特別用于將時(shí)變圖像數(shù)據(jù)的取樣亮度感測(cè)和異步檢測(cè)相結(jié)合的光電陣列的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光電陣列(1)，其包括：多個(gè)單元(10)，其中所述單元(10)的每一個(gè)包括裝置(20)，所述裝置(20)被設(shè)置為生成與射在所述各單元(10)上的光的強(qiáng)度(L)成比例的光電流(I)，其中所述單元(10)的每一個(gè)包括連接至用于生成所述光電流(I)的所述各裝置(20)的變化檢測(cè)電路(100)，該變化檢測(cè)電路(100)被設(shè)置為僅當(dāng)變化事件(30)發(fā)生時(shí)生成輸出信號(hào)，在所述變化事件(30)發(fā)生時(shí)由于來自所述各單元(10)的之前的變化事件，所述強(qiáng)度(L)變化一閾值量(T、T’)。根據(jù)本發(fā)明，用于生成所述光電流(I)的所述裝置(20)還被用來估計(jì)作為在所述各單元(10)的光的亮度的測(cè)量值的所述光電流(I)的大小。
【專利說明】特別用于將時(shí)變圖像數(shù)據(jù)的取樣亮度感測(cè)和異步檢測(cè)相結(jié)合的光電陣列

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的特別用于檢測(cè)時(shí)變圖像數(shù)據(jù)的光電陣列，即光敏元件的陣列。

【背景技術(shù)】
[0002]這樣的光電陣列通常包括多個(gè)單元(例如，單元陣列)，每一個(gè)單元(也稱為像素)具有用于根據(jù)各單元的光強(qiáng)度生成信號(hào)(例如，光電流)的裝置(例如，光電二極管或光電晶體管)。單元陣列可以是單元的拓?fù)湟痪S或二維陣列，其可以具有或者不具有矩形邊界。各單元還包括變化檢測(cè)電路，其可以按照US 7728269 B2中詳細(xì)描述的細(xì)節(jié)構(gòu)造(其中變化檢測(cè)電路特別通過電壓緩沖器與包括用于生成光電流的所述裝置的光電傳感器電路絕緣)。將這樣的變化檢測(cè)電路設(shè)置為異步地發(fā)出變化事件，該變化事件是由于來自像素(單元)的上一次的變化事件使亮度變化一閾值量的信號(hào)。因?yàn)檫@些事件特別表示射到各單元的入射光的對(duì)數(shù)強(qiáng)度變化，這些事件表示“時(shí)間襯比(temporal contrast)”。
[0003]例如US 2003/0015647公開的使用光電陣列的實(shí)時(shí)人工視覺通常被限于對(duì)光電陣列進(jìn)行取樣的幀頻。為了看出快速變化的事物，必須使用高幀頻，然后這樣的光電陣列生成大量的冗余數(shù)據(jù)，該冗余數(shù)據(jù)需要強(qiáng)大的和昂貴的后處理。
[0004]另一方面，通過引證的方式并入本文的US 7728269 B2中公開的技術(shù)教導(dǎo)使視覺傳感器低延時(shí)地且大幅減少冗余地對(duì)場(chǎng)景反射比變化作出反應(yīng)。但是，其不適于感測(cè)靜態(tài)場(chǎng)景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的基本問題是提供減少上述缺點(diǎn)的光電陣列并由此更適合實(shí)時(shí)人工視覺。
[0006]該問題由具有權(quán)利要求1的特征的光電陣列解決。
[0007]根據(jù)其，用于生成所述光電流的各裝置(例如光電元件)還被用來估計(jì)各單元的亮度(特別是絕對(duì)亮度)(例如，用恒定速率與異步變化事件對(duì)比)。該亮度與各單元的光電流的大小成比例。
[0008]更具體地，各單元被設(shè)置為(例如，通過各變化檢測(cè)電路)異步檢測(cè)變化事件和更新在以所述(例如相對(duì)低的)恒定速率取樣的規(guī)則亮度樣本之間的各變化事件時(shí)的亮度。
[0009]更具體地，根據(jù)本發(fā)明的光電陣列的所述變化檢測(cè)電路被設(shè)置為當(dāng)(且僅當(dāng))變化事件發(fā)生時(shí)生成輸出信號(hào)，由于各單元的之前變化事件(也稱為異步檢測(cè))所以在變化發(fā)生時(shí)在各單元的所述光強(qiáng)度(特別是至少)變化一閾值量，其中當(dāng)所述強(qiáng)度增加閾值量時(shí)所述輸出信號(hào)是所謂的ON信號(hào)，并且當(dāng)所述強(qiáng)度減少閾值量時(shí)所述輸出信號(hào)是所謂的OFF信號(hào)。
[0010]更具體地，所述光電陣列包括連接至所述單元的編碼器，該編碼器被設(shè)置為確定生成輸出信號(hào)的各單元的地址(即，在單元陣列內(nèi)的各單元的位置)以及所述強(qiáng)度是否增加(ON信號(hào))或減少(OFF信號(hào))所述閾值量。對(duì)應(yīng)的地址和輸出信號(hào)(0N或OFF)作為事件被提供至緩沖器，該緩沖器所述能夠由如在US 7728269 B2中詳細(xì)描述的外部接收器訪問。
[0011]因此，根據(jù)本發(fā)明的光電陣列從其所有單元(像素)能夠生成ON和OFF事件(輸出信號(hào))，其中這些事件的速率取決于光信號(hào)(強(qiáng)度)變化的速率。由于在光電陣列外的數(shù)據(jù)通信只在入射光強(qiáng)度變化時(shí)發(fā)生，這使得在其源極(source)的數(shù)據(jù)量，即單獨(dú)單元(像素)顯著減少。
[0012]同時(shí)，各單元的所述單個(gè)光電元件(例如光電二極管或光電晶體管)還被用于確定在所述單元的亮度(即，光電流的大小)，使得由于基于變化檢測(cè)電路的輸出的異步事件獲得非常高的時(shí)間分辨率，能夠以相對(duì)低的取樣速率讀取亮度并且還能夠非常低延時(shí)地對(duì)變化做出反應(yīng)。這與傳統(tǒng)攝像機(jī)相比，顯著降低了要被處理的數(shù)據(jù)量。
[0013]更具體地，用于生成與射到各單元上的入射光的強(qiáng)度成比例的光電流的所述裝置由光電元件形成，例如光電二極管或光電晶體管，其中更具體地，各單元僅包括單個(gè)光電二極管或光電晶體管(光電元件)。
[0014]另外，如上所述，變化檢測(cè)電路被特別設(shè)置成當(dāng)(并且僅當(dāng))變化事件發(fā)生時(shí)，生成輸出信號(hào)，在變化事件發(fā)生時(shí)由于來自所述各單元的之前的變化事件，所述強(qiáng)度(至少)變化一閾值量，其中當(dāng)所述強(qiáng)度增大閾值量時(shí)所述輸出信號(hào)是ON信號(hào)，當(dāng)所述強(qiáng)度減小閾值量時(shí)所述信號(hào)是OFF信號(hào)。因此，所述輸入信號(hào)能夠通過在各ON事件即，在ON信號(hào)發(fā)生時(shí)，通過加上給定強(qiáng)度(閾值量)而被重建，而所述輸入信號(hào)能夠在各OFF事件，S卩，在OFF信號(hào)發(fā)生時(shí)，通過減去相同的給定強(qiáng)度(閾值量)而被重建。
[0015]為了能夠讀取表示亮度的信號(hào)，即在各單元(像素)的光電流的當(dāng)前大小，根據(jù)本發(fā)明的光電陣列特別包括被設(shè)置為使得能夠讀取所述信號(hào)的亮度讀取電路。
[0016]在這方面，所述亮度讀取電路被特別連接至(例如反饋)晶體管的漏極，其中所述晶體管的源極被連接至用于生成光電流的所述裝置，更具體地單個(gè)光電二極管的η型區(qū)，所述光電二極管的P型區(qū)特別是接地的。當(dāng)然，通過用P型器件代替η型器件和用η型器件代替P型器件可以構(gòu)造補(bǔ)充電路。這適用于在本申請(qǐng)中描述的所有電路。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的核心特征是由光電流直接驅(qū)動(dòng)亮度讀取電路，而不是首先被復(fù)制。復(fù)制小電流導(dǎo)致大的失配并且難以用于典型地小光電流。本發(fā)明因此使用反饋電路并因此避免復(fù)制任何光電流。
[0018]在這方面，亮度值與光電流(即光電二極管信號(hào))單調(diào)地相關(guān)，但是其可以與光電流值線性地或非線性地相關(guān)，即在對(duì)數(shù)像素(單元)的情況下，亮度與光電流對(duì)數(shù)地相關(guān)。
[0019]變化檢測(cè)電路會(huì)異步地發(fā)出變化事件信號(hào)，該信號(hào)亮度由于各像素(單元)的上一次變化事件已經(jīng)變化一閾值量。更具體地,這些事件表示對(duì)數(shù)的強(qiáng)度變化。因此,這些事件表示下文表示的“時(shí)間襯比”。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，光電陣列(即，亮度讀取電路)適于以恒定速率或變化速率在連續(xù)時(shí)間點(diǎn)上確定(或取樣)亮度，其中更具體地，所述速率(特別是至少臨時(shí)地)小于變化事件的平均速率，其中更具體地，取決于陣列的尺寸、可用的處理所述亮度樣本的計(jì)算資源和所述亮度樣本與所述變化事件的期望比率，所述速率在0.1Hz和10Hz之間，特別是在IHz和10Hz之間。
[0021]本發(fā)明的又一方面是變化檢測(cè)電路的變化事件能夠被用于亮度之間內(nèi)插和外插。在這方面，光電陣列特別被設(shè)置為通過在ON事件的情況下，在最后的時(shí)間點(diǎn)上取樣的亮度增加相應(yīng)的閾值量，并且通過在OFF事件的情況下，在最后的時(shí)間點(diǎn)上取樣的亮度減去閾值量，來估計(jì)各個(gè)單元在兩個(gè)連續(xù)的時(shí)間點(diǎn)之間的亮度。在這方面，作為亮度的測(cè)量值的光電流的大小還可以通過電壓表示(參見下文)。然后，增加的/減去的閾值也是電壓。
[0022]為了更準(zhǔn)確的外插，每當(dāng)對(duì)該對(duì)應(yīng)的像素(單元)定期地(即在上述時(shí)間點(diǎn)時(shí))讀取強(qiáng)度(亮度)時(shí)，能夠復(fù)位變化檢測(cè)電路，這意味著由于上一個(gè)亮度樣本變化事件代碼大小發(fā)生變化。
[0023]假如亮度的粗略外插是充分的，變化檢測(cè)和強(qiáng)度(亮度)讀數(shù)能夠完全獨(dú)立，即光電陣列然后被設(shè)置使得變化檢測(cè)電路與亮度讀取電路完全獨(dú)立。在這種情況下，由于上一次變化事件，變化事件代碼大小發(fā)生變化。
[0024]為了讀取光電陣列的各單元(像素)的亮度，所述亮度讀取電路特別設(shè)置為將在電容器上的各單元的光電流進(jìn)行積分從而確定光電流的當(dāng)前大小為在各單元亮度的測(cè)量值，如在傳統(tǒng) APS 像素中那樣(參照 Eric R.Fossum, “Active Pixel Sensors:Are CCD’sDinosaurs ? ”Proc.SPIE Vol.1900, Charge-Coupled Devices and Solid State OpticalSensors III, p.2-14, 1993) 0
[0025]根據(jù)另一種可能性，亮度讀取電路被設(shè)置為使用在亞閾值范圍中的一個(gè)或多個(gè)晶體管將各單元的光電流對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓。
[0026]在用于讀取亮度的上述兩方法中，亮度信息包含在模擬電壓中，然后被緩沖，通過傳統(tǒng)裝置被多路輸出，更具體地被轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。
[0027]根據(jù)第三方法，亮度讀取電路可以在固定的電壓范圍上將在電容器上的光電流進(jìn)行積分；然后亮度信息被包含在固定的電壓范圍上積分開始和積分結(jié)束之間的時(shí)間中。該方法在 ATIS 中使用(C.Posch, (Bad Fischou, AT) ;Μ.Litzenberger, (Bruck ander Leitha, AT) ；D.Matolin, (Vienna, AT) ；R.ffohlgenannt, (Wien, AT), METHOD FOR THEGENERAT1N OF AN IMAGE IN ELECTRONIC FORM, PICTURE ELEMENT(PIXEL)FOR AN IMAGESENSOR FOR THE GENERAT1N OF AN IMAGE AS WELL AS IMAGE SENSOR.美國專利申請(qǐng)20100182468, 2007年11月22日提交)，其中積分由變化事件引發(fā)。但是，在該實(shí)施方式中，使用單獨(dú)的光電二極管和讀取電路而不是本文公開的用于生成光電流的雙用途裝置(光電二極管)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]在下文中，參照附圖描述了本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征以及本發(fā)明的實(shí)施方式，在附圖中:
[0029]圖1示意性地示出了單個(gè)光電二極管的光電流如何能夠用于檢測(cè)變化和讀取大小(即，用于驅(qū)動(dòng)亮度讀取電路)；
[0030]圖2示出了使用積分像素電路的讀取大小的實(shí)施方式；
[0031]圖3示出了圖2所示的實(shí)施方式的典型信號(hào)；
[0032]圖4示出了對(duì)數(shù)的強(qiáng)度與電壓變換的實(shí)施方式；
[0033]圖5例示了在亮度樣本之間用時(shí)間襯比變化事件內(nèi)插和外插亮度樣本；并且
[0034]圖6示出了完成合并的變化檢測(cè)電路和亮度讀取電路的實(shí)施方式，其適于將電容上的光電流進(jìn)行積分以確定在根據(jù)本發(fā)明的光電陣列的各單元的亮度。

【具體實(shí)施方式】
[0035]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的包括多個(gè)單元10的光電陣列I的示意性示例(在圖1中只示出了一個(gè)這樣的單元(像素)10)。單元10通常設(shè)置成形成二維陣列的行和列。
[0036]每一個(gè)這樣的單元10包括用于生成光依賴電流(光電流)I的光電二極管(或相似的元件)20，該光電二極管20是光電傳感器電路200的部分，光電傳感器電路也稱為DVS光電傳感器電路(DVS是動(dòng)態(tài)視覺傳感器的縮寫)。更具體地，光電二極管20生成與入射光強(qiáng)度L成比例的光電流I。
[0037]各單元10的單個(gè)光電二極管20的η型區(qū)連接至(反饋)晶體管Mfb源極S，其ρ型區(qū)接地，該晶體管Mfb反過來經(jīng)由節(jié)點(diǎn)P1與柵極G連接至變化檢測(cè)電路100和其源極S接地的另外的晶體管Μ’的漏極D。所述另外的晶體管Μ’的柵極G連接至所述光電二極管20的η型區(qū)和反饋晶體管Mfb的源極S。節(jié)點(diǎn)P1 ( S卩，晶體管Mfb的柵極G和另外的晶體管Μ，的漏極D)還被連接至又一晶體管Μ”(例如，ρ溝道)的漏極D，該晶體管Μ”具有被施加電壓V的柵極G，該電壓與通過光電陣列I的所有單元10的所有光電流I的總和的對(duì)數(shù)成比例以使得能夠在低強(qiáng)度L下減小光電傳感器電路200的整體能耗。
[0038]光電電路200的晶體管Μ’和Μ”形成放大器的一部分，該放大器可以被設(shè)置為具有基本對(duì)數(shù)響應(yīng)，由此生成在節(jié)點(diǎn)P1具有V = const+k*log( I )形式的電壓V的傳感器?目號(hào)，其中，I是光電流，且k和const是常數(shù)值。
[0039]為了檢測(cè)變化事件30，在該事件通過閾值量T、T’改變?nèi)肷湓诟鲉卧?0上的光強(qiáng)L (也參照?qǐng)D5)，各單元10還包括連接至所述節(jié)點(diǎn)P1的變化檢測(cè)電路100。
[0040]根據(jù)圖6，這樣的變化檢測(cè)電路100被設(shè)置為生成兩個(gè)輸出信號(hào)ON和0FF，其中當(dāng)在第一電容器C1的電壓超過預(yù)定的正閾值(量)T時(shí)生成信號(hào)0N，而當(dāng)在所述第一電容器C1的電壓下降低于預(yù)定的負(fù)閾值(量)T’時(shí)生成OFF信號(hào)。通過將復(fù)位信號(hào)nPixReset提供給晶體管開關(guān)MpixReset能夠使電路100復(fù)位。
[0041]在US 7, 728, 269 B2中的技術(shù)教導(dǎo)中詳細(xì)描述了 DVS像素(即光電傳感器電路200和變化檢測(cè)電路(或事件生成電路)100)，在本發(fā)明的上下文中也可以采用這些特征。
[0042]另外，通常來說，各單元10包括其它亮度讀取電路300，該電路適于在給定時(shí)間點(diǎn)
……確定光電流I大小或(特別是通過積分或轉(zhuǎn)換)從所述光電流I獲取的也表示用于各單元10的(絕對(duì))亮度的測(cè)量值的其它信號(hào)。
[0043]如圖1所示，亮度讀取電路300被連接至反饋晶體管Mbuf的漏極D，即直接通過各單元10的光電流I驅(qū)動(dòng)。因此，各單元10的各單個(gè)光電二極管20具有雙用途，即用于感測(cè)異步變化事件，其中強(qiáng)度變化所述閾值量T、T’，以及用于感測(cè)(確定)光電流I的大小，這能夠確定在各單元10的亮度。圖2示出了通過對(duì)電容上的光電流進(jìn)行積分來確定所述亮度的實(shí)施方式。
[0044]因此，亮度讀取電路300包括根據(jù)圖2的晶體管Mms，其具有連接至反饋晶體管Mfb的漏極的源極，被施加電壓Vcas的柵極、和漏極，該漏極通過節(jié)點(diǎn)Pint連接至包括連接至ColReset線路的柵極的晶體管Mieset的源極，通過該線路能夠?qū)olReset信號(hào)施加至所述Mreset的柵極。所述節(jié)點(diǎn)Pint還被連接至晶體管Mbuf的柵極，該晶體管Mbuf具有連接至晶體管Msel的漏極的源極，晶體管Msel的柵極被連接至ColSelect線路，通過該線路可以選擇一列單元10用于讀取各自的亮度，并且其源極被連接至行讀取線路，晶體管MMwBuff?通過其漏極被連接至該行讀取線路，而其源極接地。另外，將電壓Vbuffwbias施加至晶體管Mmwbuhct的柵極。輸出電壓Vtjut出現(xiàn)在晶體管MMwBuff?的漏極(也參見圖3)。
[0045]更具體地，在通過晶體管將該電壓Vint復(fù)位至總復(fù)位電平Vltesrttoel之后，在亮度讀取電路300中，對(duì)晶體管Mbuf的寄生柵電容C上的光電流I進(jìn)行積分。然后，在固定的時(shí)間量Tint后，讀取電壓Vint。因此，電壓Vint是V,—-1 *Tint/C。
[0046]在積分的過程中，用于復(fù)位各電壓Vint的ColReset信號(hào)被保持在電壓而不是像在傳統(tǒng)的有源像素傳感器像素中接地。因此，晶體管限制了在積分節(jié)點(diǎn)Pint(Vint)的最大電壓擺幅以避免干擾事件生成(變化檢測(cè))電路100。如圖3所示，其另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是用于飽和像素(單元)10的截短的高亮(clipped highlights)的較柔肩部S’。由于Vint不會(huì)太慢下降的限制使得其干擾變化檢測(cè)電路(DVS事件生成電路)100，更具體地，“階梯式復(fù)位”方案，例如(S.Decker, D.McGrath, K.fcehmer 和 C.Sodini “A 256X256CMOS image array with wide dynamic range pixels and column-parallel digitaloutput^IEEE J.Solid-State Circuit, vol.33，n0.12，pp.2081-2091，1998 年 12 月)公開的方案能夠被用來延伸動(dòng)態(tài)范圍。當(dāng)通過晶體管Msel選擇該列用于讀取時(shí)，由行平行電流源晶體管MMwBuff?和晶體管Mbuf形成的源跟隨器來緩沖電壓Vint。
[0047]圖3示出了在該實(shí)施方式中的典型信號(hào)。箭頭L表示信號(hào)Vint的形狀如何朝向更高的強(qiáng)度L變化。
[0048]可以采用傳統(tǒng)的雙重抽樣技術(shù)來減少像素到像素變化效應(yīng)，其中在復(fù)位過程中取樣，然后積分，并且輸出是兩個(gè)樣本之間的差。晶體管Mcas被用來保護(hù)Mfb的漏極免受電壓瞬變，當(dāng)Vint被復(fù)位為Vltes-時(shí)會(huì)發(fā)生電壓瞬變。這對(duì)于防止亮度讀取電路300經(jīng)由光電傳感器200聯(lián)接至事件生成電路(變化檢測(cè)電路)100是很重要的。
[0049]圖4示出了另一個(gè)實(shí)施方式，其中光電流I對(duì)數(shù)地轉(zhuǎn)換成電壓。為此，亮度讀取電路300包括晶體管Μ_，該晶體管具有連接至反饋晶體管Mfb漏極的源極、施加電壓Vms的柵極、和經(jīng)由節(jié)點(diǎn)Pltjg(Vltjg)連接至晶體管Md的源極的漏極，該晶體管Md包括連接至晶體管Md的漏極的柵極，其中所述晶體管Md的所述漏極還被連接至晶體管Mltjg的源極，該晶體管Mltjg具有施加電壓Vgate的柵極。節(jié)點(diǎn)Pltjg還被連接至晶體管Mbuf的柵極，該晶體管Mbuf具有連接至晶體管Msel漏極的源極，該晶體管Msel的柵極被連接至ColSelect線路并且該晶體管Msel的源極被連接至行讀取線路，晶體管MMwBuff?通過其漏極被連接至該行讀取線路，而其源極接地。另外，將電壓Vbuftebias施加至Mmwbuhot的柵極。輸出電壓Vwt (也參見圖3)出現(xiàn)在晶體管MMwBuffOT的漏極。
[0050]具體來說，光電流I通過在亞閾值范圍中運(yùn)行的晶體管Mltjg對(duì)數(shù)地轉(zhuǎn)換成電壓Vl0go晶體管Md是可選的，并且增大信號(hào)擺幅。Mbuf、Msel和Mcas用作參照?qǐng)D2描述的相同的目的。因?yàn)殡娐愤B續(xù)地將光電流轉(zhuǎn)換成電壓，所以圖4中所示的實(shí)施方式允許在任何時(shí)刻對(duì)亮度取樣?？梢允褂糜?S.Kavadias, B.Dierickx, D.Scheffer, A.Alaerts, D.Uwaerts和 J.Bogaerts, “A logarithmic response CMOS image sensor with on-chipcalibrat1n” IEEE J.Solid-State Circuit, vol.35, n0.8, pp.1146-1152，2000 年 8 月)或(B.Choubey, S.Aoyoma, S.0t im, D.Joseph,和 S.Col I ins, “An electronic calibrat1nscheme for logarithmic CMOS pixels，，IEEE Sensors J., vol.6, n0.4, pp.950-956, 2006年8月)提出的偏移校準(zhǔn)方案以減少像素到像素變化效應(yīng)。
[0051]圖5例示了使用由變化檢測(cè)電路100檢測(cè)的變化事件30的亮度數(shù)據(jù)外插的概念。真實(shí)亮度B表示落在光電陣列I的對(duì)應(yīng)單元(像素)10上的光量。以規(guī)則間隔R(即在時(shí)間……)取樣亮度樣本B’。如果對(duì)應(yīng)于亮度增加或亮度降低的時(shí)間襯比(變化)事件30被寄存，則根據(jù)當(dāng)前閾值設(shè)定T、T’更新當(dāng)前亮度估計(jì)B”。
[0052]如箭頭C’所示，一旦得到新的亮度樣本B’，就能夠校正由于漂移或噪聲閾值所造成的在外插的誤差。通常，隨后的這些樣本(在時(shí)間……)的亮度樣本B’和這些樣本之間的時(shí)間襯比(變化)事件30的數(shù)量還能夠被用于精確地計(jì)算對(duì)應(yīng)像素(單元)10的事件閾值T、T’。因此，光電陣列I能夠被設(shè)置為確定這些事件閾值。
[0053]圖6例示了如何修改各單元10 (DVS像素)以使實(shí)際亮度B的外插更準(zhǔn)確。據(jù)此，每當(dāng)經(jīng)由ColSelect對(duì)像素(單元)10進(jìn)行尋址以讀取當(dāng)前亮度B’時(shí)，晶體管Mros被用來復(fù)位事件生成(即，變化檢測(cè)電路100)。ColSelect控制晶體管Msel,該晶體管將亮度信號(hào)Vint經(jīng)由晶體管Mbuf和晶體管MKOTBuff?形成的源跟隨器連接至行讀取線路Vwt。通過偏置電壓Vbufteb控制行緩沖晶體管MMwBuff?以用作像素源跟隨器的電流槽。當(dāng)經(jīng)由ColSelect選擇像素(單元)10時(shí)，晶體管Mms導(dǎo)通,將nPixReset拉至地電平。該動(dòng)作與當(dāng)經(jīng)由AckColumn和ackRow信號(hào)確認(rèn)像素變化事件時(shí)的動(dòng)作相同。因此，讀取亮度信號(hào)Vint以當(dāng)傳輸變化事件30時(shí)相同的方式復(fù)位變化檢測(cè)電路100。如圖2所示，信號(hào)ColReset將亮度信號(hào)Vint復(fù)位為高電壓。單元10可以被設(shè)置為一維或二維陣列。單個(gè)單元10能夠用移位寄存器掃描器或地址譯碼器選擇。
[0054]盡管目前示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，顯然，本發(fā)明不限于此，而是可以在隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)被不同地實(shí)現(xiàn)和實(shí)施。
【權(quán)利要求】
1.一種光電陣列，其包括: 多個(gè)單元(10)，其中 所述單元(10)的每一個(gè)包括裝置(20)，所述裝置(20)被設(shè)置為生成與射在所述各單元(10)上的光的強(qiáng)度(L)成比例的光電流(I)，并且其中 所述單元(10)的每一個(gè)包括連接至用于生成所述光電流(I)的所述各裝置(20)的變化檢測(cè)電路(100)，所述變化檢測(cè)電路(100)被設(shè)置為僅當(dāng)變化事件(30)發(fā)生的情況下生成輸出信號(hào)，在所述變化事件(30)發(fā)生時(shí)，由于來自所述各單元(10)的之前的變化事件(30)，所述強(qiáng)度(L)變化一閾值量(T、T’)， 其特征在于， 所述光電流(I)還被設(shè)置為通過用于生成所述光電流(I)的所述裝置(20)確定在所述各單元(10)上的亮度(B’)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電陣列，其特征在于，各單元(10)被設(shè)置為以恒定速率確定所述亮度(B’ )并且在被檢測(cè)的變化事件(30)更新所述亮度(B’)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光電陣列，其特征在于，用于生成所述光電流⑴的所述裝置(20)由光電二極管或光電晶體管形成，更具體地由單個(gè)光電二極管或光電晶體管形成。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電陣列，其特征在于，所述變化檢測(cè)(100)電路被設(shè)置為當(dāng)且僅當(dāng)變化事件(30)發(fā)生時(shí)則生成輸出信號(hào)，在所述變化事件(30)發(fā)生時(shí)由于來自所述各單元(10)的所述之前的變化事件，所述強(qiáng)度(L)變化一閾值量(Τ、Τ’)，其中當(dāng)所述強(qiáng)度(L)增加閾值量⑴時(shí)，所述輸出信號(hào)是ON信號(hào)，并且當(dāng)所述強(qiáng)度(L)減少閾值量(Τ’ )時(shí)，所述輸出信號(hào)是OFF信號(hào)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電陣列，其特征在于，各單元(10)包括亮度讀取電路(300)，其被設(shè)置為允許讀取表示在各單元(10)的亮度(B)的信號(hào)(Vrat)，其中更具體地，所述各單獨(dú)單元(10)的所述光電流(I)或由此導(dǎo)出的數(shù)量被用作在所述各單元(10)的亮度⑶的測(cè)量值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電陣列，其特征在于，所述亮度讀取電路(300)被連接至晶體管(Mfb)的漏極(D)，其中所述晶體管(Mfb)的源極(S)被連接至用于生成所述光電流(I)的所述裝置(20)，更具體地，連接至單個(gè)光電二極管(20)的η型區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的光電陣列，其特征在于，所述光電陣列(I)的每個(gè)單元(10)被設(shè)置為通過所述光電流(I)直接驅(qū)動(dòng)所述亮度讀取電路(300)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中的任一項(xiàng)所述的光電陣列，其特征在于，所述光電陣列(I)適于以恒定的或變化的速率在連續(xù)時(shí)間點(diǎn)確定在所述各單元(10)的當(dāng)前亮度(B’)，其中更具體地所述速率至少臨時(shí)地小于所述變化事件(30)的平均速率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光電陣列，其特征在于，所述光電陣列(I)被設(shè)置為在根據(jù)與所述各變化事件(30)相關(guān)的當(dāng)前閾值量(T、T’)，通過更新在每個(gè)變化事件(30)的最后的時(shí)間點(diǎn)(t)取樣的亮度(B”)，估計(jì)在兩個(gè)所述連續(xù)時(shí)間點(diǎn)(t、t’ )之間的在所述各單元(10)的亮度(B，，)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電陣列，其特征在于，每當(dāng)讀取對(duì)應(yīng)的單元(10)的當(dāng)前亮度(B’ )時(shí)，所述光電陣列⑴被設(shè)置為復(fù)位所述變化檢測(cè)電路(100)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5或當(dāng)引用權(quán)利要求5時(shí)的權(quán)利要求6至9中的任一項(xiàng)所述的光電陣列，其特征在于，所述光電陣列(I)被設(shè)置為使得所述變化檢測(cè)電路(100)與所述亮度讀取電路(300)完全獨(dú)立地運(yùn)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求5或當(dāng)引用權(quán)利要求5時(shí)的權(quán)利要求6至11中的任一項(xiàng)所述的光電陣列，其特征在于，所述亮度讀取電路(300)被設(shè)置為將在電容(C)上所述各單元(10)的光電流(I)進(jìn)行積分從而確定所述各單元(10)的所述亮度(B”)。
13.根據(jù)權(quán)利要求5或當(dāng)引用權(quán)利要求5時(shí)的權(quán)利要求6至11中的任一項(xiàng)所述的光電陣列，其特征在于，所述亮度讀取電路(300)被設(shè)置為使用特別工作在亞閾值范圍中的至少一個(gè)晶體管(Mltjg)將所述各單元(10)的所述光電流(I)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓從而確定所述各單元(10)的所述亮度(B’ )。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電陣列，其特征在于，所述亮度讀取電路(300)被設(shè)置為將作為所述各單元(10)的亮度(B”)的測(cè)量值的所述各單元(10)的所述光電流(I)的當(dāng)前大小表示為模擬電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求5或當(dāng)引用權(quán)利要求5時(shí)的權(quán)利要求6至11中的任一項(xiàng)所述的光電陣列，其特征在于，所述亮度讀取電路(300)被設(shè)置為在固定電壓范圍上對(duì)在電容上的所述各單元(10)的所述光電流(I)進(jìn)行積分從而確定在所述各單元(10)的所述亮度(B’)，其中更具體地，所述亮度信息然后包含在所述電壓范圍上的積分開始和結(jié)束之間的時(shí)間中。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電陣列，其特征在于，所述光電陣列(I)包括單元(10)的拓?fù)涞囊痪S或二維陣列。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電陣列，其特征在于，所述單元(10)每一個(gè)包括限定所述各單元(10)的外邊界，其中所述外邊界特別包括矩形形狀。
【文檔編號(hào)】H04N5/378GK104272723SQ201280062732
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月19日
【發(fā)明者】托拜厄斯·德爾布魯克, 拉斐爾·伯納 申請(qǐng)人:蘇黎世大學(xué)