CN103248837A - 一种基于忆阻器的图像传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于忆阻器的图像传感器，包括读取控制电路、信息缓存器、信号处理模块以及多个像素点单元，所述读取控制电路分别与多个像素点单元的输入端连接，像素单元的输出端与信息缓存器的输入端连接，信息缓存器的输出端与信号处理模块连接；所述像素点单元包括有串联的光电二极管和忆阻器，忆阻器的输出端分别连接复位信号和信息缓存器的输入端，所述忆阻器和复位信号以及信息缓存器之间均连接有控制开关。本发明结构简单，并且巧妙结合了CCD与CMOS的优点并避免其缺点，既减少漏电噪声又减少固态图像噪声；使得图像传感器以统一控制方式输出，提高了工作速度，且降低功耗。

Description

一种基于忆阻器的图像传感器
技术领域
本发明专利涉及固态图像传感领域，特别涉及一种基于忆阻器的图像传感器。
背景技术
现有技术中常用的固态图像传感器有两种，分别是CCD与CMOS两种，两者在使用过程中各有利弊。
CCD图像传感器像素结构是利用CCD实现对光电转换的信号电荷进行转移、传输。CCD图像传感器像素结构是由进行光电转换的光电二极管，读出栅极，电荷转移的垂直CCD构成。CCD在工作过程中直接传输信号电荷，因此易产生漏光噪声。并且，信号电荷只能依次按照像素排列输出，工作速度慢，操作自由度差；CDD复杂的电路结构以及被动式电荷驱动方式也使得其在工作过程中功耗较大。
 CMOS图像传感器像素结构由光电二极管与接受放大、选择与复位的MOS晶体管组成。CMOS图像传感器通过使各像素具有放大功能将光电转换的信号电荷进行放大，然后各像素再利用XY地址方式进行选择，取出信号电流。由于各放大器的不均匀易引发固定图像噪声，因此，CMOS图像传感器在工作过程中的分辨率以及信噪比相对较低。
因此，发明出一种集上述两种图像传感的技术优点于一体，但又能避免其缺点的图像传感器成为亟待解决的技术难题。
发明内容
为解决现有技术中的上述技术难题，本发明提供了一种工作速度快、功耗低的基于忆阻器的图像传感器。
    为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种基于忆阻器的图像传感器，包括读取控制电路、信息缓存器、信号处理模块，还包括多个像素点单元，所述读取控制电路分别与多个像素点单元的输入端连接，像素单元的输出端与信息缓存器的输入端连接，信息缓存器的输出端与信号处理模块连接；所述像素点单元包括有串联的光电二极管和忆阻器，忆阻器的输出端分别连接复位信号和信息缓存器的输入端，所述忆阻器和复位信号以及信息缓存器之间均连接有控制开关。
进一步的，所述基于忆阻器的图像传感器的信号处理模块包括有依次连接的模拟信号处理电路、A/D转换电路以及读出译码电路。
进一步的，所述基于忆阻器的图像传感器还包括定时控制电路，所述定时控制电路分别与读取控制电路和信号处理模块连接。
本发明的有益效果在于：用忆阻器实现电荷转换与存储，既减少漏电噪声又减少固态图像噪声；并使得图像传感器以统一控制方式输出，提高了工作速度，并降低功耗。除此之外，本发明结构简单，易于集成，巧妙结合CCD与CMOS的优点并避免其缺点。
附图说明
 图1是忆阻器图像传感器原理框图。
图2是忆阻器图像传感器像素点单元结构示意图。
图中：1.光电二极管，2.忆阻器,3.读取电路控制开关，4.读取电路控制开关，5.读取控制电路，6.信息缓存器，7.像素点单元, 8.模拟信号处理电路，9.A/D转换电路，10.读出译码电路，11.定时控制电路，12.信号处理模块，13.复位信号。
具体实施方式
下面结合附图1和附图2以及实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，图1为忆阻器图像传感器的原理框图。图中基于忆阻器的图像传感器，包括读取控制电路5、信息缓存器6、信号处理模块12，还包括多个像素点单元7，所述读取控制电路5分别与多个像素点单元7的输入端连接，像素单元结构7的输出端与信息缓存器6的输入端连接，信息缓存器6的输出端与信号处理模块12连接；所述信号处理模块12包括有依次连接的模拟信号处理电路8、A/D转换电路9以及读出译码电路10。所述基于忆阻器的图像传感器还包括定时控制电路11，所述定时控制电路11分别与读取控制电路5和信号处理模块12连接。基于忆阻器的图像传感器在工作时像素点单元7、读取控制电路5、信息缓存器6相互配合实现从光到电的转换与输出。首先，每个像素点单元7内的光电二极管1将光信号转换为相应的电荷信号，加入到忆阻器2上的电荷信号将改变忆阻器阻值，忆阻器2实现信号电荷到信号电阻的转换与存储。然后，开启读取控制电路5，将每个像素点单元7内忆阻器2的电阻在统一电压(此电压低于忆阻器阈值电压)作用下转化为电流信号，并一次性输出至信息缓存器6中。最后通过信号处理模块12将信息缓存器6中输出的电流信号先经过模拟信号处理电路8进行处理，再通过A/D转换电路9实现模数转换，最后经过读出译码电路10对数字信号进行相应处理，读出图像信号。
如图2所示，图2为忆阻器图像传感器像素点单元结构示意图。图中像素点单元包括有串联的光电二极管1和忆阻器2，忆阻器2的输出端分别连接复位信号13和信息缓存器6的输入端，所述忆阻器2与复位信号之间连接有控制开关4；忆阻器2与信息缓存器之间连接有控制开关3。闭合开关4，启动复位信号13，实现电路复位。光电二极管1与忆阻器2串联在一起，光电二极管1将光信号转换成电荷信号，电荷信号加入到忆阻器上2，忆阻器2将电荷信号转换为电阻，启动读取电路控制开关3，VDD(此电压低于忆阻器阈值电压)将忆阻器的电阻转换为电流，并输出至信息缓存器6。因此，光电二极管1实现光到电的转换，忆阻器2实现电荷信号到电阻信号的转换，并将此电阻暂时存储。然后，开启读取控制电路5，将每个像素点单元7内忆阻器2的电阻在统一电压(此电压低于忆阻器阈值电压)作用下转化为电流信号，并一次性输出至信息缓存器6中。

Claims (3)

1.一种基于忆阻器的图像传感器，包括读取控制电路、信息缓存器、信号处理模块，其特征在于：还包括多个像素点单元，所述读取控制电路分别与多个像素点单元的输入端连接，像素单元的输出端与信息缓存器的输入端连接，信息缓存器的输出端与信号处理模块连接；所述像素点单元包括有串联的光电二极管和忆阻器，忆阻器的输出端分别连接复位信号和信息缓存器的输入端，所述忆阻器和复位信号以及信息缓存器之间均连接有控制开关。
2.如权利要求1所述的基于忆阻器的图像传感器，其特征在于：所述信号处理模块包括有依次连接的模拟信号处理电路、A/D转换电路以及读出译码电路。
3.如权利要求1所述的基于忆阻器的图像传感器，其特征在于：还包括定时控制电路，所述定时控制电路分别与读取控制电路和信号处理模块连接。
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