感内计算像素单元、感内计算阵列结构及其操作方法和图像传感运算系统技术方案

本公开提供了一种感内计算像素单元、感内计算阵列结构及其操作方法和图像传感运算系统，其中，该感内计算像素单元包括第一感光单元、第二感光单元、第三感光单元以及第四感光单元。在感内计算像素单元接收到光照，且向第一感光单元和第二感光单元同时施加第一使能控制信号，同时向第三感光单元和第四感光单元同时施加第二使能控制信号时，第一感光单元输出第一输出电流，第二感光单元输出第二输出电流，第三感光单元输出第三输出电流，第四感光单元输出第四输出电流，第一输出电流、第二输出电流、第三输出电流和第四输出电流用于实现基于感内计算的相邻像素信号的运算。可实现在像素阵列内对相邻像素信号的运算处理，显著提高图像感知运算效率。高图像感知运算效率。高图像感知运算效率。

【技术实现步骤摘要】
感内计算像素单元、感内计算阵列结构及其操作方法和图像传感运算系统


[0001]本公开涉及半导体器件及集成电路
，尤其涉及一种感内计算像素单元、感内计算阵列结构及其操作方法和图像传感运算系统。

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。传统图像传感运算系统通常由图像传感器与运算处理模块相分离，需要先在图像传感器内将光信号转换成原始图像信号，然后再传输至运算处理模块进行运算处理，造成图像传感运算系统复杂、冗余数据量大以及传递距离长等缺点，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]为解决现有图像传感运算系统所存在的上述技术问题至少之一，本公开提供了一种感内计算像素单元、感内计算阵列结构及其操作方法和图像传感运算系统，可实现对相邻像素信号的运算处理，显著提高图像感知运算效率。
[0005](二)技术方案
[0006]本公开的一个方面提供了一种感内计算像素单元，其中，包括第一感光单元、第二感光单元、第三感光单元以及第四感光单元。第二感光单元与所述第一感光单元相连；第三感光单元与所述第一感光单元和第二感光单元对应设置；第四感光单元与所述第三感光单元相连；
[0007]其中，在所述感内计算像素单元接收到光照，且向所述第一感光单元和第二感光单元同时施加第一使能控制信号，同时向所述第三感光单元和第四感光单元同时施加第二使能控制信号时，所述第一感光单元输出第一输出电流，第二感光单元输出第二输出电流，第三感光单元输出第三输出电流，第四感光单元输出第四输出电流，所述第一输出电流、第二输出电流、第三输出电流和第四输出电流用于实现基于感内计算的相邻像素信号的运算。
[0008]根据本公开的实施例，所述第一感光单元的源极与所述第二感光单元的源极连接，以共同连接施加的所述第一使能信号。
[0009]根据本公开的实施例，所述第一感光单元的栅极连接第一读出控制信号，阱电极连接第一曝光控制信号，漏极作为所述第一感光单元的输出端输出所述第一输出电流；所述第二感光单元的栅极连接第二读出控制信号，阱电极连接第二曝光控制信号，漏极作为所述第二感光单元的输出端输出所述第二输出电流。
[0010]根据本公开的实施例，所述第三感光单元的漏极与所述第四感光单元的漏极连接，以共同连接施加的所述第二使能信号。
[0011]根据本公开的实施例，所述第三感光单元的栅极连接第三读出控制信号，阱电极连接第三曝光控制信号，源极作为所述第三感光单元的输出端输出所述第三输出电流；所述第四感光单元的栅极连接第四读出控制信号，阱电极连接第四曝光控制信号，源极作为所述第四感光单元的输出端输出所述第四输出电流。
[0012]根据本公开的实施例，所述第一感光单元、第二感光单元、第三感光单元和第四感光单元为四种不同类型的超薄体及埋氧结构的感光晶体管；其中，超薄体及埋氧结构的感光晶体管包括：NMOS
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p阱感光晶体管、NMOS
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n阱感光晶体管、PMOS
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p阱感光晶体管和PMOS
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n阱感光晶体管。
[0013]本公开的另一方面还提供了一种感内计算阵列结构，其中，包括多个上述的感内计算像素单元和多个信号运算单元。多个信号运算单元在所述多个感内计算像素单元所构成的阵列中间隔排布；其中，所述多个信号运算单元中的每个信号运算单元与相邻的所述多个感内计算像素单元中的四个感内计算像素单元匹配。
[0014]根据本公开的实施例，所述多个信号运算单元中的每个信号运算单元包括第一运算输入端、第二运算输入端、第三运算输入端以及第四运算输入端。第一运算输入端连接所述多个感内计算像素单元中的第一感内计算像素单元的第四感光单元的源极，用于向对应信号运算单元输入所述第四感光单元输出的第四输出电流；第二运算输入端连接所述多个感内计算像素单元中的第二感内计算像素单元的第三感光单元的源极，用于向对应信号运算单元输入所述第三感光单元输出的第三输出电流；第三运算输入端连接所述多个感内计算像素单元中的第三感内计算像素单元的第二感光单元的漏极，用于向对应信号运算单元输入所述第二感光单元输出的第二输出电流；第四运算输入端连接所述多个感内计算像素单元中的第四感内计算像素单元的第一感光单元的漏极，用于向对应信号运算单元输入所述第一感光单元输出的第一输出电流。
[0015]根据本公开的实施例，所述多个信号运算单元中的每个信号运算单元还包括输入使能端和运算输出端。输入使能端连接输入使能信号；运算输出端与所述输入使能端对应设置在对应信号运算单元上，用于响应于所述输入使能信号，输出对应信号运算单元针对所述第一输出电流、第二输出电流、第三输出电流和第四输出电流的运算结果。
[0016]本公开的又一个方面还提供了一种上述感内计算阵列结构的操作方法，其中，包括：对所述感内计算阵列结构的每个信号运算单元所对应的四个感内计算像素单元施加光照，实现对所述感内计算阵列结构的曝光操作；基于上述曝光操作，控制实现对所述感内计算阵列结构的读出操作，读出所述感内计算阵列结构的每个信号运算单元的运算结果；以及响应于所述运算结果的读出，对所述感内计算阵列结构执行复位操作。
[0017]本公开的再一个方面还提供了一种图像传感运算系统，其中，包括上述感内计算阵列结构所构成的感内计算运算模块，以实现上述的操作方法。
[0018](三)有益效果
[0019]本公开提供了一种感内计算像素单元、感内计算阵列结构及其操作方法和图像传感运算系统，其中，该感内计算像素单元包括第一感光单元、第二感光单元、第三感光单元以及第四感光单元。第二感光单元与第一感光单元相连；第三感光单元与第一感光单元和第二感光单元对应设置；第四感光单元与第三感光单元相连；其中，在感内计算像素单元接收到光照，且向第一感光单元和第二感光单元同时施加第一使能控制信号，同时向第三感
光单元和第四感光单元同时施加第二使能控制信号时，第一感光单元输出第一输出电流，第二感光单元输出第二输出电流，第三感光单元输出第三输出电流，第四感光单元输出第四输出电流，第一输出电流、第二输出电流、第三输出电流和第四输出电流用于实现基于感内计算的相邻像素信号的运算。可实现在像素阵列内对相邻像素信号的运算处理，显著提高图像感知运算效率。
附图说明
[0020]图1示意性示出了根据本公开实施例的感内计算像素单元的组成图；
[0021]图2A示意性示出了根据本公开实施例的NMOS
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p阱感光晶体管(N
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p型UTBB单元)的结构组成图、等效电路图以及输出电流与光强对应关系图；
[0022]图2B示意性示出了根据本公开实施例的NMOS
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n阱感光晶体管(N
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n型UTBB单元)的结构组成图、等效电路图以及输出电流与光强对应关系图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种感内计算像素单元，其中，包括：第一感光单元；第二感光单元，与所述第一感光单元相连；第三感光单元，与所述第一感光单元和第二感光单元对应设置；第四感光单元，与所述第三感光单元相连；其中，在所述感内计算像素单元接收到光照，且向所述第一感光单元和第二感光单元同时施加第一使能控制信号，同时向所述第三感光单元和第四感光单元同时施加第二使能控制信号时，所述第一感光单元输出第一输出电流，第二感光单元输出第二输出电流，第三感光单元输出第三输出电流，第四感光单元输出第四输出电流，所述第一输出电流、第二输出电流、第三输出电流和第四输出电流用于实现基于感内计算的相邻像素信号的运算。2.根据权利要求1所述的感内计算像素单元，其中，所述第一感光单元的源极与所述第二感光单元的源极连接，以共同连接施加的所述第一使能信号。3.根据权利要求2所述的感内计算像素单元，其中，所述第一感光单元的栅极连接第一读出控制信号，阱电极连接第一曝光控制信号，漏极作为所述第一感光单元的输出端输出所述第一输出电流；所述第二感光单元的栅极连接第二读出控制信号，阱电极连接第二曝光控制信号，漏极作为所述第二感光单元的输出端输出所述第二输出电流。4.根据权利要求1所述的感内计算像素单元，其中，所述第三感光单元的漏极与所述第四感光单元的漏极连接，以共同连接施加的所述第二使能信号。5.根据权利要求4所述的感内计算像素单元，其中，所述第三感光单元的栅极连接第三读出控制信号，阱电极连接第三曝光控制信号，源极作为所述第三感光单元的输出端输出所述第三输出电流；所述第四感光单元的栅极连接第四读出控制信号，阱电极连接第四曝光控制信号，源极作为所述第四感光单元的输出端输出所述第四输出电流。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的感内计算像素单元，其中，所述第一感光单元、第二感光单元、第三感光单元和第四感光单元为四种不同类型的超薄体及埋氧结构的感光晶体管；其中，超薄体及埋氧结构的感光晶体管包括：NMOS
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p阱感光晶体管、NMOS
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n阱感光晶体管、PMOS
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p阱感光晶体管和PMOS
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n阱感光晶体管。7....

【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：