图像传感运算单元及其操作方法、图像传感运算器和电子设备技术

本公开提供了一种图像传感运算单元及其操作方法、图像传感运算器和电子设备。其中，图像传感运算单元包括第一感光单元以及第二感光单元，第二感光单元与第一感光单元串联，其中，第一感光单元在接收光照时的第一阈值电压变化方向，与第二感光单元在接收光照时的第二阈值电压变化方向相反，以实现光输入信号间的原位逻辑运算。因此，相对于现有技术，本公开实施例的图像传感运算单元能够直接在进行光电转换的同时实现原位的逻辑处理功能，使得图像传感运算单元直接输出代表相应逻辑运算结果的电信号，从而可以省略传统起逻辑处理作用的信号处理模块，有效降低系统的复杂度，提高光信号处理效率。信号处理效率。信号处理效率。

【技术实现步骤摘要】
图像传感运算单元及其操作方法、图像传感运算器和电子设备


[0001]本公开涉及半导体技术和集成电路
，尤其涉及一种图像传感运算单元及其操作方法、图像传感运算器和电子设备。

技术介绍

[0002]图像传感运算系统可以有效的实现如人脸识别、指纹识别等图像感知处理功能，在监控安保、人机交互等领域应用广泛。传统的图像传感运算系统由图像传感模块和运算处理模块构成，需要先在图像传感模块内将光信号转换成电信号，然后再传输至运算处理模块进行逻辑运算，这就造成图像传感运算系统复杂，冗余数据量大、传递距离长，严重影响系统的图像感知运算效率。

技术实现思路

[0003](一)要解决的技术问题
[0004]为解决现有技术中传统图像传感运算系统因系统组成复杂造成图像感知运算效率较低的技术问题，本公开提供了一种可直接实现光信号间逻辑运算的图像传感运算单元及其操作方法、图像传感运算器和电子设备。
[0005](二)技术方案
[0006]本公开的一个方面提供了一种图像传感运算单元，其中，包括第一感光单元以及第二感光单元，第二感光单元与第一感光单元串联，其中，第一感光单元在接收光照时的第一阈值电压变化方向，与第二感光单元在接收光照时的第二阈值电压变化方向相反，以实现光输入信号间的原位逻辑运算。
[0007]根据本公开的实施例，第一感光单元包括第一晶体管、第一埋氧层和第一掺杂阱层，第一埋氧层位于第一晶体管下；第一掺杂阱层位于第一埋氧层下。
[0008]根据本公开的实施例，第二感光单元包括第二晶体管、第二埋氧层和第二掺杂阱层，第二埋氧层位于第二晶体管下；第二掺杂阱层位于第二埋氧层下。
[0009]根据本公开的实施例，第一晶体管与第二晶体管的晶体管类型不同，第一掺杂阱层和第二掺杂阱层的阱掺杂类型相同。根据本公开的实施例，第一晶体管的源极接电源电压，第一晶体管的漏极与第二晶体管的漏极连接，第二晶体管的源极接地；其中，第一晶体管的栅极接第一栅控电压，第二晶体管的栅极接第二栅控电压；并且第一掺杂阱层接第一阱控电压，第二掺杂阱层接第二阱控电压。
[0010]本公开的另一个方面提供了一种上述的图像传感运算单元的操作方法，其中，包括：对处于关断状态的图像传感运算单元执行曝光操作，使得图像传感运算单元的第一感光单元和/或第二感光单元的等效电阻发生变化；控制经过曝光操作的图像传感运算单元的第一感光单元的第一栅控电压和/或第二感光单元的第二栅控电压，生成图像传感运算单元的输出电压，实现对图像传感运算单元的读出操作；以及控制经过读出操作的图像传
感运算单元的第一感光单元的第一栅控电压和/或第二感光单元的第二栅控电压，以关断第一感光单元和/或第二感光单元；同时控制第一阱控电压和/或第二阱控电压，以实现对图像传感运算单元的复位操作。
[0011]根据本公开的实施例，在对处于关断状态的图像传感运算单元执行曝光操作中，包括：控制图像传感运算单元的第一感光单元的第一栅控电压和/或第二感光单元的第二栅控电压，使得图像传感运算单元的第一感光单元和/或第二感光单元关断，图像传感运算单元处于关断状态；同时控制第一感光单元的第一阱控电压和/或第二感光单元的第二阱控电压，实现曝光操作。
[0012]根据本公开的实施例，在控制经过曝光操作的图像传感运算单元的第一感光单元的第一栅控电压和/或第二感光单元的第二栅控电压，生成图像传感运算单元的输出电压中，包括：在第一感光单元的第一阱控电压和/或第二感光单元的第二阱控电压保持不变时，控制第一栅控电压和/或第二栅控电压，以开启第一感光单元和/或第二感光单元；读取第一感光单元和第二感光单元之间的漏端电压作为输出电压。
[0013]本公开的又一个方面提供了一种图像传感运算器，其中，包括上述的图像传感运算单元所构成的图像传感阵列。
[0014]本公开的还一个方面提供了一种电子设备，其中，包括上述的图像传感运算器。
[0015](三)有益效果
[0016]本公开提供了一种图像传感运算单元及其操作方法、图像传感运算器和电子设备。其中，图像传感运算单元包括第一感光单元以及第二感光单元，第二感光单元与第一感光单元串联，其中，第一感光单元在接收光照时的第一阈值电压变化方向，与第二感光单元在接收光照时的第二阈值电压变化方向相反，以实现光输入信号间的原位逻辑运算。因此，相对于现有技术中图像传感运算系统既需要图像传感模块完成光电信号转换，还需要信号运算处理模块作进一步的运算处理之后，才能最终实现光输入信号间的逻辑运算的情况，本公开实施例的图像传感运算单元能够直接在进行光电转换的同时实现原位的逻辑处理功能，使得图像传感运算单元直接输出代表相应逻辑运算结果的电信号，从而可以省略传统逻辑处理作用的信号处理模块，有效降低系统的复杂度，提高图像信息处理效率。
附图说明
[0017]图1示意性示出了根据本公开实施例的图像传感运算单元的电路组成示意图；
[0018]图2示意性示出了根据本公开实施例的N
‑
p类型的感光单元结构图及其对应的等效电路图、阈值电压V
th
随光强的变化关系图；
[0019]图3示意性示出了根据本公开实施例的N
‑
n类型的感光单元结构图及其对应的等效电路图、阈值电压V
th
随光强的变化关系图；
[0020]图4示意性示出了根据本公开实施例的P
‑
p类型的感光单元结构图及其对应的等效电路图、阈值电压V
th
随光强的变化关系图；
[0021]图5示意性示出了根据本公开实施例的P
‑
n类型的感光单元结构图及其对应的等效电路图、阈值电压V
th
随光强的变化关系图；
[0022]图6示意性示出了根据本公开实施例的可实现光信号间
‘
或非
’
/
‘
与非
’
逻辑的P
‑
n类型的感光单元与N
‑
n类型的感光单元所构成的图像传感运算单元的等效电路图及其对应
的
‘
或非
’
/
‘
与非
’
操作输出示意图；
[0023]图7示意性示出了根据本公开实施例的可实现光信号间
‘
与
’
/
‘
或
’
逻辑的P
‑
p类型的感光单元与N
‑
p类型的感光单元所构成的图像传感运算单元的等效电路图及其对应的
‘
与
’
/
‘
或
’
操作输出示意图；
[0024]图8示意性示出了根据本公开实施例的图像传感运算单元的操作方法的流程图；以及
[0025]图9示意性出了根据本公开实施例的可实现光输入间逻辑操作的上述图像传感运算单元的操作时序图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感运算单元，其中，包括：第一感光单元，以及第二感光单元，与所述第一感光单元串联，其中，所述第一感光单元在接收光照时的第一阈值电压变化方向，与所述第二感光单元在接收光照时的第二阈值电压变化方向相反，以实现光输入信号间的原位逻辑运算。2.根据权利要求1所述的图像传感运算单元，其中，所述第一感光单元包括：第一晶体管，第一埋氧层，位于所述第一晶体管下；第一掺杂阱层，位于所述第一埋氧层下。3.根据权利要求2所述的图像传感运算单元，其中，所述第二感光单元包括：第二晶体管，第二埋氧层，位于所述第二晶体管下；第二掺杂阱层，位于所述第二埋氧层下。4.根据权利要求3所述的图像传感运算单元，其中，所述第一晶体管与第二晶体管的晶体管类型不同，所述第一掺杂阱层和所述第二掺杂阱层的阱掺杂类型相同。5.根据权利要求3所述的图像传感运算单元，其中，所述第一晶体管的源极接电源电压，所述第一晶体管的漏极与所述第二晶体管的漏极连接，所述第二晶体管的源极接地；其中，所述第一晶体管的栅极接第一栅控电压，所述第二晶体管的栅极接第二栅控电压；并且所述第一掺杂阱层接第一阱控电压，所述第二掺杂阱层接第二阱控电压。6.一种权利要求1
‑
5中任一项所述的图像传感运算单元的操作方法，其中，包括：对处于关断状态的所述图像传感运算单元执行曝光操作，使得所述图像传感运算单元的第一感光单元和/或第二感光单元的等效电阻发生变化；控制经过所述曝光操作的图像传感运算单元的第一感光单元的第一栅控电压和/或第二感光单元的第二栅控电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周正，于贵海，刘晓彦，康晋锋，黄鹏，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：