[发明专利]用于检测光传感器矩阵中的光强时变的方法和设备

说明书

本发明涉及用于检测光传感器矩阵中的光强时变的方法和设备，其包括像素矩阵、用于自动调节光电流的放大的块以及判断和事件‑编码块。每个像素包括生成光电流的光传感器、连接至所述光传感器出口的可调增益电流镜、布置于所述电流镜出口处的跨阻放大器、可选地至少一个布置于所述跨阻放大器出口处的放大电路、以及用于确定输出电压是否超过较高阈值或落到低于较低阈值以便在所述像素中生成事件的电容器和阈值检测器。

技术领域

发明目的

本发明描述了一种用于检测光传感器矩阵中的光强时变的方法和设备，其通过一种方法和设备解决了与现有技术发明相关的问题，所述方法和设备用一系列跨阻和跨导放大器级以及采用电流镜替代在开关电容器级前面的级，所述电流镜中的第一个电流镜具有可变增益，其增益基于由对于全部像素而言共用的自动增益控制计算的平均环境光来加以调节。这允许减小像素面积和消耗，同时实现了约1%的对比灵敏度。

本发明落入人工视觉传感器的领域，特别是落入所谓时差传感器或“动态视觉传感器”（DVS）的概念中。

背景技术

DVS传感器是照相机，其中每个像素自所述像素生成前面的事件起在每次撞击（strike）它的光以固定比率改变时生成事件。如果光增加，则所述事件将是正的，并且如果光减弱（fade），则它将是负的。这样一来，所述传感器随着时间生成事件流，其中每个事件由三个分量（x，y，s）限定，其中（x，y）是所述矩阵中的像素坐标，以及‘s’是事件符号（sign）。这个事件流代表被传感器捕获的变化中的视觉场景。这个传感器概念最初是由Kramer提出（（J. Kramer, An Integrated Optical Transient Sensor, IEEETransactions on Circuits and Systems, Part-II: Analog and Digital SignalProcessing, vol. 49, No. 9, pp. 612-628, Sep. 2002 （J. Kramer，“集成光学瞬态传感器”，电路与系统IEEE学报，第II部分：模拟与数字信号处理，49卷，No.9，612-628页，2002年9月））以及（J. Kramer, An on/off transient imager with event-driven,asynchronous read-out, IEEE Int. Symp. On Circuits and Systems, ISCAS 2002,vol. II, pp. 165-168, 2002）（J. Kramer 的“事件驱动的、异步读取的开/关瞬态成像仪”，关于电路与系统的IEEE国际研讨会，ISCAS 2002，卷II，165-168页，2002）），但是其实施例引起像素性能（performance）方面的严重的失配（mismatch），这限制了可以达到约30%的值的最大时间对比灵敏度（sensitivity）（P. Lichtsteiner, et al Improved ON/OFFTemporally Differentiating Address-Event Imager, Proceedings of the 2004IIth IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems,2004. ICECS 2004, pp. 211-214（P. Lichtsteiner等人的“改进的开/关时分地址-事件成像仪（imager）”2004年第二届电子、电路和系统IEEE国际会议学报，ICECS 2004，211-214页））。为了改进这个现有技术， Lichtsteiner随后通过提出一种具有两个电容器的自定时开关电容器级（stage）（US 5168461）建议了一种改进的传感器，所述自定时开关电容器级提供了从像素到像素的性能方面的降低的失配，因此使得有可能实现达到15%的范围内的时间对比的敏感性（sensibility）（（P. Lichtsteiner, et al, A 128x128 120 dB 15μsLatency Asynchronous Temporal Contrast Vision Sensor, IEEE J. Solid-StateCirc., vol. 43, No. 2, pp. 566-576, Feb. 2008（P. Lichtsteiner等人的“128x128120 dB 15μs延迟的异步时间对比视觉传感器”，IEEE学报固态电路,卷43, No. 2, 566-576页, 2008年2月））和（US7728269 B2））。