(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセル（１０）を備え、前記複数のセル（１０）の各々は、当該セル（１０）に当たる光の強度（Ｌ）に比例する光電流（Ｉ）を生成する手段（２０）と、前記光電流（Ｉ）を生成する前記手段（２０）に接続されて、当該セル（１０）からの先の変化イベント（３０）以後、前記強度（Ｌ）が閾値（Ｔ、Ｔ’）だけ変化する次の変化イベント（３０）が生じる場合にのみ、出力信号を生成する変化検出回路（１００）と、を有し、
前記光電流（Ｉ）を生成する前記手段（２０）によって、各セル（１０）の輝度（Ｂ’）を判断するフォトアレイ（１）であって、
各セル（１０）は、当該セル（１０）の輝度（Ｂ’）を示す信号（Ｖｏｕｔ）を読み出す輝度読み出し回路（３００）をさらに有し、前記手段（２０）が生成する前記光電流（Ｉ）を通じて、当該輝度読み出し回路（３００）を直接駆動する
ことを特徴とするフォトアレイ。
【請求項２】
各セル（１０）は、前記輝度（Ｂ’）を一定速度で判断するとともに、変化イベント（３０）が検出される都度、前記輝度（Ｂ’）を更新することを特徴とする請求項１に記載のフォトアレイ。
【請求項３】
前記光電流（Ｉ）を生成する前記手段（２０）は、単一のフォトダイオードまたはフォトトランジスタを含むフォトダイオードまたはフォトトランジスタによって形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のフォトアレイ。
【請求項４】
前記変化検出回路（１００）は、各セル（１０）からの先の変化イベント（３０）以後、前記強度（Ｌ）が閾値（Ｔ、Ｔ’）だけ変化する次の変化イベント（３０）が生じる場合かつその場合に限り、出力信号を生成し、
前記出力信号は、前記強度（Ｌ）が閾値（Ｔ）で増加する場合にオン信号であり、前記強度（Ｌ）が閾値（Ｔ’）で減少する場合にオフ信号である
ことを特徴とする請求項１−３のいずれか一項に記載のフォトアレイ。
【請求項５】
当該セル（１０）の前記光電流（Ｉ）の大きさまたは量が、当該セル（１０）の前記輝度（Ｂ）の尺度として使用される
ことを特徴とする請求項１−４のいずれか一項に記載のフォトアレイ。
【請求項６】
前記輝度読み出し回路（３００）は、トランジスタ（Ｍｆｂ）のドレイン（Ｄ）に接続され、当該トランジスタ（Ｍｆｂ）は、ソース（Ｓ）が前記光電流（Ｉ）を生成する前記手段（２０）に接続され、当該手段（２０）は、単一のフォトダイオード（２０）のｎ領域を含むことを特徴とする請求項５に記載のフォトアレイ。
【請求項７】
当該フォトアレイ（１）は、少なくとも一時的に前記変化イベント（３０）の平均速度より遅い速度を含む一定または可変速度で時間（ｔ、ｔ’、ｔ’’）内に連続した時点で各セル（１０）の輝度（Ｂ’）を判断することを特徴とする請求項５または６に記載のフォトアレイ。
【請求項８】
当該フォトアレイ（１）は、各変化イベント（３０）に関連付けられた電流閾値（Ｔ、Ｔ’）に従って、各変化イベント（３０）において時間（ｔ）内に最終時点でサンプル抽出された前記輝度（Ｂ’）を更新することによって、時間（ｔ、ｔ’）内に前記連続した時点のうちの２時点間で各セル（１０）の輝度（Ｂ’’）を予測することを特徴とする請求項７に記載のフォトアレイ。
【請求項９】
当該フォトアレイ（１）は、前記輝度（Ｂ’）が対応するセル（１０）に対して読み出されるときは常に、前記変化検出回路（１００）を再設定することを特徴とする請求項１−８のいずれか一項に記載のフォトアレイ。
【請求項１０】
当該フォトアレイ（１）では、前記変化検出回路（１００）が前記輝度読み出し回路（３００）から完全に独立して機能することを特徴とする請求項５−８のいずれか一項に記載のフォトアレイ。
【請求項１１】
前記輝度読み出し回路（３００）は、各セル（１０）の前記輝度（Ｂ’）を判断するために、一定の静電容量（Ｃ）で各セル（１０）の前記光電流（Ｉ）を統合することを特徴とする請求項５−１０のいずれか一項に記載のフォトアレイ。
【請求項１２】
前記輝度読み出し回路（３００）は、各セル（１０）の前記輝度（Ｂ’）を判断するために、閾値以下のレイジームにおいて動作する少なくとも１つのトランジスタ（Ｍｌｏｇ）を使用して、各セル（１０）の前記光電流（Ｉ）を電圧に対数的に変換することを特徴とする請求項５−１０のいずれか一項に記載のフォトアレイ。
【請求項１３】
前記輝度読み出し（３００）回路は、アナログ電圧として、各セル（１０）の前記輝度（Ｂ’）の尺度である当該セル（１０）の前記光電流（Ｉ）の大きさを示すことを特徴とする請求項１−１２のいずれか一項に記載のフォトアレイ。
【請求項１４】
前記輝度読み出し回路（３００）は、固定された電圧範囲にわたって一定の静電容量で各セル（１０）の前記光電流（Ｉ）を統合し、輝度情報は、前記電圧範囲にわたる統合の開始と終了との間の時間に係る情報に含まれることを特徴とする請求項５−１０のいずれか一項に記載のフォトアレイ。
【請求項１５】
当該フォトアレイ（１）はセル（１０）の位相一次元または二次元アレイを含むことを特徴とする請求項１−１４のいずれか一項に記載のフォトアレイ。
【請求項１６】
前記複数のセル（１０）の各々は、各セル（１０）の範囲を定める外側境界を含み、当該外側境界は矩形状を含むことを特徴とする請求項１−１５のいずれか一項に記載のフォトアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば時間依存性の画像データの検出などのためのフォトアレイ、すなわち、感光性エレメントのアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなフォトアレイは通常、それぞれのセル（画素とも言う）が、各セルの光強度に依存する信号（光電流）を生成する手段（例えば、フォトダイオードまたはフォトトランジスタ）を有する、複数のセル（例えば、セルのアレイ）を含む。セルのアレイは、位相的に、セルの一次元または二次元アレイであってよく、当該セルのアレイは矩形境界を有しても有さなくてもよい。各セルは、特許文献１に詳細に記載されるように構成可能な変化検出回路をさらに含む（特許文献１において、特に変化検出回路は、電圧バッファによって光電流を生成する前記手段を含むフォトセンサ回路から分離される）。
このような変化検出回路は、画素（セル）からの最終変化イベント以降、輝度が閾値で変化したことを信号で伝える変化イベントを非同期に発するように構成される。これらのイベントは特に、各セルに当たっている入射光の対数強度変化を表すため、これらのイベントは、「時間コントラスト」とも言われるものを表す。
【０００３】
特許文献２に開示されるようなフォトアレイを使用する実時間人工視覚は従来、フォトアレイがサンプル抽出されるフレームレートに制限される。急速に変化するものを見るためには高フレームレートを使用しなければならず、そして、このようなフォトアレイは、強力かつ費用の掛かる後処理を必要とする膨大な量の冗長データを生成する。
【０００４】
一方、参考として本明細書に援用される特許文献１に開示された技術的教示によると、視覚センサは、少ない待ち時間および大幅に低減された冗長性によって、シーン反射率の変化に反応することが可能とされるが、静的シーンを検知するには適さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国登録特許第７，７２８，２６９号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／００１５６４７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１００１８２４６８号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｅｒｉｃ  Ｒ．  Ｆｏｓｓｕｍ著、「Ａｃｔｉｖｅ  Ｐｉｘｅｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓ：  Ａｒｅ  ＣＣＤ’ｓ  Ｄｉｎｏｓａｕｒｓ？」  Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．１９００、Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ＩＩＩ、２〜１４頁、１９９３年
【非特許文献２】Ｓ．Ｄｅｃｋｅｒ、Ｄ．ＭｃＧｒａｔｈ、Ｋ．ＢｒｅｈｍｅｒおよびＣ．Ｓｏｄｉｎｉ編、「Ａ  ２５６Ｘ２５６  ＣＭＯＳ  ｉｍａｇｉｎｇ  ａｒｒａｙ  ｗｉｔｈ  ｗｉｄｅ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｒａｎｇｅ  ｐｉｘｅｌｓ  ａｎｄ  ｃｏｌｕｍｎ−ｐａｒａｌｌｅｌ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｏｕｔｐｕｔ」、ＩＥＥＥ  Ｊ．Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ、第３３巻、第１２号、２０８１〜２０９１頁、１９９８年１２月
【非特許文献３】Ｓ．Ｋａｖａｄｉａｓ、Ｂ．Ｄｉｅｒｉｃｋｘ、Ｄ．Ｓｃｈｅｆｆｅｒ、Ａ．Ａｌａｅｒｔｓ、Ｄ．ＵｗａｅｒｔｓおよびＪ．Ｂｏｇａｅｒｔｓ編、「Ａ  ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ＣＭＯＳ  ｉｍａｇｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ｗｉｔｈ  ｏｎ−ｃｈｉｐ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ」、ＩＥＥＥ  Ｊ．Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ、第３５巻、第８号、１１４６〜１１５２頁、２０００年８月
【非特許文献４】Ｂ．Ｃｈｏｕｂｅｙ、Ｓ．Ａｏｙｏｍａ、Ｓ．Ｏｔｉｍ、Ｄ．ＪｏｓｅｐｈおよびＳ．Ｃｏｌｌｉｎｓ編、「Ａｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｓｃｈｅｍｅ  ｆｏｒ  ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ  ＣＭＯＳ  ｐｉｘｅｌｓ」、ＩＥＥＥ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ｊ．、第６巻、第４号、９５０〜９５６頁、２００６年８月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって、本発明の基礎となる課題は、上述した欠点を低減する、要するに、実時間人工視覚により良く適したフォトアレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、複数のセルを備えたフォトアレイであって、当該複数のセルの各々は、当該各々に当たる光の強度に比例する光電流を生成する手段と、前記光電流を生成する前記手段に接続されて、各セルからの先の変化イベント以後、前記強度が閾値だけ変化する次の変化イベントが生じる場合にのみ、出力信号を生成する変化検出回路と、を有し、当該フォトアレイは、さらに、前記光電流を生成する前記手段によって、各セルの輝度を判断するという特徴を有するフォトアレイによって解決される。
【０００９】
本発明によると、さらに、前記光電流（例えば、光電池）を生成する各手段も使用して、各セルの（特に絶対的な）輝度を（例えば、非同期の変化イベントと対照的に一定速度で）予測する。この輝度は、各セルの光電流の量に比例する。
【００１０】
特に、それぞれのセルは、（例えば、各変化検出回路を介して）変化イベントを非同期に検出するように、かつ、前記（例えば、比較的低い）一定速度でサンプル抽出された通常の輝度サンプル間のそれぞれの変化イベントにおいて輝度を更新するように構成される。
【００１１】
特に、本発明によるフォトアレイの前記変化検出回路は、（非同期検出とも称する）各セルの先行する変化イベント以降、各セルの前記光強度が（特に少なくとも）閾値で変化する変化イベントが生じる場合（かつその場合に限り）、出力信号を生成するように構成され、この場合、前記出力信号は、前記強度が閾値で増加する時はいわゆるオン信号であり、前記強度が閾値で減少する時はいわゆるオフ信号である。
【００１２】
特に、前記フォトアレイは、前記セルに接続されるエンコーダを含み、このエンコーダは、出力信号を生成する各セルのアドレス（すなわち、セルのアレイ内の各セルの位置）、および、前記強度が前記閾値で増加したか（オン信号）減少したか（オフ信号）どうかを判断するように構成される。対応するアドレスおよび出力信号（オンまたはオフ）は、イベントとして、特許文献１に詳細に記載されるように、外部受信機によってアクセス可能であるバッファに供給される。
【００１３】
よって、本発明によるフォトアレイは、そのセル（画素）の全てからオンおよびオフイベント（出力信号）を生成することができ、この場合、これらのイベントの速度は、光信号（強度）の変化速度に左右される。これによって、データ量を、そのソースで、すなわち、個々のセル（画素）で、大幅に低減することが可能になるが、これは、入射光の強度が変化する場合、フォトアレイからのデータ通信がほとんど生じないからである。
【００１４】
同時に、各セルの前記単一光電池（例えばフォトダイオードまたはフォトトランジスタ）も、前記セルの輝度（すなわち、光電流の量）を判断するために使用することで、非常に高い時間分解能を実現する変化検出回路の非同期イベントベースの出力によって、比較的低いサンプル速度で輝度を読み出すことができ、依然として、非常に少ない待ち時間で変化に反応することができる。これによって、従来のカメラと比較して、処理されるべきデータ量は大幅に低減する。
【００１５】
特に、各セルに当たる入射光の強度に比例する光電流を生成する前記手段は、光電池、例えば、フォトダイオードまたはフォトトランジスタによって形成され、この場合、特にそれぞれのセルは、単一のフォトダイオードまたはフォトトランジスタ（光電池）だけを含む。
【００１６】
さらに、既に上述したように、変化検出回路は特に、各セルからの（各セルの）先行する変化イベント以降、前記強度が（少なくとも）閾値で変化する変化イベントが生じる場合（かつその場合に限り）、出力信号を生成するように構成され、この場合、前記出力信号は、前記強度が閾値で増加する時はオン信号であり、前記強度が閾値で減少する時はオフ信号である。
その結果、前記入力信号は、それぞれのオンイベントで、すなわち、オン信号が生じるごとに一定の強度（閾値）を加算することによって、また、それぞれのオフイベントで、すなわち、オフ信号が生じるごとに、上記一定の強度を減算することによって復元可能である。
【００１７】
輝度、すなわち、各セル（画素）の光電流の電流量を表す信号を読み出すことができるように、本発明によるフォトアレイは特に、前記信号を読み出すことができるように構成される輝度読み出し回路を含む。
【００１８】
この点について、前記輝度読み出し回路は特に、（例えば、フィードバック）トランジスタのドレインに接続され、この場合、前記トランジスタのソースは、光電流を生成する前記手段に、特に、ｐ領域が特に地上に接続される単一のフォトダイオードのｎ領域に接続される。当然ながら、ｎデバイスをｐデバイスに置き換えることによって、およびその逆もまた同様に、相補形回路を構築することもできる。
【００１９】
本発明による実装形態の重要な特徴は、光電流が、最初に複製されるのではなく、輝度読み出し回路を直接駆動するという事実によって示される。小電流を複製することによって、多大な不整合が取り込まれ、典型的に小光電流には難しいとされる。従って、本発明は、フィードバック回路を利用するため、光電流のいずれの複製の作成も回避する。
【００２０】
この点について、輝度値は光電流（すなわち、フォトダイオード信号）に単調に関連するが、光電流の値に線形的または非線形的に関連してもよく、すなわち、対数画素（セル）の場合、輝度は光電流に対数的に関連する。
【００２１】
変化検出回路は、各画素（セル）からの最終変化イベント以降、輝度が閾値で変化したことを信号で伝える変化イベントを非同期に発する。特に、これらのイベントは対数強度変化を表す。従って、これらのイベントは、以降、「時間コントラスト」とも言われるものを表す。
【００２２】
本発明の一態様によると、フォトアレイ（すなわち、輝度読み出し回路）は、一定または可変速度で時間内に連続した時点で輝度を判断（またはサンプル抽出）するように適合され、この場合、特に前記速度は、変化イベントの平均速度より（特に少なくとも一時的に）小さく、特に前記速度は、アレイのサイズ、前記輝度サンプルを処理するのに利用可能な計算資源、および、前記変化イベントに対する前記輝度サンプルの所望の比率によって、０．１Ｈｚ〜１００Ｈｚ、特に１Ｈｚ〜１００Ｈｚにある。
【００２３】
本発明のさらに別の態様は、変化検出回路の変化イベントを使用して、輝度間で補間および補外することができることである。この点について、フォトアレイは特に、時間内に最終時点でサンプル抽出された輝度に、オンイベントの場合は各閾値を加算すること、および、オフイベントの場合は当該閾値を減算することによって、時間内に、前記連続した時点のうちの２時点間で各セルの輝度を予測するように構成される。この点について、輝度の尺度である光電流の量を電圧によって表すこともできる（下記を参照）。さらにまた、加算／減算された閾値は電圧である。
【００２４】
さらに正確な補外のために、定期的に、すなわち、時間内に上記時点で、この対応する画素（セル）の強度（輝度）を読み出す時はいつでも、変化検出回路を再設定することができ、これは、最終輝度サンプル以降、変化イベントコードの大きさが変化したことを意味する。
【００２５】
輝度を粗く補外するだけで十分な場合、変化検出および強度（輝度）の読み出しは完全に独立したものとすることができる。すなわち、フォトアレイはさらにまた、変化検出回路が輝度読み出し回路から完全に独立したものとされるように構成される。この場合、変化イベントコードの大きさは最終変化イベント以降、変化する。
【００２６】
フォトアレイの各セル（画素）の輝度を読み出すために、前記輝度読み出し回路は特に、従来のＡＰＳ画素で行われるように、各セルの輝度の尺度として、光電流の電流量を判断するために、ある静電容量で各セルの光電流を統合するように構成される（非特許文献１を参照）。
【００２７】
別の可能性によると、輝度読み出し回路は、閾値以下のレイジーム（ｒｅｇｉｍｅ）における１つまたはいくつかのトランジスタを使用して、各セルの光電流を電圧に対数的に変換するように構成される。
【００２８】
輝度を読み出すための上記手法の双方において、輝度情報はアナログ電圧に包含され、その後、具体的には、バッファに格納され、従来の手段によって多重送信され、および、デジタル値に変換される。
【００２９】
第３の手法によると、輝度読み出し回路は、定められた電圧範囲にわたってある静電容量で光電流を統合することができ、さらにまた輝度情報は、その電圧範囲にわたる統合の開始と終了との間の時間内に含まれる。
この手法は、ＡＴＩＳ（Ｃ．Ｐｏｓｃｈ、（Ｂａｄ  Ｆｉｓｃｈｏｕ、ＡＴ）；Ｍ．Ｌｉｔｚｅｎｂｅｒｇｅｒ、（Ｂｒｕｃｋ  ａｎ  ｄｅｒ  Ｌｅｉｔｈａ、ＡＴ）；Ｄ．Ｍａｔｏｌｉｎ、（Ｖｉｅｎｎａ、ＡＴ）；Ｒ．Ｗｏｈｌｇｅｎａｎｎｔ、（Ｗｉｅｎ、ＡＴ）、「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＴＨＥ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＡＮ  ＩＭＡＧＥ  ＩＮ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ  ＦＯＲＭ，ＰＩＣＴＵＲＥ  ＥＬＥＭＥＮＴ  （ＰＩＸＥＬ）  ＦＯＲ  ＡＮ  ＩＭＡＧＥ  ＳＥＮＳＯＲ  ＦＯＲ  ＴＨＥ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＡＮ  ＩＭＡＧＥ  ＡＳ  ＷＥＬＬ  ＡＳ  ＩＭＡＧＥ  ＳＥＮＳＯＲ」、２００７年１１月２２日提出の特許文献３において使用されている。この場合、その統合は変化イベントによって引き起こされる。しかしながら、その実装形態では、ここで開示された光電流を生成するための両用手段（フォトダイオード）ではなく、別個のフォトダイオードおよび読み出し回路が使用されている。
【００３０】
下記では、本発明のさらなる利点および特徴、ならびに本発明の実施形態を、図を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】単一のフォトダイオードの光電流を、変化検出および量の読み出しの双方で（すなわち、輝度読み出し回路を駆動するために）どのように使用できるかを概略的に示す図である。
【図２】積分画素回路を使用した、量の読み出しの実装形態を示す図である。
【図３】図２で示される実施形態の典型的な信号を示す図である。
【図４】電圧変換に対する対数強度の実装形態を示す図である。
【図５】輝度サンプル間の時間コントラストの変化イベントによる、輝度サンプルの補間および補外を示す図である。
【図６】本発明によるフォトアレイの各セルの輝度を判断するために、ある静電容量にわたって光電流を統合するために適合される、変化検出回路および輝度読み出し回路の完全な組み合わせの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、複数のセル１０（図１ではこのようなセル（画素）１０が１つのみ示される）を含む、本発明によるフォトアレイ１の概略図を示す。セル１０は通常、二次元アレイを形成する行および列に配置される。
【００３３】
それぞれのそのようなセル１０は、フォトダイオード２０がＤＶＳフォトセンサ回路（動的視覚センサ用ＤＶＳ）とも言うフォトセンサ回路２００の一部である、光依存性電流（光電流）Ｉを生成するフォトダイオード（または類似のエレメント）２０を含む。特に、フォトダイオード２０は入射光強度Ｌに比例する光電流Ｉを生成する。
【００３４】
各セル１０の単一のフォトダイオード２０は、（フィードバック）トランジスタＭｆｂのソースＳへのそのｎ領域と、地上へのそのｐ領域とに接続され、次に、トランジスタＭｆｂは、ノードＰ１を介して変化検出回路１００、およびさらなるトランジスタＭ’のドレインＤへ、そのゲートＧによって接続され、トランジスタＭ’はそのソースＳが地上へ接続されている。
前記さらなるトランジスタＭ’のゲートＧは、前記フォトダイオード２０のｎ領域、および、フィードバックトランジスタＭｆｂのソースＳに接続される。ノードＰ１（すなわち、トランジスタＭｆｂのゲートＧおよびさらなるトランジスタＭ’のドレインＤ）はさらに、ゲートＧを有するさらに別のトランジスタＭ’’（例えば、ｐチャネル）のドレインＤに接続され、ゲートＧには、低強度Ｌにおけるフォトセンサ回路２００の全体の消費電力を低減することを可能にするフォトアレイ１の全てのセル１０を通して全ての光電流Ｉの合計の対数に比例する電圧Ｖｐｒを印加することができる。
【００３５】
フォトセンサ回路２００のトランジスタＭ’およびＭ’’は、増幅器の一部を形成する。当該増幅器は、実質的対数応答を有するように構成可能であるため、Ｖ＝ｃｏｎｓｔ＋ｋ＊ｌｏｇ（Ｉ）の形式であるノードＰ１における電圧Ｖを有するセンサ信号を生成する。式中、Ｉは光電流であり、ｋおよびｃｏｎｓｔは一定値である。
【００３６】
各セル１０に当たる光の強度Ｌが閾値Ｔ、Ｔ’（図５も参照）で変化する、変化イベント３０を検出するために、それぞれのセル１０はさらに、前記ノードＰ１に接続されている変化検出回路１００を含む。
【００３７】
図６によると、このような変化検出回路１００は、２つの出力信号ＯＮおよびＯＦＦを生成するように構成され、ここで、信号ＯＮは、第１のコンデンサＣ１上の電圧が所定の正の閾値（量）Ｔを超える時に生成されるのに対し、信号ＯＦＦは、前記第１のコンデンサＣ１上の電圧が所定の負の閾値（量）Ｔ’を下回る時に生成される。回路１００は、再設定信号ｎＰｉｘＲｅｓｅｔをトランジスタスイッチＭｐｉｘＲｅｓｅｔに供給することによって再設定可能である。
【００３８】
ＤＶＳ画素（すなわち、フォトセンサ回路２００および変化検出回路（またはイベント生成回路）１００）は、特許文献１の技術的教示において詳細に記載されており、この特徴を、本発明の文脈の中で利用することもできる。
【００３９】
また、一般的に、それぞれのセル１０は、時間ｔ、ｔ’、ｔ’’、…内の所与の時点で光電流Ｉの量を判断するように、または、前記光電流Ｉから、各セル１０の（絶対）輝度の尺度も表す別の信号を（特に統合または変換によって）得るように適合される追加の輝度読み出し回路３００を含む。
【００４０】
図１に示されるように、輝度読み出し回路３００は、フィードバックトランジスタＭｆｂのドレインＤに接続される、すなわち、各セル１０の光電流Ｉによって直接駆動される。よって、各セル１０のそれぞれの単一のフォトダイオード２０は両用のもの、すなわち、非同期の変化イベントを検知するために使用されるものであり、この場合、強度は、前記閾値Ｔ、Ｔ’で、および、各セル１０の輝度を判断可能とする光電流Ｉの量を検知する（判断する）ために、変化する。
図２は、前記輝度が、ある静電容量で光電流を統合することによって判断される実施形態を示す。
【００４１】
従って、輝度読み出し回路３００は、図２によると、フィードバックトランジスタＭｆｂのドレインに接続されるソースを有するトランジスタＭｃａｓを含み、トランジスタＭｃａｓは、電圧Ｖｃａｓが印加されるゲート、および、ノードＰｉｎｔを介してトランジスタＭｒｅｓｅｔのソースに接続されるドレインを有する。
トランジスタＭｒｅｓｅｔは、ＣｏｌＲｅｓｅｔ線に接続されるゲートを含み、このＣｏｌＲｅｓｅｔ線を介して、ＣｏｌＲｅｓｅｔ信号をＭｒｅｓｅｔの前記ゲートに印加することができる。前記ノードＰｉｎｔはさらに、トランジスタＭｓｅｌのドレインに接続されるソースを有するトランジスタＭｂｕｆのゲートに接続される。トランジスタＭｓｅｌのゲートは、ＣｏｌＳｅｌｅｃｔ線に接続され、このＣｏｌＳｅｌｅｃｔ線を介して、ある列のセル１０は各輝度を読み出すために選択可能である。
トランジスタＭｓｅｌのソースは、トランジスタＭｒｏｗＢｕｆｆｅｒがそのドレインを介して接続される、行読み出し線に接続され、トランジスタＭｒｏｗＢｕｆｆｅｒのソースは地上に接続される。また、電圧ＶｂｕｆｆｅｒｂｉａｓがトランジスタＭｒｏｗＢｕｆｆｅｒのゲートに印加される。出力電圧Ｖｏｕｔ（図３も参照）はトランジスタＭｒｏｗＢｕｆｆｅｒのドレインに存在する。
【００４２】
詳細には、光電流Ｉは、この電圧ＶｉｎｔがトランジスタＭｒｅｓｅｔによってグローバルリセットレベルＶＲｅｓｅｔＬｅｖｅｌに再設定された後で、トランジスタＭｂｕｆの寄生ゲート静電容量Ｃで輝度読み出し回路３００において統合される。電圧Ｖｉｎｔはその後、一定の時間Ｔｉｎｔ経過後読み出される。よって、電圧Ｖｉｎｔは、ＶＲｅｓｅｔＬｅｖｅｌ−Ｉ＊Ｔｉｎｔ／Ｃである。
【００４３】
統合中、各電圧Ｖｉｎｔを再設定するためのＣｏｌＲｅｓｅｔ信号は、従来のアクティブ画素センサの画素におけるように、接地されない電圧ＶＣｏｌＲｅｓｅｔＩｎｔＬｖｌで保持される。よって、トランジスタＭｒｅｓｅｔは、統合ノードＰｉｎｔ（Ｖｉｎｔ）で最大電圧振幅を制限して、イベント生成（変化検出）回路１００に対する干渉を回避する。これによるさらなる利点は、図３に示されるように飽和させる画素（セル）１０に対してクリッピングされたハイライトのより緩やかな肩Ｓ’である。
Ｖｉｎｔが降下しすぎないように制限することで、特に変化検出回路（ＤＶＳイベント生成回路）１００に干渉し、（非特許文献２）に開示されるような「段階的再設定」方式を使用してダイナミックレンジを拡張することができる。行並列電流源のトランジスタＭｒｏｗＢｕｆｆｅｒおよびトランジスタＭｂｕｆによって形成されたソースフォロワは、この列がトランジスタＭｓｅｌによる読み出しのために選択される場合、電圧Ｖｉｎｔをバッファに格納する。
【００４４】
図３はこの実施形態における典型的な信号を示す。矢印Ｌは信号Ｖｉｎｔの形状がより高い強度Ｌに向かってどのように変化するかを示す。
【００４５】
従来の二回抽出技法を利用して、再設定中にサンプルを取り出した後統合させ、その出力が２サンプル間の差異である場合の、画素間の変動による影響を低減できる。トランジスタＭｃａｓを使用して、ＶｉｎｔがＶｒｅｓｅｔＬｅｖｅｌに再設定される時に生じる電圧過渡現象からＭｆｂのドレインを遮蔽する。これは、輝度読み出し回路３００から、フォトセンサ２００を通してイベント生成回路（変化検出回路）１００への連結を回避するために重要である。
【００４６】
図４は、光電流Ｉを電圧に対数的に変換する場合のさらなる実施形態を示す。このために、輝度読み出し回路３００は、フィードバックトランジスタＭｆｂのドレインに接続されるソースと、電圧Ｖｃａｓが印加されるゲートと、ノードＰｌｏｇ（Ｖｌｏｇ）を介してトランジスタＭｄのソースに接続されるドレインを有するトランジスタＭｃａｓを含む。
トランジスタＭｄはトランジスタＭｄのドレインに接続されるゲートを含み、この場合、トランジスタＭｄの前記ドレインはさらに、電圧Ｖｇａｔｅが印加されるゲートを有するトランジスタＭｌｏｇのソースに接続される。ノードＰｌｏｇはさらに、トランジスタＭｓｅｌのドレインに接続されるソースを有するトランジスタＭｂｕｆのゲートに接続される。トランジスタＭｓｅｌのゲートは、ＣｏｌＳｅｌｅｃｔ線に接続され、トランジスタＭｓｅｌのソースは行読み出し線に接続される。
行読み出し線にはトランジスタＭｒｏｗＢｕｆｆｅｒがそのドレインを介して接続され、そのソースは地上に接続される。また、電圧ＶｂｕｆｆｅｒｂｉａｓがＭｒｏｗＢｕｆｆｅｒのゲートに印加される。出力電圧Ｖｏｕｔ（図３も参照）はトランジスタＭｒｏｗＢｕｆｆｅｒのドレインに存在する。
【００４７】
詳細には、光電流Ｉは、閾値以下のレイジームで動作するトランジスタＭｌｏｇによって電圧Ｖｌｏｇに対数的に変換される。トランジスタＭｄは任意のものであり、信号振幅を増加させる。Ｍｂｕｆ、ＭｓｅｌおよびＭｃａｓは、図２に関して記載されるのと同じ目的を果たす。図４に示される実施形態によって、いかなる時点においても輝度のサンプル抽出が可能とされるが、これは、回路が光電流を電圧に継続的に変換するからである。（非特許文献３）または（非特許文献４）によって提案されるようなオフセット補正方式を使用して画素間の変動による影響を低減することができる。
【００４８】
図５は、変化検出回路１００によって検出された変化イベント３０を使用した輝度データの補外の概念を示す。実際の輝度Ｂは、フォトアレイ１の対応するセル（画素）１０に当たる光量を示す。一定の間隔Ｒを置いて、すなわち、時間ｔ、ｔ’、ｔ’’’、…で輝度サンプルＢ’を取り出す。輝度の増加または輝度の減少に対応する時間コントラスト（変化）イベント３０が記録される場合、輝度Ｂ’’は電流閾値設定Ｔ、Ｔ’に従って更新される。
【００４９】
矢印Ｃ’によって示されるように、新しい輝度サンプルＢ’が到達するとすぐにドリフト閾値またはノイズ閾値による補外における誤差を補正することができる。一般的に、後続の輝度サンプルＢ’および（時間ｔ、ｔ’、ｔ’’、…における）これらのサンプルの中間の時間コントラスト（変化）イベント３０の数を使用して、対応する画素（セル）１０のイベント−閾値Ｔ、Ｔ’を正確に計算することもできる。それに応じて、フォトアレイ１は、これらのイベント−閾値を判断するように構成可能である。
【００５０】
図６は、各セル１０（ＤＶＳ画素）が、実際の輝度Ｂをより正確に補外できるようにどのように修正されるかを示す。本図によると、トランジスタＭｒｏｓを使用して、画素（セル）１０がＣｏｌＳｅｌｅｃｔを介してアドレス付けされて輝度（ｔｈｅ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）Ｂ’を読み出す時はいつでもイベント生成（すなわち、変化検出回路１００）を再設定する。ＣｏｌＳｅｌｅｃｔは、トランジスタＭｂｕｆおよびトランジスタＭｒｏｗＢｕｆｆｅｒによって形成されたソースフォロワを介して輝度信号Ｖｉｎｔを行読み出し線Ｖｏｕｔに接続する、トランジスタＭｓｅｌを制御する。
行のバッファ用トランジスタＭｒｏｗＢｕｆｆｅｒはバイアス電圧Ｖｂｕｆｆｅｒｂによって制御されて、画素のソースフォロワの電流シンクの機能を果たす。画素（セル）１０がＣｏｌＳｅｌｅｃｔを介して選択される場合、トランジスタＭｒｏｓの電源が入れられ、ｎＰｉｘＲｅｓｅｔを地上に引き寄せる。この作動状態は、画素変化イベントがＡｃｋＣｏｌｕｍｎおよびａｃｋＲｏｗ信号を介して承認される場合と同じである。よって、輝度信号Ｖｉｎｔの読み出しは、変化イベント３０が送信される場合と同じように、変化検出回路１００を再設定する。
図２にあるように、信号ＣｏｌＲｅｓｅｔは輝度信号Ｖｉｎｔを高電圧に再設定する。セル１０を一次元または二次元アレイで配置することができる。シフトレジスタスキャナまたはアドレスデコーダによって単一のセル１０を選択することができる。
【００５１】
本発明の好適な実施形態をここに示しかつ説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲内でさまざまに具体化かつ実践可能であることは明白に理解されるべきことである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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