[发明专利]同步读出的大阵列动态视觉传感器及读出方法

权利要求书

1.一种同步读出的大阵列动态视觉传感器读出方法，其特征是，首先所有像素同时进行曝光，曝光结束后，将当前帧的光强信号转化为电压信号并储存于像素内的电容中，然后将储存的电压信号通过列总线逐行传输至列级读出电路，由读出电路计算出相邻帧之间的电压变化量并与触发阈值相比较，最终同步读出2bit的表示光强变化量的编码信息；

像素结构如下：包括一个光电二极管PD、两个源极跟随器M3和M5、一个像素内电流源M7、六个开关M1,M2,M4,M6,M8,M9、三个电容C_fd,C1,C2；其中，C_fd为浮空扩散区的寄生电容，M1用于将PD中的电子转移到C_fd，M2用于对C_fd复位，M6用于选择是否将像素信息缓冲至列总线，M4,M8,M9用于电压信号采样和存储的开关控制，C1,C2用于储存电压信号；M1～M9均为NMOS器件，M1源极接光电二极管的阴极、漏极接M3的栅极、栅极接控制信号TX，M2源极接M3的栅极、漏极接电源、栅极接控制信号Rst，M3源极接M4的源极、漏极接电源、栅极接M1的漏极，M4源极接M3的源极、漏极接像素内电流源M7的漏极、栅极接控制信号Sample，M5的漏极接电源、源极接M6的漏极、栅极接M4的漏极，M6的源极接列总线、漏极接电源、栅极接控制信号SEL，像素内电流源M7的源极接地、漏极接M4的漏极、栅极接控制信号PC，M8的漏极接M4的漏极、源极接电容C1的一端、栅极接控制信号S1，M9的漏极接M4的漏极、源极接C2的一端、栅极接控制信号S2，C1的一端接M8的源极、另一端接地，C2的一端接M9的源极、另一端接地；

读出处理电路的结构：包括六个开关S3～S8、四个电容C3～C6、一个运算放大器OPA(Operational Amplifier)、一个比较器以及一个锁存器；其中C3为运放的采样电容，电容C3大小可编程控制，C4为运放的保持电容，C5和C6为比较器的采样电容，列总线通过串列电容C3连接到运放的负输入端，运放的正输入端接参考电压V_ref，电容C4和开关S3并联，一同跨接在运放的负输入端与输出端之间，为开关S3的控制信号，运放的输出端通过串联电容C5连接到比较器的一个输入端，开关S4～S6的一端分别接阈值电压V_comp、地电位和2V_comp，开关S4～S6的另一端连接在一起，共同通过串联电容C6连接到比较器的另一个输入端，复位开关S7与S8跨接在比较器的输入与输出端，比较器的输出连接到锁存器，V_feature为最终输出的事件信息，为控制开关S4～S8的时序，C3，C4，S3和OPA共同组成一个可编程增益运算放大器PGA(Programmable Gain Amplifier)，完成双采样做差运算，输出相邻帧之间的电压差，C5,C6,S4～S8以及比较器共同完成电压变化量的判定，生成事件信息，随后将生成的事件信息暂存在锁存器中；

工作时序如下：首先所有像素同时进行曝光，曝光结束后，将当前帧的光强信号转化为电压信号并储存于像素内的电容中，然后将储存的电压信号通过列总线逐行传输至列级读出电路，由读出电路计算出相邻帧之间的电压变化量并与触发阈值相比较，最终输出2bit的表示光强变化量的信息。