特表 2024-516801 画像センサ及び画像処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-17

(54)【発明の名称】画像センサ及び画像処理システム

(51)【国際特許分類】

   H04N 25/707 20230101AFI20240410BHJP

【ＦＩ】

H04N25/707

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023563161

(86)(22)【出願日】2021-04-28

(85)【翻訳文提出日】2023-10-31

(86)【国際出願番号】 CN2021090429

(87)【国際公開番号】W WO2022222170

(87)【国際公開日】2022-10-27

(31)【優先権主張番号】202110425391.1

(32)【優先日】2021-04-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520363281

【氏名又は名称】オムニビジョン センサー ソリューション （シャンハイ） カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】陳守順

(72)【発明者】

【氏名】郭梦▲カン▼

【テーマコード（参考）】

5C024

【Ｆターム（参考）】

5C024GX02

5C024HX29

5C024HX51

(57)【要約】

本発明は、画像センサ及び画像処理システムを開示する。画像センサは、画素収集回路アレイと、アクティビティ検出ユニットと、低消費電力制御ユニットと、読み出しユニットと、を少なくとも含み、画素収集回路アレイは、アクティビティ検出ユニット、低消費電力制御ユニット、読み出しユニットにそれぞれ結合される。画素収集回路アレイは複数の画素収集回路からなり、画素収集回路は、視野内の光強度の変化を監視して、光強度の変化が一定条件を満たす場合、トリガー状態に入り、アクティビティ検出ユニットは、グローバルアクティビティ検出信号線における電流値を監視して、電流値がアクティビティ閾値未満である場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットし、低消費電力制御ユニットは、低アクティビティイネーブル信号が有効である場合、グローバル低消費電力イネーブル信号を有効にセットし、読み出しユニットは、グローバル低消費電力イネーブル信号が有効である場合、リセットされる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

画像センサであって、
視野内の光強度の変化を監視して、光強度の変化が一定条件を満たす場合、トリガー状態に入るように構成される複数の画素収集回路からなる画素収集回路アレイと、
グローバルアクティビティ検出信号線を介して前記画素収集回路アレイに結合され、前記グローバルアクティビティ検出信号線における電流値を監視して、前記電流値がアクティビティ閾値未満である場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットするように構成されるアクティビティ検出ユニットであって、前記電流値は、前記画素収集回路アレイのうちトリガー状態にある画素収集回路の数と正の相関があるアクティビティ検出ユニットと、
一端がグローバル低消費電力イネーブル信号線を介して前記画素収集回路アレイ及び読み出しユニットに結合され、他端が前記アクティビティ検出ユニットに結合され、前記低アクティビティイネーブル信号が有効である場合、グローバル低消費電力イネーブル信号を有効にセットするように構成される低消費電力制御ユニットと、
前記画素収集回路アレイ及び前記低消費電力制御ユニットにそれぞれ結合され、前記グローバル低消費電力イネーブル信号が有効である場合リセットされるように構成される読み出しユニットと、を含む、画像センサ。

【請求項2】

グローバルリセット信号線を介して前記画素収集回路アレイに結合され、前記画像センサの電源がオンになる場合、前記画素収集回路アレイをリセットするとともに、前記画素収集回路アレイが安定的な初期状態を保持する場合、リセットを解除し、前記画素収集回路アレイを作動させ始めるように構成されるグローバル制御ユニットをさらに含む、請求項１に記載の画像センサ。

【請求項3】

前記画素収集回路は、
それに照射された光信号をリアルタイムで監視して、対応する電気信号を出力するように構成される光電検知モジュールと、
前記電気信号が閾値条件を満たす場合、トリガー信号を生成するように構成されるトリガー生成モジュールであって、
前記電気信号をフィルタリング及び／又は増幅して、処理された電気信号を生成するように構成されるフィルタリング増幅器と、前記処理された電気信号が閾値条件を満たす場合、トリガー信号を生成するように構成される閾値比較サブモジュールと、を含み、前記閾値比較サブモジュールは第１コンパレータ、第２コンパレータ、及び論理和ゲートを含む、トリガー生成モジュールと、
前記トリガー信号を受信するとセットされるように構成されるラッチと、
ハンドシェイクプロトコル制御ロジックとセルフタイムリセットロジックを含み、前記画素収集回路がセルフタイム作動モードに入るときに前記セルフタイムリセットロジックが有効化されるロジックモジュールと、を含み、
前記ラッチは、さらに、セルフタイム作動モードで、前記画素収集回路がトリガー状態を所定時間保持してからリセットされるように構成される、請求項１又は２に記載の画像センサ。

【請求項4】

前記グローバルアクティビティ検出信号線は、前記論理和ゲートの電源線又はアース線、前記ラッチの電源線又はアース線であり、それらにおける動的電流を監視する、請求項３に記載の画像センサ。

【請求項5】

前記画素収集回路は、
電流源と前記ラッチの出力信号によって制御されるスイッチとを含むゲーティング電流源をさらに含み、
前記ラッチがセットされた場合、前記ゲーティング電流源のスイッチがオンになり、前記電流源の電流が前記グローバルアクティビティ検出信号線を流れ、
前記ラッチがリセットされた場合、前記ゲーティング電流源のスイッチがオフになり、前記電流源の電流が前記グローバルアクティビティ検出信号線を流れない、請求項３に記載の画像センサ。

【請求項6】

前記画素収集回路において、前記セルフタイムリセットロジックは、
一端が前記ラッチの出力端子に接続され、他端が第３トランジスタのゲートに接続される第２インバータと、
第３トランジスタのソース及び第１コンデンサの下極板のいずれも接地し、第３トランジスタのドレイン及び第１コンデンサの上極板のいずれも第３電流源に接続される第３トランジスタ及び第１コンデンサと、
他端が電源に接続される第３電流源と、
第３インバータの他端が前記第１コンデンサの上極板に接続され、第４インバータの他端がセルフタイムリセット出力信号を出力する、順次接続された第３インバータ及び第４インバータと、を含む、請求項３に記載の画像センサ。

【請求項7】

前記画素収集回路において、前記ゲーティング電流源は、
一端が第１トランジスタのドレインに接続され、他端が電源に接続される第１電流源と、
ゲートが前記ラッチの出力端子に接続され、ソースが前記グローバルアクティビティ検出信号線に接続される第１トランジスタと、を含み、又は、
前記ゲーティング電流源は、
一端が前記ラッチの出力端子に接続され、他端が第２トランジスタのゲートに接続される第１インバータと、
ソースが前記グローバルアクティビティ検出信号線に接続される第２トランジスタと、
一端が前記第２トランジスタのドレインに接続され、他端が接地する第２電流源と、を含む、請求項５に記載の画像センサ。

【請求項8】

前記アクティビティ検出ユニットは、
一端が前記グローバルアクティビティ検出信号線に接続され、他端が電流モードコンパレータに接続され、グローバルアクティビティ検出信号線を固定レベルにクランプするとともに、前記グローバルアクティビティ検出信号線における電流信号をコピーして前記電流モードコンパレータに出力するように構成される電流アダプタと、
プラス入力端子がアクティビティ閾値信号に接続され、マイナス入力端子が前記電流信号に接続され、前記電流信号がアクティビティ閾値信号未満である場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットするように構成される電流モードコンパレータと、を含み、又は、
前記アクティビティ検出ユニットは、
一端が前記グローバルアクティビティ検出信号線に接続され、他端が電流モードアナログ／デジタルコンバータに接続され、グローバルアクティビティ検出信号線を固定レベルにクランプするとともに、前記グローバルアクティビティ検出信号線における電流信号をコピーして前記電流モードアナログ／デジタルコンバータに出力するように構成される電流アダプタと、
前記電流信号をデジタル信号に変換するように構成される電流モードアナログ／デジタルコンバータと、
プラス入力端子がアクティビティ閾値信号に接続され、マイナス入力端子が前記デジタル信号に接続され、前記デジタル信号がアクティビティ閾値信号未満である場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットするように構成されるデジタルコンパレータと、を含み、又は、
前記アクティビティ検出ユニットは、
一端が前記グローバルアクティビティ検出信号線に接続され、他端が電流電圧変換器に接続され、グローバルアクティビティ検出信号線を固定レベルにクランプするとともに、前記グローバルアクティビティ検出信号線における電流信号をコピーして前記電流電圧変換器に出力するように構成される電流アダプタと、
前記電流信号を電圧信号に変換するように構成される電流電圧変換器と、
プラス入力端子がアクティビティ閾値信号に接続され、マイナス入力端子が前記電圧信号に接続され、前記電圧信号がアクティビティ閾値信号未満である場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットするように構成される電圧モードコンパレータと、を含み、又は、
前記アクティビティ検出ユニットは、
一端が前記グローバルアクティビティ検出信号線に接続され、他端が電流電圧変換器に接続され、グローバルアクティビティ検出信号線を固定レベルにクランプするとともに、前記グローバルアクティビティ検出信号線における電流信号をコピーして前記電流電圧変換器に出力するように構成される電流アダプタと、
前記電流信号を電圧信号に変換するように構成される電流電圧変換器と、
前記電圧信号をデジタル信号に変換するように構成される電圧モードアナログ／デジタルコンバータと、
プラス入力端子がアクティビティ閾値信号に接続され、マイナス入力端子が前記デジタル信号に接続され、前記デジタル信号がアクティビティ閾値信号未満である場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットするように構成されるデジタルコンパレータと、を含む、請求項１に記載の画像センサ。

【請求項9】

前記アクティビティ検出ユニットは、さらに、
前記電流値がアクティビティ閾値以上である場合、出力された低アクティビティイネーブル信号を無効にセットするように構成され、
前記低消費電力制御ユニットは、さらに、
前記低アクティビティイネーブル信号が無効である場合、前記グローバル低消費電力イネーブル信号を無効にセットするように構成され、
前記画素収集回路アレイは、さらに、
前記グローバル低消費電力イネーブル信号が無効である場合、セルフタイム作動モードを終了するように構成され、
前記読み出しユニットは、さらに、
前記グローバル低消費電力イネーブル信号が無効である場合、リセット状態を解除し、トリガー状態にある画素収集回路に応答して、トリガーされた画素収集回路のイベントデータを出力するように構成される、請求項１又は２に記載の画像センサ。

【請求項10】

画像処理システムであって、
請求項１又は２に記載の画像センサと、
前記画像センサに結合され、前記画像センサからのイベントデータを処理するように構成された計算機器と、を含む、画像処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像収集の技術分野に関し、特に画像センサに関する。

【背景技術】

【0002】

画像センサの多くの応用分野では、移動物体の検出はその重要な機能の１つである。この応用分野では、従来の画像センサ（例えば、アクティブ画素センサ）に対して、ダイナミックビジョン画像センサ（以下、ダイナミックビジョンセンサと略す）が独自の優位性から注目されつつある。

【0003】

バイオニック原理に基づいて設計された画素ユニット（又は、画素収集回路と呼ぶ）により、ダイナミックビジョンセンサは、露光時間を必要とせずに、視野内の光強度の変化にリアルタイムで連続的に応答することができることから、高速で移動する物体を容易に検出することができる。さらに、視野内の光強度が変化する領域に対応する画素ユニットの位置情報のみに応答して出力し、不要な背景情報を自動的にマスクするため、出力データ量が少なく、占有帯域幅が低い等の利点もある。ダイナミックビジョンセンサの上記の特徴により、バックエンドの画像処理システムが視野内の有用な動的情報を直接取得して処理することを可能にし、それによって、その記憶力と計算力の要求を大幅に低減し、より良いリアルタイム性を実現することができる。

【0004】

画素ユニットは、視野内の光強度の変化を連続的に監視する必要があるので、常に動作状態にあり、電気エネルギーを消費する必要がある。視野内に動的情報がない場合、画素ユニットは一定の静的消費電力のみを消費する。視野内に動的情報が存在する場合、画素ユニット自体の静的消費電力に加えて動的消費電力も消費され、この動的消費電力は、画素アレイ周辺制御回路が画素ユニットを読み出し管理するために消費される動的消費電力だけでなく、ダイナミックビジョンセンサの出力インタフェースがデータを伝送する際に消費する動的消費電力も含む。ダイナミックビジョンセンサのいくつかの応用シナリオ、例えばビデオ監視の分野では、視野内には長い間動きが発生せず、検出する必要のある動き情報がより短い時間だけ存在する可能性がある。視野内で有効な動きが発生しない場合、すなわち視野内で有用な動的情報が少ない場合、ダイナミックビジョンセンサは、ダイナミックビジョンセンサ自体の熱的なノイズ干渉と、背景光強度のゆっくりとした変化又はダイナミックビジョンセンサと背景との相対的な動きのために誤って生成された複数のデータとの両方を含む、いくつかのスプリアスノイズデータを出力する。

【0005】

そのため、そのような動的情報が少ない状況をいかに効率的に認識し、そのような状況で画像処理システム全体の消費電力を削減するかが重要となる。

【0006】

既存の認識方法は、バックエンドアルゴリズムに基づいて実現されており、すなわち、バックエンドアルゴリズムによってダイナミックビジョンセンサが出力するデータ量を分析し、その動作状態を制御する。この方法は、低消費電力モードにおいて、画素ユニットアレイの静的消費電力を制御することができるが、動的消費電力を低減することはできない。さらに、バックエンド処理システムは、低消費電力モードを判断して認識するために継続的に動作する必要があり、これは、画像処理システム全体の消費電力オーバーヘッドを増加させることになる。したがって、バックエンドアルゴリズムに基づいてシステム全体の消費電力を削減することには限界がある。

【0007】

以上の説明に基づいて、上記の問題を解決するためには、新たな画像センサ及び画像処理システムが必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記の存在する少なくとも１つの問題を解決又は少なくとも緩和するために、画像センサを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様によれば、
視野内の光強度の変化を監視して、光強度の変化が一定条件を満たす場合、トリガー状態に入るように構成される複数の画素収集回路からなる画素収集回路アレイと、
グローバルアクティビティ検出信号線を介して画素収集回路アレイに結合され、グローバルアクティビティ検出信号線における電流値を監視して、電流値がアクティビティ閾値未満である場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットするように構成されるアクティビティ検出ユニットであって、電流値は、画素収集回路アレイのうちトリガー状態にある画素収集回路の数と正の相関があるアクティビティ検出ユニットと、
一端がグローバル低消費電力イネーブル信号線を介して画素収集回路アレイ及び読み出しユニットに結合され、他端がアクティビティ検出ユニットに結合され、低アクティビティイネーブル信号が有効である場合、グローバル低消費電力イネーブル信号を有効にセットするように構成される低消費電力制御ユニットと、
画素収集回路アレイ及び低消費電力制御ユニットにそれぞれ結合され、グローバル低消費電力イネーブル信号が有効である場合リセットされるように構成される読み出しユニットと、を含む、画像センサを提供する。

【0010】

任意選択に、本発明に係る画像センサは、グローバルリセット信号線を介して画素収集回路アレイに結合され、画像センサの電源がオンになる場合、画素収集回路アレイをリセットするとともに、画素収集回路アレイが安定的な初期状態を保持する場合、リセットを解除し、画素収集回路アレイを作動させ始めるように構成されるグローバル制御ユニットをさらに含む。

【0011】

任意選択に、本発明に係る画像センサでは、画素収集回路は、
それに照射された光信号をリアルタイムで監視して、対応する電気信号を出力するように構成される光電検知モジュールと、
電気信号が閾値条件を満たす場合、トリガー信号を生成するように構成されるトリガー生成モジュールと、
トリガー信号を受信するとセットされるように構成されるラッチと、
ハンドシェイクプロトコル制御ロジックとセルフタイムリセットロジックを含み、前記画素収集回路がセルフタイム作動モードに入るときにセルフタイムリセットロジックが有効化されるロジックモジュールと、を含み、
ラッチは、さらに、セルフタイム作動モードで、画素収集回路がトリガー状態を所定時間保持してからリセットされるように構成される。

【0012】

任意選択に、本発明に係る画像センサでは、トリガー生成モジュールは、電気信号をフィルタリング及び／又は増幅して、処理された電気信号を生成するように構成されるフィルタリング増幅器と、処理された電気信号が閾値条件を満たす場合、トリガー信号を生成するように構成される閾値比較サブモジュールと、を含み、閾値比較サブモジュールは第１コンパレータ、第２コンパレータ、及び論理和ゲートを含む。さらに、グローバルアクティビティ検出信号線は、論理和ゲートの電源線又はアース線、ラッチの電源線又はアース線として構成され、これらにおける動的電流を監視する。

【0013】

任意選択に、本発明に係る画像センサでは、画素収集回路は、
電流源とラッチの出力信号によって制御されるスイッチとを含むゲーティング電流源をさらに含み、
ラッチがセットされた場合、ゲーティング電流源のスイッチがオンになり、電流源の電流がグローバルアクティビティ検出信号線を流れ、
ラッチがリセットされた場合、ゲーティング電流源のスイッチがオフになり、電流源の電流がグローバルアクティビティ検出信号線を流れない。

【0014】

任意選択に、本発明に係る画像センサでは、
セルフタイムリセットロジックは、
一端がラッチの出力端子に接続され、他端が第３トランジスタのゲートに接続される第２インバータと、
第３トランジスタのソース及び第１コンデンサの下極板のいずれも接地し、第３トランジスタのドレイン及び第１コンデンサの上極板のいずれも第３電流源に接続される第３トランジスタ及び第１コンデンサと、
他端が電源に接続される第３電流源と、
第３インバータの他端が第１コンデンサの上極板に接続され、第４インバータの他端がセルフタイムリセット出力信号を出力する、順次接続された第３インバータ及び第４インバータと、を含む。

【0015】

任意選択に、本発明に係る画像センサでは、ゲーティング電流源は、
一端が第１トランジスタのドレインに接続され、他端が電源に接続される第１電流源と、
ゲートがラッチの出力端子に接続され、ソースがグローバルアクティビティ検出信号線に接続される第１トランジスタと、を含む。

【0016】

任意選択に、本発明に係る画像センサでは、ゲーティング電流源は、
一端がラッチの出力端子に接続され、他端が第２トランジスタのゲートに接続される第１インバータと、
ソースがグローバルアクティビティ検出信号線に接続される第２トランジスタと、
一端が第２トランジスタのドレインに接続され、他端が接地する第２電流源と、を含む。

【0017】

任意選択に、本発明に係る画像センサでは、アクティビティ検出ユニットは、
一端がグローバルアクティビティ検出信号線に接続され、他端が電流モードコンパレータに接続され、グローバルアクティビティ検出信号線を固定レベルにクランプするとともに、グローバルアクティビティ検出信号線における電流信号をコピーして電流モードコンパレータに出力するように構成される電流アダプタと、
プラス入力端子がアクティビティ閾値信号に接続され、マイナス入力端子が電流信号に接続され、電流信号がアクティビティ閾値信号未満である場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットするように構成される電流モードコンパレータと、を含む。

【0018】

任意選択に、本発明に係る画像センサでは、アクティビティ検出ユニットは、
一端がグローバルアクティビティ検出信号線に接続され、他端が電流モードアナログ／デジタルコンバータに接続され、グローバルアクティビティ検出信号線を固定レベルにクランプするとともに、グローバルアクティビティ検出信号線における電流信号をコピーして電流モードアナログ／デジタルコンバータに出力するように構成される電流アダプタと、
電流信号をデジタル信号に変換するように構成される電流モードアナログ／デジタルコンバータと、
プラス入力端子がアクティビティ閾値信号に接続され、マイナス入力端子がデジタル信号に接続され、デジタル信号がアクティビティ閾値信号未満である場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットするように構成されるデジタルコンパレータと、を含む。

【0019】

任意選択に、本発明に係る画像センサでは、アクティビティ検出ユニットは、
一端がグローバルアクティビティ検出信号線に接続され、他端が電流電圧変換器に接続され、グローバルアクティビティ検出信号線を固定レベルにクランプするとともに、グローバルアクティビティ検出信号線における電流信号をコピーして電流電圧変換器に出力するように構成される電流アダプタと、
電流信号を電圧信号に変換するように構成される電流電圧変換器と、
プラス入力端子がアクティビティ閾値信号に接続され、マイナス入力端子が電圧信号に接続され、電圧信号がアクティビティ閾値信号未満である場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットするように構成される電圧モードコンパレータと、を含む。

【0020】

任意選択に、本発明に係る画像センサでは、アクティビティ検出ユニットは、
一端がグローバルアクティビティ検出信号線に接続され、他端が電流電圧変換器に接続され、グローバルアクティビティ検出信号線を固定レベルにクランプするとともに、グローバルアクティビティ検出信号線における電流信号をコピーして電流電圧変換器に出力するように構成される電流アダプタと、
電流信号を電圧信号に変換するように構成される電流電圧変換器と、
電圧信号をデジタル信号に変換するように構成される電圧モードアナログ／デジタルコンバータと、
プラス入力端子がアクティビティ閾値信号に接続され、マイナス入力端子がデジタル信号に接続され、デジタル信号がアクティビティ閾値信号未満である場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットするように構成されるデジタルコンパレータと、を含む。

【0021】

任意選択に、本発明に係る画像センサでは、アクティビティ検出ユニットは、さらに、
電流値がアクティビティ閾値以上である場合、出力された低アクティビティイネーブル信号を無効にセットするように構成され、
低消費電力制御ユニットは、さらに、
低アクティビティイネーブル信号が無効である場合、グローバル低消費電力イネーブル信号を無効にセットするように構成され、
画素収集回路アレイは、さらに、
グローバル低消費電力イネーブル信号が無効である場合、セルフタイム作動モードを終了するように構成され、
読み出しユニットは、さらに、
グローバル低消費電力イネーブル信号が無効である場合、リセット状態を解除し、トリガー状態にある画素収集回路に応答して、トリガーされた画素収集回路のイベントデータを出力するように構成される。

【0022】

本発明の別の態様によれば、
上記の画像センサと、
画像センサに結合され、画像センサからのイベントデータを処理するように構成された計算機器と、を含む、画像処理システムを提供する。

【発明の効果】

【0023】

本発明に係る画像センサでは、アクティビティ検出ユニットが追加されており、グローバルアクティビティ検出信号線を介して画素収集回路アレイに結合される。アクティビティ検出ユニットは、このグローバルアクティビティ検出信号線における電流値を測定することによって、視野内の動的情報の量、すなわち、視野のアクティビティ情報を判断することができる。視野アクティビティが低く、視野内の動的情報が少ない場合、低消費電力制御ユニットは画像センサを低消費電力モードにし、画像センサは極めて低い消費電力で視野内の動的情報を自発的に監視し、この監視は、読み出しユニットによるイベントデータの読み出し及びバックエンドアルゴリズムによる演算に依存しないため、画像消費電力を低下させる目的を達成させる、画像処理システムの消費電力の更なる低下が図られる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

上記及び関連する目的を達成するために、本明細書では、以下の説明及び図面を参照して、本明細書で開示された原理を実行することができる様々な方法を示すいくつかの例示的な態様が記載されており、すべての態様及びその等価な態様は、請求項に係る主題の範囲内に入ることが意図されている。図面を参照して以下の詳細な説明を読むことによって、本開示の上記、及び他の目的、特徴、及び利点がより明らかになる。本開示全体にわたって、同じ符号は、通常、同じ構成要素及び要素を指す。

【図1】図１は、本発明のいくつかの実施例に係る画像処理システム１００の概略図を示す。

【図2】図２は、本発明のいくつかの実施例に係る画像センサ２００の概略図を示す。

【図3A】図３Ａは、本発明の一実施例に係る画像センサ２００の作動の流れの例を示す。

【図3B】図３Ｂは、本発明の一実施例に係る画像センサ２００の作動の流れの例を示す。

【図3C】図３Ｃは、本発明の一実施例に係る画像センサ２００の作動の流れの例を示す。

【図3D】図３Ｄは、本発明の一実施例に係る画像センサ２００の作動の流れの例を示す。

【図3E】図３Ｅは、グローバルアクティビティ検出信号線における電流値及び低アクティビティイネーブル信号の具体的な状態を示す。

【図4A】図４Ａは、本発明の一実施例に係る画素収集回路４００の概略図を示す。

【図4B】図４Ｂは、本発明の一実施例に係る画素収集回路４００の概略図を示す。

【図5A】図５Ａ、それぞれ本発明の一実施例に係るゲーティング電流源４５０の概略図を示す。

【図5B】図５Ｂは、本発明の一実施例に係るゲーティング電流源４５０の概略図を示す。

【図6】図６は、本発明の一実施例に係る画素収集回路４００のセルフタイムリセットロジックの概略図を示す。

【図7A】図７Ａは、本発明のいくつかの実施例に係るアクティビティ検出ユニット２２０の概略図を示す。

【図7B】図７Ｂは、本発明のいくつかの実施例に係るアクティビティ検出ユニット２２０の概略図を示す。

【図7C】図７Ｃは、本発明のいくつかの実施例に係るアクティビティ検出ユニット２２０の概略図を示す。

【図7D】図７Ｄは、本発明のいくつかの実施例に係るアクティビティ検出ユニット２２０の概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照して、本開示の例示的な実施例についてより詳細に説明する。本開示の例示的な実施例が図面に示されているが、本開示は、本明細書に記載された実施例によって限定されるべきではなく、様々な形態で実現され得ることが理解されるべきである。むしろ、これらの実施例は、本開示をより完全に理解することを可能にし、本開示の範囲を当業者に完全に伝えることを可能にするために提供される。

【0026】

図１は、本発明のいくつかの実施例に係る画像処理システム１００の概略図を示す。

【0027】

図１に示すように、画像処理システム１００は、互いに結合された画像センサ２００及び計算機器１２０を含む。これらのうち、画像センサ２００は、時空領域における動きの非連続性を検出することができる。計算機器１２０は、例えば画像処理機器として実装され得る。

【0028】

画像センサ２００の内部には、複数の画素ユニットからなる画素ユニットアレイを有し、ここで、各画素ユニットは、光強度の変化（すなわち、視野における動きが変化する）を検知したときにのみトリガーされ、光強度が急速に変化する領域に応答して記録し、光強度の変化情報（例えば、光強度の変化のタイムスタンプ及び光強度閾値）、及びトリガーされる画素ユニットの座標位置を生成して、トリガーイベントのイベントデータとする。画像センサ２００は、イベントデータを計算機器１２０に伝送する。計算機器１２０は、次のステップの計算や使用のためにイベントデータを処理する。

【0029】

計算機器１２０は、サーバ又はサーバクラスタとして実装されてもよいし、デスクトップコンピュータ及びノートコンピュータの構成を含むパソコンとして実装されてもよいし。もちろん、計算機器１２０は、小型携帯（又はモバイル）電子機器の一部分、さらにマイクロ計算モジュールとして実装されてもよい。本発明の実施例はこれについて特に制限しない。

【0030】

本発明に係る実装形態では、画像処理システム１００の作動モードには、低消費電力モード及び通常作動モードが含まれる。

【0031】

低消費電力モードでは、画像センサ２００は、イベントデータを外部の計算機器１２０に出力しなくなり、極めて低い消費電力で視野内の動的情報を自発的に監視し、このような監視は、イベントデータの出力やバックエンドアルゴリズムの演算に依存しない。計算機器１２０はいなかるイベントデータの受信や処理が不要であるため、完全なスリープ状態であってもよい。

【0032】

視野に有効な動きが現れた場合、トリガーされる画素ユニットの数が徐々に増えてきて、画像センサ２００がこのような変化を監視し、かつ一定の条件が満たされる場合、通常作動モードに入る。このとき、画像センサ２００は、トリガーされた画素ユニットのイベントデータを計算機器１２０に出力する。通常作動モードでは、画像センサ２００の作動原理及び作動過程については、一般的な動的ビジョンセンサとは同じであるので、ここでは詳しく説明しない。

【0033】

バックエンドアルゴリズムに基づいてシステム全体の消費電力を低下させる場合と異なり、画像処理システム１００は、主にフロント画像センサ２００によって、視野内の動的情報が少ない状況を識別することで、低消費電力モードをオンにすることによって、システム全体の消費電力を低下させる。また、低消費電力モードでは、画像センサ２００は、極めて低い消費電力で視野内の動的情報を自発的に監視し、このような監視がイベントデータの出力やバックエンド計算機器１２０による演算に依存しないことから、データ読み出し回路や計算機器１２０をオフにしてもよく、これによって、システム１００の消費電力の更なる低下の目的が図られる。

【0034】

図２は、本発明のいくつかの実施例に係る画像センサ２００の概略図を示す。

【0035】

図２に示すように、画像センサ２００は、画素収集回路アレイ２１０、アクティビティ検出ユニット２２０、低消費電力制御ユニット２３０、読み出しユニット２４０、及びグローバル制御ユニット２５０を少なくとも含む。

【0036】

これらのうち、画素収集回路アレイ２１０は、画像センサ２００の中核部分であり、行列方向に均等に分布している複数の画素収集回路４００（又は、画素ユニットとも称する）からなる（例えば、図２には、サイズ３×３の画素収集回路アレイが示されているが、これに限定されない）。画素収集回路アレイ２１０は、アクティビティ検出ユニット２２０、低消費電力制御ユニット２３０、読み出しユニット２４０、及びグローバル制御ユニット２５０にそれぞれ結合される。より具体的には、一実施例では、画素収集回路アレイ２１０は、グローバルアクティビティ検出信号線を介してアクティビティ検出ユニット２２０に結合され、グローバルリセット信号線を介してグローバル制御ユニット２５０に結合される。また、画素収集回路アレイ２１０及び読み出しユニット２４０は、それぞれグローバル低消費電力イネーブル信号線を介して低消費電力制御ユニット２３０に結合され、画素収集回路アレイ２１０はまた、行要求線、行選択線、列要求線、及び列選択線を介して読み出しユニット２４０に結合される。

【0037】

本発明に係る実施形態では、画素収集回路は、視野内の光強度の変化をリアルタイムで監視し、光強度の変化が一定条件を満たす場合、トリガー状態に入る。

【0038】

グローバル制御ユニット２５０は、画像センサ２００の電源がオンになるときに、画素収集回路アレイ２１０全体をリセットし、画素収集回路ごとに安定的な初期状態を確保するとともに、画素収集回路アレイ２１０が安定的な初期状態に保持される場合に、リセットを解除し、画素収集回路アレイ２１０を作動させ始めることを担当する。

【0039】

読み出しユニット２４０は、行選択線サブユニット２４２、列選択線サブユニット２４４、及び読み出し制御サブユニット２４６を含む。行選択線サブユニット２４２は、行方向に画素収集回路アレイ２１０を管理し、列選択線サブユニット２４４は列方向に画素収集回路アレイ２１０を管理し、読み出し制御サブユニット２４６は、行選択線サブユニット２４２と列選択線サブユニット２４４を調達して、行交換などの操作を行う。行選択線サブユニット２４２及び列選択線サブユニット２４４は、ランダム走査を行うディサイダ、又は順次走査を行う選択線走査回路であってもよく、ここでは詳しく説明しない。

【0040】

一般的な動的ビジョンセンサと比べて、画像センサ２００では、アクティビティ検出ユニット２２０及び低消費電力制御ユニット２３０が追加されている。アクティビティ検出ユニット２２０は、グローバルアクティビティ検出信号線における電流値を監視する。本発明に係る実施例では、グローバルアクティビティ検出信号線を流れる総電流値が、画素収集回路アレイ２１０のトリガー状態にある画素ユニットの数に正比例し、つまり、トリガーされる画素ユニットの数が多いほど、グローバルアクティビティ検出信号線における電流値が大きく、逆には、電流値が小さい。電流値がアクティビティ閾値未満である場合、アクティビティ検出ユニット２２０は、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットし、視野内に有効な動きがないことが示唆された。

【0041】

低消費電力制御ユニット１５０は、アクティビティ検出ユニット１４０によって出力された低アクティビティイネーブル信号を受信し、低アクティビティイネーブル信号が有効である場合、グローバル低消費電力イネーブル信号を有効にセットし、画素収集回路アレイ２１０及び読み出しユニット２４０に出力し、このとき、画像センサ２００は全体として低消費電力モードに入る。

【0042】

低消費電力モードでは、画素収集回路はセルフタイム作動モードに入り、その内部にあるセルフタイムリセットロジックが有効化される。また、画素収集回路は依然として外界視野内の光強度の変化を検出し、トリガー状態に入ることができ、画素収集回路がトリガー状態に入ると、画素収集回路はトリガー状態を所定時間保持してから、トリガー状態を自発的に解除し、外界光強度の変化の検出を再開する。

【0043】

本発明に係る一実施例では、セルフタイム作動モードにおいては、画素収集回路アレイ２１０の静的消費電力を低下させるために、画素収集回路のアナログモジュールも低バイアス電流状態で作動する。

【0044】

また、読み出しユニット２４０は、グローバル低消費電力イネーブル信号が有効であるときにリセットされる。行選択線サブユニット２４２、列選択線サブユニット２４４、及び読み出し制御サブユニット２４６はいずれも作動しなくなる。このとき、読み出しユニット２４０はいかなる動的消費電力も消費せず、バックエンド計算機器１２０もスリープ状態に入ってもよく、このようにして、画像センサ２００及び画像処理システム１００の消費電力が大幅に低下する。

【0045】

一方、低消費電力モードでは、アクティビティ検出ユニット２２０はまた、グローバルアクティビティ検出信号線を流れる電流の値をリアルタイムで監視する。視野内に有効な動きが現れると、トリガーされる画素ユニットの数が増えていき、グローバルアクティビティ検出信号線を流れる総電流が増加し、電流値がアクティビティ閾値以上である場合、アクティビティ検出ユニット２２０は、低アクティビティイネーブル信号を無効にセットし、次に、低消費電力制御ユニット２３０は低消費電力イネーブル信号も無効にセットし、システムは、低消費電力モードを終了して、通常作動モードに入る。このとき、画素収集回路もセルフタイム作動モードを終了し、読み出しユニット２４０はリセット状態を解除する。

【0046】

通常作動モードでは、読み出しユニット２４０は、画素収集回路アレイ２１０を管理し、トリガーされた画素収集回路のイベントデータを出力する。通常作動モードでは、本発明による画像センサ２００の作動原理及び作動過程については、一般的な動的ビジョンセンサと同じであるので、ここでは詳しく説明しない。

【0047】

画像センサ２００の作動の流れをさらに説明するために、図３Ａ～図３Ｄは、１つの例をもって、本発明の一実施例に係る画像センサ２００の作動の流れを示す。図３Ｅは、当該例におけるグローバルアクティビティ検出信号線における電流値及び低アクティビティイネーブル信号の具体的な状態を示す。なお、図３Ｅには、電流信号及び低アクティビティイネーブル信号の信号値についての説明が、過程全体にわたるこの３つの信号の変化状態を明確にするための例示的なものに過ぎず、信号値の大きさを制限するものではない。

【0048】

図３Ａ～図３Ｄに示すように、画像センサの視野領域において左から右へ手をスライドする。初期の時刻には、図３Ａに示すように、手が視野領域の外にあり、このとき、視野内に動きがなく、動的情報が少なく、グローバルアクティビティ検出信号線における総電流も小さく、アクティビティ閾値未満であり（図３Ｅの破線に示す）、このため、低アクティビティイネーブル信号が有効で、画像センサ２００が低消費電力モードで作動し、イベントデータが出力されず、画像センサ２００は極めて低い消費電力で視野内の動的情報を自発的に監視する。

【0049】

図３Ｂでは、手が画像センサ２００の視野領域へ移動し始め、このとき、トリガーされる画素収集回路が増加していき、グローバルアクティビティ検出信号線を流れる電流の値も徐々に増大し、この電流値がアクティビティ閾値以上となると、図３ＥのＡ点に示すように、アクティビティ検出ユニット２２０は、低アクティビティイネーブル信号を無効にセットし、次に、低消費電力制御ユニット２３０は低消費電力イネーブル信号も無効にセットし、画像センサ２００は低消費電力モードを終了して、通常作動モードに入る。通常作動モードでは、手の動きが検出され、対応するイベントデータが外部の計算機器１２０に出力される。

【0050】

図３Ｂ～図３Ｃに示すように、移動中の手が常に画像センサの視野領域に保持されるので、グローバルアクティビティ検出信号線における電流値は常にアクティビティ閾値よりも高く、画像センサ２００は常に通常作動モードのままであり、手の動きが常に検出され、対応するイベントデータが出力される。

【0051】

図３Ｄでは、手が視野領域の外に移動し、トリガーされる画素ユニットの数が少なくなり、グローバルアクティビティ検出信号線における電流値が徐々に低下し、アクティビティ閾値よりも低くなると、図３ＥのＢ点に示すように、アクティビティ検出ユニット２２０は再度低アクティビティ信号を有効にセットし、画像センサ２００は再度低消費電力モードに入る。

【0052】

図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ本発明の一実施例に係る画素収集回路４００の概略図を示す。

【0053】

図４Ａに示す実施例では、画素収集回路４００は、光電検知モジュール４１０、トリガー生成モジュール４２０、ラッチ４３０、及びロジックモジュール４４０を含む。これらのうち、トリガー生成モジュール４２０は、また、フィルタリング増幅器４２２と閾値比較サブモジュール４２４を含む。ロジックモジュール４４０は、ハンドシェイクプロトコル制御ロジックとセルフタイムリセットロジックを含む。

【0054】

より具体的には、ラッチ４３０は、グローバルリセット信号線を介してグローバル制御ユニット２５０に結合され、ロジックモジュール４４０は、行要求線、行選択線、列要求線、及び列選択線を介して読み出しユニット２４０に結合され、フィルタリング増幅器４２２、閾値比較サブモジュール４２４、ラッチ４３０、及びロジックモジュール４４０は、それぞれグローバル低消費電力イネーブル信号線を介して低消費電力制御ユニット２３０に結合され、閾値比較サブモジュール４２４及びラッチ４３０は、それぞれグローバルアクティビティ検出信号線を介してアクティビティ検出ユニット２２０に結合される。

【0055】

一実施例によれば、光電検知モジュール４１０は、それに照射された光信号をリアルタイムで監視して、対応する電気信号を出力する。

【0056】

トリガー生成モジュール４２０は、電気信号が閾値条件を満たす場合、トリガー信号を生成する。より具体的には、まず、フィルタリング増幅器４２２は、光電検知モジュール４１０によって出力された電気信号をフィルタリング及び／又は増幅処理して、処理された電気信号を生成し、次に、閾値比較サブモジュール４２４は、この処理された電気信号が閾値条件を満たすか否かを判断し、処理された電気信号が閾値条件を満たす場合、トリガー信号を生成する。一実施例では、フィルタリング増幅器４２２はハイパスフィルタリング増幅器であり、閾値比較サブモジュール４２４は、第１コンパレータ（ＶＣ１）、第２コンパレータ（ＶＣ２）、及び論理和ゲートを含む。

【0057】

ラッチ４３０は閾値比較サブモジュール４２４に結合され、トリガー信号（すなわち、処理された電気信号が閾値条件を満たす）を受信するとセットされる。

【0058】

ロジックモジュール４４０は、ラッチ４３０に結合され、画素収集回路４００の作動ロジックを含む。例えば、ハンドシェイクプロトコル制御ロジックは、画素収集回路４００と周辺回路との通信を担当する。セルフタイムリセットロジックは、画素収集回路４００がセルフタイム作動モードに入り（つまり、画像センサ２００が低消費電力モードンに入り）、画素収集回路４００がトリガーされたときに有効化される。この場合、画素収集回路４００は、トリガー状態を所定時間（いわゆる「セルフタイム」）だけ自動的に保持してから、ラッチ４３０をリセットし、画素収集回路４００がトリガー状態を自動的に解除するようにし、視野外界的光強度の変化の監視を再開する。

【0059】

さらに、グローバルアクティビティ検出信号線は、閾値比較サブモジュール４２４の論理和ゲートの電源線又はアース線、及び、ラッチ４３０の電源線又はアース線として構成され、この２つのモジュールにおける動的電流を監視し、このように、グローバルアクティビティ検出信号線を流れる電流の値の大きさを検出することによって、視野のアクティビティ情報を判断することができる。

【0060】

一般的な動的ビジョンセンサの画素収集回路と比べて、本実施例の画素収集回路４００は、主として以下の２つの点が異なる。第一には、ロジックモジュールにセルフタイムリセットロジックが追加されている。第二には、グローバルアクティビティ検出信号線が閾値比較サブモジュール４２４の論理和ゲート及びラッチ４３０に導入されている。画素収集回路４００がトリガーされると、第１コンパレータＶＣ１又は第２コンパレータＶＣ２の出力が高レベルとなり、論理和ゲートの出力も高レベルとなり、かつラッチがセットされる。よって、画素収集回路がトリガーされると、論理和ゲート及びラッチなどのデジタル回路モジュールの入力・出力が反転するので、所定の動的電流が消費され、一方、画素収集回路がトリガーされていない場合、これらの数字モジュールは電流を消費しない。

【0061】

図４Ａと比較して、図４Ｂに示す実施例では、画素収集回路４００は、光電検知モジュール４１０、フィルタリング増幅器４２２、閾値比較サブモジュール４２４、ラッチ４３０、及びロジックモジュール４４０に加えて、ゲーティング電流源４５０を含む。このゲーティング電流源４５０は、それぞれラッチ４３０、ロジックモジュール４４０、フィルタリング増幅器４２２に結合される。また、グローバルアクティビティ検出信号線はゲーティング電流源４５０に接続され、残りの信号線の接続方式は図４Ａと同様である。

【0062】

一実施例では、ゲーティング電流源４５０は、電流源と、ラッチ４３０の出力信号によって制御されるスイッチと、を含む。画素収集回路４００がトリガーされる場合、ラッチ４３０はセットされ、ゲーティング電流源４５０のスイッチがオンになり、電流源の電流がグローバルアクティビティ検出信号線を流れ、画素収集回路４００がトリガーされていない場合、ラッチ４３０はリセットされ、ゲーティング電流源４５０のスイッチがオフになり、電流源の電流がグローバルアクティビティ検出信号線を流れない。このような構成によれば、グローバルアクティビティ検出信号線における総電流値も視野のアクティビティ情報を表すことができる。

【0063】

図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ本発明の一実施例に係るゲーティング電流源４５０の概略図を示す。

【0064】

図５Ａでは、ゲーティング電流源４５０は、第１電流源Ｉ１と第１トランジスタＭ１を含む。Ｍ１のゲートはラッチ４３０の出力に接続され、Ｍ１のソースはグローバルアクティビティ検出信号線に接続され、ラッチ４３０の出力が高レベルであるときにＭ１がオンになることを確保するために、このグローバルアクティビティ検出信号線では、低レベルが維持されなければならない。画素収集回路４００がトリガーされた場合、ラッチ４３０はセットされ、その出力が高レベルとなり、第１トランジスタＭ１がオンになり、第１電流源Ｉ１の電流がグローバルアクティビティ検出信号線に流れ、画素収集回路４００がトリガーされていない場合、ラッチ４３０はリセットされたままであり、その出力が低レベルとなり、第１トランジスタＭ１がオフになり、第１電流源Ｉ１の電流がグローバルアクティビティ検出信号線を流れない。

【0065】

図５Ｂに示す実施例では、ゲーティング電流源４５０は、第２電流源Ｉ２、第２トランジスタＭ２、及び第１インバータを含む。図５Ｂに示すように、Ｍ２はＰ型トランジスタであり、第１インバータは、一端がラッチ４３０の出力端子に接続され、他端が第２トランジスタＭ２のゲートに接続され、すなわち、ラッチ４３０の出力は、第１インバータを経てから、第２トランジスタＭ２のゲートに接続され、Ｍ２のソースはグローバルアクティビティ検出信号線に接続される。第２電流源Ｉ２は、一端がＭ２のドレインに接続され、他端が接地する。ここで、ラッチ４３０の出力が高レベルであるときにＭ２がオンになり得ることを確保するために、グローバルアクティビティ検出信号線では、高レベルが維持されなければならない。画素収集回路４００がトリガーされた場合、ラッチ４３０はセットされ、その出力が高レベルとなり、第２トランジスタＭ２がオンになり、第２電流源Ｉ２の電流がグローバルアクティビティ検出信号線から流れ、画素収集回路４００がトリガーされていない場合、ラッチ４３０はリセットされたままであり、その出力が低レベルとなり、第２トランジスタＭ２がオフになり、第２電流源Ｉ２の電流がグローバルアクティビティ検出信号線を流れない。

【0066】

図６は、本発明の一実施例に係る画素収集回路４００のセルフタイムリセットロジックの概略図を示す。

【0067】

図６に示すように、セルフタイムリセットロジックは、第３トランジスタＭ３、第３電流源Ｉ３、第１コンデンサＣ１及び３つのインバータ（第２インバータ、第３インバータ、及び第４インバータ）を含む。これらのうち、第２インバータは、一端がラッチ４３０の出力端子に接続され、他端が第３トランジスタのゲートに接続され、第３トランジスタのソース及び第１コンデンサの下極板はいずれも接地し、第３トランジスタのドレイン及び第１コンデンサの上極板はいずれも第３電流源に接続され、第３電流源の他端は電源に接続され、第３インバータ及び第４インバータは順次接続され、ここで、第３インバータの他端は第１コンデンサの上極板に接続され、第４インバータの他端は、セルフタイムリセット出力信号を出力する。セルフタイムリセット出力信号が有効である場合、ラッチ４３０がリセットされる。

【0068】

画素収集回路４００がトリガーされていない場合、ラッチ４３０の出力が低電位であり、第３トランジスタＭ３のゲートが高電位であり、Ｍ３がオンになり、Ｃ１の上極板が低電位まで引き上げられ、セルフタイムリセット出力が無効となる。画素収集回路４００がトリガーされた場合、ラッチ４３０の出力が高レベルであり、Ｍ３のゲートが低レベルとなり、Ｍ３がオフになり、第３電流源Ｉ３は第１コンデンサＣ１への充電を開始し、Ｃ１上極板の電位が徐々に上昇し、後の第３インバータの反転レベルまで上昇すると、セルフタイムリセットロジックによって出力されるセルフタイムリセット信号は有効であり、それにより、ラッチがリセットされる。さらに、セルフタイムリセットロジックの定時時間が第３電流源Ｉ３により決定され、Ｉ３が小さいほど、第１コンデンサＣ１への充電が遅く、定時時間が長くなる。

【0069】

以上の通り、画素収集回路４００には、セルフタイム作動モードと通常作動モードの２つのモードがあり、これらのモードは、低消費電力制御ユニット２３０から出力されたグローバル低消費電力イネーブル信号によって制御される。視野内の動的情報が少ない場合、グローバル低消費電力イネーブル信号は有効であり、画像センサ２００は低消費電力モードに入り、画素収集回路４００はセルフタイムモードに入る。一方、画素収集回路４００のアナログ回路部分は低バイアス電流モードに入り、これにより、画素ユニットの静的消費電力が低下し、この部分の回路は、主にフィルタリング増幅器４２２及び閾値比較サブモジュール４２４の第１コンパレータＶＣ１及び第２コンパレータＶＣ２のことである。さらに、グローバル低消費電力イネーブル信号線はまたロジックモジュール４４０に結合されている。セルフタイムモードでは、ハンドシェイクプロトコル制御ロジックはオフとされ、セルフタイムリセットロジックはオンとされる。画素収集回路がトリガーされた場合、セルフタイムリセットロジックは有効化され、定時が切れると、セルフタイムリセット出力信号をラッチ４３０に与えることで、ラッチ４３０のセット状態を解除する。セルフタイム作動モードでは、セルフタイムリセットロジックはハンドシェイクプロトコル制御ロジックの代わりにラッチ４３０のリセット機能を発揮し、よって、画素収集回路４００は、周辺の読み出しユニット２４０（低消費電力モードでは、読み出しユニット２４０はリセットされて、システムの動的消費電力を低下させる）に依存せずに、完全に自発的に作動可能となっている。視野内の動的情報が多い場合、グローバル低消費電力イネーブル信号は無効であり、画像センサ２００は通常作動モードに入り、画素収集回路４００も通常作動モードに入る。一方では、画素収集回路４００のアナログ回路部分は通常バイアス電流モードに入り、これによって、画素収集回路の外界光強度の変化に対する応答速度が速まる。他方では、ハンドシェイクプロトコル制御ロジックがオンとされ、セルフタイムリセットロジックがオフとされ、周辺読み出しユニット２４０は画素収集回路アレイを管理し、トリガー状態にある画素収集回路のイベントデータを処理して、計算機器１２０に読み出す。通常作動モードでは、ここでの画素収集回路及び画像センサの作動原理については、一般的な動的ビジョンセンサと同じであるので、故ここでは詳しく説明しない。

【0070】

図７Ａ～図７Ｄは、それぞれ本発明のいくつかの実施例に係るアクティビティ検出ユニット２２０の概略図を示す。アクティビティ検出ユニット２２０は、グローバルアクティビティ検出信号線における電流値をリアルタイムで監視し、この電流値がアクティビティ閾値よりも低くなる場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットする。

【0071】

図７Ａでは、アクティビティ検出ユニット２２０は、電流アダプタと電流モードコンパレータからなる。電流アダプタは、一端がグローバルアクティビティ検出信号線に接続され、他端が電流モードコンパレータに接続され、電流アダプタは、グローバルアクティビティ検出信号線を固定レベルにクランプするとともに、グローバルアクティビティ検出信号線における電流信号をコピーして電流モードコンパレータに供する。電流モードコンパレータは、プラス入力端子がアクティビティ閾値信号に接続され、マイナス入力端子が電流アダプタ出力の電流信号に接続され、電流ドメインでこの２つの信号を比較し、電流信号がアクティビティ閾値信号未満である場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットする。

【0072】

図７Ｂでは、アクティビティ検出ユニット２２０は、電流アダプタ、電流モードアナログ／デジタルコンバータ（電流モードＡＤＣ）、及びデジタルコンパレータからなる。電流アダプタは、一端がグローバルアクティビティ検出信号線に接続され、他端が電流モードアナログ／デジタルコンバータに接続される。本実施例では、電流アダプタによって出力された電流信号は電流モードＡＤＣによってデジタル信号に変換される。デジタルコンパレータは、プラス入力端子がアクティビティ閾値信号に接続され（ここで、アクティビティ閾値信号はデジタル信号である）、マイナス入力端子が電流モードＡＤＣから出力されたデジタル信号に接続される。デジタルコンパレータは、デジタルドメインでこの２つの信号を比較し、電流信号がアクティビティ閾値信号未満である場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットする。

【0073】

図７Ｃでは、アクティビティ検出ユニット２２０は、電流アダプタ、電流電圧変換器及び電圧モードコンパレータからなる。電流アダプタは、一端がグローバルアクティビティ検出信号線に接続され、他端が電流電圧変換器に接続される。本実施例では、電流アダプタ出力の電流信号は電流電圧変換器によって電圧信号に変換される。電圧モードコンパレータは、プラス入力端子がアクティビティ閾値信号に接続され、マイナス入力端子が電圧信号に接続される。電圧モードコンパレータは、電圧ドメインでこの２つの信号を比較し、電圧信号がアクティビティ閾値信号未満である場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットする。

【0074】

図７Ｄでは、アクティビティ検出ユニット２２０は、電流アダプタ、電流電圧変換器、電圧モードアナログ／デジタルコンバータ（電圧モードＡＤＣ）及びデジタルコンパレータからなる。電流アダプタは、一端がグローバルアクティビティ検出信号線に接続され、他端が電流電圧変換器に接続される。本実施例では、電流アダプタ出力の電流信号は、まず、電流電圧変換器によって電圧信号に変換され、次に、電圧モードＡＤＣにより定量化されて、デジタル信号に変換される。デジタルコンパレータは、プラス入力端子がアクティビティ閾値信号に接続され、マイナス入力端子がデジタル信号に接続される。デジタルコンパレータは、デジタルドメインでこの２つの信号を比較し、このデジタル信号がアクティビティ閾値信号未満である場合、低アクティビティイネーブル信号を有効にセットする。

【0075】

以上の通り、本発明に係る画像センサは、バックエンドアルゴリズムに依存せずに、視野内の動的情報が少ない状況を独立して識別することができ、自体及び画像処理システム全体の消費電力を低下させることができる。具体的には、まず、画素収集回路アレイには、グローバルアクティビティ検出信号線が追加されており、画素収集回路がトリガーされる前後に、このグローバルアクティビティ検出信号線を流れる電流の値が異なる。次に、画素収集回路アレイの外部では、アクティビティ検出ユニットによってこのグローバルアクティビティ検出信号線における電流値が測定され、この電流値に基づいて視野内の動的情報の量、すなわち、視野のアクティビティ情報が判断される。視野アクティビティが低く、視野内の動的情報が少ない場合、低消費電力制御ユニットは画像センサを低消費電力モードにし、画像センサは極めて低い消費電力で視野内の動的情報を自発的に監視し、この監視は、イベントデータの出力及びバックエンドアルゴリズムによる演算に依存しないため、読み出しユニットをオフにすることで消費電力を低下させることができる。また、低消費電力モードでは、バックエンドの計算機器にはイベントデータの受信が不要であるので、計算機器をオフにすることも可能であり、それによって、画像処理システムの消費電力の更なる低下が図られる。

【0076】

本明細書には、多くの具体的な詳細が記載されている。しかしながら、本発明の実施例は、これらの具体的な詳細なしに実施されてもよいことが理解される。いくつかの例では、本明細書の理解を不明瞭にしないために、公知の方法、構造、及び技術が詳細に示されていない。

【0077】

同様に、本開示を簡潔にし、様々な発明の態様の１つ又は複数の理解を助けるために、本発明の例示的な実施例に関する上記の説明では、本発明の様々な特徴は、単一の実施例、図、又はそれらの説明にまとめて分類されることがあることを理解すべきである。しかしながら、この開示された方法は、請求項に記載された発明の要件が、各請求項に明記されているよりも多くの特徴を有するという意図を反映していると解釈されるべきではない。より正確には、以下の特許請求の範囲に反映されているように、発明の態様は、前に開示された単一の実施例のすべての特徴よりも少ない。したがって、具体的な実施形態に従った特許請求の範囲は、このようにして具体的な実施形態に明確に組み込まれることになり、その各請求項自体が本発明の別の実施例とされている。

【0078】

当業者は、本明細書に開示された例における機器のモジュール、ユニット、又はコンポーネントが、本実施例で説明されたような機器に配置されてもよく、あるいは、この例における機器とは別の１つ又は複数の機器に配置されてもよいことを理解する。前述の例のモジュールは、１つのモジュールに統合されてもよく、また、複数のサブモジュールに分割されてもよい。

【0079】

当業者であれば、実施例の機器のモジュールは適応的に変更され、該実施例とは異なる１つ又は複数の機器に配置され得ることを理解する。実施例におけるモジュール、ユニット又はコンポーネントは、１つのモジュール、ユニット又はコンポーネントに統合されてもよく、さらに、複数のサブモジュール、サブユニット又はサブコンポーネントに分割されてもよい。このような特徴及び／又はプロセス又はユニットのうちの少なくともいくつかが互いに排他的であることを除いて、本明細書（添付の特許請求の範囲、要約、及び図面を含む）に開示されたすべての特徴、ならびにこのように開示された方法又は機器のすべてのプロセス又はユニットは、任意の組み合わせを用いて組み合わせられてもよい。本明細書（付随する特許請求の範囲、要約、及び図面を含む）に開示された各特徴は、別段に明示的に記載されない限り、同一、同等又は類似の目的を提供する代替特徴によって置き換えられてもよい。

【0080】

さらに、本明細書に記載されたいくつかの実施例は、他の実施例に含まれる他の特徴ではなく、他の実施例に含まれるいくつかの特徴を含むが、異なる実施例の特徴の組み合わせは、本発明の範囲内にあり、異なる実施例を形成することを意味することを当業者は理解する。例えば、以下の特許請求の範囲において、請求項に係る実施例のいずれか１つは、任意の組み合わせで使用されてもよい。

【0081】

さらに、前記実施例のいくつかは、コンピュータシステムのプロセッサによって、又は前記機能を実行する他の装置によって実現され得る方法又は方法要素の組み合わせとしてここで説明される。したがって、前記方法又は方法要素を実行するために必要な命令を有するプロセッサは、この方法又は方法要素を実行するための装置となる。さらに、本明細書に記載された装置の実施例の要素は、本発明を実施するための要素によって実行される機能を実施するための装置の一例である。

【0082】

本明細書で使用されるように、別段の規定がない限り、「第１」、「第２」、「第３」などの序数語を使用して通常のオブジェクトを説明することは、単に類似するオブジェクトの異なるインスタンスを含むことを意味し、そのように説明されるオブジェクトが時間的、空間的、順序付け的、又は任意の他の方法で所与の順序を有する必要があることを暗示することを意図するものではない。

【0083】

本発明は、限られた数の実施例に基づいて説明されたが、上記の説明により、当業者は、ここで説明された本発明の範囲内で他の実施例が想定され得ることを理解する。なお、本明細書で使用される言語は、主に可読性及び教示の目的のために選択されるものであって、本発明の主題を説明又は限定する目的ではない。したがって、補正及び変更の多くは、特許請求の範囲及び精神から逸脱することなく、当業者にとって自明である。本発明の範囲に関しては、本発明の開示は例示的なものであって限定的なものではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって限定される。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【国際調査報告】