一种兼容 3D 集成的帧同步动态视觉传感器 ROIC，具备交错帧读出功能

《IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement》：A 3D-Integration-Compatible Frame-Synchronous Dynamic Vision Sensor ROIC with Interleaved Frame Readout

　　

摘要：

动态视觉传感器（DVS）具有高时间分辨率、低数据冗余度和低延迟的特点，因此在高速运动检测、低功耗视觉感知和智能识别方面具有广阔的应用前景。然而，基于硅光电二极管和异步地址事件读出的传统DVS存在光谱响应有限、大规模阵列下读出效率降低以及在多传感器系统中同步性能较差的问题。为了解决这些问题，本文提出了一种适用于3D探测器集成的帧同步DVS读出电路。该电路的I-V转换模块采用全差分箝位结构，将探测器电压控制在参考电压的4 mV范围内。每个像素中实现了交错双锁存结构，使得事件捕获和读出可以并行进行。此外，帧同步复位功能可以抑制由泄漏引起的虚假事件触发。总体而言，该设计实现了探测器接口、可调箝位模拟前端和同步事件读出的协同优化。该电路采用HLMC55LP CMOS工艺制造，支持50 pA至260 nA范围内的探测器电流，并在10 MHz时钟频率下实现了10,000 fps的帧率。仿真结果证明了电路在事件触发方面的可靠性以及其对噪声、工艺变化和探测器互连寄生参数的鲁棒性。阵列级电流映射验证了所提出的成像机制。所提出的读出电路为多材料和多光谱DVS应用提供了一种高速、低冗余且易于同步的解决方案。