CN111510650B - 一种图像传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图像传感器。包括：由多个像素采集电路组成的像素采集电路阵列，像素采集电路适于监测视场中的光强变化，并在光强变化满足一定条件时进入触发状态；全局控制单元，与像素采集电路阵列耦接，适于在图像传感器上电时，复位像素采集电路阵列，以及，在像素采集电路阵列保持稳定的初始状态时，解除复位，使得像素采集电路阵列开始工作；光电流检测单元，与像素采集电路阵列耦接，适于检测像素采集电路阵列中是否存在光强变化、并根据所检测到的光强变化来控制至少一个像素采集电路的工作状态；读出单元，适于响应处于触发状态的像素采集电路，并输出其对应的地址信息。

Description

一种图像传感器
技术领域
本发明涉及图像采集技术领域，尤其涉及一种图像传感器。
背景技术
在图像传感器的诸多应用领域之中，对运动物体的检测是其中的一个重要的方面。在该应用领域，相对于传统的图像传感器(如有源像素传感器)，动态视觉图像传感器(以下简称为，动态视觉传感器)因其独特的优势而逐渐受到人们的重视。
基于仿生原理设计的像素单元(或称之为，像素采集电路)，动态视觉传感器可以实时连续地响应视野中的光强变化而不需要任何曝光时间，这使其可以较为容易地检测到高速运动物体。此外，由于动态视觉传感器仅响应并输出视野中光强变化的区域所对应的像素单元的位置信息、并自动屏蔽掉无用的背景信息，使得它还具有输出数据量小、占用带宽低等优点。动态视觉传感器的上述特点，使得后端的图像处理系统可以直接获取并处理视野中有用的动态信息，从而大大降低了对其存储和算力的要求，并可以做到较好的实时性。
为了实现对光强变化的连续监测，动态视觉传感器中的所有像素单元都处于工作状态(一直都在耗电)，不论其对应的视场区域是否存在光强变化。这意味着不论视场中是否存在运动，动态视觉传感器都会消耗一定的静态功耗。并且，这部分功耗会随着传感器分辨率的增大而增大，这对于那些对传感器功耗十分敏感的系统以及应用场合是非常不利的。
另一方面，在实际应用中，运动的发生在时空域上并不总是连续的。在一些应用场景中，例如视频监控，视场中可能长时间没有运动发生，而仅在较短时间内存在运动。在另一些应用场景中，例如手势识别，运动仅存在于视场的局部区域而在其余区域没有运动发生。如前文所述，一般动态视觉传感器的像素单元是全时段无条件开启工作的，因而它无法根据不同的应用场合来降低自身的功耗，这就限制了其在低功耗系统中的应用。
基于上述描述，需要一种新的图像传感器，来解决上述问题。
发明内容
本发明提供了一种图像传感器，以力图解决或至少缓解上面存在的至少一个问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种图像传感器，包括：由多个像素采集电路组成的像素采集电路阵列，像素采集电路适于监测视场中的光强变化，并在光强变化满足一定条件时进入触发状态；全局控制单元，与像素采集电路阵列耦接，适于在图像传感器上电时，复位像素采集电路阵列，以及，在像素采集电路阵列保持稳定的初始状态时，解除复位，使得像素采集电路阵列开始工作；光电流检测单元，与像素采集电路阵列耦接，适于检测像素采集电路阵列中是否存在光强变化、并根据所检测到的光强变化来控制至少一个像素采集电路的工作状态；读出单元，适于响应处于触发状态的像素采集电路，并输出其对应的地址信息。
可选地，在根据本发明的图像传感器中，光电流检测单元包括：至少一个光电流检测模块，且一个光电流检测模块与至少一行像素采集电路相耦接，光电流检测模块适于检测与其耦接的像素采集电路对应的视场区域是否存在光强变化，并在检测到存在光强变化时，控制该行像素采集电路处于工作状态，在检测到不存在光强变化时，控制该行像素采集电路处于关闭状态。
可选地，在根据本发明的图像传感器中，像素采集电路阵列经由像素采集电路使能信号线和光电流检测信号线与光电流检测单元相耦接，以及，经由全局复位信号线与全局控制单元相耦接，以及，经由行请求线、行选择线、列请求线和列选择线与读出单元相耦接。
可选地，在根据本发明的图像传感器中，光电流检测模块包括：光电探测子模块，适于实时监测由光电流检测信号线传输的对应像素采集电路的总光电流，并根据总光电流生成第一电信号；触发生成子模块，耦接到光电探测子模块，适于在第一电信号满足阈值条件时，生成触发信号；使能控制生成子模块，耦接到触发生成子模块，适于在接收到触发信号时，通过像素采集电路使能信号线输出使能信号。
可选地，在根据本发明的图像传感器中，触发生成子模块包括：滤波放大器，其输入端与光电探测子模块的输出端耦接，适于对第一电信号进行滤波放大处理，输出处理后的第一电信号；阈值比较子单元，其输入端与滤波放大器的输出端耦接，适于判断处理后的第一电信号是否满足阈值条件，并在满足阈值条件时，生成触发信号。
可选地，在根据本发明的图像传感器中，光电流检测模块包括：电流转接子模块，适于将由光电流检测信号线传输的对应像素采集电路的总光电流，输出给触发生成子模块；触发生成子模块，耦接到电流转接子模块，适于根据总光电流生成触发信号；使能控制生成子模块，耦接到触发生成子模块，适于在接收到触发信号时，通过像素采集电路使能信号线输出使能信号。
可选地，在根据本发明的图像传感器中，电流转接子模块包括：第一放大器和第一晶体管，其中，第一放大器的输入端与第一晶体管的源极连接、输出端与第一晶体管的栅极连接，第一放大器与第一晶体管组成负反馈电路，来将光电流检测信号线钳位于固定电压；第二晶体管，其源极与第一晶体管的漏极连接，其漏极和栅极分别与第三晶体管的漏极和栅极连接；第三晶体管，其源极连接至触发生成子模块，以将光电流检测信号线传输的光电流送至触发生成子模块。
可选地，在根据本发明的图像传感器中，触发生成子模块包括：电流模式转换子单元，适于对所接收到的总光电流进行量化，并将量化后的量化值输出给差值判断子单元；差值判断子单元，适于在所接收到的相邻两次量化值的差值超出预设值时，生成触发信号。
可选地，在根据本发明的图像传感器中，光电流检测模块包括：电压转接子模块，适于将由光电流检测信号线传输的对应像素采集电路的总光电流，转换为电压信号并输出给触发生成子模块；触发生成子模块，耦接到电压转接子模块，适于根据电压信号生成触发信号；使能控制生成子模块，耦接到触发生成子模块，适于在接收到触发信号时，通过像素采集电路使能信号线输出使能信号。
可选地，在根据本发明的图像传感器中，电压转接子模块包括：第二放大器，其输入端接光电流检测信号线，其输出端连接至触发生成子模块；第一电容和第一开关，均并联在第二放大器的输入端和输出端之间。
可选地，在根据本发明的图像传感器中，触发生成子模块包括：电压模式转换子单元，适于对所接收到的电压信号进行量化，并将量化后的量化值输出给差值判断子单元；差值判断子单元，适于在所接收到的相邻两次量化值的差值超出阈值时，生成触发信号。
可选地，在根据本发明的图像传感器中，使能控制生成子模块包括：定时器，适于在接收到触发信号时开始计时，当计时时段达到预设时长且在计时时段内对应视场内没有像素采集电路被触发时，生成复位信号至锁存器；锁存器，适于在接收到触发信号时被置位，并通过像素采集电路使能信号线输出有效的使能信号，还适于在接收到复位信号时，通过像素采集电路使能信号线输出无效的使能信号。
可选地，在根据本发明的图像传感器中，使能控制生成子模块包括：定时器，适于在接收到触发信号时开始计时，当计时时段达到预设时长且在计时时段内对应视场内没有像素采集电路被触发时，生成复位信号至锁存器；锁存器，适于在接收到触发信号时被置位，并通过像素采集电路使能信号线输出有效的使能信号，还适于在接收到复位信号时，通过像素采集电路使能信号线输出无效的使能信号。
可选地，在根据本发明的图像传感器中，像素采集电路包括：光电探测模块，适于实时监测照射在其上的光信号，并输出第二电信号；触发生成模块，其第一输入端耦接到所述光电探测模块，其第一输出端耦接到接口逻辑模块，触发生成模块适于在第二电信号满足预定触发条件时，生成触发生成信号给接口逻辑模块；以及接口逻辑模块，耦接到触发生成模块，适于通过行请求线、行选择线、列请求线和列选择线与读出单元进行通信。
可选地，在根据本发明的图像传感器中，光电探测模块包括：阳极接地的光电二极管；第四晶体管，其源极与光电二极管的阴极连接，其漏极接至光流检测信号线；第三放大器，连接在光电二极管的阴极与第四晶体管的栅极之间。
可选地，在根据本发明的图像传感器中，触发生成模块还适于通过使能端接至像素采集电路使能信号线，以接收来自像素采集电路使能信号线的使能信号，来调整像素采集电路的工作状态。
根据本发明的图像传感器，通过光电流检测单元来控制各像素采集电路的工作状态。具体地，光电流检测单元可以以较低的功耗检测某个区域内是否存在光强变化、并仅在检测到该区域存在光强变化时开启该区域对应的像素采集电路，而在未检测到光强变化的区域维持像素采集电路的关闭状态，从而达到降低图像传感器功耗的目的。
附图说明
为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。
图1示出了根据本发明一些实施例的图像传感器100的示意图；
图2示出了根据本发明一种实施例的像素采集电路200的示意图；
图3A至图3C分别示出了根据本发明一些实施例的像素采集电路阵列与光电流检测单元的连接形式；
图4A至图4C示出了根据本发明一些实施例的光电流检测单元中的光电流检测模块的几种示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明一些实施例的图像传感器100的示意图。该图像传感器100能够检测运动在时空域上的不连续性。根据一种实现方式，该图像传感器100与外部的图像处理器相耦接，将输出的事件数据流传送给外部的图像处理器，以进行下一步的计算和应用。本发明的实施例对此不作限制。
根据本发明的实现方式，在一般的动态视觉传感器的基础上，图像传感器100添加了额外的光电流检测单元。该光电流检测单元可以以较低的功耗检测特定区域内是否存在光强变化，对于检测到光强变化的区域，令其对应的像素采集电路处于正常工作状态，以进一步监测视场中光强变化，来确定是否进入触发状态；而对于未检测到光强变化的区域，令其对应的像素采集电路处于关闭状态，从而降低图像传感器100的功耗。
如图1所示，图像传感器100包括像素采集电路阵列110、全局控制单元120、光电流检测单元130和读出单元140。其中，像素采集电路阵列110作为图像传感器100的核心部分，由在行列方向上均匀分布的多个像素采集电路200组成(如图1示出了一个3×3大小的像素采集电路阵列，不限于此)。像素采集电路阵列110分别与全局控制单元120、光电流检测单元130和读出单元140相耦接。更具体地，在一种实施例中，像素采集电路阵列110经由像素采集电路使能信号线和光电流检测信号线与光电流检测单元130相耦接，同时，像素采集电路阵列110还经由全局复位信号线与全局控制单元120相耦接，以及，经由行请求线、行选择线、列请求线和列选择线与读出单元140相耦接。
在一种实施例中，全局控制单元120用来控制各像素采集电路200的工作状态。一般来说，全局控制单元120负责在图像传感器100上电时，复位整个像素采集电路阵列110，以确保每个像素采集电路200均保持稳定的初始状态。随后，全局控制单元120解除复位，使得像素采集电路阵列110开始正常工作。
根据一种实施方式，图像传感器100仅响应视场中的光强变化，其功能主要是通过各像素采集电路200来实现的。当全局控制单元120的复位解除后，像素采集电路阵列110中的像素采集电路200开始响应外界光强变化。具体地，像素采集电路阵列110监测视场中的光强变化，并在光强变化满足一定条件(可选地，此处的条件可以设置为光强变化超出设定值范围，不限于此)时进入触发状态(在一种实施例中，进入触发状态的像素采集电路，或称之为触发像素事件或事件)。
读出单元140响应处于触发状态的像素采集电路200，并输出其对应的地址信息。继续如图1，读出单元140包括：行选择模块142、列选择模块144和读出控制模块146。其中，行选择模块142在行方向上管理像素采集电路阵列110。列选择模块144在列方向上管理像素采集电路阵列110。读出控制模块146分别与行选择模块142和列选择模块144相耦接，用来协调行选择模块142和列选择模块144，以控制行选择模块142与列选择模块144的输出。可选地，行选择模块142和列选择模块144可以实现为随机扫描的判决器、或者是顺序扫描的选择扫描电路，在此不再赘述。
光电流检测单元130中包括至少一个光电流检测模块，且一个光电流检测模块通过相应的像素采集电路使能信号线和光电流检测信号线，与至少一行像素采集电路相耦接。光电流检测模块检测与其耦接的像素采集电路200对应的视场区域中是否存在光强变化。在一种实施例中，当光电流检测单元130在检测到某行或某几行像素采集电路200存在光强变化时，就控制这些存在光强变化的像素采集电路200处于工作状态；同样，当光电流检测单元130检测到某行或某几行像素采集电路不存在光强变化时，就控制这些不存在光强变化的像素采集电路200处于关闭状态。
具体来说，在全局控制单元120给出的全局复位信号解除后，光电流检测单元130通过像素采集电路使能信号线控制像素采集电路处于关闭状态，降低像素采集电路阵列110的功耗。与此同时，光电流检测单元130通过一个或者若干个光电流检测模块由光电流检测信号线检测对应区域内是否存在光强变化。如果在该区域内未检测到光强变化，那么维持该区域内所有像素采集电路的关闭状态；反之，如果在该区域内检测到光强变化，则开启该区域内所有像素采集电路以进行细节的运动检测。
图2示出了根据本发明一个实施例的像素采集电路200的示意图。如图2所示，像素采集电路200包括：光电探测模块210、触发生成模块220和接口逻辑模块230。其中，触发生成模块220的第一输入端耦接到光电探测模块210，触发生成模块220的第一输出端耦接到接口逻辑模块230。根据本发明的实施方式，触发生成模块220又包括预处理子单元222和阈值比较子单元224。
根据一种实施例，光电探测模块210实时监测照射在其上的光信号，并输出第二电信号。触发生成模块220在第二电信号满足预定触发条件时，生成触发生成信号给接口逻辑模块230。接口逻辑模块230通过行请求线、行选择线、列请求线和列选择线与读出单元140进行通信。
如图2所示，光电探测模块210包括：阳极接地的光电二极管PD1、第四晶体管T4和第三放大器A3。其中，第四晶体管T4的源极与光电二极管PD1的阴极连接、漏极接至光电流检测信号线。第三放大器A3连接在光电二极管PD1的阴极与第四晶体管(T4)的栅极之间。
如图2，预处理子单元222的输入端与光电探测模块210的输出端耦接，对经光电探测模块210输出的第二电信号进行预处理。这里，预处理主要是滤波和放大。在一些实施例中，对信号进行一定的放大可以增强像素采集电路检测光强变化的灵敏度，对信号进行滤波可以滤除信号中的低频成分，从而确保像素采集电路不会检测到一些变化非常缓慢的背景信息。
阈值比较子单元224的输入端与预处理子单元222的输出端耦接，接收来自预处理子单元222的经滤波放大处理后的第二电信号，且在其满足预定条件时，生成触发生成信号。
关于预定条件，可以设置为第二电信号的值在某个范围内。阈值比较子单元224可以通过电压比较器来实现。如图2中，阈值比较子单元224包含第一电压比较器(VC1)、第二电压比较器(VC2)和或门。其中，VC1的反相输入端与提供第一阈值的信号线连接，VC1的同相输入端连接预处理子单元222的输出端。VC2的正相输入端与提供第二阈值的信号线连接，VC2的反相输入端连接预处理子单元222的输出端。或门连接VC1和VC2的输出端，对VC1和VC2的输出进行或逻辑操作。这样，当判断出第二电信号大于第一阈值或小于第二阈值时，就确定满足预定条件。
当然，还可以通过其他方式设置预定条件，来实现阈值比较子单元224，此处不再一一阐述。
继续如图2，接口逻辑模块230包含锁存器232和握手协议控制逻辑234。锁存器232用于存储和表征当前像素采集电路的工作状态，初始化时它被复位。在接口逻辑模块230接收到触发生成模块220给出的触发生成信号后，该锁存器232被置位，表明像素采集电路进入触发状态。
随后，握手协议控制逻辑234被激活，其首先向外围的读出单元140发送行请求信号。当该行请求信号被读出单元140响应后，读出单元140给出相应的行选择信号，然后像素采集电路内的握手协议控制逻辑234将列请求信号置为有效，读出单元140在列方向上响应该列请求信号后，将给出对应的列选择信号。握手协议控制逻辑234在同时收到行选择信号与列选择信号后复位锁存器232，同时打开触发生成模块220，由此像素采集电路可以再次检测外界光强的变化。
总之，与传统动态视觉传感器中的像素采集电路相比，根据本方案的像素采集电路200具有如下区别：
(1)在传统像素采集电路的光电探测模块中，晶体管的漏极接至电源线，而在根据本方案的光电探测模块210中，晶体管的漏极接至光电流检测信号线；
(2)在触发生成模块220中添加了使能端，触发生成模块220通过使能端接至像素采集电路使能信号线，以接收使能信号，并根据所接收到的该使能信号来调整像素采集电路200的工作状态。如图2，在预处理子单元222以及阈值比较子单元224中的比较器VC1和VC2上均添加了额外的使能端(可选地，通常预处理子单元222中会包含一个放大器，用于实现放大功能，在该放大器上添加使能端，作为预处理子单元222的使能端)，该使能端外接至像素采集电路使能信号线。当经由像素采集电路使能信号线给出的使能信号无效时，预处理子单元222(即，放大器)以及阈值比较子单元224(即，比较器VC1和VC2)均处于关闭状态，从而不消耗电流；当经由像素采集电路使能信号线给出的使能信号有效时，预处理子单元222(即，放大器)以及阈值比较子单元224(即，比较器VC1和VC2)处于正常工作状态。
此外，光电流检测信号线以及像素采集电路使能信号线是像素采集电路阵列110与光电流检测单元130耦接的总线。光电流检测单元130中的光电流检测模块通过光电流检测信号线检测某特定区域内是否存在光强变化，并根据检测的结果，通过像素采集电路使能信号线控制该区域内像素采集电路的工作状态。
需要说明的是，动态视觉传感器的像素采集电路属于本领域现有技术，本发明实施例对像素采集电路的其他部分不做过多限制。故对其他各模块的具体结构和功能，此处不再赘述。
继续如图2所示出的像素采集电路，假定这样的几个像素采集电路，排列为一行，作为一行像素采集电路，对应一个光电流检测模块。此时，该行所有像素采集电路的光电流检测信号线短接于一起，像素采集电路使能信号线也短接于一起，光电流检测信号线与像素采集电路使能信号线耦接至一个光电流检测模块，该光电流检测模块负责检测该行像素采集电路对应的视场区域是否存在光强变化并据此控制该行像素采集电路的工作状态。初始时，经由像素采集电路使能信号线给出的使能信号无效，关闭该行所有像素采集电路的触发生成单元。光电流检测模块将光电流检测信号线置于一个固定电位，由于每个像素采集电路由光电二极管PD1生成的本地光电流都会流经光电流检测信号线，由此光电流检测模块通过光电流检测信号线便可获取该行所有像素采集电路的总的光电流。
由此可见，一个光电流检测模块可以与至少一行像素采集电路相耦接，来检测特定区域的光强变化。根据不同的应用场景，该特定区域可以是一行像素采集电路、某几行像素采集电路或者是整个像素采集电路阵列。
进一步地，为说明光电流检测单元130对某特定区域的光电流的检测以及对应像素电路的控制，图3A至图3C分别示出了像素采集电路阵列110与光电流检测单元130的几种连接方式。为了叙述的方便，图中示出的像素采集电路阵列仅包含4行2列、共8个像素采集电路200(为描述简便，在图3A-图3C中，将这8个像素采集电路200标记为像素电路<0>、像素电路<1>、…、像素电路<7>)。应当了解，本发明实施例对此不作限制。
在图3A中光电流检测单元130包含4个光电流检测模块(如图3A中的光电流检测模块<0>、光电流检测模块<1>、光电流检测模块<2>和光电流检测模块<3>)。每个光电流检测模块对应于一行像素采集电路，例如光电流检测模块<0>通过光电流检测信号线<0>和像素采集电路使能信号线<0>与第一行的所有像素采集电路(即，图3A中的像素电路<0>和像素电路<1>)耦接，以此类推。这种连接方式使得光电流检测单元130可以按行来检测光电流并控制对应的像素采集电路。
在图3B中，光电流检测单元130包含2个光电流检测模块(如图3B中的光电流检测模块<0>和光电流检测模块<1>)，每个光电流检测模块对应于两行像素采集电路。例如光电流检测模块<0>通过光电流检测信号线<0>、光电流检测信号线<1>、像素采集电路使能信号线<0>和像素采集电路使能信号线<1>，与第一行和第二行的所有像素采集电路(即，图3B中的像素电路<0>、像素电路<1>、像素电路<2>和像素电路<3>)耦接，以此类推。这种连接方式使得光电流检测单元130可以按每两行(像素采集电路)来检测光电流并控制对应的像素采集电路。
在图3C中，光电流检测单元130仅包含1个光电流检测模块(如图3C中的光电流检测模块<0>)，该光电流检测模块<0>负责整个视场区域的光电流检测以及对整个像素采集电路阵列110(包括图3C中的像素电路<0>、像素电路<1>、…、像素电路<6>、像素电路<7>)的控制。
图4A至图4C示出了根据本发明一些实施例的光电流检测单元130中的光电流检测模块的几种示意图。
如图4A，光电流检测模块包括光电探测子模块132、触发生成子模块134和使能控制生成子模块136。
根据本发明的一种实施例，光电探测子模块132感知和实时监测的是由光电流检测信号线传输的对应像素采集电路(即特定区域内像素采集电路)的总光电流，并据此生成第一电信号送至后端的触发生成子模块134。触发生成子模块134又包括滤波放大器1342以及阈值比较子单元1344。其中，滤波放大器1342以及阈值比较子单元1344实现对第一电信号的滤波放大等处理，并判定处理后的第一电信号是否满足阈值条件(可参考像素采集电路中的触发生成模块的相关描述)。当判断该第一电信号满足阈值条件时，即特定区域内的总光电流发生变化时，触发生成子模块134给出触发信号至后端的使能控制生成子模块136。使能控制生成子模块136在接收到触发信号时，通过像素采集电路使能信号线输出使能信号。
使能控制生成子模块136包含一个定时器1362和一个锁存器1364。定时器1362在接收到触发信号时开始计时，当计时时段达到预设时长且在计时时段内对应视场内(即，该光电流检测模块所控制的像素采集电路中)没有像素采集电路被触发时，生成复位信号至锁存器1364。锁存器1364在接收到触发信号时被置位，并通过像素采集电路使能信号线输出有效的使能信号。同时，锁存器1364还可以在接收到复位信号时，通过像素采集电路使能信号线输出无效的使能信号。例如，初始时，锁存器1364被复位，其通过像素采集电路使能信号线给出的使能信号无效，当触发生成子模块134给出触发信号后，锁存器1364被置位，像素采集电路使能信号线给出的使能信号有效，对应区域的像素采集电路开始正常工作并可以生成事件。使能控制生成子模块136中的定时器1362在触发信号有效时开始计时，当达到预设时长并且这段时间内其负责的特定区域内没有事件被检测到时生成复位信号至锁存器1364。此时，像素采集电路使能信号线给出的使能信号再次被置位无效，对应区域的像素采集电路再次进入关闭状态。
图4B给出了光电流检测模块的另外一种实施例。如图4B，其包括电流转接子模块132、触发生成子模块134以及使能控制生成子模块136。电流转接子模块132将由光电流检测信号线传输的对应像素采集电路的总光电流，输出给触发生成子模块134。根据一种实施例，电流转接子模块132包括第一放大器A1、第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3。其中，第一放大器A1的输入端与第一晶体管T1的源极连接、输出端与第一晶体管T1的栅极连接，且第一放大器A1与第一晶体管T1组成负反馈电路，来将光电流检测信号线钳位于一个固定电压。第二晶体管T2的源极与第一晶体管T1的漏极连接，且其漏极和栅极分别与第三晶体管T3的漏极和栅极连接。第三晶体管T3的源极连接至触发生成子模块134，以将光电流检测信号线传输的光电流送至触发生成子模块134。
另外，触发生成子模块134包括电流模式转换子单元1342以及差值判断子单元1344。电流模式转换子单元1342对所接收到的总光电流进行量化，并将量化后的量化值(一般量化后的量化值为数字比特)输出给差值判断子单元1344。差值判断子单元1344在所接收到的相邻两次量化值的差值超出预设值时，生成触发信号。图4B中的使能控制生成子模块136与图4A中对应的使能控制生成子模块136完全相同，故此处不再赘述。此外，电流模式转换子单元1342可以基于多种公知的方式实现，在此不再赘述，差值判断子单元1344可以由简单的数字加法器和比较器实现，在此亦不再赘述。
图4C给出了再一种光电流检测模块的实施例。如图4C，光电流检测模块包括电压转接子模块132、触发生成子模块134以及使能控制生成子模块136。其中，触发生成子模块134分别耦接到电压转接子模块132和使能控制生成子模块136。
根据本发明的实施例，电压转接子模块132将由光电流检测信号线传输的对应像素采集电路的总光电流，转换为电压信号并输出给触发生成子模块134。在根据本发明的一个实施例中，电压转接子模块132包括第二放大器A2、第一电容C1和第一开关K1。如图4C所示，第二放大器A2的输入端接光电流检测信号线，其输出端连接至触发生成子模块134。第一电容C1和第一开关K1均并联在第二放大器A2的输入端和输出端之间。
触发生成子模块134根据电压信号生成触发信号。如图4C所示，触发生成子模块134包括电压模式转换子单元1342和差值判断子单元1344。
电压模式转换子单元1342对所接收到的电压信号进行量化，并将量化后的量化值(一般为数字比特)输出给差值判断子单元1344。差值判断子单元1344在所接收到的相邻两次量化值的差值超出阈值时，生成触发信号。
使能控制生成子模块136在接收到触发信号时，通过像素采集电路使能信号线输出使能信号。图4C中的使能控制生成子模块136与图4A中对应的使能控制生成子模块136完全相同，故此处不再赘述。此外，电压模式转换子模块1342可以基于多种公知的方式实现，在此不再赘述，差值判断子单元1344可以由简单的数字加法器和比较器实现，在此亦不再赘述。
根据本发明的动态视觉传感器，可以检测运动在时空域上的不连续性，并通过关闭掉那些不需要运动检测的像素采集电路，从而达到降低动态视觉传感器功耗的目的。具体实现上，在一般的动态视觉传感器的基础上，添加了额外的光电流检测单元，光电流检测单元可以以较低的功耗检测一个特定区域内是否存在光强变化、并仅在检测到该区域存在光强变化时开启相对应的像素采集电路，在未检测到光强变化的区域维持像素采集电路的关闭状态，从而降低系统的功耗。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。
如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (15)

1.一种图像传感器，包括：
由多个像素采集电路组成的像素采集电路阵列，所述像素采集电路适于监测视场中的光强变化，并在光强变化满足一定条件时进入触发状态；
全局控制单元，与所述像素采集电路阵列耦接，适于在所述图像传感器上电时，复位所述像素采集电路阵列，以及，在像素采集电路阵列保持稳定的初始状态时，解除复位，使得所述像素采集电路阵列开始工作；
光电流检测单元，与所述像素采集电路阵列耦接，适于检测所述像素采集电路阵列中是否存在光强变化、并根据所检测到的光强变化来控制至少一个像素采集电路的工作状态，其中，所述光电流检测单元包括至少一个光电流检测模块，且一个光电流检测模块与至少一行像素采集电路相耦接，所述光电流检测模块适于检测与其耦接的像素采集电路对应的视场区域是否存在光强变化，并在检测到存在光强变化时，控制该行像素采集电路处于工作状态，在检测到不存在光强变化时，控制该行像素采集电路处于关闭状态；
读出单元，适于响应处于触发状态的像素采集电路，并输出其对应的地址信息。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其中，
所述像素采集电路阵列经由像素采集电路使能信号线和光电流检测信号线与所述光电流检测单元相耦接，以及，经由全局复位信号线与所述全局控制单元相耦接，以及，经由行请求线、行选择线、列请求线和列选择线与所述读出单元相耦接。
3.如权利要求2所述的图像传感器，其中，所述光电流检测模块包括：
光电探测子模块，适于实时监测由光电流检测信号线传输的对应像素采集电路的总光电流，并根据所述总光电流生成第一电信号；
触发生成子模块，耦接到所述光电探测子模块，适于在所述第一电信号满足阈值条件时，生成触发信号；
使能控制生成子模块，耦接到所述触发生成子模块，适于在接收到所述触发信号时，通过像素采集电路使能信号线输出使能信号。
4.如权利要求3所述的图像传感器，其中，所述触发生成子模块包括：
滤波放大器，其输入端与所述光电探测子模块的输出端耦接，适于对所述第一电信号进行滤波放大处理，输出处理后的第一电信号；
阈值比较子单元，其输入端与所述滤波放大器的输出端耦接，适于判断所述处理后的第一电信号是否满足阈值条件，并在满足阈值条件时，生成触发信号。
5.如权利要求2所述的图像传感器，其中，所述光电流检测模块包括：
电流转接子模块，适于将由光电流检测信号线传输的对应像素采集电路的总光电流，输出给触发生成子模块；
触发生成子模块，耦接到所述电流转接子模块，适于根据所述总光电流生成触发信号；
使能控制生成子模块，耦接到所述触发生成子模块，适于在接收到所述触发信号时，通过像素采集电路使能信号线输出使能信号。
6.如权利要求5所述的图像传感器，其中，所述电流转接子模块包括：
第一放大器和第一晶体管，其中，第一放大器的输入端与第一晶体管的源极连接、输出端与第一晶体管的栅极连接，第一放大器与第一晶体管组成负反馈电路，来将光电流检测信号线钳位于固定电压；
第二晶体管，其源极与第一晶体管的漏极连接，其漏极和栅极分别与第三晶体管的漏极和栅极连接；
第三晶体管，其源极连接至所述触发生成子模块，以将光电流检测信号线传输的光电流送至所述触发生成子模块。
7.如权利要求6所述的图像传感器，其中，所述触发生成子模块包括：
电流模式转换子单元，适于对所接收到的总光电流进行量化，并将量化后的量化值输出给差值判断子单元；
差值判断子单元，适于在所接收到的相邻两次量化值的差值超出预设值时，生成触发信号。
8.如权利要求2所述的图像传感器，其中，所述光电流检测模块包括：
电压转接子模块，适于将由光电流检测信号线传输的对应像素采集电路的总光电流，转换为电压信号并输出给触发生成子模块；
触发生成子模块，耦接到所述电压转接子模块，适于根据所述电压信号生成触发信号；
使能控制生成子模块，耦接到所述触发生成子模块，适于在接收到所述触发信号时，通过像素采集电路使能信号线输出使能信号。
9.如权利要求8所述的图像传感器，其中，所述电压转接子模块包括：
第二放大器，其输入端接所述光电流检测信号线，其输出端连接至所述触发生成子模块；
第一电容和第一开关，均并联在第二放大器的输入端和输出端之间。
10.如权利要求9所述的图像传感器，其中，所述触发生成子模块包括：
电压模式转换子单元，适于对所接收到的电压信号进行量化，并将量化后的量化值输出给差值判断子单元；
差值判断子单元，适于在所接收到的相邻两次量化值的差值超出阈值时，生成触发信号。
11.如权利要求10所述的图像传感器，其中，所述使能控制生成子模块包括：
定时器，适于在接收到触发信号时开始计时，当计时时段达到预设时长且在所述计时时段内对应视场内没有像素采集电路被触发时，生成复位信号至锁存器；
锁存器，适于在接收到所述触发信号时被置位，并通过像素采集电路使能信号线输出有效的使能信号，还适于在接收到复位信号时，通过像素采集电路使能信号线输出无效的使能信号。
12.如权利要求11所述的图像传感器，其中，所述读出单元包括：
行选择模块，适于在行方向上管理所述像素采集电路阵列；
列选择模块，适于在列方向上管理所述像素采集电路阵列；
读出控制模块，分别与所述行选择模块和所述列选择模块相耦接，适于控制所述行选择模块与所述列选择模块的输出。
13.如权利要求1-12中任一项所述的图像传感器，其中，所述像素采集电路包括：
光电探测模块，适于实时监测照射在其上的光信号，并输出第二电信号；
触发生成模块，其第一输入端耦接到所述光电探测模块，其第一输出端耦接到接口逻辑模块，所述触发生成模块适于在所述第二电信号满足预定触发条件时，生成触发生成信号给接口逻辑模块；以及
接口逻辑模块，耦接到所述触发生成模块，适于通过行请求线、行选择线、列请求线和列选择线与所述读出单元进行通信。
14.如权利要求13所述的图像传感器，其中，所述光电探测模块包括：
阳极接地的光电二极管；
第四晶体管，其源极与光电二极管的阴极连接，其漏极接至光流检测信号线；
第三放大器，连接在所述光电二极管的阴极与第四晶体管的栅极之间。
15.如权利要求14所述的图像传感器，其中，
所述触发生成模块还适于通过使能端接至所述像素采集电路使能信号线，以接收来自像素采集电路使能信号线的使能信号，来调整所述像素采集电路的工作状态。
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