CN115086584B - 事件触发型红外焦平面读出电路和红外探测设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种事件触发型红外焦平面读出电路和红外探测设备，涉及集成电路领域。包括：积分单元进行积分产生积分电压，并将积分电压传输至图像及轨迹读出单元；图像及轨迹读出单元对积分电压进行采样得到第一采样信号；事件信息读出单元对第一采样信号进行采样得到第二采样信号；事件信息读出单元根据第二采样信号，进行事件判断，并在事件触发时产生事件信号，图像及轨迹读出单元接收两个控制信号，并根据第一采样信号，输出图像信号和轨迹信号。本发明提高了事件判断电路结构的检测灵敏度，且可以输出图像及轨迹信息，具有更低的功耗。比较器可以通过相邻行像素间共用和分时复用，显著减小了像素面积。

Description

事件触发型红外焦平面读出电路和红外探测设备

技术领域

本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种事件触发型红外焦平面读出电路和红外探测设备。

背景技术

事件相机是一种基于仿生技术的新型图像传感器。从硬件电路上讲，区别于CMOS/CCD等普通相机将像素内感光电流进行积分后完整读出，事件相机的读出电路仅检测像素内感光电流变化量，并判断输出是否超过预设的可调阈值。从输出方式上讲，不同于传统相机同步逐帧输出完整的图像，每当相机视野中发生一个“事件”时，事件相机就通过专用的异步总线通信协议输出像素级“事件”地址和变化极性。

目前事件相机的事件判断电路结构中，利用感光传感器接收到光子时产生感光电流，再经过log型的I/V转换模块改变积分放大器的输入电压，进而进行事件判断。但是该种可见光领域的结构如果直接应用于红外领域将存在诸多问题，例如：

原本的log型I/V转换模块对信号进行了压缩，提高动态范围的同时牺牲了检测灵敏度，目前最低的检测对比灵敏度仅约1％左右。但由于红外读出电路动态范围要求并不高，却希望有更好的检测灵敏度。因此达不到红外读出电路检测灵敏度的要求。

另外，制冷红外读出电路工作低温下(例如77K)，这意味着红外领域中所需工作温度比常温下低大约4倍甚至更多，这进一步限制了红外应用中的检测对比灵敏度。

因此，如何提高事件判断电路结构的检测灵敏度，使其满足应用于红外领域中的红外焦平面读出电路，是一个亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以提供解决上述问题或者部分地解决上述问题的一种事件触发型红外焦平面读出电路和红外探测设备。

本发明实施例第一方面提供一种事件触发型红外焦平面读出电路，所述红外焦平面读出电路包括：积分单元、事件信息读出单元和图像及轨迹读出单元；

所述积分单元对当前行的光电流进行积分产生积分电压，并在积分结束后将所述积分电压传输至所述图像及轨迹读出单元；

所述图像及轨迹读出单元对所述积分电压进行采样，得到第一采样信号；

所述事件信息读出单元在所述图像及轨迹读出单元采样得到所述第一采样信号后，对所述第一采样信号进行采样，得到第二采样信号；

所述事件信息读出单元根据所述第二采样信号，进行事件判断，并在事件触发时产生事件信号；

所述事件信息读出单元将所述事件信号发送至片外控制模块，以使得所述片外控制模块基于所述事件信号产生第一控制信号和第二控制信号，所述片外控制模块将所述第一控制信号和所述第二控制信号发送至所述图像及轨迹读出单元；

所述图像及轨迹读出单元接收所述第一控制信号和所述第二控制信号，并根据所述第一采样信号，输出图像信号和轨迹信号；

其中，所述事件信息读出单元每次完成事件判断后，均进入休眠模式。

可选地，所述事件信息读出单元包括：跟随器、第一采样电容、输入电容、反相放大器以及比较器；

所述跟随器在所述图像及轨迹读出单元采样得到所述第二采样信号后导通，使得所述第一采样电容对所述第一采样信号进行采样，得到所述第二采样信号；

所述第二采样信号经过所述输入电容，传输至所述反相放大器；

所述反相放大器对所述第二采样信号进行放大后，传输至所述比较器；

所述比较器基于放大后的第二采样信号，进行所述事件判断，并在事件触发时产生所述事件信号；

所述比较器将所述事件信号发送至所述片外控制模块；

所述跟随器在每次完成事件判断后均断开，从而使得所述事件信息读出单元进入所述休眠模式。

可选地，所述事件信息读出单元还包括：复位逻辑电路、反馈电容、复位开关；

所述比较器将所述事件信号发送至所述片外控制模块的同时，还发送至所述复位逻辑电路；

所述复位逻辑电路根据所述事件信号，产生复位控制信号，以控制所述复位开关闭合；

所述复位开关闭合后，所述反馈电容上的电荷被清零。

可选地，所述反相放大器对所述第二采样信号进行放大依照：A_V＝—C₁/C_F增益进行放大；

其中，A_V为放大后的第二采样信号，C₁为所述输入电容的电容量，C_F为所述反馈电容的电容量。

可选地，所述复位开关闭合后，所述反馈电容上的电荷被清零，同时所述输入电容上存储的电荷不改变；

所述反相放大器被复位后，继续放大的是所述第二采样信号的电压变化量。

可选地，所述比较器为两个阈值和方向不同的比较器，或者所述比较器为一个比较器；

在所述比较器为两个阈值和方向不同的比较器的情况下，其中一个比较器基于所述放大后的第二采样信号和所述两个阈值中一个阈值，进行所述事件判断，同时，另一个比较器基于所述放大后的第二采样信号和所述两个阈值中另一个阈值，进行所述事件判断；

在所述比较器为一个比较器的情况下，该比较器分时复用，在不同时段由外部施加不同阈值；

若在当前时段基于所述放大后的第二采样信号和不同阈值中一个阈值，进行所述事件判断，则在下一时段，基于所述放大后的第二采样信号和不同阈值中另一个阈值，进行所述事件判断。

可选地，所述图像及轨迹读出单元包括：第二采样电容和IIR滤波电路；

所述第二采样电容对所述积分电压进行采样，得到所述第一采样信号；

所述IIR滤波电路接收所述第一控制信号和所述第二控制信号，并根据所述第一采样信号，输出所述图像信号和所述轨迹信号。

可选地，红外焦平面的像素阵列采用卷帘积分的方式；

设置将一帧周期中分为事件读出时序和图像与轨迹读出时序两个部分；

在所述一帧周期的前段部分，依照所述事件读出时序，进行逐行事件的读出；

在所述一帧周期的后段部分，依照所述图像与轨迹读出时序，进行逐行图像及轨迹的读出；

其中，所述事件读出时序和所述图像与轨迹读出时序各自控制对应的开关；

若在第m帧周期的前段部分内，所述跟随器导通时，所述第一采样电容对所述第一采样信号进行采样，得到第i行对应的第二采样信号，则此时所述积分单元对第i+1行的光电流积分完成，所述积分单元将第i+1行的光电流对应的积分电压传输至所述图像及轨迹读出单元，同时所述图像及轨迹读出单元对第i+2行的光电流对应的第一采样信号进行复位；

若在第m帧周期的后段部分内，所述图像及轨迹读出单元接收第j行的光电流对应的第一控制信号和第二控制信号，则根据第j行的光电流对应的第一采样信号，输出第j行的光电流对应的图像信号和轨迹信号。

可选地，所述轨迹信号由当前帧与过去数帧的图像信号按一定比例的累加组成，其中越靠近当前帧的帧对应的图像信号占比越高，则第k帧轨迹信号V_trace(k)的表达式为：

其中，C_H1为所述第二采样电容的电容量，V_image(k)第k帧图像信号，C_IIR为所述IIR滤波电路IIRL中的滤波电容的电容量。

本发明实施例第二方面提供一种红外探测设备，所述红外探测设备包括如第一方面任一所述的事件触发型红外焦平面读出电路。

本发明提供的事件触发型红外焦平面读出电路，积分单元对当前行的光电流进行积分产生积分电压，并在积分结束后将积分电压传输至图像及轨迹读出单元；图像及轨迹读出单元对积分电压进行采样得到第一采样信号；事件信息读出单元在图像及轨迹读出单元采样得到第一采样信号后，对第一采样信号进行采样得到第二采样信号。

事件信息读出单元根据第二采样信号进行事件判断，并在事件触发时产生事件信号；事件信息读出单元将事件信号发送至片外控制模块，以使得片外控制模块基于事件信号产生第一控制信号和第二控制信号，其中，事件信息读出单元每次完成事件判断后，均进入休眠模式。

片外控制模块将第一控制信号和第二控制信号发送至图像及轨迹读出单元。图像及轨迹读出单元接收第一控制信号和第二控制信号，并根据第一采样信号，输出图像信号和轨迹信号。

本发明提高了事件判断电路结构的检测灵敏度，满足红外领域中所需工作温度，以及红外焦平面读出电路的检测灵敏度要求，且可以输出图像及轨迹信息。事件信息读出单元仅在每一帧中的一小段时间内导通工作，相比现有的事件触发感光传感器具有更低的功耗。由于采取了逐帧的工作方式，与现有的事件触发感光传感器相比，事件信息读出单元中的比较器可以通过相邻行像素间共用和分时复用，使得原本一个像素两个比较器减少为两个像素仅一个比较器，显著减小了像素面积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例优选的模数转换电路的结构示意图；

图2是本发明实施例中各信号的时序关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

发明人发现，事件相机中最核心的就是感光芯片，该感光芯片是一个像素阵列，简单来说其基本工作原理如下：感光传感器接收到光子时产生感光电流Iph，经过log型的I/V转换模块改变积分放大器的输入电压Vlog，该I/V转换模块的转换表达式如下式1所示：

V_log＝V_DC+A_V*U_T*logI_ph

上式1中，VDC为，AV为经积分放大器放大后的输入电压，UT为热电压。放大后的输入电压传输至比较器进行事件判断，当放大后的输入电压超过或小于预设的阈值电压后(对应“ON”和“OFF”事件)，比较器会输出一个脉冲，同时重置积分放大器，再次进行放大直到下一次事件触发。

由于采用了log型的I/V转换模块，比较器阈值对应的是感光电流Iph的相对变化，通常将可检测的最小比较器阈值对应的Iph变化百分比称为对比灵敏度，其典型值为10％左右。在灰色背景下输出结果“ON”和“OFF”事件分别用黑色和白色显示。

但是上述该种可见光领域的结构如果直接应用于红外领域将存在诸多问题，例如：

原本的log型I/V转换模块对信号进行了压缩，提高动态范围的同时牺牲了检测灵敏度，目前最低的检测对比灵敏度仅约1％左右。但由于红外读出电路动态范围要求并不高，却希望有更好的检测灵敏度。因此达不到红外读出电路检测灵敏度的要求。

另外，制冷红外读出电路工作低温下(例如77K)，这意味着红外领域中所需工作温度(即式1中的U_T)比常温下低大约4倍甚至更多，这进一步限制了红外应用中的检测对比灵敏度。

为了解决上述问题，发明人经过大量研究、实验、仿真，创造性的提出了本发明的事件触发型红外焦平面读出电路，以下对本发明的事件触发型红外焦平面读出电路进行说明。

本发明的事件触发型红外焦平面读出电路包括：积分单元、事件信息读出单元和图像及轨迹读出单元；积分单元对当前行的光电流进行积分产生积分电压，并在积分结束后将积分电压传输至图像及轨迹读出单元。本发明实施例中，积分单元按照红外领域已知光电流积分的方法进行积分并产生积分电压，在每一行积分结束后，将积分电压传输至图像及轨迹读出单元。

图像及轨迹读出单元对积分电压进行采样，得到第一采样信号；而事件信息读出单元在图像及轨迹读出单元采样得到第一采样信号后，再对第一采样信号进行采样，得到第二采样信号。

之后事件信息读出单元根据第二采样信号，进行事件判断，并在事件触发时产生事件信号；事件信息读出单元再将事件信号发送至片外控制模块，以使得片外控制模块基于事件信号产生第一控制信号和第二控制信号。这两个控制信号的作用是使得图像及轨迹输出图像信号和轨迹信号，因此就可使得整个事件触发型红外焦平面读出电路在事件触发时，输出对应的图像信号和轨迹信号，若是没有事件触发，则不输出图像信号和轨迹信号。

产生第一控制信号和第二控制信号后，片外控制模块将第一控制信号和第二控制信号发送至图像及轨迹读出单元；图像及轨迹读出单元接收第一控制信号和第二控制信号，并根据第一采样信号，输出图像信号和轨迹信号。

在上述事件触发型红外焦平面读出电路工作的过程中，事件信息读出单元在每次完成事件判断后，均进入休眠模式，从而降低了整个电路的功耗，有利于低功耗设备的应用。

为了更清楚的说明本发明实施例的事件触发型红外焦平面读出电路，以下以一种较优的结构形式为例，说明本发明实施例的事件触发型红外焦平面读出电路。例如：事件信息读出单元包括：跟随器、第一采样电容、输入电容、反相放大器、比较器、复位逻辑电路、反馈电容、复位开关；图像及轨迹读出单元包括：第二采样电容和IIR滤波电路。

对于事件信息读出单元，有如下工作方式：跟随器在图像及轨迹读出单元采样得到第二采样信号后导通，使得第一采样电容对第一采样信号进行采样，得到第二采样信号；第二采样信号经过输入电容传输至反相放大器。可以理解的是，在跟随器导通的同时，反相放大器也开始工作。

反相放大器对第二采样信号进行放大后，传输至比较器；其中反相放大器对第二采样信号进行放大依照：A_V＝—C₁/C_F增益进行放大；其中，A_V为放大后的第二采样信号，C₁为输入电容的电容量，C_F为反馈电容的电容量。

之后比较器接收到放大后的第二采样信号，再基于放大后的第二采样信号，进行事件判断，并在事件触发时产生事件信号；若事件触发产生事件信号，则比较器将事件信号发送至片外控制模块，同时，比较器还发送事件信号至复位逻辑电路。

复位逻辑电路根据事件信号，产生复位控制信号，以控制复位开关闭合；复位开关闭合后，使得反馈电容上的电荷被清零。虽然反馈电容上的电荷被清零，但输入电容上存储的电荷不改变；因此反相放大器被复位后，继续放大的是第二采样信号的电压变化量。

跟随器在每次完成事件判断后均断开，从而使得事件信息读出单元进入休眠模式。由于积分电压只会在每帧积分结束后才改变，即第一采样信号和第二采样信号只会在每帧积分结束后才改变，因此跟随器可以在每次完成事件判断后断开，保证采样信号完全建立的前提下，尽可能缩短导通时间以减小功耗，有利于低功耗设备的应用。

由于采用了逐帧检测事件的结构，因此本发明实施例中的比较器可以采用两种结构方式：一种是比较器为两个阈值和方向不同的比较器，另一种是比较器仅为一个比较器。

若是比较器为两个阈值和方向不同的比较器构成，那么其中一个比较器基于放大后的第二采样信号和两个阈值中一个阈值，进行事件判断，同时，另一个比较器基于放大后的第二采样信号和两个阈值中另一个阈值，进行事件判断。例如：一个比较器用于“ON”事件判断，另一个比较器用于“OFF”事件判断。那么用于“ON”事件判断的比较器基于放大后的第二采样信号和“ON”事件判断对应的阈值，进行“ON”事件判断；用于“OFF”事件判断的比较器基于放大后的第二采样信号和“OFF”事件判断对应的阈值，进行“OFF”事件判断。

若是比较器为一个比较器构成，则该比较器分时复用，在不同时段由外部施加不同阈值；若在当前时段基于放大后的第二采样信号和不同阈值中一个阈值，进行事件判断，则在下一时段，基于放大后的第二采样信号和不同阈值中另一个阈值，进行事件判断。例如：该比较器用于“ON”事件判断和“OFF”事件判断。那么在当前时段，外部施加“ON”事件判断对应的阈值于该比较器，该比较器基于放大后的第二采样信号和“ON”事件判断对应的阈值，进行“ON”事件判断；在下一时段，外部施加“OFF”事件判断对应的阈值于该比较器，该比较器基于放大后的第二采样信号和“OFF”事件判断对应的阈值，进行“OFF”事件判断。这种方式下，一个比较器进行分时复用，同时由于是逐行积分，因此相邻行像素间可以复用一个比较器，进一步减小像素面积，有利于小型化设备的应用。

对于图像及轨迹读出单元，有如下工作方式：第二采样电容对积分电压进行采样，得到第一采样信号；IIR滤波电路接收第一控制信号和第二控制信号，并根据第一采样信号，输出图像信号和轨迹信号。另外，图像及轨迹读出单元还需要有复位第二采样电容的功能，可以采用目前已知的结构实现，不再赘述。

本发明实施例中，为了实现上述功能，红外焦平面的像素阵列采用卷帘积分的方式；设置将一帧周期中分为事件读出时序和图像与轨迹读出时序两个部分；在一帧周期的前段部分，依照事件读出时序，进行逐行事件的读出；在一帧周期的后段部分，依照图像与轨迹读出时序，进行逐行图像及轨迹的读出；其中，事件读出时序和图像与轨迹读出时序各自控制对应的开关。

若在第m帧周期的前段部分内，跟随器导通时，第一采样电容对第一采样信号进行采样，其得到的是第i行对应的第二采样信号，则此时积分单元对第i+1行的光电流积分完成，积分单元将第i+1行的光电流对应的积分电压传输至图像及轨迹读出单元，同时图像及轨迹读出单元对第i+2行的光电流对应的第一采样信号进行复位。

若在第m帧周期的后段部分内，图像及轨迹读出单元接收第j行的光电流对应的第一控制信号和第二控制信号，则根据第j行的光电流对应的第一采样信号，输出第j行的光电流对应的图像信号和轨迹信号。

对于轨迹信号的生成，其原理为：轨迹信号由当前帧与过去数帧的图像信号按一定比例的累加组成，其中越靠近当前帧的帧，对应的图像信号占比越高，则第k帧轨迹信号V_trace(k)的表达式为：

其中，C_H1为第二采样电容的电容量，V_image(k)第k帧图像信号，C_IIR为IIR滤波电路IIRL中的滤波电容的电容量。

参照图1，示例性的示出了本发明实施例优选的事件触发型红外焦平面读出电路的结构示意图，图1中目前已知结构相同结构不做具体说明。事件触发型红外焦平面读出电路包括：积分单元10、事件信息读出单元20和图像及轨迹读出单元30。积分单元10的结构与目前结构相同，不做赘述。事件信息读出单元20包括：跟随器Fr、输入电容C₁、反相放大器Iamp、反馈电容C_F、第一采样电容C_H2、复位开关，其受控于复位信号Φ_RSTE，复位逻辑电路Rlc以及比较器cmp1、cmp2。需要说明的是，图1中示例性的示出了比较器为两个阈值和方向不同比较器构成的结构，比较器cmp也可以仅为一个比较器。图像及轨迹读出单元30包括：复位开关，复位开关受控于复位信号Φ_RST2，第二采用电容C_H1，IIR滤波电路IIRL，IIR滤波电路IIRL受控于第一控制信号Φ_IM和第二控制信号Φ_TR。

事件信息读出单元20工作原理为：直接利用每一帧的第二采用电容C_H1上对积分电压的采样结果(即第一采样信号)，此是线性转换，采用绝对亮度变化检测。在每一帧积分完成并采样得到第一采样信号后，跟随器Fr导通，输出信号经过输入电容C₁传输至反相放大器Iamp，反相放大器Iamp对输出信号按A_V＝—C₁/C_F的增益放大后(A_V为放大的输入信号)，通过两个阈值和方向不同的比较器cmp1、cmp2分别进行“ON”、“OFF”事件的判断。

这里两个比较器cmp1、cmp2的阈值可以进行外部调节。假若仅用一个比较器，则不同时刻外部施加不同的阈值，即可实现事件判断，达到分时复用的效果，同时相邻行像素间还可以共用比较器，从而显著减小了像素面积。

进行事件判断时，每次事件触发时，比较器输出的对应“ON”或者“OFF”事件的信号，都会给到复位逻辑电路Rlc和片外控制模块(图1中未示出)。复位逻辑电路Rlc产生复位信号Φ_RSTE，将反馈电容C_F上的电荷清零，但并没有改变输入电容C₁上存储的电荷，因此复位后继续放大的是跟随器Fr输出端的电压变化量。由于输出只会在每帧积分结束后才改变，因此此处采用了钟控跟随器Fr，在保证信号完全建立的前提下，尽可能缩短导通时间以减小功耗。

本发明中采用了光电流按帧周期T_int积分的线性I/V转换，表达式如下式2所示：

V＝I_ph*T_int/C

上式2中，V表示一帧积分后积分电容上输出的电压，即积分电压，C表示积分电容的电容量。

本发明的整个红外焦平面的像素阵列进行逐帧采样，采用输入电容C₁反馈第一采样信号至反相放大器Iamp放大，再进行事件判断的电路结构。采用该结构可以达到等效0.1％的检测灵敏度。

图像及轨迹读出单元30工作原理为：每一帧利用第二采用电容C_H1得到采样结果，按照设定的时序将第一控制信号Φ_IM和第二控制信号Φ_TR输入到IIR(Infinite ImpulseResponse)滤波电路IIRL，根据第二采用电容C_H1得到的采样结果输出对应像素的图像信息(即图像信号)和轨迹信息(即轨迹信号)。其中，轨迹信号由当前帧与过去数帧的图像信号按一定比例的累加组成，其中越靠近当前帧的帧，对应的图像信号占比越高。

另外，由于事件触发型常用于监控视野内的动态信息，因此本发明在图像信息的输出之外，还通过IIR滤波电路IIRL进行轨迹信息的输出，提供了更多的动态轨迹信息，更好地实现了对图像中动态信息的跟踪。

参照图2，示出了本发明实施例中各信号的时序关系示意图。以第m帧周期为例，其工作时序为：

在第m帧周期的前段部分内，为第m帧事件读出时各信号的时序关系，Φ_EV＜i-2＞高电平有效期间，表示跟随器导通时，得到第i-2行对应的第二采样信号，此时Φ_SH＜i-1＞高电平有效期间，表示积分单元对第i-1行的光电流积分完成，积分单元将第i-1行的光电流对应的积分电压传输至图像及轨迹读出单元，Φ_{RST1＜i-3＞}高电平有效期间，表示积分单元对第i-3行的光电流开始进行积分。同时Φ_RST2＜i＞高电平有效期间，表示图像及轨迹读出单元对第i行的光电流对应的第一采样信号进行复位。其余时序信号情况结合图2依次类推，不再赘述。

在第m帧周期的后段部分内，为第m帧图像及轨迹读出时各信号的时序关系，Φ_IM＜j＞表示图像及轨迹读出单元接收第j行的光电流对应的第一控制信号，Φ_TR＜j＞表示图像及轨迹读出单元接收第j行的光电流对应的第二控制信号。在这两个控制信号高电平有效期间，图像及轨迹读出单元根据第j行的光电流对应的第一采样信号，输出第j行的光电流对应的图像信号和轨迹信号。

结合图1和图2，可以知晓，为了更好地利用时序产生波形，各控制开关的时序进行了较多复用，以实现事件触发型红外焦平面读出电路的功能。

基于上述事件触发型红外焦平面读出电路，本发明实施例还提出一种红外探测设备，所述红外探测设备包括如上任一所述的事件触发型红外焦平面读出电路。

通过上述示例，本发明提供的事件触发型红外焦平面读出电路，提高了事件判断电路结构的检测灵敏度，满足红外领域中所需工作温度，以及红外焦平面读出电路的检测灵敏度要求，且可以输出图像及轨迹信息。事件信息读出单元仅在每一帧中的一小段时间内导通工作，相比现有的事件触发感光传感器具有更低的功耗。由于采取了逐帧的工作方式，与现有的事件触发感光传感器相比，事件信息读出单元中的比较器可以通过相邻行像素间共用和分时复用，使得原本一个像素两个比较器减少为两个像素仅一个比较器，显著减小了像素面积。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种事件触发型红外焦平面读出电路，其特征在于，所述红外焦平面读出电路包括：积分单元、事件信息读出单元和图像及轨迹读出单元；

所述积分单元对当前行的光电流进行积分产生积分电压，并在积分结束后将所述积分电压传输至所述图像及轨迹读出单元；

所述图像及轨迹读出单元对所述积分电压进行采样，得到第一采样信号；

所述事件信息读出单元在所述图像及轨迹读出单元采样得到所述第一采样信号后，对所述第一采样信号进行采样，得到第二采样信号；

所述事件信息读出单元根据所述第二采样信号，进行事件判断，并在事件触发时产生事件信号；

所述事件信息读出单元将所述事件信号发送至片外控制模块，以使得所述片外控制模块基于所述事件信号产生第一控制信号和第二控制信号，所述片外控制模块将所述第一控制信号和所述第二控制信号发送至所述图像及轨迹读出单元；

所述图像及轨迹读出单元接收所述第一控制信号和所述第二控制信号，并根据所述第一采样信号，输出图像信号和轨迹信号；

其中，所述事件信息读出单元每次完成事件判断后，均进入休眠模式；

所述事件信息读出单元包括：跟随器、第一采样电容、输入电容、反相放大器以及比较器；

所述跟随器在所述图像及轨迹读出单元采样得到所述第一采样信号后导通，使得所述第一采样电容对所述第一采样信号进行采样，得到所述第二采样信号；

所述第二采样信号经过所述输入电容，传输至所述反相放大器；所述反相放大器对所述第二采样信号进行放大后，传输至所述比较器；所述比较器基于放大后的第二采样信号，进行所述事件判断，并在事件触发时产生所述事件信号；所述比较器将所述事件信号发送至所述片外控制模块；

所述跟随器在每次完成事件判断后均断开，从而使得所述事件信息读出单元进入所述休眠模式。

2.根据权利要求1所述的红外焦平面读出电路，其特征在于，所述事件信息读出单元还包括：复位逻辑电路、反馈电容、复位开关；

所述比较器将所述事件信号发送至所述片外控制模块的同时，还发送至所述复位逻辑电路；

所述复位逻辑电路根据所述事件信号，产生复位控制信号，以控制所述复位开关闭合；

所述复位开关闭合后，所述反馈电容上的电荷被清零。

3.根据权利要求2所述的红外焦平面读出电路，其特征在于，所述反相放大器对所述第二采样信号进行放大依照：A_V＝—C₁/C_F增益进行放大；

其中，A_V为放大后的第二采样信号，C₁为所述输入电容的电容量，C_F为所述反馈电容的电容量。

4.根据权利要求2所述的红外焦平面读出电路，其特征在于，所述复位开关闭合后，所述反馈电容上的电荷被清零，同时所述输入电容上存储的电荷不改变；

所述反相放大器被复位后，继续放大的是所述第二采样信号的电压变化量。

5.根据权利要求1所述的红外焦平面读出电路，其特征在于，所述比较器为两个阈值和方向不同的比较器，或者所述比较器为一个比较器；

在所述比较器为两个阈值和方向不同的比较器的情况下，其中一个比较器基于所述放大后的第二采样信号和所述两个阈值中一个阈值，进行所述事件判断，同时，另一个比较器基于所述放大后的第二采样信号和所述两个阈值中另一个阈值，进行所述事件判断；

在所述比较器为一个比较器的情况下，该比较器分时复用，在不同时段由外部施加不同阈值；

若在当前时段基于所述放大后的第二采样信号和不同阈值中一个阈值，进行所述事件判断，则在下一时段，基于所述放大后的第二采样信号和不同阈值中另一个阈值，进行所述事件判断。

6.根据权利要求1所述的红外焦平面读出电路，其特征在于，所述图像及轨迹读出单元包括：第二采样电容和IIR滤波电路；

所述第二采样电容对所述积分电压进行采样，得到所述第一采样信号；

所述IIR滤波电路接收所述第一控制信号和所述第二控制信号，并根据所述第一采样信号，输出所述图像信号和所述轨迹信号。

7.根据权利要求6所述的红外焦平面读出电路，其特征在于，红外焦平面的像素阵列采用卷帘积分的方式；

设置将一帧周期中分为事件读出时序和图像与轨迹读出时序两个部分；

在所述一帧周期的前段部分，依照所述事件读出时序，进行逐行事件的读出；

在所述一帧周期的后段部分，依照所述图像与轨迹读出时序，进行逐行图像及轨迹的读出；

其中，所述事件读出时序和所述图像与轨迹读出时序各自控制对应的开关；

若在第m帧周期的前段部分内，所述跟随器导通时，所述第一采样电容对所述第一采样信号进行采样，得到第i行对应的第二采样信号，则此时所述积分单元对第i+1行的光电流积分完成，所述积分单元将第i+1行的光电流对应的积分电压传输至所述图像及轨迹读出单元，同时所述图像及轨迹读出单元对第i+2行的光电流对应的第一采样信号进行复位；

若在第m帧周期的后段部分内，所述图像及轨迹读出单元接收第j行的光电流对应的第一控制信号和第二控制信号，则根据第j行的光电流对应的第一采样信号，输出第j行的光电流对应的图像信号和轨迹信号。

8.根据权利要求7所述的红外焦平面读出电路，其特征在于，所述轨迹信号由当前帧与过去数帧的图像信号按一定比例的累加组成，其中越靠近当前帧的帧对应的图像信号占比越高，则第k帧轨迹信号V_trace(k)的表达式为：

其中，C_H1为所述第二采样电容的电容量，V_image(k)第k帧图像信号，C_IIR为所述IIR滤波电路IIRL中的滤波电容的电容量。

9.一种红外探测设备，其特征在于，所述红外探测设备包括如权利要求1-8任一所述的事件触发型红外焦平面读出电路。