面向实时视觉芯片的高速行并行图像传感器

摘要

一种面向实时视觉芯片的高速行并行图像传感器，包括：一感光像素单元阵列；一噪声去除模块的模拟输入端与感光像素单元阵列的输出端连接；一可编程增益放大器阵列的模拟输入端与噪声去除模块的输出端连接；一模数转换器阵列的模拟输入端与可编程增益放大器阵列的输出端连接；一微控制器的第一输出端与控制感光像素单元阵列的输入端连接，第二输出端与噪声去除模块的数字输入端连接，第三输出端与可编程增益放大器阵列的数字输入端连接，第四输出端与模数转换器阵列的数字输入端连接；该微控制器的输入端与可编程增益放大器阵列的反馈输出端连接，用于向感光像素单元阵列、噪声去除模块、可编程增益放大器阵列、模数转换器提供数字控制指令，并且获取可编程增益放大器阵列输出的反馈信号。

主权项

一种面向实时视觉芯片的高速行并行图像传感器，包括：一感光像素单元阵列，用于采集入射光线的原始信息，并且把采集的目标图像光信号转换为电信号；一噪声去除模块，该噪声去除模块的模拟输入端与感光像素单元阵列的输出端连接，用于消除感光像素单元阵列采集原始图像时产生的固定模式噪声；一可编程增益放大器阵列，该可编程增益放大器阵列的模拟输入端与噪声去除模块的输出端连接，用于噪声去除模块的输出信号可编程控制图像动态范围调节；一模数转换器阵列，该模数转换器阵列的模拟输入端与可编程增益放大器阵列的输出端连接，用于可编程增益放大器阵列输出的模拟信号转换为数字信号，并将该信号转换为图像信息直接输出，或者将该数字信号输入给实时视觉芯片中的数字处理器完成图像处理算法；一微控制器，该微控制器的第一输出端与控制感光像素单元阵列的输入端连接，第二输出端与噪声去除模块的数字输入端连接，第三输出端与可编程增益放大器阵列的数字输入端连接，第四输出端与模数转换器阵列的数字输入端连接；该微控制器的输入端与可编程增益放大器阵列的反馈输出端连接，用于向感光像素单元阵列、噪声去除模块、可编程增益放大器阵列、模数转换器提供数字控制指令，并且获取可编程增益放大器阵列输出的反馈信号；所述高速是指速度＞100帧/秒；所述感光像素单元阵列包含N×N个像素阵列，这N×N个感光光电二极管单元，该N×N个感光光电二极管单元所采集的N×N个图像信号通过列解码器，按照微控制器的指令，依次以行并行的模式读入N个噪声去除单元和N个可编程增益放大器单元中进行去噪声处理和信号动态范围调节，最后读入N个模数转换器单元进行数模转换后的数字信号被并行输出给之后的数字处理器单元，完成图像处理算法后输出；所述的噪声去除模块由噪声去除单元构成，每个噪声去除单元由MOS管和采样电容构成，利用该噪声去除结构，以实现感光像素单元阵列的输出图像信号的固定模式噪声消除；所述的可编程增益放大器阵列由可编程增益放大器单元构成，每个可编程增益放大器单元由差分放大器和计算电容构成，可编程增益放大器单元通过反馈信号给微控制器控制寄存器实现图像动态范围调节；所述的模数转换器阵列由单次比较型模数转换器单元构成，每个模数转换器单元由比较器和寄存器构成。