感內(nèi)計(jì)算像素單元、感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)及其操作方法和圖像傳感運(yùn)算系統(tǒng)
1.本公開涉及半導(dǎo)體器件及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種感內(nèi)計(jì)算像素單元、感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)及其操作方法和圖像傳感運(yùn)算系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
2.圖像傳感運(yùn)算系統(tǒng)可以有效的實(shí)現(xiàn)如人臉識別、指紋識別等圖像感知處理功能，在監(jiān)控安保、人機(jī)交互等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)圖像傳感運(yùn)算系統(tǒng)通常由圖像傳感器與運(yùn)算處理模塊相分離，需要先在圖像傳感器內(nèi)將光信號轉(zhuǎn)換成原始圖像信號，然后再傳輸至運(yùn)算處理模塊進(jìn)行運(yùn)算處理，造成圖像傳感運(yùn)算系統(tǒng)復(fù)雜、冗余數(shù)據(jù)量大以及傳遞距離長等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的圖像感知運(yùn)算效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
3.(一)要解決的技術(shù)問題
4.為解決現(xiàn)有圖像傳感運(yùn)算系統(tǒng)所存在的上述技術(shù)問題至少之一，本公開提供了一種感內(nèi)計(jì)算像素單元、感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)及其操作方法和圖像傳感運(yùn)算系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對相鄰像素信號的運(yùn)算處理，顯著提高圖像感知運(yùn)算效率。
5.(二)技術(shù)方案
6.本公開的一個方面提供了一種感內(nèi)計(jì)算像素單元，其中，包括第一感光單元、第二感光單元、第三感光單元以及第四感光單元。第二感光單元與所述第一感光單元相連；第三感光單元與所述第一感光單元和第二感光單元對應(yīng)設(shè)置；第四感光單元與所述第三感光單元相連；
7.其中，在所述感內(nèi)計(jì)算像素單元接收到光照，且向所述第一感光單元和第二感光單元同時施加第一使能控制信號，同時向所述第三感光單元和第四感光單元同時施加第二使能控制信號時，所述第一感光單元輸出第一輸出電流，第二感光單元輸出第二輸出電流，第三感光單元輸出第三輸出電流，第四感光單元輸出第四輸出電流，所述第一輸出電流、第二輸出電流、第三輸出電流和第四輸出電流用于實(shí)現(xiàn)基于感內(nèi)計(jì)算的相鄰像素信號的運(yùn)算。
8.根據(jù)本公開的實(shí)施例，所述第一感光單元的源極與所述第二感光單元的源極連接，以共同連接施加的所述第一使能信號。
9.根據(jù)本公開的實(shí)施例，所述第一感光單元的柵極連接第一讀出控制信號，阱電極連接第一曝光控制信號，漏極作為所述第一感光單元的輸出端輸出所述第一輸出電流；所述第二感光單元的柵極連接第二讀出控制信號，阱電極連接第二曝光控制信號，漏極作為所述第二感光單元的輸出端輸出所述第二輸出電流。
10.根據(jù)本公開的實(shí)施例，所述第三感光單元的漏極與所述第四感光單元的漏極連接，以共同連接施加的所述第二使能信號。
11.根據(jù)本公開的實(shí)施例，所述第三感光單元的柵極連接第三讀出控制信號，阱電極連接第三曝光控制信號，源極作為所述第三感光單元的輸出端輸出所述第三輸出電流；所述第四感光單元的柵極連接第四讀出控制信號，阱電極連接第四曝光控制信號，源極作為所述第四感光單元的輸出端輸出所述第四輸出電流。
12.根據(jù)本公開的實(shí)施例，所述第一感光單元、第二感光單元、第三感光單元和第四感光單元為四種不同類型的超薄體及埋氧結(jié)構(gòu)的感光晶體管；其中，超薄體及埋氧結(jié)構(gòu)的感光晶體管包括：nmos-p阱感光晶體管、nmos-n阱感光晶體管、pmos-p阱感光晶體管和pmos-n阱感光晶體管。
13.本公開的另一方面還提供了一種感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)，其中，包括多個上述的感內(nèi)計(jì)算像素單元和多個信號運(yùn)算單元。多個信號運(yùn)算單元在所述多個感內(nèi)計(jì)算像素單元所構(gòu)成的陣列中間隔排布；其中，所述多個信號運(yùn)算單元中的每個信號運(yùn)算單元與相鄰的所述多個感內(nèi)計(jì)算像素單元中的四個感內(nèi)計(jì)算像素單元匹配。
14.根據(jù)本公開的實(shí)施例，所述多個信號運(yùn)算單元中的每個信號運(yùn)算單元包括第一運(yùn)算輸入端、第二運(yùn)算輸入端、第三運(yùn)算輸入端以及第四運(yùn)算輸入端。第一運(yùn)算輸入端連接所述多個感內(nèi)計(jì)算像素單元中的第一感內(nèi)計(jì)算像素單元的第四感光單元的源極，用于向?qū)?yīng)信號運(yùn)算單元輸入所述第四感光單元輸出的第四輸出電流；第二運(yùn)算輸入端連接所述多個感內(nèi)計(jì)算像素單元中的第二感內(nèi)計(jì)算像素單元的第三感光單元的源極，用于向?qū)?yīng)信號運(yùn)算單元輸入所述第三感光單元輸出的第三輸出電流；第三運(yùn)算輸入端連接所述多個感內(nèi)計(jì)算像素單元中的第三感內(nèi)計(jì)算像素單元的第二感光單元的漏極，用于向?qū)?yīng)信號運(yùn)算單元輸入所述第二感光單元輸出的第二輸出電流；第四運(yùn)算輸入端連接所述多個感內(nèi)計(jì)算像素單元中的第四感內(nèi)計(jì)算像素單元的第一感光單元的漏極，用于向?qū)?yīng)信號運(yùn)算單元輸入所述第一感光單元輸出的第一輸出電流。
15.根據(jù)本公開的實(shí)施例，所述多個信號運(yùn)算單元中的每個信號運(yùn)算單元還包括輸入使能端和運(yùn)算輸出端。輸入使能端連接輸入使能信號；運(yùn)算輸出端與所述輸入使能端對應(yīng)設(shè)置在對應(yīng)信號運(yùn)算單元上，用于響應(yīng)于所述輸入使能信號，輸出對應(yīng)信號運(yùn)算單元針對所述第一輸出電流、第二輸出電流、第三輸出電流和第四輸出電流的運(yùn)算結(jié)果。
16.本公開的又一個方面還提供了一種上述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的操作方法，其中，包括：對所述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的每個信號運(yùn)算單元所對應(yīng)的四個感內(nèi)計(jì)算像素單元施加光照，實(shí)現(xiàn)對所述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的曝光操作；基于上述曝光操作，控制實(shí)現(xiàn)對所述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的讀出操作，讀出所述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的每個信號運(yùn)算單元的運(yùn)算結(jié)果；以及響應(yīng)于所述運(yùn)算結(jié)果的讀出，對所述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)執(zhí)行復(fù)位操作。
17.本公開的再一個方面還提供了一種圖像傳感運(yùn)算系統(tǒng)，其中，包括上述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的感內(nèi)計(jì)算運(yùn)算模塊，以實(shí)現(xiàn)上述的操作方法。
18.(三)有益效果
19.本公開提供了一種感內(nèi)計(jì)算像素單元、感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)及其操作方法和圖像傳感運(yùn)算系統(tǒng)，其中，該感內(nèi)計(jì)算像素單元包括第一感光單元、第二感光單元、第三感光單元以及第四感光單元。第二感光單元與第一感光單元相連；第三感光單元與第一感光單元和第二感光單元對應(yīng)設(shè)置；第四感光單元與第三感光單元相連；其中，在感內(nèi)計(jì)算像素單元接收到光照，且向第一感光單元和第二感光單元同時施加第一使能控制信號，同時向第三感
光單元和第四感光單元同時施加第二使能控制信號時，第一感光單元輸出第一輸出電流，第二感光單元輸出第二輸出電流，第三感光單元輸出第三輸出電流，第四感光單元輸出第四輸出電流，第一輸出電流、第二輸出電流、第三輸出電流和第四輸出電流用于實(shí)現(xiàn)基于感內(nèi)計(jì)算的相鄰像素信號的運(yùn)算。可實(shí)現(xiàn)在像素陣列內(nèi)對相鄰像素信號的運(yùn)算處理，顯著提高圖像感知運(yùn)算效率。
附圖說明
20.圖1示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的感內(nèi)計(jì)算像素單元的組成圖；
21.圖2a示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的nmos-p阱感光晶體管(n-p型utbb單元)的結(jié)構(gòu)組成圖、等效電路圖以及輸出電流與光強(qiáng)對應(yīng)關(guān)系圖；
22.圖2b示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的nmos-n阱感光晶體管(n-n型utbb單元)的結(jié)構(gòu)組成圖、等效電路圖以及輸出電流與光強(qiáng)對應(yīng)關(guān)系圖；
23.圖2c示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的pmos-p阱感光晶體管(p-p型utbb單元)的結(jié)構(gòu)組成圖、等效電路圖以及輸出電流與光強(qiáng)對應(yīng)關(guān)系圖；
24.圖2d示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的pmos-n阱感光晶體管(p-n型utbb單元)的結(jié)構(gòu)組成圖、等效電路圖以及輸出電流與光強(qiáng)對應(yīng)關(guān)系圖；
25.圖3示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的基于上述圖2a-圖2d所示utbb單元的感內(nèi)計(jì)算像素單元的組成圖；
26.圖4示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的基于上述感內(nèi)計(jì)算像素單元的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的組成圖；
27.圖5示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的基于上述圖4所示的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的信號運(yùn)算單元的組成圖；
28.圖6示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的基于上述圖4所示的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的某個信號運(yùn)算單元與周圍相感內(nèi)計(jì)算像素單元之間的連接關(guān)系圖；
29.圖7a示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的基于上述圖4所示的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的像素單元使能控制信號v
en
和v
ep
互聯(lián)關(guān)系的感算陣列結(jié)構(gòu)圖；
30.圖7b示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的基于上述圖4所示的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的像素單元曝光控制信號v
b1
和v
b4
互聯(lián)關(guān)系的感算陣列結(jié)構(gòu)圖；
31.圖7c示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的基于上述圖4所示的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的像素單元曝光控制信號v
b2
和v
b3
互聯(lián)關(guān)系的感算陣列結(jié)構(gòu)圖；
32.圖7d示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的基于上述圖4所示的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的像素單元讀出控制信號v
g2
和v
g3
互聯(lián)關(guān)系的感算陣列結(jié)構(gòu)圖
33.圖7e示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的基于上述圖4所示的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的像素單元讀出控制信號v
g1
和v
g4
互聯(lián)關(guān)系的感算陣列結(jié)構(gòu)圖；
34.圖7f示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的基于上述圖4所示的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的運(yùn)算單元讀出使能信號v
oe
和運(yùn)算輸出信號互聯(lián)關(guān)系的感算陣列結(jié)構(gòu)圖。
35.圖8示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的基于上述圖6所示的信號運(yùn)算單元的運(yùn)算功能圖；
36.圖9示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的針對上述圖4所示的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的
操作方法的流程圖；以及
37.圖10示意性示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的感內(nèi)計(jì)算像素單元規(guī)模為m
×
n對應(yīng)的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的操作時序圖。
具體實(shí)施方式
38.為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
39.需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，上述對各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對其進(jìn)行簡單地更改或替換。
40.還需要說明的是，實(shí)施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本公開的保護(hù)范圍。貫穿附圖，相同的元素由相同或相近的附圖標(biāo)記來表示。在可能導(dǎo)致對本公開的理解造成混淆時，將省略常規(guī)結(jié)構(gòu)或構(gòu)造。
41.并且圖中各部件的形狀和尺寸不反映真實(shí)大小和比例，而僅示意本公開實(shí)施例的內(nèi)容。另外，在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號之間的任何參考符號構(gòu)造成對權(quán)利要求的限制。
42.再者，單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。
43.說明書與權(quán)利要求中所使用的序數(shù)例如“第一”、“第二”、“第三”等的用詞，以修飾相應(yīng)的元件，其本身并不意味著該元件有任何的序數(shù)，也不代表某一元件與另一元件的順序或是制造方法上的順序，這些序數(shù)的使用僅用來使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚區(qū)分。
44.本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以理解，可以對實(shí)施例中的設(shè)備中的模塊進(jìn)行自適應(yīng)性地改變并且把他們設(shè)置在與該實(shí)施例不同的一個或多個設(shè)備中。可以把實(shí)施例中的模塊或單元或組件組合成一個模塊或單元或組件，以及此外可以把他們分成多個子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特征和/或過程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征以及如此公開的任何方法或者設(shè)備的所有過程或單元進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的每個特征可以由提供相同、等同或相似目的的代替特征來代替。并且，在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個可以是通過同一個硬件項(xiàng)來具體體現(xiàn)。
45.類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡本公開并幫助理解各個公開方面的一個或多個，在上面對本公開的示例性實(shí)施例的描述中，本公開的各個特征有時被一起分組到單個實(shí)施例、圖、或者對其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本公開要求比在每個權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如下面的權(quán)利要求書所反映的那樣，公開方面在于少于前面公開的單個實(shí)施例的所有特征。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個權(quán)利要求本身都
作為本公開的單獨(dú)實(shí)施例。
46.具有傳感器像素陣列的圖像傳感運(yùn)算系統(tǒng)，借助于傳感器像素陣列能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)處理運(yùn)算功能，即實(shí)現(xiàn)感內(nèi)計(jì)算，但是現(xiàn)有感內(nèi)計(jì)算方式不具有在像素陣列內(nèi)對相鄰像素信號的處理功能，對圖像感知運(yùn)算效率提升仍然存在較大的提升空間。
47.如圖1所示，本公開的一個方面提供了一種感內(nèi)計(jì)算像素單元100(后續(xù)簡稱為像素單元)，其中，包括第一感光單元110、第二感光單元120、第三感光單元130以及第四感光單元140。
48.第二感光單元120與第一感光單元110相連，用于共同施加第一使能控制信號v
en
；
49.第三感光單元130與第一感光單元110和第二感光單元120對應(yīng)設(shè)置，即在空間結(jié)構(gòu)分布中相互對應(yīng)，一般一個像素單元中的多個感光單元可以相互均勻排布，具體可以參照圖1所示的排布形式；
50.第四感光單元140與第三感光單元130相連，用于共同施加第二使能控制信號v
ep
；
51.其中，在感內(nèi)計(jì)算像素單元100接收到光照，且向第一感光單元110和第二感光單元120同時施加第一使能控制信號v
en
，同時向第三感光單元130和第四感光單元140同時施加第二使能控制信號v
ep
時，第一感光單元110輸出第一輸出電流i
np
，第二感光單元120輸出第二輸出電流i
nn
，第三感光單元130輸出第三輸出電流i
pp
，第四感光單元140輸出第四輸出電流i
pn
，第一輸出電流i
np
、第二輸出電流i
nnn
、第三輸出電流i
pp
以及第四輸出電流i
pn
用于實(shí)現(xiàn)基于感內(nèi)計(jì)算的相鄰像素信號的運(yùn)算。其中，第一使能控制信號v
en
和第二使能控制信號v
ep
為控制電壓信號，可以使得該相應(yīng)的感光單元在光照條件下，產(chǎn)生相應(yīng)的電流輸出。
52.接受同一光強(qiáng)照射時，4不同類型的感光單元(即第一感光單元110、第二感光單元120、第三感光單元130以及第四感光單元140)的輸出電流隨光強(qiáng)的變化趨勢并不相同。因此，同一該像素單元100可以輸出4個光強(qiáng)對應(yīng)關(guān)系并不相同的輸出信號，即i
np
、i
nn
、i
pp
以及i
pn
。
53.因此，基于上述像素單元的結(jié)構(gòu)形式，而在構(gòu)成感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)(如后文)時，當(dāng)每相鄰的4個像素單元的不同感光單元的輸出信號輸入至同一運(yùn)算單元，則結(jié)合各個像素單元輸出信號本身對光強(qiáng)響應(yīng)關(guān)系的差異，運(yùn)算單元可以在像素陣列內(nèi)對相鄰像素單元信號進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的圖像處理功能，從而有助于削減冗余數(shù)據(jù)并縮短數(shù)據(jù)的傳輸距離，提高系統(tǒng)的圖像感知運(yùn)算效率。
54.換言之，相對于復(fù)雜、數(shù)據(jù)量大且傳遞距離長的傳統(tǒng)方式，本公開上述借助于圖1所示的感內(nèi)計(jì)算像素單元，能夠在實(shí)現(xiàn)感內(nèi)計(jì)算的基礎(chǔ)上，有效地削減冗余數(shù)據(jù)并縮短數(shù)據(jù)的傳輸距離，顯著提高系統(tǒng)的圖像感知運(yùn)算效率，并且還能夠在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步借助于四個不同感光單元的不同輸出信號，對在像素陣列內(nèi)相鄰像素單元間的輸出信號實(shí)現(xiàn)運(yùn)算，從而能夠?qū)崿F(xiàn)像素陣列中的信號處理功能，進(jìn)而可以達(dá)到可在像素陣列內(nèi)對相鄰像素信號進(jìn)行運(yùn)算的感內(nèi)計(jì)算陣列中的像素單元結(jié)構(gòu)、感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的可在像素陣列內(nèi)對相鄰像素信號進(jìn)行運(yùn)算的感內(nèi)計(jì)算陣列操作方法，具體可以參見后文。
55.如圖1-圖2d所示，根據(jù)本公開的實(shí)施例，第一感光單元110、第二感光單元120、第三感光單元130和第四感光單元140為四種不同類型的超薄體及埋氧結(jié)構(gòu)的感光晶體管(即utbb單元)；
56.其中，超薄體及埋氧結(jié)構(gòu)的感光晶體管包括：nmos-p阱感光晶體管、nmos-n阱感光
晶體管、pmos-p阱感光晶體管和pmos-n阱感光晶體管。
57.在本公開實(shí)施例中，第一感光單元110可以為如圖2a所示的nmos-p阱感光晶體管，第二感光單元120可以為如圖2b所示的nmos-n阱感光晶體管，第三感光單元130可以為如圖2c所示的pmos-p阱感光晶體管，第四感光單元140可以為如圖2d所示的pmos-n阱感光晶體管。其中，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，上述關(guān)于第一感光單元、第二感光單元、第三感光單元和第四感光單元的具體類型并不以此為限，可以依據(jù)實(shí)際需要做相應(yīng)調(diào)整。
58.如圖2a-圖2d所示4種utbb感光晶體管單元(即utbb單元)結(jié)構(gòu)，根據(jù)晶體管和阱摻雜類型組合的不同可分為nmos-p阱單元(n-p單元)、nmos-n阱單元(n-n單元)、pmos-p阱單元(p-p單元)和pmos-n阱單元(p-n單元)。其中，每種單元均有4個電極，包括柵極(g)、漏極(d)、源極(s)和阱電極(b)。其中，具體的utbb單元的結(jié)構(gòu)組成形式可以參照圖2a-圖2d所示內(nèi)容，在此不作贅述。
59.本公開實(shí)施例中的感內(nèi)計(jì)算像素單元由4種晶體管類型與阱摻雜類型組合互不相同的超薄體及埋氧結(jié)構(gòu)的感光晶體管單元(utbb單元)構(gòu)成。其中，該像素單元在接收同一光強(qiáng)照射時，4種utbb感光單元的輸出電流隨光強(qiáng)的變化趨勢并不相同，因此同一像素單元可以輸出4個光強(qiáng)對應(yīng)關(guān)系并不相同的輸出信號。因此，在構(gòu)成感內(nèi)計(jì)算陣列時，每相鄰的4個像素單元的輸出信號輸入至同一運(yùn)算單元，結(jié)合像素單元輸出信號本身對光強(qiáng)響應(yīng)關(guān)系的差異，運(yùn)算單元可以在像素陣列內(nèi)對相鄰像素單元信號進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)一定的圖像處理功能，從而有助于削減冗余數(shù)據(jù)并縮短數(shù)據(jù)的傳輸距離，提高系統(tǒng)的圖像感知運(yùn)算效率。
60.如圖3所示，根據(jù)本公開的實(shí)施例，第一感光單元的源極與第二感光單元的源極連接，以共同連接施加的第一使能信號。
61.根據(jù)本公開的實(shí)施例，第一感光單元的柵極連接第一讀出控制信號，阱電極連接第一曝光控制信號，漏極作為第一感光單元的輸出端輸出第一輸出電流；第二感光單元的柵極連接第二讀出控制信號，阱電極連接第二曝光控制信號，漏極作為第二感光單元的輸出端輸出第二輸出電流。
62.具體地，該在像素陣列內(nèi)可對相鄰像素信號進(jìn)行運(yùn)算的感內(nèi)計(jì)算像素單元結(jié)構(gòu)如圖3所示，同一像素單元中的4個不同感光單元接收相同的入射光進(jìn)行曝光，其中：
63.n-p單元與n-n單元源極s連接在一起，共同連接使能控制信號v
en
；n-p單元的柵極連接讀出控制信號v
g1
，n-p單元的阱電極接曝光控制信號v
b1
，n-p單元的漏極電流為像素單元4個輸出電流之一的i
np
；n-n單元的柵極接讀出控制信號v
g2
，n-n單元的阱電極接曝光控制信號v
b2
，n-n單元的漏極電流為像素單元4個輸出電流之一的i
nn
。
64.如圖3所示，根據(jù)本公開的實(shí)施例，第三感光單元的漏極與第四感光單元的漏極連接，以共同連接施加的第二使能信號。
65.根據(jù)本公開的實(shí)施例，第三感光單元的柵極連接第三讀出控制信號，阱電極連接第三曝光控制信號，源極作為第三感光單元的輸出端輸出第三輸出電流；第四感光單元的柵極連接第四讀出控制信號，阱電極連接第四曝光控制信號，源極作為第四感光單元的輸出端輸出第四輸出電流。
66.如圖3所示，在同一像素單元中的4個不同感光單元接收相同的入射光進(jìn)行曝光的情況下，p-p單元與p-n單元漏極連接在一起，共同接使能控制信號v
ep
；p-p單元的柵極接讀出控制信號v
g3
，p-p單元的阱電極接曝光控制信號v
b3
，p-p單元的漏極電流為像素單元4個
輸出電流之一的i
pp
；p-n單元的柵極接讀出控制信號v
g4
，p-n單元的阱電極接曝光控制信號v
b4
，p-n單元的漏極電流為像素單元4個輸出電流之一的i
pn
。
67.因此，結(jié)合上述圖2a-圖2d所示4種不同utbb感光單元的結(jié)構(gòu)組成示意圖、對應(yīng)等效電路圖以及對應(yīng)輸出電流(源漏電流)隨光強(qiáng)變化的示意圖，由于utbb感光單元根據(jù)晶體管類型和阱摻雜類型的不同可分為nmos-p阱(n-p)單元、nmos-n阱(n-n)單元、pmos-p阱(p-p)單元和pmos-n阱(p-n)單元，每種感光單元均有4個電極，即柵極(g)、漏極(d)、源極(s)和阱電極(b)，其等效電路為晶體管背柵級聯(lián)一光敏電容，電容值隨光照作用的增強(qiáng)而減小。4種感光單元曝光前后的漏極電流變化量的絕對值可以表征所受光照的大小，其中n-p單元和p-p單元的阱電極曝光時的控制電壓vb＜0，阱中產(chǎn)生耗盡區(qū)并收集光生電子，從而拉低了耗盡區(qū)的電勢，一方面其等效電容減小，另一方面會對埋氧上方的晶體管產(chǎn)生背柵調(diào)制作用，使nmos的v
th
增大，使pmos的減小，因此在柵壓漏壓相同的情況下，n-p單元的輸出電流會隨光強(qiáng)增強(qiáng)而減小，變化量為負(fù)值，n-n單元的輸出電流會隨光強(qiáng)增強(qiáng)而增大，變化量為正值。而n-n和p-n單元曝光時vb＞0，耗盡區(qū)收集的是光生空穴，會抬高耗盡區(qū)電勢，減小其等效電容的同時對晶體管產(chǎn)生與p阱單元相反的背柵調(diào)制作用，使nmos的v
th
減小，使pmos的增大，因此p-p單元的輸出電流會隨光強(qiáng)增強(qiáng)而增大，變化量為正值，p-n單元的輸出電流會隨光強(qiáng)增強(qiáng)而減小，變化量為負(fù)值。
68.如圖4所示，本公開的另一方面還提供了一種感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)，其中，包括多個上述圖1-圖3所示的感內(nèi)計(jì)算像素單元和多個信號運(yùn)算單元。
69.多個信號運(yùn)算單元在多個感內(nèi)計(jì)算像素單元所構(gòu)成的陣列中間隔排布；
70.其中，多個信號運(yùn)算單元中的每個信號運(yùn)算單元與相鄰的多個感內(nèi)計(jì)算像素單元中的四個感內(nèi)計(jì)算像素單元匹配。其中，當(dāng)該感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)中所具有像素單元的數(shù)量為m
×
n個時，其該感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)中所具有的對應(yīng)信號運(yùn)算單元的數(shù)量可以為(m-1)
×
(n-1)，以保證上述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)中所具有像素單元和對應(yīng)信號運(yùn)算單元之間的數(shù)量和分布等匹配效果。數(shù)量設(shè)置相反也可以，但一般以像素單元的數(shù)量為多數(shù)來設(shè)計(jì)。
71.其中，像素單元和信號運(yùn)算單元的分布均可以依照相應(yīng)的規(guī)律性分布設(shè)計(jì)，使得整個感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的尺寸能夠?qū)崿F(xiàn)高度集成化，以盡可能地在保證相應(yīng)可在像素陣列內(nèi)對相鄰像素信號進(jìn)行處理的情況下，顯著提高其運(yùn)算效率和處理精度。
72.如圖5所示，根據(jù)本公開的實(shí)施例，多個信號運(yùn)算單元中的每個信號運(yùn)算單元包括第一運(yùn)算輸入端、第二運(yùn)算輸入端、第三運(yùn)算輸入端以及第四運(yùn)算輸入端，即如圖5所示運(yùn)算輸入1-4。
73.第一運(yùn)算輸入端連接多個感內(nèi)計(jì)算像素單元中的第一感內(nèi)計(jì)算像素單元的第四感光單元的源極，用于向?qū)?yīng)信號運(yùn)算單元輸入第四感光單元輸出的第四輸出電流；
74.第二運(yùn)算輸入端連接多個感內(nèi)計(jì)算像素單元中的第二感內(nèi)計(jì)算像素單元的第三感光單元的源極，用于向?qū)?yīng)信號運(yùn)算單元輸入第三感光單元輸出的第三輸出電流；
75.第三運(yùn)算輸入端連接多個感內(nèi)計(jì)算像素單元中的第三感內(nèi)計(jì)算像素單元的第二感光單元的漏極，用于向?qū)?yīng)信號運(yùn)算單元輸入第二感光單元輸出的第二輸出電流；
76.第四運(yùn)算輸入端連接多個感內(nèi)計(jì)算像素單元中的第四感內(nèi)計(jì)算像素單元的第一感光單元的漏極，用于向?qū)?yīng)信號運(yùn)算單元輸入第一感光單元輸出的第一輸出電流。
77.其中，對于同一信號運(yùn)算單元而言，輸入的四個輸入信號屬于四個不同的感內(nèi)計(jì)
算像素單元的不同類型的感光單元的輸出電流值，即運(yùn)算輸入1輸入的是第一個感內(nèi)計(jì)算像素單元的n-p單元的輸出電流值i
np
，運(yùn)算輸入2輸入的是第二個感內(nèi)計(jì)算像素單元的n-n單元的輸出電流值i
nn
，運(yùn)算輸入3輸入的是第三個感內(nèi)計(jì)算像素單元的p-p單元的輸出電流值i
pp
，運(yùn)算輸入4輸入的是第四個感內(nèi)計(jì)算像素單元的p-n單元的輸出電流值i
pn
，其中，第一個感內(nèi)計(jì)算像素單元、第二個感內(nèi)計(jì)算像素單元、第三個感內(nèi)計(jì)算像素單元和第四個感內(nèi)計(jì)算像素單元圍繞同一個信號運(yùn)算單元排布。因此，才可以有效確保同一個信號運(yùn)算單元能夠?qū)崿F(xiàn)在像素陣列內(nèi)對相鄰像素輸出信號的運(yùn)算處理過程。
78.如圖5、圖6和圖8所示，根據(jù)本公開的實(shí)施例，多個信號運(yùn)算單元中的每個信號運(yùn)算單元還包括輸入使能端和運(yùn)算輸出端。
79.輸入使能端連接輸入使能信號v
oe
；
80.運(yùn)算輸出端與輸入使能端對應(yīng)設(shè)置在對應(yīng)信號運(yùn)算單元上，用于響應(yīng)于所述輸入使能信號v
oe
，輸出對應(yīng)信號運(yùn)算單元針對第一輸出電流、第二輸出電流、第三輸出電流和第四輸出電流的運(yùn)算結(jié)果，即運(yùn)算輸出。
81.如圖5、圖6和圖8所示，運(yùn)算單元共有4個運(yùn)算輸入端，1個輸入使能控制端(輸入使能信號v
oe
)，1個運(yùn)算結(jié)果輸出端(運(yùn)算輸出)。運(yùn)算輸入端輸入?yún)⑴c運(yùn)算的原始信號；輸入使能控制端連接使能信號v
oe
，該使能信號用于決定信號運(yùn)算單元是否可輸出運(yùn)算結(jié)果；運(yùn)算結(jié)果輸出端負(fù)責(zé)輸出運(yùn)算結(jié)果。其中，輸入使能信號v
oe
主要用于使得運(yùn)算輸出端能夠響應(yīng)并輸出運(yùn)算結(jié)果，相應(yīng)的運(yùn)算過程在上述各個像素單元各自對應(yīng)的第一輸出電流、第二輸出電流、第三輸出電流和第四輸出電流對應(yīng)輸入至該信號運(yùn)算單元后即可以完成相應(yīng)的運(yùn)算處理。
82.基于上述本公開實(shí)施例的可在像素陣列內(nèi)對相鄰像素信號進(jìn)行運(yùn)算的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的說明，可見，本公開實(shí)施例的該感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)可以有12種互聯(lián)信號線。為使陣列連接關(guān)系更易清晰分辨，特將12種信號線的互聯(lián)關(guān)系兩種一組展示在一張陣列結(jié)構(gòu)示意圖中，具體如圖7a至圖7f所示(實(shí)際的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的陣列互聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為這6張示意圖的疊加結(jié)構(gòu))。具體地，如圖7a所示，陣列中每一行的像素單元連接同一條像素使能信號v
en
，同時每一行的像素單元也連接同一條像素使能信號v
ep
；如圖7b所示，陣列中每一行的像素單元連接同一條像素曝光控制信號v
b1
，同時每一行的像素單元也連接同一條像素曝光控制信號v
b4
；如附圖7c所示，陣列中每一行的像素單元連接同一條像素曝光控制信號v
b2
，同時每一行的像素單元也連接同一條像素曝光控制信號v
b3
；如圖7d所示，陣列中每一行的像素單元連接同一條像素曝光控制信號v
g2
，同時每一行的像素單元也連接同一條像素曝光控制信號v
g3
；如圖7e所示，陣列中每一行的像素單元連接同一條像素曝光控制信號v
g1
，同時每一行的像素單元也連接同一條像素曝光控制信號v
g4
；如圖7f所示，陣列中每一行的運(yùn)算單元連接同一條輸出控制信號v
oe
，每一列的運(yùn)算單元輸出端也連接信號輸出線進(jìn)行輸出。
83.其中，該感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)具有由上述感內(nèi)計(jì)算像素單元和信號運(yùn)算單元構(gòu)成，像素單元負(fù)責(zé)感光并輸出感光電流至運(yùn)算單元，運(yùn)算單元負(fù)責(zé)對輸入的像素信號進(jìn)行運(yùn)算處理。陣列中的像素單元的感光電流輸出端連接運(yùn)算單元的運(yùn)算輸入端，且每相鄰的四個不同像素單元的各自不同的輸出信號作為同一運(yùn)算單元的不同輸入端信號輸入至該運(yùn)算單元，也即同一像素單元的四個輸出信號輸入至周圍四個不同的運(yùn)算單元(如圖6和圖8所
示)，各個運(yùn)算單元的運(yùn)算輸出結(jié)果構(gòu)成該感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的運(yùn)算輸出結(jié)果。
84.基于上述圖1-圖2d所示的utbb感光單元的感內(nèi)計(jì)算像素單元，結(jié)合圖3所示內(nèi)容，特將本公開實(shí)施例的上述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的運(yùn)算處理過程詳細(xì)說明如下：
85.n-p單元和n-n單元共同連接使能信號v
en
，p-p單元和p-n單元共同連接使能信號v
ep
，其中v
en
和v
ep
可以控制為電源電壓或者接地的零電平信號，為對應(yīng)utbb感光單元輸出電流提供使能并可以控制各輸出電流的方向。
86.各單元阱電極分別連接曝光控制信號v
b1-4
，n-p單元和p-p單元的v
b1
和v
b3
保持為負(fù)值可使單元完成正常的曝光和讀出操作，切換為正值可以完成正常的復(fù)位操作；而n-n單元和p-n單元的v
b2
和v
b4
保持為正值可使單元完成正常的曝光和讀出操作，切換為負(fù)值可以完成正常的復(fù)位操作。
87.各單元柵極分別連接讀出控制信號v
g1-4
，n-p單元和n-n單元的v
g1
和v
g2
由0v切換為大于0的值可使單元開啟，完成正常的讀出操作，輸出感光信號至運(yùn)算單元，而p-p單元和p-n單元的v
g3
和v
g4
由大于0的值切換為0v可使單元開啟，完成正常的讀出操作。
88.運(yùn)算單元共有4個運(yùn)算輸入端，1個輸入使能控制端，1個運(yùn)算結(jié)果輸出端。運(yùn)算輸入端輸入?yún)⑴c運(yùn)算的原始信號；輸入使能控制端連接使能信號v
oe
，用于決定信號運(yùn)算單元是否可輸出運(yùn)算結(jié)果；運(yùn)算結(jié)果輸出端負(fù)責(zé)輸出運(yùn)算結(jié)果。
89.如圖6和圖8所示信號運(yùn)算單元及其所在感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)的圖像處理功能。在本公開實(shí)施例中，該感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的信號運(yùn)算單元可以為一四輸入的求和運(yùn)算單元，具體可以為四輸入的電容求和電路或者求和放大器等電路結(jié)構(gòu)。該信號運(yùn)算單元可實(shí)現(xiàn)對4個輸入電流信號i
1-4
求和并轉(zhuǎn)化為輸出電壓信號uo，uo正比于求和結(jié)果(i1+i2+i3+i4)。其中，i1、i2、i3和i4可以對應(yīng)理解為上述不同四個像素單元所對應(yīng)輸出的第一輸出電流i
np
、第二輸出電流i
nn
、第三輸出電流i
pp
以及第四輸出電流i
pn
。
90.如圖6和圖8所示，設(shè)置像素單元中使能信號v
en
和v
ep
均為電源電壓，此時各像素單元4個電流輸出端均向外輸出電流。陣列中每個運(yùn)算單元其對應(yīng)的左上位置像素單元中的輸出信號i
pn
連接至其i1輸入端口，右上位置像素單元中的輸出信號i
pp
連接至其i2輸入端口，左下位置像素單元中的輸出信號i
nn
連接至其i3輸入端口，右下位置像素單元中的輸出信號i
np
連接至其i4輸入端口，因此，總輸出信號uo與其周圍四個像素單元對應(yīng)的輸出電流的和成正比。據(jù)此，根據(jù)圖2a-圖2d所示的各像素單元的4個輸出電流與光強(qiáng)的對應(yīng)關(guān)系可知，陣列中各運(yùn)算單元輸出量uo在曝光前后的變化量δuo與其周圍四個像素對應(yīng)的輸出電流變化量絕對值|δi
1-4
|滿足δuo正比于(|δi1|+|δi4|-|δi2|-|δi3|)的關(guān)系，因此整個陣列就可以實(shí)現(xiàn)原始圖像信號與2
×
2卷積核(1，-1；-1，1)的卷積運(yùn)算，并輸出其運(yùn)算處理結(jié)果。其中，需要說明的是，上述信號運(yùn)算單元以及可實(shí)現(xiàn)的處理功能并不限于該示例，在此不作贅述。
91.如圖9所示，本公開的又一個方面還提供了一種上述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的操作方法，其中，包括操作s901-s903。
92.在操作s901中，對感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的每個信號運(yùn)算單元所對應(yīng)的四個感內(nèi)計(jì)算像素單元施加光照，實(shí)現(xiàn)對感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的曝光操作；
93.在操作s902中，基于上述曝光操作，控制實(shí)現(xiàn)對感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的讀出操作，以讀出感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的每個信號運(yùn)算單元的運(yùn)算結(jié)果；以及
94.在操作s903中，響應(yīng)于運(yùn)算結(jié)果的讀出，對感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)執(zhí)行復(fù)位操作。
95.如圖10所示，可在像素陣列內(nèi)對相鄰像素信號進(jìn)行運(yùn)算的感內(nèi)計(jì)算陣列操作時序圖的操作過程如下：
96.假設(shè)感算一體陣列(即上述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu))中像素單元(即上述感內(nèi)計(jì)算像素單元)的規(guī)模為m
×
n，如圖10所示，該感算陣列對每幀圖像完成感知運(yùn)算的一個周期可以劃分為曝光期、讀出期和復(fù)位期3個子周期。其中，在曝光期內(nèi)進(jìn)行光電信號的轉(zhuǎn)換，讀出期內(nèi)進(jìn)行對感光信號的運(yùn)算，復(fù)位期內(nèi)進(jìn)行對感光單元的復(fù)位。
97.在這三個子周期中，像素單元使能信號v
en
和v
ep
均保持0或電源電壓v
dd
不變；像素單元曝光控制信號v
b1
和v
b3
在曝光期和讀出期內(nèi)均保持為小于0的負(fù)值，在復(fù)位期切換為大于0的正值；像素單元曝光控制信號v
b2
和v
b4
在曝光期和讀出期內(nèi)均保持為大于0的正值，在復(fù)位期切換為小于0的負(fù)值；像素單元讀出控制信號v
g1
和v
g2
在讀出期內(nèi)均保持為大于0的正值，在曝光期和復(fù)位期切換為0v；像素單元讀出控制信號v
g3
和v
g4
在讀出期內(nèi)均保持為0v，在曝光期和復(fù)位期切換為大于0的正值；運(yùn)算單元控制信號v
oe
在曝光期和復(fù)位期中均保持為0，關(guān)斷運(yùn)算單元的輸出，在讀出期內(nèi)各行v
oe
依次切換為大于0的電壓值，使該感算陣列的信號運(yùn)算單元按行依次輸出運(yùn)算結(jié)果。
98.結(jié)合如圖7a-圖7f所示該感算陣列中12種互連線的連接關(guān)系圖，像素陣列中像素單元的感光電流輸出端連接運(yùn)算單元的運(yùn)算輸入端，每相鄰的四個像素單元的輸出信號輸入至同一運(yùn)算單元，同一像素單元的四個輸出信號輸入至周圍四個不同的運(yùn)算單元，具體的像素單元每個輸出信號與對應(yīng)運(yùn)算單元輸入的連接關(guān)系由陣列所實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算處理功能決定。各個運(yùn)算單元對其相鄰四個像素的相應(yīng)輸出信號進(jìn)行運(yùn)算并輸出運(yùn)算結(jié)果，所有運(yùn)算單元的運(yùn)算輸出結(jié)果構(gòu)成該陣列的運(yùn)算輸出結(jié)果，如此陣列可實(shí)現(xiàn)在像素陣列內(nèi)對相鄰像素單元信號的運(yùn)算。陣列中像素單元的控制信號均是按行連接在一起的，各像素控制信號在各個子周期內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的操作，每個子周期內(nèi)每一行的同種類的控制信號的電壓值是相同的，可保證像素單元中各個感光晶體管單元均能實(shí)現(xiàn)正常的感光功能；運(yùn)算單元的輸入使能信號v
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本公開實(shí)施例中設(shè)定為大于0開啟輸出端輸出，對于其小于0開啟輸出的情況則信號施加方式與所給出的形式恰好相反(此處不再贅述)，v
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按行依次開啟可保證運(yùn)算結(jié)果按行輸出。
99.本公開的再一個方面還提供了一種圖像傳感運(yùn)算系統(tǒng)，其中，包括上述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的感內(nèi)計(jì)算運(yùn)算模塊，以實(shí)現(xiàn)上述的操作方法。
100.綜上，相對于不能實(shí)現(xiàn)感內(nèi)計(jì)算和感內(nèi)計(jì)算中相鄰像素信號處理的傳統(tǒng)圖像傳感運(yùn)算系統(tǒng)，基于本公開實(shí)施例的上述感內(nèi)計(jì)算像素單元結(jié)構(gòu)及其對應(yīng)信號運(yùn)算單元的感內(nèi)計(jì)算像素陣列結(jié)構(gòu)，可以使得每個信號運(yùn)算單元可以在像素陣列內(nèi)對相鄰像素單元的輸出信號實(shí)現(xiàn)運(yùn)算處理，從而能夠使得基于上述像素單元結(jié)構(gòu)的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)感算一體化，同時也保證了運(yùn)算精準(zhǔn)度，而且借助于上述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)大數(shù)據(jù)量的信號批量運(yùn)算處理，此外，能夠徹底解決現(xiàn)有的運(yùn)算系統(tǒng)復(fù)雜、冗余數(shù)據(jù)量大、傳遞距離長等傳統(tǒng)問題，極大地提高了圖像感知運(yùn)算效率。
101.至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對本公開實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述。
102.以上的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明
的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
技術(shù)特征：
1.一種感內(nèi)計(jì)算像素單元，其中，包括：第一感光單元；第二感光單元，與所述第一感光單元相連；第三感光單元，與所述第一感光單元和第二感光單元對應(yīng)設(shè)置；第四感光單元，與所述第三感光單元相連；其中，在所述感內(nèi)計(jì)算像素單元接收到光照，且向所述第一感光單元和第二感光單元同時施加第一使能控制信號，同時向所述第三感光單元和第四感光單元同時施加第二使能控制信號時，所述第一感光單元輸出第一輸出電流，第二感光單元輸出第二輸出電流，第三感光單元輸出第三輸出電流，第四感光單元輸出第四輸出電流，所述第一輸出電流、第二輸出電流、第三輸出電流和第四輸出電流用于實(shí)現(xiàn)基于感內(nèi)計(jì)算的相鄰像素信號的運(yùn)算。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感內(nèi)計(jì)算像素單元，其中，所述第一感光單元的源極與所述第二感光單元的源極連接，以共同連接施加的所述第一使能信號。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的感內(nèi)計(jì)算像素單元，其中，所述第一感光單元的柵極連接第一讀出控制信號，阱電極連接第一曝光控制信號，漏極作為所述第一感光單元的輸出端輸出所述第一輸出電流；所述第二感光單元的柵極連接第二讀出控制信號，阱電極連接第二曝光控制信號，漏極作為所述第二感光單元的輸出端輸出所述第二輸出電流。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感內(nèi)計(jì)算像素單元，其中，所述第三感光單元的漏極與所述第四感光單元的漏極連接，以共同連接施加的所述第二使能信號。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的感內(nèi)計(jì)算像素單元，其中，所述第三感光單元的柵極連接第三讀出控制信號，阱電極連接第三曝光控制信號，源極作為所述第三感光單元的輸出端輸出所述第三輸出電流；所述第四感光單元的柵極連接第四讀出控制信號，阱電極連接第四曝光控制信號，源極作為所述第四感光單元的輸出端輸出所述第四輸出電流。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的感內(nèi)計(jì)算像素單元，其中，所述第一感光單元、第二感光單元、第三感光單元和第四感光單元為四種不同類型的超薄體及埋氧結(jié)構(gòu)的感光晶體管；其中，超薄體及埋氧結(jié)構(gòu)的感光晶體管包括：nmos-p阱感光晶體管、nmos-n阱感光晶體管、pmos-p阱感光晶體管和pmos-n阱感光晶體管。7.一種感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)，其中，包括：多個權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的感內(nèi)計(jì)算像素單元；多個信號運(yùn)算單元，在所述多個感內(nèi)計(jì)算像素單元所構(gòu)成的陣列中間隔排布；其中，所述多個信號運(yùn)算單元中的每個信號運(yùn)算單元與相鄰的所述多個感內(nèi)計(jì)算像素單元中的四個感內(nèi)計(jì)算像素單元匹配。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)，其中，所述多個信號運(yùn)算單元中的每個信號運(yùn)算單元包括：第一運(yùn)算輸入端，連接所述多個感內(nèi)計(jì)算像素單元中的第一感內(nèi)計(jì)算像素單元的第四感光單元的源極，用于向?qū)?yīng)信號運(yùn)算單元輸入所述第四感光單元輸出的第四輸出電流；第二運(yùn)算輸入端，連接所述多個感內(nèi)計(jì)算像素單元中的第二感內(nèi)計(jì)算像素單元的第三
感光單元的源極，用于向?qū)?yīng)信號運(yùn)算單元輸入所述第三感光單元輸出的第三輸出電流；第三運(yùn)算輸入端，連接所述多個感內(nèi)計(jì)算像素單元中的第三感內(nèi)計(jì)算像素單元的第二感光單元的漏極，用于向?qū)?yīng)信號運(yùn)算單元輸入所述第二感光單元輸出的第二輸出電流；第四運(yùn)算輸入端，連接所述多個感內(nèi)計(jì)算像素單元中的第四感內(nèi)計(jì)算像素單元的第一感光單元的漏極，用于向?qū)?yīng)信號運(yùn)算單元輸入所述第一感光單元輸出的第一輸出電流。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)，其中，所述多個信號運(yùn)算單元中的每個信號運(yùn)算單元還包括：輸入使能端，連接輸入使能信號；運(yùn)算輸出端，與所述輸入使能端對應(yīng)設(shè)置在對應(yīng)信號運(yùn)算單元上，用于響應(yīng)于所述輸入使能信號，輸出對應(yīng)信號運(yùn)算單元針對所述第一輸出電流、第二輸出電流、第三輸出電流和第四輸出電流的運(yùn)算結(jié)果。10.一種權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的操作方法，其中，包括：對所述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的每個信號運(yùn)算單元所對應(yīng)的四個感內(nèi)計(jì)算像素單元施加光照，實(shí)現(xiàn)對所述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的曝光操作；基于上述曝光操作，控制實(shí)現(xiàn)對所述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的讀出操作，以讀出所述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)的每個信號運(yùn)算單元的運(yùn)算結(jié)果；以及響應(yīng)于所述運(yùn)算結(jié)果的讀出，對所述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)執(zhí)行復(fù)位操作。11.一種圖像傳感運(yùn)算系統(tǒng)，其中，包括權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的感內(nèi)計(jì)算運(yùn)算模塊，以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求10所述的操作方法。
技術(shù)總結(jié)
本公開提供了一種感內(nèi)計(jì)算像素單元、感內(nèi)計(jì)算陣列結(jié)構(gòu)及其操作方法和圖像傳感運(yùn)算系統(tǒng)，其中，該感內(nèi)計(jì)算像素單元包括第一感光單元、第二感光單元、第三感光單元以及第四感光單元。在感內(nèi)計(jì)算像素單元接收到光照，且向第一感光單元和第二感光單元同時施加第一使能控制信號，同時向第三感光單元和第四感光單元同時施加第二使能控制信號時，第一感光單元輸出第一輸出電流，第二感光單元輸出第二輸出電流，第三感光單元輸出第三輸出電流，第四感光單元輸出第四輸出電流，第一輸出電流、第二輸出電流、第三輸出電流和第四輸出電流用于實(shí)現(xiàn)基于感內(nèi)計(jì)算的相鄰像素信號的運(yùn)算。可實(shí)現(xiàn)在像素陣列內(nèi)對相鄰像素信號的運(yùn)算處理，顯著提高圖像感知運(yùn)算效率。高圖像感知運(yùn)算效率。高圖像感知運(yùn)算效率。
