出正加权像素值和负加权像素值的例示性差 分读出配置的示意图。
[0016]图8A是示出根据实施方案的像素图块可如何耦接到堆叠模拟特征提取 管芯内的对应ROI控制逻辑的示意图。
[0017]图8B是示出根据实施方案的像素行控制线和像素列输出线可如何耦接 到堆叠模拟特征提取管芯内的ROI控制逻辑的示意图。
[0018]图8C是根据实施方案的例示性8x8像素簇的示意图。
[0019]图8D是根据实施方案的包括四个像素簇的例示性ROI单位单元的示意 图。
[0020]图8E是根据实施方案的在每个像素列的底部处形成的另一个ROI单元 的示意图。
[0021]图9A是根据实施方案的示出可如何使用行移位寄存器和列移位寄存器 来控制行ROI选择和列ROI选择的示意图。
[0022]图9B是示出根据实施方案的行ROI和列ROI选择可如何被配置为支持 水平特征信号检测的示意图。
[0023]图9C是示出根据实施方案的可使用图9B的ROI选择方案检测的示例 性形状的示意图。
[0024]图9D是示出根据实施方案的行ROI和列ROI选择可如何被配置为支持 竖直特征信号检测的示意图。
[0025]图9E是示出根据实施方案的可使用图9D的ROI选择方案检测的示例 性形状的示意图。
[0026]图9F是示出根据实施方案的行ROI和列ROI选择可如何被配置为支持 +45
°
对角特征信号检测的示意图。
[0027]图9G是示出根据实施方案的可使用图9F的ROI选择方案检测的示例 性形状的示意图。
[0028]图9H是示出根据实施方案的行ROI选择和列ROI选择可如何被配置为 支持-45
°
对角特征信号检测的示意图。
[0029]图9I是示出根据实施方案的可使用图9H的ROI选择方案检测的示例性 形状的示意图。
[0030]图9J是示出根据实施方案的行ROI选择和列ROI选择可如何被配置为 检测预先确定的形状的示意图。
[0031]图9K是示出根据实施方案的可使用图9J的ROI选择方案检测的示例 性形状的示意图。
具体实施方式
[0032]电子设备诸如数字相机、计算机、移动电话和其他电子设备可包括图像 传感器，该图像传感器收集入射光以捕获图像。图像传感器可包括图像像素 阵列。图像传感器中的像素可包括光敏元件，诸如将入射光转换成图像信号 的光电二极管。图像传感器可具有任何数量(例如，数百或数千或更多)的 像素。典型图像传感器可例如具有数十万或数百万像素(例如，数兆像素)。 图像传感器可包括控制电路(诸如，用于操作图像像素的电路)和用于读出 图像信号的读出电路，该图像信号与光敏元件所生成的电荷相对应。
[0033]图1为例示性成像系统(诸如，电子设备)的示意图，该成像系统使用 图像传感器捕获图像。图1的电子设备10可为便捷式电子设备，诸如相机、 蜂窝电话、平板计算机、网络相机、摄像机、视频监控系统、机动车成像系 统、具有成像能力的视频游戏系统或者捕获数字图像数据的任何其他所需的 成像系统或设备。相机模块12可用于将入射光转换成数字
图像数据。相机 模块12可包括一个或多个透镜14以及一个或多个对应图像传感器16。透镜 14可包括固定透镜和/或可调透镜，并且可包括形成于图像传感器16的成像 表面上的微透镜。在图像捕获操作期间，可通过透镜14将来自场景的光聚 焦到图像传感器16上。图像传感器16可包括用于将模拟像素数据转换成要 提供给存储和处理电路18的对应的数字图像数据的电路。如果需要，相机 模块12可设置有透镜14的阵列和对应图像传感器16的阵列。
[0034]存储和处理电路18可包括一个或多个集成电路(例如，图像处理电路、 微处理器、诸如随机存取存储器和非易失性存储器的存储设备等)，并且可 使用与相机模块12分开和/或形成相机模块12的一部分的部件(例如，形成 包括图像传感器16的集成电路或者与图像传感器16相关的模块12内的集 成电路的一部分的电路)来实施。可使用处理电路18处理和存储已被相机 模块12捕获的图像数据(例如，使用处理电路18上的图像处理引擎、使用 处理电路18上的成像模式选择引擎等)。可根据需要使用耦接到处理电路 18的有线通信路径和/或无线通信路径将处理后的图像数据提供给外部设备 (例如，计算机、外部显示器或其他设备)。
[0035]根据实施方案，可处理模拟域中的像素值组以提取与场景中的对象相关 联的特征。不从低分辨率感兴趣区将像素信息数字化。可使用该模拟具体实 施来在(例如)卷积神经网络的多个步骤中处理从像素阵列提取的特征信息 以识别系统的场景信息，然后可使用该场景信息来决定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成像电路，所述成像电路包括：第一像素，所述第一像素具有第一源极跟随器晶体管，所述第一源极跟随器晶体管具有第一源极跟随器漏极端子；第二像素，所述第二像素具有第二源极跟随器晶体管，所述第二源极跟随器晶体管具有第二跟随器漏极端子；感兴趣区域ROI切换电路，所述ROI切换电路被配置为在执行特征提取操作时将所述第一源极跟随器漏极端子耦接到电荷感测线以及将所述第二源极跟随器漏极端子耦接到所述电荷感测线；和积分电路，所述积分电路耦接到所述第一像素和所述第二像素中的仅一者以计算所述特征提取操作的特征结果。2.根据权利要求1所述的成像电路，其中所述第一像素和所述第二像素是形成于图像传感器管芯中的像素阵列的一部分，其中所述第一像素和所述第二像素是所述阵列中的不同行的一部分，其中所述ROI切换电路和所述积分电路形成在特征提取管芯中，并且其中所述图像传感器管芯直接堆叠在所述特征提取管芯的顶部上。3.根据权利要求1所述的成像电路，其中所述第一像素还具有第一重置晶体管，其中所述第二像素还具有第二重置晶体管，并且其中当将所述第一源极跟随器漏极端子和所述第二源极跟随器漏极端子耦接到所述电荷感测线时，所述ROI切换电路使所述第一重置晶体管和所述第二重置晶体管电浮动。4.根据权利要求1所述的成像电路，其中所述第一像素还具有第一行选择晶体管，其中所述第二像素还具有第二行选择晶体管，并且其中所述第一行选择晶体管和所述第二行选择晶体管中的仅一个行选择晶体管被接通以用于计算所述特征结果。5.根据权利要求1所述的成像电路，其中所述积分电路包括：放大器，所述放大器具有第一输入端和第二输入端；积分电容器；第一组开关，所述第一组开关被配置为将所述积分电容器以第一配置耦接到所述放大器的所述第二输入端；和第二组开关，所述第二组开关被配置为将所述积分电容器以具有与所述第一配置相反极性的第二配置耦接到所述放大器的所述第二输入端，其中所述积分电路耦接到所述第一像素和所述第二像素中的仅一者以计算所述特征提取操作的附加特征结果，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：