[发明专利]用于异步基于时间的图像感测的系统和方法

说明书

图像传感器包含多个像素，每个像素包含光敏元件和光信号转换器，所述光信号转换器适于在第一输出上提供与照射在所述光敏元件上的光的强度成线性比例的电流信号并且在第二输出上提供与照射在所述光敏元件上的光的强度成对数的电压信号。每个像素进一步包含：检测器，所述检测器适于在所述检测器的与所述光信号转换器的所述第二输出的所述电压信号成比例的信号超过阈值时生成触发信号；以及光时间转换器，所述光时间转换器适于在时间域中测量并且编码所述光敏元件上的光强度。光时间转换周期可以是由所述光时间转换器响应于接收到所述触发信号而启动的。

技术领域

本公开总体上涉及图像感测领域。更具体地但非限制性地，本公开涉及用于异步基于时间的图像感测的系统和方法。本文中所公开的图像传感器和技术可以用于各种应用和视觉系统(如安全系统、自主车辆和受益于快速且有效的运动检测的其它系统)中。

背景技术

现存的图像传感器使用包括半导体电荷耦接装置(CCD)、互补型金属氧化物半导体(CMOS)传感器、N型金属氧化物半导体(NMOS)传感器或其它传感器的多个像素以便捕获场景的数字图像。然而，常规的图像传感器在检测快速运动时很慢，因为每个帧都被捕获为场景的完整图像。此外，此类图像传感器产生大量数据，从而以指数方式增加例如从捕获到的图像中筛选出运动信息所需的后处理量。

实际上，许多现有技术不需要由捕获完整图像的图像传感器提供的大量细节。例如，安全系统或其它类似系统可能仅对运动数据感兴趣并且对图像中没有运动的部分不感兴趣。在另一个实例中，自主车辆必须快速且有效地处理捕获到的数据以便做出与人感知时间(通常大约1秒或更短时间)相当的决策。当必须丢弃大量数据(例如，通过后处理)以便获得捕获到的数据的与情形有关的部分时，此种效率受到限制。

发明内容

鉴于前述内容，本公开的实施例提供了一种具有多个像素的异步图像传感器。与现存的图像传感器相比，通过异步地操作，所述图像传感器使用较少的功率并且产生较少的多余数据。另外，异步图像传感器的输出限于所关注的像素(例如，可能由于运动而发生改变的像素)，从而消除了对昂贵或效率低下的后处理标识所关注的像素的需要。因此，减少捕获到的图像中的数据冗余是由像素本身而不是通过昂贵的后处理来执行的。

此外，本公开的实施例提供了一种基于时间的图像传感器。通过在图像传感器内执行光时间转换，模拟输出需要较少的后处理以转换成数字输出。另外，光时间转换可以在逐像素的基础上执行。这减少了对复杂的读出系统的需要，因为像素的输出准备好立即转换成数字信号而不需要通过辅助电路进行进一步处理(如采样和保持和/或其它处理)。

根据本公开的示例性实施例，提供了一种异步基于时间的图像传感器，所述异步基于时间的图像传感器包含多个像素。所述像素可以布置成阵列。每个像素可以包含：光敏元件；光信号转换器，所述光信号转换器连接到所述光敏元件；检测器；以及光时间转换器，所述光时间转换器连接到所述光信号转换器的第一输出。所述光信号转换器可以被配置成在所述第一输出上提供与照射在所述光敏元件上的光的强度成线性比例的电流信号并且在第二输出上提供与照射在所述光敏元件上的光的强度成对数的电压信号。所述检测器可以被配置成在所述检测器的与所述光信号转换器的所述第二输出的所述电压信号成比例的信号超过至少一个阈值时自主地且独立于其它像素的检测器生成触发信号。在一些实施例中，所述检测器的所述信号是电压信号或电流信号。在仍另外的实施例中，所述检测器被配置成响应于检测到所述光信号转换器的所述第二输出的预定义条件而生成触发信号。

在一些实施例中，所述光时间转换器可以被配置成在时间域中测量并且编码所述光敏元件上的光强度。在一些实施例中，光时间转换周期是由所述光时间转换器响应于从所述检测器接收到所述触发信号而启动的。

在一些实施例中，所述光时间转换器可以被配置成将所述光时间转换周期的启动传送到所述多个像素外部的读出系统。另外地或可替代地，所述光时间转换器被配置成将所述光时间转换周期的完成传送到所述读出系统。