感测像素电路、图像传感器和电子装置的制作方法

本公开的实施例涉及一种感测像素电路、图像传感器和电子装置。

背景技术：

1、图像传感器是一种将光学图像转换成电子信号的设备，被广泛地应用在数码相机和其他电子光学设备中。图像传感器利用光电器件的光电转换功能将感光面上的光转换为与光成相应比例关系的电信号，从而实现光感测。传统图像传感器受限于光电流转电压的操作模式，所采用的各种模拟器件的结构较为复杂，从而导致传统图像传感器的结构较复杂；此外，传统图像传感器通过常规光电二极管进行光检测，常规光电二极管的检测灵敏度较低，在待检测光较弱时，常规光电二极管可能无法检测到该待检测光，从而导致传统图像传感器的检测灵敏度较低。因此，如何实现简化图像传感器的结构、如何提高检测的灵敏度等成为需要解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述至少一个问题，本公开至少一个实施例提供一种感测像素电路，包括：单光子雪崩二极管和感测单元，其中，所述单光子雪崩二极管被配置为探测光信号并输出电脉冲信号；以及所述感测单元被配置为基于所述单光子雪崩二极管输出预定数量的电脉冲信号而输出感测信号。

2、例如，在本公开至少一个实施例提供的感测像素电路中，所述感测单元包括触发器。

3、例如，在本公开至少一个实施例提供的感测像素电路中，所述预定数量为1；所述触发器包括d触发器；所述d触发器的时钟信号端连接至所述单光子雪崩二极管的输出端；所述d触发器的d输入端被配置为接收第一电平信号；所述d触发器的输出端被配置为输出所述感测信号；以及所述d触发器的复位控制端或置位控制端被配置为接收复位信号。

4、例如，在本公开至少一个实施例提供的感测像素电路中，所述预定数量为1；所述触发器包括同步rs触发器，所述同步rs触发器的时钟信号端连接至所述单光子雪崩二极管的输出端，所述同步rs触发器的置位输入端被配置为接收第一电平信号；所述同步rs触发器的复位输入端被配置为接收第二电平信号；所述同步rs触发器的输出端被配置为输出所述感测信号；以及所述同步rs触发器的复位控制端或置位控制端被配置为接收复位信号。

5、例如，在本公开至少一个实施例提供的感测像素电路中，所述预定数量为n，n为大于1的整数；所述感测单元包括n个d触发器和输出模块，所述n个d触发器级联连接；所述n个d触发器中的第i+1级d触发器的d输入端连接至第i级d触发器的输出端，所述n个d触发器中的第一级d触发器的输入端接收第一电平信号，其中，i为正整数且小于n；所述n个d触发器的输出端均连接至所述输出模块；所述n个d触发器的时钟信号端均连接至所述单光子雪崩二极管的输出端；所述n个d触发器的复位控制端或置位控制端均被配置为接收复位信号；所述输出模块在所述n个d触发器的输出端均输出所述第一电平信号时，输出所述感测信号。

6、例如，在本公开至少一个实施例提供的感测像素电路中，所述第一电平信号为高电平信号，所述输出模块为具有n输入的与门。

7、例如，在本公开至少一个实施例提供的感测像素电路中，所述感测单元为rs锁存器；所述rs锁存器的置位端与所述单光子雪崩二极管的输出端连接；所述rs锁存器的复位端被配置为接收复位信号；以及所述rs锁存器的输出端被配置为输出所述感测信号。

8、例如，在本公开至少一个实施例提供的感测像素电路中，所述感测单元包括计数器；以及所述计数器被配置为对所述单光子雪崩二极管输出的电脉冲信号进行计数以得到计数值，并在所述计数值等于所述预定数量时输出所述感测信号。

9、例如，在本公开至少一个实施例提供的感测像素电路中，所述感测单元还被配置为在输出所述感测信号之后，根据复位信号进行复位操作。

10、本公开至少一个实施例还提供一种图像传感器，包括阵列排布的多个感测像素单元，其中，每个感测像素单元包括根据本公开任一实施例所述的感测像素电路。

11、例如，本公开至少一个实施例提供的图像传感器还包括：行解码器和行仲裁器，其中，每个感测像素单元还包括输出请求电路；所述输出请求电路被配置为基于所述感测像素电路输出的感测信号，输出请求信号至所述行仲裁器；所述行仲裁器被配置为在接收到所述多个感测像素单元中的至少一个感测像素单元输出的请求信号时进行仲裁，以确定目标感测像素单元，且控制所述行解码器输出与所述目标感测像素单元对应的行选择信号。

12、例如，本公开至少一个实施例提供的图像传感器还包括：读取电路，其中，所述读取电路被配置为在接收到所述目标感测像素单元输出的数据之后输出复位信号至所述目标感测像素单元，以对所述目标感测像素单元中的感测像素电路进行复位。

13、例如，本公开至少一个实施例提供的图像传感器还包括：行解码器和读取电路，其中，所述多个感测像素单元阵列排列以形成多个感测像素单元行，每个感测像素单元还包括输出电路，所述行解码器被配置为分时输出多个行选择信号分别至所述多个感测像素单元行；每个感测像素单元的输出电路被配置为在所述感测像素单元所在的感测像素单元行对应的行选择信号的控制下，输出所述感测像素单元的感测像素电路输出的感测信号至所述读取电路。

14、例如，在本公开至少一个实施例提供的图像传感器中，所述行解码器还被配置为分时输出多个复位信号分别至所述多个感测像素单元行，以分别对所述多个感测像素单元行中的感测像素单元进行复位。

15、例如，本公开至少一个实施例提供的图像传感器还包括：滤波模块，其中，所述滤波模块设置在所述感测像素电路中的单光子雪崩二极管的光入射端，且被配置为对入射到所述单光子雪崩二极管中的光进行滤波。

16、本公开至少一个实施例还提供一种电子装置，包括：根据本公开任一实施例所述的图像传感器。

17、例如，本公开至少一个实施例提供的电子装置还包括：光源模块，其中，所述光源模块被配置为发射具有预定波长的待测光；并且所述图像传感器被配置为感测被待测对象反射的待测光。

18、根据本公开的实施例提供的感测像素电路、图像传感器和电子装置，利用单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，spad)的特性，通过计数单光子雪崩二极管产生预定数量的电脉冲信号来达成特定事件的侦测输出，使得图像传感器能够实现特定事件的检测和成像。由于单光子雪崩二极管可以对单个光子进行检测，从而可以提高光检测的灵敏度；此外，通过简单的器件即可对单光子雪崩二极管输出的电脉冲信号进行捕获和/或计数，从而实现事件检测，由此可以简化感测像素电路的结构，减小像素面积，增加分辨率，降低成本。

技术特征：

1.一种感测像素电路，包括：单光子雪崩二极管和感测单元，其中，

2.根据权利要求1所述的感测像素电路，其中，

3.根据权利要求2所述的感测像素电路，其中，

4.根据权利要求2所述的感测像素电路，其中，

5.根据权利要求1所述的感测像素电路，其中，

6.根据权利要求5所述的感测像素电路，其中，所述第一电平信号为高电平信号，所述输出模块为具有n输入的与门。

7.根据权利要求1所述的感测像素电路，其中，

8.根据权利要求1所述的感测像素电路，其中，

9.根据权利要求1～8中的任一项所述的感测像素电路，其中，

10.一种图像传感器，包括阵列排布的多个感测像素单元，

11.根据权利要求10所述的图像传感器，还包括：行解码器和行仲裁器，

12.根据权利要求11所述的图像传感器，还包括读取电路，其中，

13.根据权利要求10所述的图像传感器，还包括：行解码器和读取电路，其中，

14.根据权利要求13所述的图像传感器，其中，所述行解码器还被配置为分时输出多个复位信号分别至所述多个感测像素单元行，以分别对所述多个感测像素单元行中的感测像素单元进行复位。

15.根据权利要求10～14任一项所述的图像传感器，还包括：滤波模块，其中，

16.一种电子装置，包括：根据权利要求10～15任一项所述的图像传感器。

17.根据权利要求16所述的电子装置，还包括：光源模块，其中，

技术总结
一种感测像素电路、图像传感器和电子装置。该感测像素电路包括：单光子雪崩二极管和感测单元，单光子雪崩二极管被配置为探测光信号并输出电脉冲信号；感测单元被配置为基于单光子雪崩二极管输出预定数量的电脉冲信号而输出感测信号。

技术研发人员：黄猷淳,陈永福,孙伯伟
受保护的技术使用者：神盾股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11