ES2615345T3

ES2615345T3 - Método y dispositivo para la detección de la variación temporal de la intensidad luminosa en una matriz de fotosensores

Info

Publication number: ES2615345T3
Application number: ES13861843.4T
Authority: ES
Inventors: Teresa SERRANO GOTARREDONA; Bernabé LINARES BARRANCO
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2017-06-06
Anticipated expiration: 2033-11-12
Also published as: WO2014091040A1; KR20150095841A; JP2016501495A; ES2690161T3; JP6211624B2; ES2476115A1; EP3139592A1; US20150319369A1; EP2933995A1; KR102140937B1; ES2476115B1; IL239059A0; IL239059B; US9544507B2; EP2933995A4; EP2933995B1; EP3139592B1

Abstract

Método y dispositivo de detección de la variación temporal de la intensidad luminosa en una matriz de foto sensores, que comprende una matriz de píxeles, un bloque de ajuste automático de amplificación de la foto corriente y un bloque arbitrador y codificador de eventos. Cada píxel comprende un foto sensor que genera una foto corriente,un espejo de corriente de ganancia ajustable conectado ala salida del foto sensor,un amplificador de transimpedancia colocado a la salida del espejo de corriente,opcionalmente al menos un circuito de amplificación colocado a la salida del amplificador de transimpedancia, condensadores y detectores de umbral para determinar si la tensión de salida sobre pasa un umbral superior o baja por debajo de un umbral inferior para generar un evento en el píxel.

Description

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DESCRIPCION

Metodo y dispositivo para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa en una matriz de fotosensores

Objeto de la invencion

La presente invencion describe un metodo y dispositivo para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa en una matriz de fotosensores que soluciona la problematica asociada a las invenciones del estado de la tecnica mediante un metodo y dispositivo que reemplaza las etapas previas a la etapa de condensadores conmutados por una secuencia de etapas amplificadoras de transimpedancia y transconductancia con espejos de corriente, el primero de ellos de ganancia variable cuya ganancia se ajusta en funcion del promedio de luz ambiente calculado mediante un circuito de control automatico de ganancia AGC comun para todos los pfxeles. Se consigue asf reducir el area del pixel, y su consumo, y se consiguen sensibilidades al contraste de alrededor del 1 %.

La presente invencion se enmarca en el campo de los sensores para vision artificial, y en particular dentro del concepto de los denominados sensores de diferencia temporal o “Sensores Dinamicos de Vision” (DVS).

Antecedentes de la invencion

Los sensores DVS son camaras en las que cada pixel genera un evento cada vez que la luz que incide sobre el ha cambiado en una proporcion fija desde que este generara el evento anterior. El evento sera positivo si la luz aumento, o negativo si disminuyo. De esta manera, el sensor genera un flujo de eventos en el tiempo, donde cada evento esta definido por la terna (x,y,s), donde (x,y) son las coordenadas del pixel en la matriz y 's' el signo del evento. Este flujo de eventos representa la escena visual cambiante captada por el sensor. Este concepto de sensor fue originalmente introducido por Kramer ((J. Kramer, “An Integrated Optical Transient Sensor,” IEEE Transactions on Circuits and Systems, Part-II: Analog and Digital Signal Processing, vol. 49, No. 9, pp. 612-628, sep. 2002) y (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)), pero su realizacion practica planteaba un severo desapareamiento entre el comportamiento de los pfxeles, lo cual limitaba la maxima sensibilidad al contraste temporal que se podfa alcanzar a valores de entorno al 30 % (P. Lichtsteiner, et al, “Improved ON/OFF Temporally Differentiating Address-Event Imager,” Proceedings of the 2004 11th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems, 2004. ICECS 2004, pp. 211-214). Para mejorar este estado de la tecnica, Lichtsteiner propuso posteriormente un sensor mejorado introduciendo una etapa de condensadores conmutados autotemporizada con dos condensadores (documento US 5168461) que proporcionaba un inferior desapareamiento entre el comportamiento de los pfxeles, haciendo asf posible que se alcanzaran sensibilidades al contraste temporal del orden del 15 % ((P. Lichtsteiner, et al, “A 128*128 120 dB 15js Latency Asynchronous Temporal Contrast Vision Sensor,” IEEE J. Solid-State Circ., vol. 43, No. 2, pp. 566-576, feb. 2008) y (documento US 7728269 B2)).

Sin embargo, la etapa de condensadores conmutados requena que los dos condensadores tuvieran un valor muy dispar, lo cual en una realizacion de circuito integrado se traduce en que requieren un area apreciable dentro del area de cada pixel. En el sensor fabricado por Lichtsteiner ((P. Lichtsteiner, et al, “A 128*128 120 dB 15js Latency Asynchronous Temporal Contrast Vision Sensor,” IEEE J. Solid-State Circ., vol. 43, No. 2, pp. 566-576, feb. 2008) y (documento US 7.728.269 B2)) estos condensadores ocupaban aproximadamente dos tercios del area total del pixel. Por consiguiente, al ser los pfxeles grandes, el chip ocupa un area grande y es costoso economicamente. Con el objeto de mejorar este nuevo estado de la tecnica, Lenero (J. A. Lenero-Bardallo, at al, "A 3.6us Asynchronous Frame-Free Event-Driven Dynamic-Vision-Sensor," IEEE J. of Solid-State Circuits, vol. 46, No. 6, pp. 1443-1455, junio de 2011) propuso reducir la disparidad entre el valor de los condensadores a la vez que introduda una etapa amplificadora de tension de area muy reducida previa a la de condensadores conmutados, consiguiendo asf reducir el area del pixel, asf como mejorar ligeramente la sensibilidad al contraste temporal hasta valores de en torno al 10%. Sin embargo, esta etapa amplificadora presentaba un alto consumo y deterioraba ligeramente el desapareamiento entre el comportamiento de los pfxeles.

Para explicar la mejora que supone la presente invencion respecto del estado de la tecnica, se ha tomado como referencia el sensor de Lichtsteiner (documento US7728269 B2), cuyo diagrama de pixel simplificado se muestra en la figura 1. La luz detectada por el fotodiodo D se transforma en la fotocorriente Iph. Los transistores T1 a T4 transforman logantmicamente Iph a la tension Vp1 = Vdesfase+ VJog(Iph) en el nodo P1. La fotocorriente Iph que circula a traves del transistor T4 y que sale por su nodo drenador P0, que se comparte por todos los pfxeles de la matriz, se suma en el bloque sumador de corrientes II, que suma asf las fotocorrientes de todos los pfxeles en la matriz. Esta suma se emplea despues para ajustar automaticamente la compuerta del transistor T3 en los pfxeles para minimizar el consumo del amplificador T1-T3 adaptandolo a la luz ambiente (documento US 2004/065876). Los transistores T5a y T5b copian Vp1 al nodo P2. En la mejora de Lenero estos dos transistores se reemplazan por una etapa amplificadora de tension con ganancia Av, de manera que la tension en P2 sena Vp2 = Av (Vdesfase + Vdog(Iph)), siendo Av=1 para la realizacion de Lichtsteiner y Av>1 para la realizacion de Lenero. El circuito de condensadores conmutados formado por los condensadores C1 y C2 y los transistores T6 a T8, copia en P3 la variacion de tension a P2 desde un instante anterior de reseteo t1, multiplicado por la ganancia capacitiva Ac=C2/C1. As^ Vp3(t) =

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Ac(Vp2(t) - Vp2(ti)) = AoAvVolog(Iph(t)/Iph(ti)). Los transistores T9 a T11 detectan si Vp3(t) supera un determinado umbral positivo Vr+, y si es as^ generan un evento positivo (ACT.). Los transistores T12 a T14 detectan si Vp3(t) baja por debajo de un umbral negativo Vr- , y si es asf, generan un evento negativo (DESACT.). Cada vez que el pixel genera un evento, se produce un reseteo del condensador C1 mediante el transistor de reseteoT7. As^ el p^xel genera un evento positivo t2 si Vp3(t2) ^ Vr+ = AcAvV0log(Iph(t2)/Iph(ti)), y un evento negativo si Vp3(t2) ^ Vr- = AcAvVolog(Iph(t2)/Iph(ti)). Esto puede expresarse tambien como AI/I = exp((VR+/.)/(AcAvVo))-1 = 0+/- . Donde el parametro 0+/- representa la sensibilidad al contraste positivo o negativo. El valor mmimo que se pueda ajustar para esta sensibilidad al contraste viene dado por la dispersion entre pfxeles de los parametros Vr+/. , Ac, Av y Vo. El parametro Vo es normalmente funcion de constantes ffsicas y no sufre dispersion de pixel a pixel en el mismo chip. La dispersion de los parametros Vr+/. viene dada por la dispersion en el comportamiento de los amplificadores T6 y T8 y de los comparadores de tension (transistores T9 a T11 y T12 a T14) y es normalmente alto debido a que los amplificadores T6 y T8 y los comparadores se hacen pequenos para reducir el area total del pixel. El impacto del alto desapareamiento del amplificador y de los comparadores se reduce haciendo el producto del denominador AcAv alto. En el estado de la tecnica de Lichtsteiner Av=1, por lo que era obligatorio hacer Ac lo mas grande posible. Por ejemplo, en la realizacion de Lichtsteiner (P. Lichtsteiner, et al, “A 128*128 120 dB 15js Latency Asynchronous Temporal Contrast Vision SensorIEEE J. Solid-State Circ., vol. 43, No. 2, pp. 566-576, feb. 2008) se le dio un valor de 20. El parametro Ac tambien sufre de dispersion de pixel a pixel, pero es reducida ya que en circuitos integrados las relaciones entre capacidades de condensadores sufren baja dispersion (tfpicamente por debajo del 1 %). En la realizacion de Lenero, el parametro Av tambien introduce dispersion. Sin embargo, el parametro Ac se pudo reducir a 5 mientras que Av se fijo entorno a 25. De esta manera el producto era 125, lo cual mejoraba la sensibilidad al contraste total a pesar de aumentar ligeramente la dispersion. Sin embargo, la etapa extra amplificadora aumentaba muctnsimo el consumo del pixel (por encima de un factor 10).

Por tanto, el estado de la tecnica plantea el problema de que la sensibilidad al contraste no se puede mejorar sin aumentar el area de los pfxeles o sin aumentar el consumo de potencia. La presente invencion, para solventar los problemas asociados al estado de la tecnica, hace uso de amplificadores de transimpedancia mediante conexion de transistores MOS, polarizados en inversion debil y en configuracion de diodo, conectados en serie (documento ES 201130862).

El documento WO2006/128315 describe una fotoagrupacion para detectar datos de imagen dependientes del tiempo en vision artificial en tiempo real. La fotoagrupacion comprende una agrupacion de celdas, teniendo cada celda un fotosensor que genera una senal dependiente de una intensidad luminosa en la celda.

El documento WO2012/160230 divulga un circuito de ganancia de transimpedancia de bajo consumo y bajo desapareamiento para diferenciar temporalmente sistemas de fotodeteccion en sensores dinamicos de vision.

El documento "Self-biasing low power adaptative photoreceptor [Delbruck et al] Proceedings/2004 IEEE International Symposium on Circuits and Systems 23/05//2004’’ describe un circuito fotorreceptor logantmico adaptativo de 2 condensadores y 5 transistores autodesviado en el que el fotosensor usa su fotocorriente para desviar su amplificador delantero.

El documento “A 128x128 120dB 15ms Latency Asynchronous Temporal Contrast Vision Sensor [Patrick Lichtsteiner et al] IEEE Journal of solid-state circuits" divulga un sensor de vision CMOS de 128x128 pfxeles que mejora la vision dinamica de latencia y reduce los requisitos de postprocesamiento.

Descripcion de la invencion

En la presente invencion se presenta un metodo y dispositivo que resuelve el problema planteado por el estado de la tecnica. Para ello, la presente invencion plantea conseguir una amplificacion previa Av que no presente dispersion entre los pfxeles de la matriz del sensor, que emplea amplificadores de transimpedancia mediante conexion de transistores MOS polarizados en inversion debil en configuracion de diodo conectados en serie. Sin embargo, cuando se conectan en serie varios transistores MOS polarizados en inversion debil en configuracion de diodo, hay que asegurar que la corriente de operacion no sea excesivamente baja para que la operacion del circuito no sea lenta, debido a las capacidades parasitas que introducen los transistores mOs. Por ejemplo, para los tamanos tfpicos que se empleanan en los pfxeles de un sensor dinamico de vision (DVS), habna que asegurar que la corriente de operacion estuviera entorno a entre 1nA a 100nA. Esto garantizana una velocidad de respuesta por debajo del milisegundo para cada pixel, lo cual permitina al DVS poder usarse en aplicaciones de alta velocidad, que es cuando resulta competitivo con respecto a las camaras convencionales basadas en fotogramas. Por otro lado, esta corriente tampoco debe ser demasiado elevada ya que eso hana que los transistores MOSFET dejaran de estar polarizados en inversion debil. Para garantizar que los transistores MOS polarizados en inversion debil y en configuracion de diodo conectados en serie operen a corrientes altas (entorno a entre 1nA a 100nA), estos no se pueden hacer operar directamente con las fotocorrientes que generan los fotodiodos, que tfpicamente vanan en funcion de la luz ambiente entre 1 femtoamperio a 1 nanoamperio. Por ello, la presente invencion incluye en cada pixel una etapa de amplificacion de la corriente con una ganancia que se adapta al promedio de luz detectada por todos los pfxeles <Iph>. De esta manera la corriente de operacion del amplificador de transimpedancia basado en la

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conexion en serie de transistores MOS polarizados en inversion debil y en configuracion de diodo se mantiene a un nivel de corriente promedio <AiIph> entre todos los p^xeles que sea constante e igual a una corriente de referencia fijada con anterioridad Ibi que este tipicamente entre 1nA y 100nA. Para ello, la presente invencion comprende un mecanismo de control automatico de la ganancia que por un lado detecta en cada instante la luz promedio incidente en la matriz de pfxeles <Iph> y por otro ajusta la ganancia de la etapa amplificadora de corriente de todos los pfxeles para que el promedio <AiIph> sea igual a una referencia constante Ibi fijada por el usuario, tfpicamente entre 1nA a 100nA.

Asf, un primer objeto de la presente invencion es un dispositivo de circuito integrado para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa en una matriz de fotosensores que comprende al menos una matriz de pfxeles, y un bloque arbitrador y codificador de eventos conectado a la salida de la matriz de pfxeles. A su vez, cada pixel de la matriz al menos comprende:

a) un fotosensor que genera una fotocorriente proporcional a una luz incidente en su superficie, dicha fotocorriente estara comprendida en una realizacion particular entre 1 femtoamperio y 1 nanoamperio;

b) un primer espejo de corriente de ganancia ajustable que tiene una rama de entrada y dos ramas de salida, la primera de dichas salidas con ganancia en corriente ajustable y la segunda salida con ganancia en corriente fija. El primer espejo introduce una ganancia en corriente, y copia la fotocorriente a la rama de salida del espejo de corriente, amplificando la corriente en una realizacion mas particular a un valor comprendido entre 1nA y 100nA. Ademas minimiza las excursiones de tension en un nodo del fotosensor, evitando asf la carga y descarga de la capacidad parasita en dicho nodo. Asf, la rama de salida con ganancia fija copia la fotocorriente de entrada a un primer transistor colector conectado en configuracion de diodo y cuyos nodos estan conectados con los transistores colectores del resto de pfxeles de la matriz y la rama de ganancia en corriente ajustable copia la corriente de entrada a un amplificador de transimpedancia;

c) el amplificador de transimpedancia colocado a la salida de la rama de ganancia ajustable del primer espejo de corriente de ganancia ajustable, estando el amplificador formado por al menos dos transistores MOS polarizados en inversion debil y colocados en serie, cada transistor MOS estando en configuracion de diodo, para la conversion de la fotocorriente a una tension logantmica. La cantidad de transistores colocados en serie dependera de las necesidades de cada caso particular;

d) un circuito de condensadores conmutados que comprende un primer condensador conectado a la salida del amplificador de transimpedancia, un segundo amplificador de tension conectado al primer condensador y un segundo condensador conectado en serie con el primer condensador y en realimentacion con el segundo amplificador de tension, estando conectado el segundo condensador en paralelo con un transistor MOS que actua de llave de reseteo; y,

e) un primer detector de umbral para determinar si la tension sobrepasa un umbral superior y un segundo detector de umbral para determinar si la tension baja por debajo de un umbral inferior, estando ambos detectores conectados a la salida del segundo amplificador de tension. Dichos umbrales superior e inferior estaran previamente establecidos por un usuario.

El dispositivo comprende ademas un circuito de control de ganancia automatico AGC configurado para ajustar la amplificacion de los primeros espejos de corriente de ganancia ajustable, en el que dicho circuito de control de ganancia automatico AGC comprende:

i) un segundo transistor colector que es una replica del primer transistor colector de uno de los pfxeles,

ii) un segundo espejo de corriente de ganancia ajustable que es una replica del primer espejo de corriente de ganancia ajustable del pixel en el cual su transistor MOS de entrada tiene su compuerta conectada a la tension Vg, su transistor MOS de salida tiene su compuerta conectada a una tension Vga' y la salida del segundo espejo de corriente de ganancia ajustable se conecta a una primera referencia de corriente I«;

iii) un primer amplificador de tension diferencial cuya entrada negativa se conecta a la salida del segundo espejo de corriente de ganancia ajustable y a la referencia de corriente Ib1, cuya entrada positiva se conecta a una referencia de tension, y cuya salida se conecta a la compuerta del transistor MOS de salida, generando la tension Vga';

iv) un segundo amplificador de tension diferencial conectado en configuracion de ganancia unidad, que copia la tension Vga’ a los terminales de compuerta Vga de los transistores de salida de los primeros espejos de corriente de ganancia ajustable de los pfxeles.

En una realizacion particular de la invencion, se ha previsto que el fotosensor sea un fotodiodo, pero se podna utilizar cualquier otro dispositivo fototransductor que proporcione una fotocorriente a partir de la luz incidente en el.

En otra realizacion particular de la invencion, cada pixel comprende al menos un bloque de amplificacion adicional colocado entre la salida del primer amplificador de transimpedancia y la entrada del circuito de condensadores conmutados. Estos bloques estaran conectados en cascada o iteracion entre ellos. Ademas, la entrada del primer bloque de amplificacion adicional se conecta a la salida del amplificador de transimpedancia del pixel y la salida del ultimo bloque de amplificacion adicional se conecta al primer condensador del circuito de condensadores conmutados. Cada uno de los bloques, a su vez, al menos comprende un amplificador de transconductancia, un espejo de corriente de ganancia fija conectado a la salida del amplificador de transconductancia y un amplificador de

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transimpedancia adicional con al menos dos transistores MOS polarizados en inversion debil y colocados en serie, cada transistor MOS estando en configuracion de diodo. Este amplificador de transimpedancia adicional estara conectado a la salida del espejo de corriente de ganancia fija. Si solo hubiese un unico bloque de amplificacion adicional, se entiende que sera la entrada de este bloque la que se conecte a la salida del primer amplificador de transimpedancia del pixel y que sera la salida de este mismo bloque la que se conecte a la entrada del primer condensador del circuito de condensadores conmutados.

En otra realizacion particular de la invencion, cuando se ha previsto la inclusion de mas de un bloque de amplificacion adicional, dichos bloques se conectan entre ellos en cascada o iteracion entre sn La conexion del segundo bloque y sucesivos con el bloque inmediatamente anterior se realiza mediante la conexion del terminal de compuerta del amplificador de transconductancia de cada bloque con la salida del amplificador de transimpedancia del bloque previo. Asf se consigue aumentar la amplificacion aportada a la tension logantmica del primer espejo de corriente de ganancia ajustable.

Notese que en las realizaciones particulares de la invencion en las que se hace uso de bloques de amplificacion adicional, el circuito de condensadores conmutados no se conecta directamente a la salida del primer amplificador de transimpedancia del pixel, sino a la salida del amplificador de transimpedancia del ultimo bloque conectado en cascada o iteracion.

En otra realizacion particular de la invencion, el primer espejo de corriente de ganancia ajustable esta formado por al menos un transistor MOS de entrada, un transistor MOS de salida y un amplificador inversor de tension. Dicho transistor MOS de entrada se ha disenado, en otra realizacion mas particular, de manera que su terminal de compuerta este conectado a una tension Vg fijada previamente por un usuario desde el exterior del dispositivo, que sera comun a todos los pfxeles de la matriz, su terminal drenador se conecte al fotodiodo y su terminal fuente se conecte a la salida del amplificador inversor de tension. Ademas, tambien se ha previsto que en otra realizacion particular de la invencion el transistor MOS de salida del primer espejo de corriente de ganancia ajustable se haya disenado de manera que su terminal fuente este conectado con el terminal fuente del transistor MOS de entrada, su terminal de compuerta este conectado a una tension Vga que se fija mediante el circuito de control automatico de ganancia AGC y su terminal drenador actue como salida del primer espejo de corriente de ganancia ajustable y se conecte a la entrada del primer amplificador de transimpedancia.

En otra realizacion particular de la invencion, para cada pixel cuyo primer detector de umbral determina que la tension ha sobrepasado el umbral superior o cuyo segundo detector de umbral ha determinado que la tension ha bajado por debajo de un umbral inferior, el bloque arbitrador y codificador de eventos comprende un procesador para la determinacion de unas coordenadas x e y correspondientes a la posicion del pixel en la matriz y para la generacion de un evento con signo s, estando determinado el signo s por el primer y segundo detector de umbral, generando una palabra que codifica en binario el conjunto formado por las coordenadas (x,y) y el signo s. Concretamente, el primer detector generara una senal de signo positivo cuando se haya sobrepasado el umbral superior y el segundo detector generara una senal de signo negativo cuando se baje por debajo del umbral inferior.

En otra realizacion particular de la invencion, en el circuito de control de ganancia automatico AGC, siempre que los pfxeles incluyan al menos un bloque de amplificacion adicional, se dispone de un segundo transistor MOS de salida del espejo de corriente de ganancia ajustable que comparte los terminales de compuerta y fuente con el primer transistor MOS de salida, y cuyo terminal drenador constituye una segunda salida del espejo. A esta salida se conecta una etapa para el ajuste de los bloques de amplificacion adicional en los pfxeles. Esta etapa de ajuste adicional para el ajuste de los bloques de amplificacion adicional de los pfxeles comprende: una etapa de amplificacion de transimpedancia que es una replica del primer amplificador de transimpedancia en los pfxeles, un amplificador de transconductancia que es una replica del primer amplificador de transconductancia en los pfxeles, un amplificador de tension diferencial y una referencia de corriente fe. Estos elementos de la etapa para el ajuste de los bloques de amplificacion adicional en los pfxeles estan conectados de la siguiente manera: el nodo de entrada de la etapa de ajuste adicional es el nodo del amplificador de transimpedancia, generando en el una tension logantmica; a este nodo se conecta tambien la compuerta del amplificador de transconductancia cuya fuente comparte el nodo Vqi con las fuentes de los amplificadores de transconductancia de todos los pfxeles, y cuyo drenador se conecta a una referencia de corriente fe; este drenador se conecta a la entrada negativa del amplificador de tension diferencial, cuya entrada positiva se conecta a una tension de referencia, y cuya salida se conecta al nodo Vqi.

En otra realizacion particular de la invencion, si los pfxeles contuvieran un segundo bloque de amplificacion adicional para aumentar la amplificacion de la tension logantmica, el circuito de control de ganancia automatico AGC contiene una segunda etapa de ajuste adicional para el ajuste de dicho segundo bloque de amplificacion adicional en los pfxeles, a cuyo nodo de entrada se conectana la corriente de referencia Ib2-

En otra realizacion particular de la invencion, si los pfxeles contuvieran mas bloques de amplificacion adicional en cascada o iteracion, se anadiran en igual numero y en cascada o iteracion en el circuito de control de ganancia automatico AGC, mas etapas de ajuste adicional para el ajuste de estos “bloques de amplificacion adicional” en los pfxeles

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En otra realizacion particular de la invencion, a la salida del ultimo amplificador de transimpedancia adicional que hubiera en los pfxeles, se conecta la etapa de condensadores conmutados.

En otra realizacion particular de la invencion, se conecta a la salida de dicho primer condensador una etapa de condensadores conmutados, formada dicha etapa por un amplificador de tension, un segundo condensador conectado en realimentacion y un transistor MOS que actua de llave de reseteo conectado en paralelo con el segundo condensador, para anadir una amplificacion adicional en tension y calcular una diferencia en la tension entre dos instantes consecutivos de reseteo.

Un segundo objeto de la presente invencion es un metodo para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa en una matriz de fotosensores, que hace uso del dispositivo descrito anteriormente. Para llevar a cabo dicho metodo, en cada pixel de la matriz, se llevan a cabo al menos las siguientes etapas:

1) transformar la luz incidente en el pixel en una corriente p mediante el fotodiodo;

2) amplificar la corriente p hasta un valor Ailph mediante el primer espejo de corriente de ganancia ajustable;

3) adaptar el valor Ai de forma que el promedio de Ailph permanezca constante frente a las variaciones temporales de la luminosidad promedia de todos los pfxeles mediante el circuito de control de ganancia automatico AGC;

4) convertir la corriente Ailph adaptada a una tension logantmica mediante el amplificador de transimpedancia que comprende, al menos, dos transistores MOS polarizados en inversion debil y conectados en serie, estando cada uno de ellos conectado en configuracion de diodo;

5) determinar, en el circuito de condensadores conmutados, una diferencia de tension AV= V(t2)-V(ti) entre dos instantes consecutivos ti y t2, provocada por una variacion temporal de la intensidad luminosa y comparar la diferencia de tension con un valor de referencia fija positiva Vr+ y un valor de referencia fija negativa Vr- , siendo Vr+ y Vr- iguales para todos los pfxeles de la matriz;

6) generar la senal digital s que se envfa al bloque arbitrador y codificador de eventos, estando la senal seleccionada entre:

- un evento positivo cada vez que el primer detector de umbral determina que la tension sobrepasa el umbral superior, generado en el primer detector de umbral; y,

- evento negativo cada vez que el segundo detector de umbral determina que la tension baja por debajo del umbral inferior, generado en el segundo detector de umbral;

y en el bloque arbitrador y codificador de eventos conectado a la salida de la matriz de pfxeles se llevan a cabo las siguientes etapas posteriores:

- identificar las coordenadas espaciales (x,y) de los pfxeles de la matriz que han generado una senal digital.

- enviar a un elemento externo al dispositivo una palabra digital que contiene las coordenadas espaciales (x,y) y la senal s; y,

- generar un flujo de palabras (x,y,s) que representan la variacion temporal de intensidad luminosa en la matriz de fotosensores.

En otra realizacion particular de la invencion, se calcula una diferencia en la tension entre dos instantes consecutivos de reseteo mediante la etapa de condensadores conmutados.

En otra realizacion particular para realizar la invencion, tras convertir la corriente Ailph previamente adaptada a una tension y como etapa previa a determinar en el circuito de condensadores conmutados una diferencia de tension AV= V(t2)-V(ti), el metodo objeto de la presente invencion ha previsto amplificar la tension proveniente de la conversion de la corriente Aiph mediante el al menos un bloque de amplificacion adicional.

Descripcion de las figuras

Figura 1.- Muestra un ejemplo de realizacion del sensor de matriz de fotodiodos para la deteccion de escenas visuales dependientes del tiempo de Lichtsteiner descrito en la patente US7728269 B2 y perteneciente al estado de la tecnica.

Figura 2.- Muestra un ejemplo de realizacion del dispositivo de circuito integrado para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa en una matriz de fotosensores objeto de la presente invencion.

Figura 3.- Muestra una realizacion particular de los pfxeles que conforman la matriz de pfxeles del sensor mostrado en la figura 2.

Figura 4.- Muestra otra realizacion particular de los pfxeles que conforman la matriz de pfxeles del sensor mostrado en la figura 2, en el que dicho pixel dispone de un bloque de amplificacion adicional.

Figura 5.- Muestra un ejemplo de realizacion del circuito de control de ganancia automatico del sensor mostrado en la figura 2.

Figura 6.- Muestra un ejemplo de realizacion del circuito de control de ganancia automatico del sensor mostrado en la figura 2, en el que dicho circuito dispone de dos etapas de ajuste adicional.

Figura 7.- Muestra el diagrama de flujo de una realizacion particular del metodo objeto de la presente invencion que hace uso del dispositivo mostrado en la figura 2.

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Figura 8.- Muestra un amplificador de transimpedancia de Ni transistores MOS polarizados en inversion debil en configuracion de diodo y conectados en serie de los empleados en la presente invencion. Este tipo de transistores estan descritos en la patente ES 201130862.

Ejemplos

Seguidamente se realiza, con caracter ilustrativo y no limitativo, una descripcion de varios ejemplos particulares de realizacion de la invencion, haciendo referencia a la numeracion adoptada en las figuras.

En un primer ejemplo de realizacion del dispositivo de la presente invencion, la figura 2 muestra un dispositivo de circuito integrado para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa en una matriz de fotosensores. Dicho dispositivo consta de una matriz (1) bidimensional (esta matriz tambien podna ser unidimensional) de pfxeles que a su vez consta de una pluralidad (x, y) de pfxeles (6), de un bloque arbitrador y codificador de eventos (2), que ademas comunica los eventos al exterior del aparato conectado a todos y cada uno de los pfxeles (6) y de un circuito de control de ganancia automatico AGC (3) para el ajuste de ganancia de corriente automatico conectado a la matriz (1). Dicha conexion entre la matriz (1) y el bloque AGC (3) se realiza mediante la interposicion de un transistor MOS (4) y un condensador (5) conectados a una tension Vpromed que fija una representacion del promedio espacio-temporal de las fotocorrientes generadas en la matriz (1) de pfxeles, obteniendose a la salida del circuito de control de ganancia automatico AGC (3) las tensiones Vga y VQi, donde i vana de 1 a n, siendo n el numero total de bloques de amplificacion de transimpedancia que usan los pfxeles (6).

Las figuras 3 y 4 muestran dos realizaciones particulares de un pixel (6) que conforma la matriz de pfxeles (1) de la figura 2. En ambas realizaciones preferentes, el pixel (6) comprende un fotodiodo Di, dos condensadores C3 y C4, y una serie de transistores etiquetados Ti, donde el mdice “i” toma los valores numericos del 1 al 15 mas opcionalmente letras a, b, c, o d. El fotodiodo Di proporciona una fotocorriente Iphi proporcional a la luz incidente en el pixel (6). Los transistores T11 a T31 constituyen un amplificador de tension (7) de entrada V1 y salida V2 que se conecta a las fuentes de los transistores PMOs T4a-i, T4b1 y T5-i. Este amplificador de tension (7) junto con el transistor T4a1 constituyen la rama de entrada de un primer espejo de corriente (8) que recibe como entrada la fotocorriente Iphi, a la vez que consigue fijar la tension V1 a un valor constante. El primer espejo de corriente (8) presenta dos ramas de salida formadas por los transistores T4b1 y T5-i. La rama de salida formada por el transistor T4b1 presenta ganancia de unidad ya que T4b1 comparte la tension de compuerta con el transistor de la rama de entrada T4a1 y los transistores T4a1 y T4b1 se hacen del mismo tamano. Opcionalmente, se podna cambiar esta ganancia unidad por otra superior o inferior, bien cambiando la proporcion de tamanos entre T4a1 y T4a2, bien conectandolos a tensiones de compuerta diferentes, si por consideraciones de diseno fuera conveniente. Sin perdida de generalidad, se ha considerado aqrn que la ganancia es la unidad. Por tanto T4b1 proporciona una copia de la fotocorriente Iphi. Esta corriente se lleva al transistor T4c-i, conectado en configuracion de diodo entre los nodos Vsi y Vpromed, que se comparten ambos entre todos los pfxeles de la matriz. De esta manera, en el nodo compartido Vpromed se forma una tension que depende del promedio de las fotocorrientes entre todos los pfxeles. El transistor T51 que forma la segunda rama de salida del primer espejo de corriente proporciona una corriente amplificada Ailphi, donde la amplificacion de corriente viene determinada por la diferencia entre las tensiones de compuerta Vg y Vga. Esta diferencia de tensiones, que es comun para todos los pfxeles (6) ya que todos ellos comparten estas dos tensiones, la fija el circuito de control de ganancia automatico (3) que se describe mas abajo. La fotocorriente asf amplificada Ailphi se conecta a un amplificador de transimpedancia formado por los transistores T6a1 a T6d-i, cada uno de ellos en configuracion de diodo, y que deben estar polarizados en inversion debil. La tension Voi es la tension de salida de esta etapa de transimpedancia y presenta un valor Voi= NiVolog(Aiiphi/Is), donde en este ejemplo de realizacion particular de la invencion, el numero de transistores en el primer amplificador de transimpedancia es N-i=4. En el modo de realizacion de la invencion mostrado en la figura 3, esta tension de salida Voi se conecta a la entrada de la etapa de condensadores conmutados (14) formada por los condensadores C3 y C4 y los transistores T10a-i, T10b1 y T111.

El circuito de condensadores conmutados (14) formado por los condensadores C3 a C4 y los transistores T10a1, T10b1 y T111, copia a Vdifi la variacion de tension en Voi desde un instante anterior de reseteo ti, multiplicado por la ganancia capacitiva Aci=C4/C3. As^ Vdfi(t) = Aci(Voi(t) - Voi(ti)) = AciNiVJog(Iphi(t)/Iphi(ti)). Ffjese que en esta expresion han desaparecido todos los parametros susceptibles de grandes dispersiones de pixel a pixel, quedando tan solo la amplificacion capacitiva Aci que presenta baja dispersion, los numeros Ni que no tienen dispersion, y el parametro ffsico Vo que presenta baja dispersion. Los transistores T121 y T131 detectan si Vdifi supera un determinado umbral positivo Vr+, generando un evento positivo (ACT.). Los transistores T141 a T151 detectan si Vdifi baja por debajo de un umbral negativo Vr_, generando un evento negativo (DESACT.). Cada vez que el pixel (6) genera un evento, se produce un reseteo del condensador C3 mediante el transistor de reseteo T111. Asi, el pixel (6) genera un evento positivo en el instante t2 si VR+=AciNiVJog(Iphi(t2)/Iphi(ti)), y un evento negativo si Vr- =AciNiVJog0phi(t2)/Iphi(ti)). Esto puede expresarse tambien como AI/I=exp((VR+/-)/(AciNiVo))-i= 0-/-.

En el ejemplo de realizacion del pixel mostrado en la figura 4 se ha optado por anadir una segunda etapa de amplificacion anadiendo un bloque de amplificacion adicional (10). Para ello se requiere anadir una etapa de transconductancia (11), un espejo de corriente (12) y un segundo amplificador de transimpedancia (13). La etapa de transconductancia (11) la constituye el transistor MOS T71 polarizado en inversion debil que proporciona una

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corriente h=Is exp((Voi-VQi)/Vo). El espejo de corriente (12) lo constituyen en este caso y sin perdida de generalidad los transistores T8a1 a T8c1 y estos copian la corriente presente en la rama de entrada I2 a la rama de salida. La ganancia o atenuacion en este proceso de copia viene dada por la proporcion relativa en los tamanos de los transistores T8bi y T8c-|. Sin perdida de generalidad, se ha considerado que los transistores T8bi y T8ci son del mismo tamano, por lo que la ganancia del espejo (12) sera la unidad. Asf, el espejo (12) proporciona una corriente igual a I2. Esta corriente entra en una segunda etapa de transimpedancia (13) formada en este caso por tres transistores que son T9a-i, T9b1 y T9c1 que proporciona una tension de salida Vo2=NiN2Volog(AiIphi/Is), donde en este ejemplo de realizacion particular el numero de transistores en la segunda etapa de transimpedancia (13) es N2=3. El bloque de amplificacion adicional (10) constituido por los transistores T7-i, T8h, T9j-i, se puede volver a repetir tantas veces como se necesite y resulte viable, para asf aumentar el factor de amplificacion en la tension final de salida de la ultima etapa de transimpedancia. Esta salida se conecta al circuito de condensadores conmutados (14). La Figura 4 muestra el ejemplo en el que el numero de amplificadores de transimpedancia es n=2, puesto que solo hay un bloque de amplificacion adicional (10), y por tanto la salida de la ultima etapa es V02. No obstante, colocando mas bloques de amplificacion adicional en cascada o iteracion a la salida de este primer bloque de amplificacion adicional y donde el ultimo de dichos bloques se conecta a la entrada del circuito de condensadores conmutados (14), se consigue aumentar el factor de amplificacion en la tension final de salida de la ultima etapa de transimpedancia (13). Asf, a la salida de la etapa de transimpedancia (13) del ultimo bloque de amplificacion adicional (10) se obtiene una tension Von (n=numero de bloques de amplificacion adicional colocados en cascada o iteracion menos uno, o n=numero de amplificadores de transimpedancia). Asf en este caso Vdifi(t) = Aci(Vo2(t) - Vo2(ti)) = AciNiN2VoJog(IPhi(t)/lphi(ti)), y de forma analoga a la anterior, el pixel genera un evento positivo en el instante t2 si VR+=AciNiN2VoJog(Iphi(t2)/Iphi(ti)), y un evento negativo si VR.=AciNiN2VoJog(Iphi(t2)/Iphi(ti)). De esta manera resulta una sensibilidad al contraste 0+/- =exp((VR+/.)/(AciNTVo))-i, siendo Nt =NiN2. En una realizacion con n amplificadores de transimpedancia sena Nt = NN2 ... Nn .

Por tanto, si en la figura 1 se fijaba una proporcion entre C2 y C1 de valor Ac=C2/C1=20, en los circuitos de ejemplo de las figuras 3 y 4 se puede conseguir AciNiN2=24 haciendo Aci=2 (con Ni=4, N2=3), lo cual se consigue ocupando muy poca area en condensadores en una realizacion de circuito integrado. En una realizacion tfpica, se fijaria Aci=5, que tampoco se traduce en un consumo de area significativo dentro del pixel (6), consiguiendose sin embargo una ganancia total AciNiN2=60 bastante mas elevada, con la consiguiente mejora apreciable de la sensibilidad al contraste, que puede llegar en estas circunstancias a fijarse en torno al 1 %.

Fuera de la matriz bidimensional (1) de pfxeles de la figura 2 se encuentra el circuito de control de ganancia automatico AGC (3) del que se muestran dos ejemplos de realizacion en las figuras 5 y 6. Este circuito comparte con todos los pfxeles (6) los nodos denominados Vpromed, Vg, Vga y Vq, con i=1 hasta k, siendo k-1 el numero de bloques de amplificacion adicional (10) que se han incluido en los pfxeles (6), siendo a su vez k=n-i. El nodo Vpromed es una representacion del promediado espacio-temporal <Iph> de la fotocorriente recibida por todos los fotodiodos D1 de la matriz de pfxeles (1). Esta tension controla la compuerta del transistor T4c2 que genera asf una corriente igual al promedio espacio-temporal <Iph>. Por tanto, el transistor T4c2 esta actuando como un fotodiodo que proporciona la fotocorriente promedio <Iph>. Los transistores T12, T22 y T32 hacen la misma funcion que T1-i, T2-i, y T31 de las

figuras 3 y 4 dentro de cada pixel, es decir, forman un amplificador de tension (15). Los transistores T4a2 y T52 hacen la misma funcion que T4a1 y T51 dentro de cada pixel (6), es decir, forman un segundo espejo de corriente de ganancia ajustable (16), cuya ganancia depende de la diferencia de tensiones Vga'-Vg. La salida del segundo espejo de corriente (16) que se corresponde al transistor MOS T52 se lleva a una fuente de referencia de corriente de valor Ibi. Se conecta el amplificador de tension diferencial A1 de manera que compara la tension a la salida del segundo espejo de corriente de ganancia ajustable (16) con una referencia de tension, y su salida ajusta la compuerta del transistor de salida T52 del segundo espejo de corriente de ganancia ajustable, es decir, controla la tension Vga’. El resultado que se consigue con este amplificador A1 asf conectado es que la ganancia del segundo espejo de corriente (16), formado por los transistores T4a2 y T52, se auto ajusta para que A<Iph> se iguale a Ibi. La tension de compuerta Vga’ asf generada se copia a las compuertas de los transistores T51 de todos los pfxeles como la tension Vga mediante el amplificador de tension diferencial configurado en ganancia de unidad A2. Si los pfxeles contuvieran una sola etapa de transimpedancia, es decir si n=1, el circuito de control de ganancia automatico AGC terminana aqrn (Figura 5).

Si los pfxeles contuvieran una segunda etapa de transimpedancia, es decir un primer bloque de amplificacion adicional (10), es decir si n=2, habna que anadir el transistor T5b2 que proporciona una copia adicional de la salida del segundo espejo de corriente de ganancia ajustable (16), proporcionando una corriente A<Iph>, y una primera etapa de ajuste adicional (17). Este circuito comprendena entonces un amplificador de transimpedancia (18), un segundo amplificador de transconductancia (19), una referencia de corriente Ib2 y un amplificador de tension diferencial A3. La corriente A<Iph> se proporciona al segundo amplificador de transimpedancia (18) formado por los transistores T6a2 a T6d2, que son una replica de los transistores T6a1 a T6d1 de la figura 3 que forman la primera etapa de transimpedancia (9) en los pfxeles (6). La salida de esta etapa de transimpedancia se conecta al segundo amplificador de transconductancia (19) formado por el transistor T72 que es una replica del transistor T71 en todos los pfxeles (6). La salida del segundo amplificador de transconductancia (19) se conecta a una referencia de corriente Ib2- Esta salida tambien se conecta a la entrada de un amplificador de tension diferencial, que la compara con una tension de referencia y proporciona su salida al nodo Vqi del segundo amplificador de transconductancia. El resultado de esta configuracion es que la tension Vqi se auto ajusta para que el amplificador de transconductancia

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(19) T72 proporcione la corriente fe. Como la tension Vqi se comparte con todos los p^xeles (6) de la matriz (1), se consigue asf que los primeros amplificadores de transconductancia (T71) de todos los pfxeles (6) operen a una corriente promedia igual a Ib2.

Si los pfxeles contuvieran una tercera etapa de transimpedancia, es decir un segundo bloque de amplificacion adicional (10) conectado en cascada o iteracion con el primero, es decir si n=3, al circuito de control de ganancia automatico (3) habna de anadirse una segunda etapa de ajuste adicional (20). Este ejemplo de realizacion es el mostrado en la figura 6. Esta contendna una replica de la segunda etapa de transimpedancia (21) formada por los transistores T9a2, T9b2 y T9c2 alimentados por una corriente igual al promedio de la corriente correspondiente en los pfxeles (6). En este ejemplo particular, esta corriente sena igual a Ib2, ya que se supone que el espejo formado por T8a1 a T8c1 en los pfxeles (6) es de ganancia de unidad. Si su ganancia no fuera de unidad, habna que multiplicar esta corriente Ib2 por dicha ganancia. Se anade a su vez el amplificador de transconductancia (22) T102 y el amplificador A4 junto con una referencia de corriente Ib3 que representa el valor del promedio de corriente al que queramos hacer operar al tercer amplificador de transconductancia dentro de los pfxeles. Al igual que en la primera etapa de ajuste adicional (17), en la segunda etapa de ajuste adicional (20) se genera una tension Vq2 que se comparte con todos los pfxeles (6), ajustando asf el promedio de corriente de la segunda etapa de transimpedancia (13) en los pfxeles (6).

Si los pfxeles (6) tuvieran mas bloques de amplificacion adicional (10), en el circuito de control de ganancia automatico (3) se inan repitiendo mas etapas de ajuste adicional (20) colocadas en cascada o iteracion.

La figura 7 muestra un ejemplo de realizacion del metodo objeto de la presente invencion. Dicho metodo se ha representado mediante un diagrama de flujo que consta de dos partes, una primera parte (45) que describe la secuencia de pasos a realizar dentro de cada pixel, y la segunda parte (44) que describe los pasos a realizar fuera de la matriz de pfxeles para efectuar el ajuste automatico de ganancia en corriente. Asf, en cada uno de los pfxeles en primer lugar, el sensor de luz integrado proporciona (23) una fotocorriente p proporcional a la luz incidente en el pixel en cada instante. Posteriormente se envfa (24) una copia de la fotocorriente al bloque encargado del ajuste automatico de ganancia (AGC). Esta fotocorriente se amplifica (25) pasando a AIph, donde la ganancia en corriente Ai la determina el propio AGC. La corriente resultante Ailph se convierte a tension (26) mediante un amplificador de transimpedancia (perteneciente al estado de la tecnica) de Ni transistores MOS (43) polarizados en inversion debil en configuracion de diodo y conectados en serie tal y como se muestra en la figura 8. Cada transistor MOS en configuracion de diodo genera una diferencia de potencial de valor V0log(A|Iph/Is), donde Vo es un parametro ffsico que sufre baja dispersion de pixel a pixel, e ls es un parametro tecnologico que sf sufre dispersion relevante de pixel a pixel. En consecuencia, la tension de salida de la etapa de transimpedancia sera Voi = NiVolog(A|Iph/Is).

Dependiendo de cada caso, la tension obtenida V0i se evalua (27) para decidir si es o no suficiente, de manera que si no se necesitase mas amplificacion, la tension de salida Voi se usara directamente en el paso (33) mostrado mas adelante. Si se requiriese mas amplificacion, la tension de salida Voi se transforma (28) a una corriente 2 = Io2 exp(Voi/Vo), mediante una amplificacion de transconductancia. Esta corriente 2 se copia (29) con una amplificacion o atenuacion opcional A2, dando lugar a una corriente A2I2. Si A2=1 no hay amplificacion ni atenuacion. Si A2>1 hay amplificacion y si A2<1, hay atenuacion. Esta ganancia/atenuacion A2 no requiere ajuste automatico de ganancia. La corriente resultante A2I2 se convierte a tension (30) mediante un amplificador de transimpedancia de N2 transistores MOS polarizados en inversion debil en configuracion de diodo conectados en serie de modo analogo a como se muestra en la figura 8. La tension de salida de esta etapa de transimpedancia sera Vo2 = N2Volog(A22/Is).

Las fases (27 a 30) se pueden volver a repetir n-2 veces, si la tension Vo2 a la salida sigue sin ser suficiente (31). Al final, la tension de salida resultante sera Vact = NN2...NnVolog(AA2...AnIph/Is). Posteriormente se calcula (33) en cada instante la diferencia entre la salida de tension resultante Vact(t) y la que hubo en el instante de reseteo inmediatamente anterior treseteo. Se obtiene asf en cada instante el valor AV(t)=Vact(t)-Vact(treseteo) = NiN2.NnVolog(Iph(t)/Iph(treseteo)), donde han desaparecido los parametros con alta dispersion Ai e Is. Si en un instante dado hV(t) supera una referencia de tension positiva preestablecida Vr+ (34), se establece el siguiente instante de reseteo, actualizando treseteo=t (35), y el pixel emite un evento positivo (36). Si en un instante dado hV(t) baja por debajo de una referencia de tension negativa preestablecida Vr- (37), se establece el siguiente instante de reseteo, actualizando treseteo=t (38), y el pixel emite un evento negativo (39). Finalmente, para cada evento que genere cada pixel, se envfa un evento (40) al exterior del sensor formado por las coordenadas (x ,y) del pixel que ha generado el evento asf como el signo s del evento generado.

En cuanto a la segunda parte del metodo, en el AGC se calcula el promedio de fotocorriente <Iph> (41) empleando las copias de fotocorriente proporcionadas por todos los pfxeles. Luego, se calcula el cociente A=Ibi/<Iph> (42), donde Ibi es el nivel de corriente promedio al que se quiere hacer operar el primer amplificador de transimpedancia y este valor resultante es el que se emplea como la ganancia de amplificacion de corriente en todos los pfxeles, tal y como se describio en la etapa de amplificacion de la fotocorriente (25) en el AGC pasando a AIph.

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REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa en una matriz de fotosensores, que comprende:

- una matriz de pfxeles (1), donde cada p^xel (6) comprende:

a) un fotosensor (D1) que genera una fotocorriente (lph1) proporcional a una luz incidente en su superficie;

b) un espejo de corriente de ganancia ajustable (8) que comprende una rama de entrada, una primera rama de salida con ganancia en corriente ajustable y una segunda rama de salida con ganancia fija, que copian la fotocorriente de entrada (Ipm) a sendas salidas y donde la rama de salida con ganancia fija se conecta a un primer transistor colector (T4c1) conectado en configuracion de diodo y cuyos nodos estan conectados con los transistores colectores (T4c1) del resto de pfxeles (6) de la matriz (1);

c) un primer amplificador de transimpedancia (T6a-i-T6d-i) colocado a la salida del primer espejo de corriente de ganancia ajustable (8), estando el primer amplificador de transimpedancia (T6a-i-T6d-i) formado por al menos dos transistores MOS polarizados en inversion debil y colocados en serie, cada transistor MOS estando en configuracion de diodo, para la conversion de la fotocorriente a una tension logantmica;

d) un circuito de condensadores conmutados (14) que comprende un primer condensador (C4) conectado a la salida del amplificador de transimpedancia (T6a-i-T6d-i), un amplificador de tension (T10a1-T10b1) conectado al primer condensador (C4) y un segundo condensador (C3) conectado en serie con el primer condensador (C4) y en realimentacion con el amplificador de tension (T10a1-T10b1), estando conectado el segundo condensador (C3) en paralelo con un transistor MOS (T11-i) que actua de llave de reseteo; y,

e) un primer detector de umbral para determinar si la tension sobrepasa un umbral superior y un segundo detector de umbral para determinar si la tension baja por debajo de un umbral inferior, estando ambos detectores conectados a la salida del segundo amplificador de tension (T10a-i-T10b-i) y estando los umbrales superior e inferior previamente establecidos por un usuario,

- un bloque arbitrador y codificador de eventos (2) conectado a la salida de la matriz de pfxeles (1), caracterizado por que el dispositivo comprende ademas un circuito de control de ganancia automatico AGC (3) configurado para ajustar la amplificacion de los primeros espejos de corriente de ganancia ajustable (8), que comprende:

i) un segundo transistor colector (T4c2) que es una replica del transistor colector de los pfxeles (T4c-i),

ii) un segundo espejo de corriente de ganancia ajustable (16) que es una replica del primer espejo de corriente de ganancia ajustable del pixel (8) en el cual el terminal de compuerta de un transistor MOS de entrada (T4a2) esta conectado a una tension Vg, un transistor MOS de salida (T52) tiene el terminal de compuerta conectado a una tension Vga' y la salida del segundo espejo de corriente de ganancia ajustable (16) se conecta a una primera referencia de corriente Ibi;

iii) un primer amplificador de tension diferencial (A1) cuya entrada negativa se conecta a la salida del segundo espejo de corriente de ganancia ajustable (16), cuya entrada positiva se conecta a una referencia de tension, y cuya salida se conecta al terminal de compuerta del transistor MOS de salida (T52), generando la tension

Vga';

iv) un segundo amplificador de tension diferencial (A2) conectado en configuracion de ganancia de unidad, que copia la tension Vga’ a los terminales de compuerta de los transistores de salida (T5-i) de los primeros espejos de corriente de ganancia ajustable de los pfxeles (8) cuya tension es Vga.
2. El dispositivo para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa, segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la conexion del primer amplificador de transimpedancia (T6a-i-T6d-i) con el circuito de condensadores conmutados (14) se realiza mediante la interposicion de al menos un bloque de amplificacion adicional (10), estando conectados los bloques de amplificacion (10) en cascada o iteracion, donde la entrada del primer bloque de amplificacion adicional (10) se conecta a la salida del primer amplificador de transimpedancia (T6arT6d-i) y la salida del ultimo bloque de amplificacion adicional (10) se conecta al primer condensador (C4) del circuito de condensadores conmutados (14), donde cada bloque al menos comprende un primer amplificador de transconductancia (T7-i), un espejo de corriente de ganancia fija (12) conectado a la salida del primer amplificador de transconductancia (T7-i) y un amplificador de transimpedancia (T9a-i-T9c-i) adicional con al menos dos transistores MOS polarizados en inversion debil y conectados en configuracion de diodo, estando el amplificador de transimpedancia (T9a-i-T9c-i) adicional conectado a la salida del espejo de corriente de ganancia fija (12).
3. El dispositivo para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa, segun la reivindicacion 2 caracterizado por que cuando existe mas de un bloque de amplificacion adicional (10), los bloques de amplificacion adicional (10) se conectan entre ellos en cascada o iteracion, mediante la conexion del terminal de compuerta del primer amplificador de transconductancia (T7-i) de cada bloque de amplificacion (10) con la salida del amplificador de transimpedancia (T9a-i-T9c-i) adicional del bloque de amplificacion (10) previo.
4. El dispositivo para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa, segun las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el primer espejo de corriente de ganancia ajustable (8) esta formado por al menos un

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transistor MOS de entrada (T4ai), un transistor MOS de salida (T5i) y un amplificador de inversor de tension (Tii- T3i).
5. El dispositivo para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa, segun la reivindicacion 4, caracterizado por que en el transistor MOS de entrada (T4ai) del espejo de corriente de ganancia ajustable (8) tiene:

- su terminal de compuerta conectado a una tension Vg fijada previamente por un usuario desde el exterior del dispositivo;

- su terminal drenador conectado al fotosensor (Di); y,

- su terminal fuente conectado a la salida del amplificador de inversor de tension (T1i-T3i).
6. El dispositivo para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa, segun las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado por que el transistor MOS de salida (T5i) del espejo de corriente de ganancia ajustable (8) tiene:

- su terminal fuente conectado con el terminal fuente del transistor MOS de entrada (T4ai);

- su terminal de compuerta conectado a una tension Vga que se fija mediante el circuito de control de ganancia automatico AGC (3); y,

- su terminal drenador conectado a la entrada del primer amplificador de transimpedancia (T6ai-T6di).
7. El dispositivo para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa, segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el bloque arbitrador y codificador de eventos (2) comprende un procesador para, cuando el primer detector de umbral determina que la tension ha sobrepasado el umbral superior o cuando el segundo detector de umbral determina que la tension ha bajado por debajo del umbral inferior, determinar unas coordenadas x e y correspondientes a una posicion del pixel (6) en la matriz (i) y generar un evento con signo s, estando determinado el signo s por el primer y segundo detector de umbral, generado una palabra que codifica en binario el conjunto formado por las coordenadas (x, y) y el signo s.
8. El dispositivo para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa, segun la reivindicacion 2, caracterizado por que el circuito de control de ganancia automatico AGC (3) comprende un segundo transistor MOS de salida (T5b2) del segundo espejo de corriente de ganancia ajustable (i6) que comparte los terminales de compuerta y fuente del primer transistor MOS de salida (T52), y cuyo terminal drenador constituye una segunda salida del segundo espejo de corriente de ganancia ajustable (i6) y una etapa de ajuste adicional para cada bloque de amplificacion adicional (i0) del pixel (6), donde cada etapa de ajuste adicional comprende:

- un segundo amplificador de transimpedancia (T6a2-T6d2) que es una replica del primer amplificador de transimpedancia en los pfxeles (T6ai-T6di) cuya entrada se conecta a la salida del transistor mOs de salida (T5b2) generando asf en el segundo amplificador de transimpedancia (T6a2-T6d2) una tension logantmica;

- un segundo amplificador de transconductancia (T72) que es una replica del primer amplificador de transconductancia (T7i) en el bloque de amplificacion adicional (i0) en los pfxeles, cuya compuerta se conecta a la salida del transistor MOS de salida (T5b2), su fuente esta a una tension Vqi comun a todos los pfxeles (6), y cuyo drenador se conecta a una referencia de corriente Ib2; y,

- un tercer amplificador de tension diferencial (A3) cuya entrada negativa se conecta a la segunda referencia de corriente Ib2, cuya entrada positiva se conecta a una referencia de tension, y cuya salida se conecta al nodo Vqi
9. El dispositivo para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa, segun una cualquiera de las reivindicaciones i a 8, caracterizado por que el circuito de control de ganancia automatico AGC (3) comprende una etapa de ajuste adicional por cada bloque de ajuste adicional del pixel, estando cada etapa de ajuste adicional conectada en cascada o iteracion a la etapa de ajuste adicional previa.
10. Un metodo para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa en una matriz de fotosensores, que hace uso del dispositivo descrito en una cualquiera de las reivindicaciones i a 9, caracterizado por que en cada pixel (6) de la matriz (i), se llevan a cabo al menos las siguientes etapas:

1) transformar la luz incidente en el pixel en una corriente p mediante el fotodiodo (Di);

2) amplificar la corriente p hasta un valor AIph mediante el primer espejo de corriente de ganancia ajustable (8);

3) adaptar el valor Ai de forma que el promedio de AIph permanezca constante frente a las variaciones temporales de la luminosidad promedia de todos los pfxeles mediante el circuito de control de ganancia automatico AGC (3), que ajusta la amplificacion en la etapa 2;

4) convertir la corriente Ailph adaptada a una tension mediante el primer amplificador de transimpedancia (T6ai- T6di) que comprende una pluralidad de transistores MOS polarizados en inversion debil y conectados en serie, estando cada uno de ellos conectado en configuracion de diodo;

5) determinar en el circuito de condensadores conmutados (i4) una diferencia de tension AV= V(t2)-V(ti) entre dos instantes consecutivos ti y t2, provocada por una variacion temporal de la intensidad luminosa y comparar la diferencia de tension con un valor de referencia fija positiva Vr+ y un valor de referencia fija negativa Vr- , siendo Vr+ y Vr. iguales para todos los pfxeles (6) de la matriz (i);

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6) generar la senal digital s que se envfa al bloque arbitrador y codificador de eventos (2), estando la senal seleccionada entre:

- un evento positivo cada vez que el primer detector de umbral determina que la tension sobrepasa el umbral superior, generado en el primer detector de umbral; y,

- un evento negativo cada vez que el segundo detector de umbral determina que la tension baja por debajo del umbral inferior, generado en el segundo detector de umbral;

y en el bloque arbitrador y codificador de eventos (2) conectado a la salida de la matriz de pfxeles (1) se llevan a cabo las siguientes etapas:

- identificar las coordenadas espaciales (x, y) de los pfxeles (6) de la matriz (1) que han generado una senal digital,

- enviar a un dispositivo externo un evento que contiene las coordenadas espaciales (x, y) y la senal s; y,

- generar un flujo de eventos (x,y,s) que representan la variacion temporal de intensidad luminosa en la matriz (1) de fotosensores.
11. El metodo para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa, segun la reivindicacion 10, caracterizado por que se calcula una diferencia en la tension entre dos instantes consecutivos de reseteo mediante el circuito de condensadores conmutados (14).
12. El metodo para la deteccion de la variacion temporal de la intensidad luminosa, segun la reivindicacion 10 u 11, caracterizado por que tras convertir la corriente Ailph adaptada a una tension y como etapa previa a determinar en el circuito de condensadores conmutados (14) una diferencia de tension AV= V(t2)-V(ti), comprende amplificar la tension proveniente de la conversion de la corriente Ailph mediante al menos un bloque de amplificacion adicional (10).