一种动态视觉传感器

本发明涉及涉及光电转换器件，尤其涉及一种动态视觉传感器。

背景技术：

1、如图1所示，是一种能够在连续时间上感应光瞬态变化的动态视觉传感器(dynamic vision sensor,dvs)，可以实现对光强的实时变化进行响应。传感器对于同一像素点上的光强信息进行连续检测，当相对变化超过设定的阈值范围时，异步独立地输出该像素点的位置信息和事件属性。该图像传感器包括光电转化模块，动态检测模块，比较判断模块以及aer仲裁模块。aer仲裁模块工作原理如图2所示，并以4×4阵列像素为例，采用aer方式对外输出信号。

2、首先，4×4阵列像素在时间轴上产生冲激信号，经过aer电路仲裁后整合成一路信号对外进行输出。输出通道的序列代表不同点阵单元的触发地址，序列码的先后顺序代表着冲激响应信号发生时间的先后。接收aer电路通过解码电路恢复冲激响应信号的时间和地址信息。此类异步的图像传感器仅输出有响应的像素，而对没有响应的像素不进行输出。以此方式来减小输出带宽的压力，实现高速数据输出。其中aer是地址事件表示，address–event representation。

3、问题在于采用了较多的器件，整个dvs模块面积比较大、功耗较大。大规模集成的话，芯片的面积和成本比较高。由于每个像素面积大，无法实现高度集成像素的图像传感器并且较难实现类神经网络集成。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种动态视觉传感器，以解决上述现有技术存在的问题。

2、本发明中所述一种动态视觉传感器，利用多个动态像素单元独立获取光照信息；每一动态像素单元通过设置在同一片衬底上两个不同尺寸的源极分别输出不同响应速率的电信号以表示所述光照信息的变化状态。

3、包括多个动态像素单元，与动态像素单元一一对应的电压差模块、snn神经网络；

4、动态像素单元获取光照信息后通过第一源极输出第一电信号，所述第一电信号通过第一开关管输入所述电压差模块的第一输入端；动态像素单元获取光照信息后通过第二源极输出第二电信号，所述第二电信号通过第二开关管输入所述电压差模块的第二输入端；

5、所述电压差模块将两个输入的电信号相减后输出至所述snn神经网络的其中一个神经元；

6、所述snn神经网络采用脉冲神经网络，用于获取各个神经元的电信号后进行图像识别。

7、所述第一源极的尺寸大于第二源极，使得第一电信号在光信息出现变化时响应速率低于第二电信号。

8、所述snn神经网络接收电压差模块输入的电流为正，则判断一定时间内光照强度变小；反之，接收电压差模块输入的电流为负，则判断一定时间内光照强度变大；接收电压差模块输入的电流为零，则判断一定时间内光照强度不变；

9、电压差模块是将第一电信号的电压减去第二电信号的电压后进行输出。

10、所述动态像素单元结构具体为：

11、在p型衬底顶部分别设置光敏掺杂区和源漏极掺杂区，所述光敏掺杂区和源漏极掺杂区之间通过第二隔离区进行电性隔离；

12、在所述源漏掺杂区上方设置介质层，介质层上方设置栅极，介质层一侧设置漏极，介质层另一侧设置第一源极和第二源极，所述第一源极和第二源极之间通过第一隔离区进行电性隔离；漏极、第一源极和第二源极分别与源漏掺杂区电性连接；

13、在所述光敏掺杂区上方设置透明的钝化层进行覆盖，钝化层远离所述源漏掺杂区的一侧设有pd电极，所述pd电极贯穿钝化层后与光敏掺杂区电性连接。

14、所述动态像素单元在p型衬底内设置四周水平延伸的埋氧化层。

15、所述动态像素单元结构具体为：

16、在p型衬底顶部设置源漏掺杂区，在p型衬底上端面设置介质层，在介质层上方设置栅极，在介质层一侧设置漏极，在介质层另一侧设置第一源极和第二源极，所述第一源极和第二源极之间通过第一隔离区进行电性隔离；漏极、第一源极和第二源极分别与源漏掺杂区电性连接；

17、在p型衬底底部设置光敏掺杂区，在p型衬底下端面设置透光的pd电极封闭光敏掺杂区，且与光敏掺杂区电性连接。

18、所述第一源极和第二源极的尺寸为等宽不等长，具体为第一源极的长度大于第二源极的长度。

19、本发明中所述一种动态视觉传感器，其优点在于，采用动态检测方式：实现动态事件侦测，只有变化的光信号发生时像素点才进行数据输出，从源头上减小了数据冗余。同时也降低了后端图像数据处理的压力，提高了视觉系统的实时性，实现硬件加速的图像识别，降低了传感器功耗，和后续图像算法处理的数据量。

技术特征：

1.一种动态视觉传感器，其特征在于，利用多个动态像素单元独立获取光照信息；每一动态像素单元通过设置在同一片衬底上两个不同尺寸的源极分别输出不同响应速率的电信号以表示所述光照信息的变化状态。

2.根据权利要求1所述一种动态视觉传感器，其特征在于，包括多个动态像素单元，与动态像素单元一一对应的电压差模块、snn神经网络；

3.根据权利要求2所述一种动态视觉传感器，其特征在于，所述第一源极(s1)的尺寸大于第二源极(s2)，使得第一电信号在光信息出现变化时响应速率低于第二电信号。

4.根据权利要求3所述一种动态视觉传感器，其特征在于，所述snn神经网络接收电压差模块输入的电流为正，则判断一定时间内光照强度变小；反之，接收电压差模块输入的电流为负，则判断一定时间内光照强度变大；接收电压差模块输入的电流为零，则判断一定时间内光照强度不变；

5.根据权利要求2所述一种动态视觉传感器，其特征在于，所述动态像素单元结构具体为：

6.根据权利要求5所述一种动态视觉传感器，其特征在于，所述动态像素单元在p型衬底(10)内设置四周水平延伸的埋氧化层(19)。

7.根据权利要求2所述一种动态视觉传感器，其特征在于，所述动态像素单元结构具体为：

8.根据权利要求5至7任一所述一种动态视觉传感器，其特征在于，所述第一源极(s1)和第二源极(s2)的尺寸为等宽不等长，具体为第一源极(s1)的长度大于第二源极(s2)的长度。

技术总结
本发明公开了一种动态视觉传感器，涉及光电转换器件，针对现有技术中无法在像素层面实现动态检测、器件面积大功耗大集成难等问题提出本方案。利用多个动态像素单元独立获取光照信息；每一动态像素单元通过设置在同一片衬底上两个不同尺寸的源极分别输出不同响应速率的电信号以表示所述光照信息的变化状态。优点在于，采用动态检测方式：实现动态事件侦测，只有变化的光信号发生时像素点才进行数据输出，从源头上减小了数据冗余。同时也降低了后端图像数据处理的压力，提高了视觉系统的实时性，实现硬件加速的图像识别，降低了传感器功耗，和后续图像算法处理的数据量。

技术研发人员：王凯,苏奎任,高超,马涛
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15