一种红外热成像传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种红外热成像传感器，红外热成像传感器包括若干由感单元、逻辑驱动电路、图像传感电路和事件传感电路组成的红外敏感像元，传感单元获取热敏信号，逻辑驱动电路驱动热敏信号传输至图像传感电路或事件传感电路；图像传感电路经过处理热敏信号输出图像灰度信号；事件传感电路通过对热敏信号检测输出检测信号；模拟数字转换器接收并转换图像灰度信号输出第一图像数据；地址事件表示电路接收检测信号生成时间戳和像元地址并输出事件数据；图像处理器接收、处理第一图像数据和输出第二图像数据；边缘条件处理器接收第二图像数据或事件数据以及控制逻辑驱动电路以确定热敏信号传输至图像传感电路或事件传感电路。热敏信号传输至图像传感电路或事件传感电路。热敏信号传输至图像传感电路或事件传感电路。

【技术实现步骤摘要】
一种红外热成像传感器


[0001]本专利技术涉及红外热成像传感器
，特别涉及一种红外热成像传感器。

技术介绍

[0002]红外热成像传感器作为相机和监控设备的核心部件，对获取被摄场景的图像品质有着决定性的影响。传统的红外热成像传感器以固定帧率输出图像绝对光强信息，可以重构图像的细节纹理信息，但数据量大、功耗大，在高速、亮度极高或光线极差时不能很好地获取图像信息。红外热成像传感器利用红外辐射的热效应，由红外吸收材料将红外辐射能转换为热能，引起敏感元件温度上升，敏感元件的物理参数随之改变，再通过转换机制转换为电信号或可见光信号，实现对物体的探测。目前，红外热成像传感器在军事领域、工业生产、交通监控、汽车工业、防灾抗灾等诸多领域有着广泛的应用。
[0003]动态视觉传感器模拟生物视网膜处理信息的机制，与基于帧的传统相机的工作机制和输出方式不同,动态视觉传感器的像元可以单独检测光照强度对数的变化,并在变化量超过一定阈值时输出包含位置、时间、极性的事件信息,拥有低延迟、高动态范围、低功耗的优点,其独特的输出方式和工作特性使其特别适应于有高速运动、光照条件变化较大或小能耗的场合。然而单纯的动态视觉传感器输出的事件,只提供了事件的像元地址、时间和极性,这些信息无法满足对可视化的需求,给后期数据处理带来了很大的困扰，且应用领域也存在一定的局限性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的提供一种红外热成像传感器，具有多模态、低功耗、微秒级响应，应用场景广泛等特点。具体技术方案如下：
[0005]一种红外热成像传感器，包括红外焦平面阵列，所述红外焦平面阵列包括在行方向和列方向上阵列排布的多个红外敏感像元，所述红外敏感像元包括传感单元、逻辑驱动电路、图像传感电路和事件传感电路；所述传感单元用于获取热敏信号；所述逻辑驱动电路包括连接图像传感电路的晶体管TX1和连接事件传感电路的晶体管TX2，晶体管TX1和TX2根据来自边缘条件处理器的控制信号，驱动所述热敏信号传输至所述图像传感电路或所述事件传感电路；所述图像传感电路用于接收、处理热敏信号，输出图像灰度信号；所述事件传感电路用于接收热敏信号，并对热敏信号检测，输出检测信号；
[0006]模拟数字转换器，用于接收并转换所述图像灰度信号，输出第一图像数据；
[0007]地址事件表示电路，用于接收所述检测信号，生成时间戳和像元地址，根据所述检测信号、时间戳和像元地址输出事件数据；
[0008]图像处理器，用于接收并处理所述第一图像数据，输出第二图像数据；
[0009]边缘条件处理器，用于接收所述第二图像数据或所述事件数据，根据所述第二图像数据或所述事件数据，控制所述逻辑驱动电路，以确定所述热敏信号传输至所述图像传感电路或所述事件传感电路。
[0010]进一步地，传感单元包括热敏薄膜，所述热敏薄膜为氧化钒薄膜、氧化钛薄膜或非晶硅薄膜。
[0011]进一步地，所述事件传感电路包括：
[0012]放大电路，用于对所述热敏信号进行放大；
[0013]事件检测电路，用于对放大后的信号进行检测，确定像元是否检测到事件，输出检测信号；
[0014]保持电路，用于接收并保持所述检测信号。
[0015]进一步地，所述地址事件表示电路包括：
[0016]行地址事件表示电路，包括时间戳生成器，所述用于行地址事件表示电路接收所述检测信号，基于所述检测信号生成像元行地址和时间戳，并将所述检测信号、像元行地址和时间戳输出至输出缓冲器；
[0017]列地址事件表示电路，用于输出像元列地址；
[0018]输出缓冲器，用于接收所述极性信息、行地址、列地址和时间戳，输出事件数据。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0020]逻辑驱动电路包括连接图像传感电路的晶体管TX1和连接事件传感电路的晶体管TX2，晶体管TX1和TX2根据来自边缘条件处理器的控制信号，驱动热敏信号传输至图像传感电路或事件传感电路，边缘条件处理器根据第二图像数据进行目标识别或根据事件数据进行计数检测，并根据识别结果或计数检测结果控制晶体管TX1和TX2的截止或导通。因此本申请可以实现仅输出图像、仅输出事件和既输出事件也输出图像的三种输出模式。仅输出事件时，异步工作特性使传感器功耗大幅降低；仅输出图像时，可根据图像进行目标识别，识别到特定目标再开启输出事件，可实现对高速运动的特定对象进行低延迟捕获。此外，在本申请中事件传感电路和图像传感电路共用同一个传感单元，节省芯片面积，电路结构简单。基于上述优势，本专利技术可以广泛应用在野外监控领域、工业监控领域、无人机躲避和无人驾驶紧急制动领域以及在弱光或夜场场景下动态监控车速和统计车流等领域。
附图说明
[0021]图1为本申请实施例提供的一种红外热成像传感器像元结构示意图。
[0022]图2为本申请实施例提供的一种红外热成像传感器结构示意图。
[0023]图3为本申请实施例提供的一种传感单元和逻辑驱动电路结构示意图。
[0024]图4为本申请实施例提供的一种事件传感电路结构示意图。
[0025]图5为本申请实施例提供的一种AER电路结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合图1至图5，对本专利技术的实施方式和具体的操作过程作详细说明，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0027]图1为本申请实施例提供的一种红外热成像传感器像元结构示意图。
[0028]参考图1，红外热成像传感器包括红外焦平面阵列10，外焦平面阵列10包括在行方向和列方向上阵列排列的多个像元11。每个像元11包括传感单元12、逻辑驱动电路13、图像传感电路14和事件传感电路15。
[0029]传感单元12用于获取用于获取热敏信号。
[0030]逻辑驱动电路13用于驱动热敏信号传输至图像传感电路14或事件传感电路15。
[0031]图像传感电路14用于接收热敏信号，对热敏信号进行处理，输出图像灰度信号。
[0032]事件传感电路15用于接收热敏信号，对热敏信号进行检测，确定像元是否检测到事件，输出检测信号。
[0033]图2为本申请实施例提供的一种红外热成像传感器结构示意图。
[0034]参考图2，图像传感电路14包括放大电路141、积分电路142和采样保持电路143。
[0035]放大电路141用于对热敏信号进行放大；积分电路142，用于控制传感单元12积分；采样保持电路143，用于将积分信号采样并保持，同时还可包含双采样功能，输出模拟的图像灰度信号。
[0036]事件传感电路15包括放大电路151、事件检测电路152和保持电路153。
[0037]放大电路151用于对热敏信号进行放大；事件检测电路152用于对放大后的信号进行检测，并确定是否检测到事件，若检测到事件，输出检测信号；保持电路153用于接收事件检测电路152输出的检测信号，并保持该信号。
[0038本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外热成像传感器，其特征在于，所述红外热成像传感器包括：红外焦平面阵列，所述红外焦平面阵列包括在行方向和列方向上阵列排布的多个红外敏感像元，所述红外敏感像元包括传感单元、逻辑驱动电路、图像传感电路和事件传感电路；所述传感单元用于获取热敏信号；所述逻辑驱动电路包括连接图像传感电路的晶体管TX1和连接事件传感电路的晶体管TX2，晶体管TX1和TX2根据来自边缘条件处理器的控制信号，驱动所述热敏信号传输至所述图像传感电路或所述事件传感电路；所述图像传感电路用于接收、处理热敏信号，输出图像灰度信号；所述事件传感电路用于接收热敏信号，并对热敏信号检测，输出检测信号；模拟数字转换器，用于接收并转换所述图像灰度信号，输出第一图像数据；地址事件表示电路，用于接收所述检测信号，生成时间戳和像元地址，根据所述检测信号、时间戳和像元地址输出事件数据；图像处理器，用于接收并处理所述第一图像数据，输出第二图像数据；边缘条件处理器，用于接收所述第二图像数据或所述事件数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵照，闻棕择，
申请(专利权)人：中科微机电技术北京有限公司，
类型：新型
国别省市：