RS64457B1 - Senzor slike sa konfigurabilnim piksel kolom i postupak - Google Patents

Description

Predmetni pronalazak odnosi se na integrisano kolo senzora slike koje sadrži veći broj piksel kola i odgovarajući postupak.

APS (APS: aktivni piksel senzor) je integrisano kolo senzora slike koje obuhvata više piksela, koji su tipično raspoređeni u redove i kolone. Svaki piksel sadrži fotodetektor, tipično pinovanu fotodiodu i jedan ili više MOSFET pojačivača (MOSFET: metal-oksidpoluprovodnički tranzistor sa efektom polja). CMOS APS-ovi (CMOS: komplementarni metaloksidni poluprovodnik) se široko koriste u kamerama mobilnih telefona, web kamerama, džepnim kamerama, DSLR kamerama (DSLR: digitalni refleksni fotoaparat sa jednim objektivom), kamerama bez ogledala sa izmenjivim objektivom, itd.

APS-ovi sadrže linearni APS i logaritamski APS. Linearni APS ima dobru osetljivost pri niskom intenzitetu osvetljenja, ali dinamički opseg je ograničen maksimalnim kapacitetom punjenja, koji definiše količinu naelektrisanja koju piksel može da sadrži pre nego što se zasiti. Logaritamski APS ima dobar odziv pri visokom osvetljenju i stoga visoki dinamički opseg, ali je osetljivost pri niskom intenzitetu osvetljenja slaba. Različiti pristupi su preduzeti kako bi se kombinovao linearni odziv pri niskom osvetljenju i logaritamski odziv pri visokom osvetljenju.

Fabrike čipova obezbeđuju ćelije piksela slika sa visoko optimizovanom tehnologijom procesa i visoko optimizovanom konfiguracijom radi kreiranja kadrova slika visokog kvaliteta i gustine (standardne APS ćelije). Međutim, ova procedura nije optimalna za procesiranje na osnovu događaja sa niskim kašnjenjem. Poznata je standardna rekonfiguracija koja obezbeđuje logaritamski izlaz, ali ova konfiguracija ima nedostatke u performansama i ne pruža spremno signal za procesiranje piksela lokalnog događaja sa niskim kašnjenjem (paralelno procesiranje piksela).

Standardne ćelije fabrika čipova nisu dizajnirane za logaritamski lokalni izlaz i električna konfiguracija koja pruža dobre performanse u ovoj logaritamskoj konfiguraciji, istovremeno zadržavajući dobre performanse u linearnoj konfiguraciji i omogućavajući električno prebacivanje između konfiguracija, nije očigledna.

CMOS senzor slika (CMOS: Komplementarni Metal-Oksid-Silicijum) se proizvode u velikim količinama u CIS (CIS: CMOS senzor slika) procesima u fabrikama, koji su optimizovani za visoke performanse (niska tamna struja, nizak šum, visoka kvantna efikasnost). CIS proces je optimizovan sa posebnim 3T (3T: tri tranzistora) ili 4T (4T: četiri tranzistora) ćelijama za linearni integralni odziv i može se proširiti na dodatne funkcije, kao što je globalno zatvaranje.

US 2020/084403 A1 se odnosi na senzor slike koji uključuje CMOS senzorski piksel i senzorski piksel za dinamički vid. US 2019/051680 A1 prikazuje uređaj za snimanje na bazi čvrstog materijala, postupak upravljanja i elektronsku opremu.

Cilj pronalaska je da obezbedi senzor slike koji obuhvata poboljšano piksel kolo i odgovarajući postupak, koji pruža visok kvalitet okvira podataka slike, posebno nizak šum pri niskom intenzitetu osvetljenja, kao i visok dinamički raspon i kontinuirane podatke sa niskim šumom za generisanje događaja iz istog niza piksela.

Ovaj cilj se postiže kao što je izloženo u nezavisnim zahtevima. Napredna rešenja su definisana u zavisnim zahtevima.

Prema pronalasku, pronađen je ograničeni skup dodatnih nekritičnih prekidačkih tranzistora, što omogućava ponovnu upotrebu standardne linearne integracione APS ćelije u fabrici, kako bi se dodatno pružio visokokvalitetni kontinuirani logaritamski izlaz lokalno za piksel.

Postoje kompatibilna proširenja predmetnog pronalaska, koja omogućavaju dodatne izlaze (logaritamski izlaz okvira, linearni lokalni izlaz piksela itd.), koji pružaju dodatne funkcije po cenu dodatne površine i/ili potrošnju energije.

Prema tome, ovaj pronalazak pruža proširenje standardne APS ćelije, sa električnom rekonfiguracijom za lokalni logaritamski izlaz piksela sa visokim performansama i niskim kašnjenjem.

Predmetni pronalazak povećava površinu piksel kola (trošak i/ili smanjenje gustine piksela) i stoga se preporučuje za kola koja zahtevaju visokokvalitetni logaritamski izlaz, ali takođe i za jednostavna proširenja dinamičkog raspona senzora slike. Dodatna površina je minimalna i pruža efikasnu realizaciju funkcije, uključujući značajno ponovno korišćenje tranzistora u standardnoj APS strukturi.

Ovaj pronalazak otkriva dalje dodavanje tranzistora optimizovanoj strukturi fabrike, kako bi se selektivno obezbedio kontinuirani lokalni logaritamski izlaz piksela. Logaritamski izlaz proširuje opseg rada ćelije na uslove većeg osvetljenja. Lokalni izlaz piksela je pogodan za odziv sa niskim kašnjenjem na promene uslova osvetljenja.

Dodavanje dodatnih tranzistora, kao što je prikazano u ovom pronalasku, kompatibilno je sa uređajima standardne strukture i njihovim dimenzijama i ne narušava funkciju standardne strukture linearne integracije.

Linearni i logaritamski APS su predloženi odvojeno. Ovaj pronalazak otkriva strukturu u kojoj su ovi režimi kombinovani sa ponovnom upotrebom iste fotodiode, optimizovanom elektronikom za očitavanje, kao i obezbeđivanjem kontinuiranog lokalnog logaritamskog izlaza piksela, koji je pogodan za pružanje odziva sa niskim kašnjenjem na događaje.

Predmetni pronalazak se odnosi na senzor slike koji obuhvata više piksel kola, pri čemu svako piksel kolo sadrži fotodiodu, povezanu između zemlje i čvora sa plutajućim naponom (FD), reset tranzistor (MRST) koji je konfigurisan da bude povezan između prvog napajanja (vrst) i čvora sa plutajućim naponom (FD), i tranzistor sa praćenjem izvora (MSF), pri čemu je njegov odvod konfigurisan tako da je povezan sa drugim napajanjem (vdd), njegova kapija je povezana sa čvorom plutajućeg napona (FD), a njegov izvor je povezan sa tranzistorom za selekciju reda (MSEL). Izlaz tranzistora za selekciju reda (MSEL) je povezan između izvora tranzistora sa praćenjem izvora (MSF) i zajedničkog izlaza kolone. Svako piksel kolo je konfigurisano tako da pruža izlazni signal koji odgovara svetlosti koja pada na fotodiodu. Svako piksel kolo sadrži najmanje jedan dodatni tranzistor (MS2, MS3, MS4 i MVB) za konfigurisanje svakog piksel kola tako da selektivno odaje linearni integracioni signal ili logaritamski signal.

Različita rešenja mogu poželjno implementirati sledeće karakteristike:

poželjno je da svako piksel kolo dodatno obuhvata tranzistor prenosne kapije (MTX) povezan između fotodiode i FD čvora.

Svako piksel kolo može biti konfigurisano tako da generiše logaritamski izlazni signal (vlg out) i dodatno može da sadrži prvi dodatni polarizacioni tranzistor (MVB) povezan između drugog napajanja (vdd) i odvoda tranzistora sa praćenjem izvora (MSF). Drugi dodatni tranzistor (MS2) može povezivati odvod polarizacionog tranzistora (MVB) sa odvodom reset tranzistora (MRST), a treći dodatni tranzistor (MS3) može povezivati odvod reset tranzistora (MRST) sa prvom napajanjem (vrst).

Poželjno je da je treći dodatni tranzistor (MS3) otvoren. Četvrti dodatni tranzistor (MS4) može povezivati odvod i kapiju reset tranzistora (MRST). Tranzistor selekcije reda (MSEL) može biti zatvoren, a izlaz kolone može biti povezan sa uzemljenjem. Poželjno je da svako piksel kolo sadrži izlaz (vlg_out) povezan između odvoda polarizacionog tranzistora (MVB) i odvoda tranzistora sa praćenjem izvora (MSF).

Poželjno je da svako piksel kolo bude konfigurisano tako da generiše logaritamski izlazni signal i dodatno sadrži četvrti dodatni prekidački tranzistor (MS4) koji povezuje odvod i kapiju reset tranzistora (MRST), prvi dodatni polarizacioni tranzistor (MVB) povezan između drugog napajanja (vdd) i tranzistora sa praćenjem izvora (MSF), i treći dodatni tranzistor (MS3) koji povezuje reset tranzistor (MRST) sa prvim napajanjem (vrst). Poželjno je da svako piksel kolo dalje sadrži drugi dodatni tranzistor (MS2) koji povezuje polarizacioni tranzistor (MVB) sa reset tranzistorom (MRST). Poželjno je da je drugi dodatni tranzistor (MS2) otvoren, da je tranzistor selekcije reda (MSEL) zatvoren i da je logaritamski izlaz dostupan na izlazu kolone. Drugim rečima, logaritamski izlaz se može očitati sa izlaza kolone.

Poželjno je da je barem jedan dodatni diodno povezani tranzistor serijski povezan sa drugim dodatnim tranzistorom (MS2) i konfigurisan za multiplikaciju pojačanja u konfiguraciji logaritamske konverzije, ili da je barem jedan dodatni diodno povezani tranzistor paralelno povezan sa trećim dodatnim tranzistorom (MS3) i konfigurisan za multiplikaciju pojačanja u konfiguraciji logaritamske konverzije.

Poželjno je da je, tokom različitih vremenskih intervala, barem jedan tranzistor konfigurisan tako da konfiguriše više piksel kola sekvencijalno u alternativnim konfiguracijama.

Poželjno je da je barem jedan tranzistor konfigurisan tako da konfiguriše naizmenične konfiguracije nezavisno za svako od većeg broja piksel kola, ili za podskupove većeg broja piksel kola, ili da je barem jedan tranzistor konfigurisan tako da konfiguriše naizmenične konfiguracije nezavisno za svako od većeg broja piksel kola ili za podskupove većeg broja piksel kola na osnovu prethodnog izlaznog signala.

Kombinovana linearno-logaritamska integraciona konfiguracija može biti implementirana kao dodatna konfiguracija. Tokom faze integracije, opcioni tranzistor MTX je zatvoren (ON), MS3 je zatvoren (ON), a kapija MRST-a je povezana sa zajedničkim kontrolnim naponom putem napajanja kapije X1. Izlaz kola je iz izvora MSF-a preko tranzistora MSEL.

Senzor slike može biti izrađen od više slojeva poluprovodnika, pri čemu je svaki sloj optimizovan za funkciju tog sloja.

Poželjno je da je senzor slike izrađen od više slojeva poluprovodnika, pri čemu drugi sloj sadrži barem jedan dodatni tranzistor, a prvi sloj sadrži fotodiodu i preostale tranzistore.

Dodatni prekidači za rekonfiguraciju mogu povezivati odgovarajuće čvorove plutajućeg napona (FD) između podskupa susednih piksela.

Ovo može povećati pojačanje, od intenziteta osvetljenja do izlaza, ali po cenu smanjenje rezolucije. Konfiguracija se može povremeno električno rekonfigurisati tokom rada i opcionalno može zavisiti od režima rada ili uslova osvetljenja.

Pseudo-kontinuirani lokalni izlaz piksela može biti kreiran ponavljajućim kratkim vremenima linearne integracije. Dodatni tranzistor MVC može se dodati sa izvorom povezanim na uzemljenje, kapijom povezanom sa referentnim naponom vc i odvodom povezanim sa izvorom MSF-a. MVC obezbeđuje lokalni ponor struje, a lokalni izlaz piksela vln_out je dostupan na odvodu MVC-a. MVC se takođe može nazivati polarizacioni tranzistor.

Dodatno se može obezbediti logaritamski izlaz frejma visokog kvaliteta u električnoj rekonfiguraciji.

U jednom rešenju, svako piksel kolo može dodatno obuhvatiti tranzistor za selekciju reda (MSEL2) povezan između odvoda MSF-a i izlaza kolone, kao i peti dodatni tranzistor (MS5) koji povezuje izvor tranzistora sa praćenjem izvora (MSF) sa uzemljenjem.

Poželjno je da svako piksel kolo dodatno sadrži drugi tranzistor sa praćenjem izvora (MSF2) i tranzistor za selekciju reda (MSEL2), pri čemu je kapija MSF2-a povezana sa odvodom MSF-a, njegov odvod je povezan sa drugim naponom (vdd), a njegov izvor je povezan sa odvodom tranzistora za selekciju reda (MSEL2), a izvor tranzistora za selekciju reda je povezan sa izlazom kolone, kao i peti dodatni tranzistor (MS5) koji povezuje izvor tranzistora sa praćenjem izvora (MSF) sa uzemljenjem.

Svako piksel kolo može dodatno da obuhvata drugi tranzistor sa praćenjem izvora (MSF2) i tranzistor za selekciju reda (MSEL2), pri čemu je kapija MSF2-a povezana sa odvodom MSF-a, njegov odvod je povezan sa drugim naponom (vdd), a izvor je povezan sa odvodom tranzistora za selekciju reda (MSEL2), a izvor tranzistora za selekciju reda je povezan sa dodatnim izlazom kolone.

Ukratko, logaritamski izlaz frejma visokog kvaliteta može dodatno biti obezbeđen u električnoj rekonfiguraciji. U jednom rešenju, napon vlg_out je povezan putem dodatnog tranzistora za selekciju reda (MSEL2) sa linijom kolone, a izvor MSF-a je prebačen na uzemljenje pomoću dodatnog prekidača MS5. U drugom rešenju, napon vlg_out je povezan putem drugog tranzistora sa praćenjem izvora (MSF2) i tranzistora za selekciju reda (MSEL2) sa postojećom linijom kolone, a izvor MSF-a je prebačen na uzemljenje pomoću dodatnog prekidača MS5. U trećem rešenju, napon vlg_out je povezan putem drugog tranzistora sa praćenjem izvora (MSF2) i tranzistora za selekciju reda (MSEL2) sa dodatnom linijom kolone.

Pronalazak takođe obuhvata i odgovarajući postupak.

Pronalazak je opisan uz referisanje na sledeće crteže:

Crtež 1a prikazuje linearno 3T kolo senzora slike u skladu sa poznatim stanjem tehnike,

Crtež 1b prikazuje logaritamsko kolo senzora slike u skladu sa poznatim stanjem tehnike,

Crtež 2 prikazuje rekonfigurabilno linearno i logaritamsko izlazno kolo u skladu sa poznatim stanjem tehnike,

Crtež 3 prikazuje logaritamsko izlazno kolo u skladu sa poznatim stanjem tehnike,

Crtež 4 prikazuje kombinovano linearno i logaritamsko kolo u skladu sa poznatim stanjem tehnike,

Crtež 5 prikazuje kolo sa pristupom brojanja u skladu sa poznatim stanjem tehnike,

Crtež 6 prikazuje linearno 4T kolo senzora slike u skladu sa poznatim stanjem tehnike,

Crteži 7a i 7b prikazuju logaritamsko kolo u skladu sa rešenjem predmetnog pronalaska,

Crteži od 8a do 8c prikazuju logaritamsko kolo u skladu sa rešenjem predmetnog pronalaska,

Crteži od 9 do 13 prikazuju kola u skladu sa različitom rešenjima predmetnog pronalaska.

Iste referentne oznake na crtežima označavaju iste ili slične elemente. Ako nije drugačije naznačeno, crteži takođe mogu prikazivati iste delove kola u istim ili sličnim elementima ili delovima na odgovarajućim crtežima. Budući da se prekidačka funkcija opisana u nastavku može ostvariti putem tranzistora, termini prekidač i tranzistor mogu se koristiti naizmenično.

Crtež 1a i 1b šematski prikazuju piksel klasičnog Lin-Log senzora slike (Lin-Log: linearno-logaritamski) u primeru 3T piksela (3T: tri tranzistora), prikazanog u referenci N. Tu et al., "CMOS active pixel sensor with combined linear and logarithmic mode operation", Proc. IEEE Canadian Conf. Electrical and Computer Engineering, 1998, str. 754-757. U modu linearne integracije, prikazanom na crtežu 1a, piksel se resetuje uključivanjem tranzistora za reset, MRST. Nakon isključivanja tranzistora za reset, MRST, i nakon određenog vremena integracije, naboj na fotodiodi se očitava putem pojačala koje sadrži unutar-pikselni tranzistor sa praćenjem izvora, MSF, uključivanjem tranzistora za selekciju reda, MSEL. Tranzistor za očitavanja, MSF, konfigurisan je kao pratilac izvora i deluje kao bafer koji omogućava očitavanje napona piksela bez uklanjanja akumuliranog naboja. Njegov izvor napajanja, vdd, obično je isti kao i izvor napajanja tranzistora za reset, vrst. Očitani pad izlaznog napona od resetovane vrednosti proporcionalan je intenzitetu osvetljenja i vremenu integracije.

U logaritamskom modu prikazanom na crtežu 1b, kapija reset tranzistora, MRST-a, spojena je sa napajanjem vrst i radi u području slabe inverzije. U tom području, pad napona između odvoda i ulaza tranzistora je logaritamski proporcionalan struji, koja je postavljena fotodiodom. Napon tranzistora prenosi se na izlaz putem tranzistora sa praćenjem izvora MSF i tranzistora za selekciju MSEL, kao i u linearnom načinu rada.

Crtež 6 prikazuje 4T piksel, koji sadrži iste elemente kao i 3T piksel, ali dodatno ima transfer kapiju MTX, između čvora plutajućeg napona FD i fotodiode PD. Zatvaranje reset tranzistora MRST i transferne kapije MTX resetuje potencijal čvora plutajućeg napona FD i fotodiode na napon vrst, koji može odgovarati naponu napajanja vdd, čime se uklanja sav integrisani naboj. Budući da je reset tranzistor tipa „n“, ova operacija predstavlja meko resetovanje, a konačni potencijal je granični napon, manji od vrst.

Integracija naelektrisanja-naboja se sprovodi s isključenim MTX, a naelektrisanje se prenosi na čvor sa plutajućima naponom (FD) uključivanjem MTX-a nakon vremena integracije. Tranzistor sa praćenjem izvora MSF i tranzistor selekcije MSEL ponovno biraju jedan red iz piksel matrice, koji se čita pomoću elektronike za očitavanje.

Takođe, postoje i druge konfiguracije piksela poput 5T i 6T piksela. Dodavanjem dodatnih tranzistora mogu se ostvariti funkcije poput globalnog zatvarača (shutter), za razliku od uobičajenog skrolujućeg zatvarača (rolling shutter).

Logaritamski način rada prikazan na crtežu 1b ima sledeće nedostatke: (i) signal je vezan za izvor napajanja (ii) logaritamski izlaz je prisutan na liniji kolone i nije izravno dostupan za lokalnu obradu.

Poznate su alternativne logaritamske konfiguracije koje nude poboljšani odziv. Rad J. Guo et al., 2008, SENSORS, 2008 IEEE, prikazuje električnu rekonfiguraciju između linearnih i logaritamskih načina rada, ali bez lokalnog piksel izlaza. To je prikazano na crtežu 2. P. Lichtsteiner et al., 2008, IEEE JOURNAL OF SOLIDSTATE CIRCUITS, VOL. 43, NO. 2, FEBRUARY 2008, prikazuje lokalni piksel izlaz, ali bez mogućnosti rekonfiguracije između linearnih i logaritamskih konfiguracija, kao što je prikazano na crtežu 3.

Postoje konfiguracije, vidi crtež 4, W. Chou et. al., 2012, SENSORS, 2012 IEEE, koje obezbeđuju kombinovani linearno-logaritamski odziv bez rekonfiguracije, sa linearnim odzivom pri niskim intenzitetima osvetljenja i logaritamskim odzivom pri visokim intenzitetima osvetljenja. Ovi senzori slike pružaju odziv visokog dinamičkog raspona, ali ne pružaju kontinuirani lokalni piksel izlaz za detektovanje na osnovu događaja s malim kašnjenjem.

Prijavljena su alternativna rešenja sa višestrukim vremenom ekspozicije, S.D. Freedman, 2015, 2nd International Conference on Knowledge-Based Engineering and Innovation (KBEI), i postupci konverzije bazirani na vremenu, npr. u skladu sa crtežom 5, M. Goto et al., 2016, 2016 IEEE SOI-3D-Subthreshold Microelectronics Technology Unified Conference (S3S), koji obezbeđuju logaritamski odziv na svetlost i proširuju dinamički raspon senzora slike. Ove konfiguracije nisu prikladne za pružanje kontinuiranog lokalnog piksel izlaza za detektovanje na osnovu događaja s malim kašnjenjem.

Crtež 6 šematski prikazuje koncept konfiguracije piksel kola senzora slike u skladu sa 4T konfiguracijom. Ovaj mod omogućuje linearni način integracije, gde se tranzistori MRST, MSF, MSEL i MTX koriste u svojoj standardnoj funkciji. Ova konfiguracija može se koristiti kako za globalni, tako i za i skenirajući način rada zatvarača. MTX se može izostaviti da bi se obezbedio rad kao u 3T kolu.

Neke standardne ćelije omogućavaju dodatne funkcije, poput dodatnog raspona pojačanja, koje se implementiraju dodavanjem tranzistora, čime se kreiraju strukture 5T, 6T, ... nT. Pronalazak je kompatibilan sa ovim proširenjima standardnih ćelijskih elemenata.

Rad piksela u ovoj konfiguraciji sastoji se od četiri faze. (i) U fazi resetovanja FD-a, signal reset je visok, a tranzistor MRST je uključen. FD čvor je povezan sa vrst naponom i bilo kakvo integrisano naelektrisanje iz prethodnog ciklusa se prazni. (ii) U fazi akumulacije naelektrisanja PD-a, MTX je isključen, a fotogenerisani nosioci se akumuliraju u PD-u kada pada svetlost. (iii) U fazi prenosa naelektrisanja PD-a, MTX je uključen, a akumulirano naelektrisanje se prenosi sa PD-a na FD i konvertuje u napon. (iv) U fazi očitavanja napona FD-a, MSEL je aktiviran i preneto naelektrisanje se zadržava na FD-u. Napon FD-a se očitava na liniji kolone putem tranzistora sa praćenjem izvora MSF, kada je signal sel visok.

Crtež 7a šematski prikazuje konfiguraciju piksel kola senzora slike prema predmetnom pronalasku, koje omogućava logaritamski režim, pri čemu se očitavanje vrši na izlazu vlg_out. MRST, MSF i MSEL su komponente koje se ponovno koriste iz ranije opisanog 4T kola. Fotodioda, PD, je povezana između zemlje i čvora FD. Kapija tranzistora sa praćenjem izvora, MSF, je povezana sa čvorom FD, njegov odvod je povezan sa izlaznom linijom, vlg_out, a izvor je povezan sa zemljom. Izvor polarizacijskog tranzistora, MVB, je povezan sa izlaznom linijom vlg_out, njegova kapija je povezana sa polarizacijskim naponom vb, a odvod je povezan sa napajanjem vdd. Tranzistor MRST je povezan kao diodno spojeni tranzistor, pri čemu je odvod povezan sa izlaznom linijom vlg_out, a izvor je povezan sa čvorom FD.

Struja tranzistora MRST je definisana strujom koja protiče kroz fotodiodu PD. MRST radi sa slabom inverzijom, a odnos struje i napona je dat izrazom:

Dakle, signal vlg_out je logaritamska funkcija plus konstantna ofset vrednost<određena polarizacijom:>

gde je struja kada je vlg_out za tranzistor MSF, je faktor nagiba,

je termalni napon, a je granični napon MRST-a. Prema tome, struja kroz tranzistor MRST se pretvara u dobro definisan izlazni napon na izlaznoj liniji vlg_out.

U odnosu na logaritamski mod prikazan na slici 1b, ovaj način rada je povoljniji, jer uključuje pojačivačku povratnu petlju, a ima i sledeće prednosti:

− lokalni izlazni signal piksela pogodan za kontinuirani rad i generisanje događaja sa niskim kašnjenjem

− redukcija šuma

− poboljšana brzina izlaza, posebno pri niskoj struji fotodioda

− poboljšana nezavisnost opterećenja i šuma na izlazu

− fiksirani napon polarizacije za fotodiodu, koji daje konstantne radne uslove

− otpornost na šum povezan sa napajanjem

U odnosu na logaritamski mod prikazan na crtežu 3, ovaj način rada ima prednosti jer obezbeđuje:

− smanjenje napona odvod-izvor preko tranzistora MRST, prigušivajući curenje odvodizvor i odvod-masa curenje u ovom tranzistoru, koji se ponovno koristi iz standardne 4T strukture.

− konfiguraciju tranzistora koja se može dobiti sa skupom standardnih dodatnih prekidača.

Logaritamski način rada prikazan na crtežu 3 može biti implementiran alternativnim povezivanjem prekidača MS4 između odvoda tranzistora MSF i kapije tranzistora MRST.

Dodatni diodno povezani tranzistori mogu da se opciono serijski dodaju tranzistoru MRST, u konceptualnom električnom kolu. Ovi tranzistori funkcionišu na isti način i

1

obezbeđuju dodatno pojačanja napona. Ovi tranzistori nisu ponovno upotrebljen proizvod iz standardne fabričke ćelije, već predstavljaju dodatni trošak (površinu), ali su kompatibilni sa izumom.

Poželjno je da se barem jedan dodatni diodno povezani tranzistor serijski poveže sa drugim dodatnim tranzistorom (MS2) i konfiguriše za množenje pojačanja u konfiguraciji logaritamske konverzije, ili da se barem jedan dodatni diodno povezani tranzistor poveže paralelno sa trećim dodatnim tranzistorom (MS3) i konfiguriše za množenje pojačanja u konfiguraciji logaritamske konverzije. Ovo je prikazano na crtežu 7b.

Crtež 8a šematski ilustruje još jednu konfiguraciju piksel kola senzora slike u skladu sa predmetnim pronalaskom, koja se može ostvariti rekonfiguracijom piksel kola. Treća konfiguracija piksela pruža alternativni logaritamski režim ekvivalentan režimu prikazanom u trenutnom stanju tehnike, pogledaj takođe crtež 1b. U ovom režimu, foto-struja teče kroz tranzistor MRST, a očitavanje čvora plutajućeg napona FD se vrši zatvaranjem tranzistora MSEL za selekciju reda. Fotodioda PD je povezana između mase i čvora plutajućeg napona FD. Tranzistor MSF sa praćenjem izvora je povezan preko svoje kapije sa čvorom plutajućeg napona FD, preko svog odvoda sa napajanjem vdd i preko svog izvora sa tranzistorom MSEL za selekciju reda. Kapija i odvod tranzistora MRST su povezani sa logaritamskog izvorom napajanja vrst, a izvor je povezan sa čvorom plutajućeg napona FD.

Ovaj alternativni logaritamski mod je omogućen predmetnim pronalaskom, bez dodatnih tranzistora u piksel kolu. Takođe može biti koristan u nekim rešenjima radi proširivanja dinamičkog raspona za rad sa frejmom slike bez dodatnih troškova, tj. silicijumske površine.

Alternativna logaritamska konfiguracija može se kombinovati sa konfiguracijom linearne integracije, kao što je prikazano na crtežu 8c. Rad piksela u ovoj kombinovanoj loglin konfiguraciji sastoji se od tri faze. (i) U fazi resetovanja FD čvora, tranzistor MRST je uključen. FD čvor je povezan sa vrst i bilo kakvo integrisano naelektrisanje prethodnog ciklusa se prazni. (ii) U fazi akumulacije naelektrisanja PD, foto-generisani nosioci se akumuliraju na FD čvoru i pretvaraju se u napon. Kapija MRST je povezana sa nižim kontrolnim naponom, preko sniženog napajanja kapije X1, kao što je prikazano na crtežu 8c. Kada se napon FD čvora isprazni na dovoljno nisku vrednost, preko struje fotodiode, MRST počinje da provodi (iv). U fazi očitavanja napona FD čvora, MRST se isključuje, MSEL se aktivira, a preneto naelektrisanje se zadržava na FD čvoru. Napon FD čvora se očitava na liniji kolone, putem MSF-a, kada je signal sel jak.

Odziv kola pri niskim intenzitetima osvetljenja je linearan, jer MRST ne provodi struju, a promena napona FD čvora proporcionalna je intenzitetu osvetljenja i vremenu integracije. Pri visokom intenzitetu osvetljenja, MRST pruža logaritamski odziv napona, a napon FD čvora je logaritamska funkcija intenziteta.

Ova konfiguracija je dobro poznata i kompatibilna sa predmetnim pronalaskom. Njena prednost je to što pruža dodatni dinamički raspon za podatke frejma slike. Linearni odziv je oslabljen, jer se izolacija koju obezbeđuje standardni fabrički transfer tranzistor MTX, ne koristi.

Kao i kod prvog logaritamskog moda, opisanog gore, u konceptualnom kolu alternativne konfiguracije mogu se dalje dodati diodno povezani tranzistori, serijski povezani sa tranzistorom MRST. Ovi tranzistori rade na isti način i obezbeđuju višestruko povećanje pojačanja napona. Ovi tranzistori nisu deo ponovno upotrebljeni proizvod standardne fabričke ćelije i predstavljaju dodatni trošak (površinu), ali su kompatibilni sa pronalaskom.

Piksel kolo prikazano na crtežu 9 omogućava prvu konfiguraciju piksela sa prvim linearnim modom integracije u skladu sa crtežom 6, drugu konfiguraciju piksela sa optimizovanim modom integracije u skladu sa crtežom 7a i treću konfiguraciju piksela sa alternativnim logaritamskim modom u skladu sa crtežom 8a.

Jezgro je 4T piksel sa crteža 6, gde je prikazan unutar donjeg isprekidanog pravougaonika na crtežu. Fotodioda PD i tranzistori MRST, MSF i MSEL su deo 4T ćelije. Gornji isprekidani pravougaonik prikazuje dodatno električno kolo, koje se koristi za rekonfiguraciju piksela i sastoji se od četiri tranzistora (MS2, MS3, MS4, MVB) i jedne logičke kapije, X1.

Fotodioda PD je povezana preko prenosnog tranzistora MTX sa čvorom FD plutajućeg napona.

Tranzistor MRST je povezan između čvora FD plutajućeg napona i drugog prekidača MS3, koji je dalje povezan sa izvorom napajanja vrst. Kapija MRST-a je povezana na izlaz tristatne logičke kapije X1. Funkcionisanje X1, MRST i MS3 obezbeđuje način za resetovanje čvora FD.

Prekidač MS4 dalje povezuje kapiju i odvod tranzistora MRST. Ova veza se koristi kako bi se omogućilo ponovno korišćenje tranzistora MRST, kao tranzistora koji pretvara linearnu foto-struju u logaritamski napon, u logaritamskim modovima.

Kapija tranzistora MSF je povezana sa čvorom FD plutajućeg napona, izvor je povezan sa prekidačkim tranzistorom za selekciju MSEL, a odvod je povezan sa odvodom tranzistora MVB, koji je dalje povezan sa izvorom napajanja vdd. Tranzistor MSF kreira kolo pratioca izvora, kako bi se kopirao napon čvora FD na liniju kolone, u konfiguracijama u kojima se koristi ova funkcija.

Izvor tranzistora MVB je povezan sa napajanjem vdd, odvod sa izlaznim čvorom vlg_out, a kapija sa signalom vb. Ovaj tranzistor se koristi kao prekidač (uključen) u konfiguracijama gde se zahteva funkcija tranzistora sa praćenjem izvora MSF-a, a kao izvor struje gde je potreban izlaz na vlg_out.

Prekidač MS2 je povezan između odvoda tranzistora MRST i vlg_out i zatvoren je u prvom logaritamskom režimu.

Rekonfigurabilno kolo omogućava dobijanje podataka frejma slike visokog kvaliteta (niski šum pri slabom osvetljenju), kao i širok dinamički raspon i kontinuirane podatke sa niskim šumom za generisanje događaja iz iste matrice piksela.

Ponovna upotreba fabričke 4T ćelije ima prednosti iz sledećih razloga:

− ove ćelije su obezbeđene na optimizovanoj površini, uključujući optimizaciju tehnologije za optimizaciju površine

− ove ćelije su obezbeđene sa optimizovanim performansama, uključujući optimizaciju tehnologije za optimizaciju performansi

− raspoložive su informacije o karakteristikama ovih ćelija

− raspoložive su informacije o pouzdanosti ovih ćelija

− raspoložive su informacije o stepenu uspešnosti proizvodnje ovih ćelija

− fabrike imaju obavezu da održe specificirane performanse ćelije prilikom promena tehnologije

− migracija dizajna sa jednog procesnog čvora na drugi je olakšana dostupnošću informacija o karakteristikama.

U režimu linearne integracije (vidi crtež 6), MS2, MS4 i MS5 su otvoreni, dok su MS3 i MVB zatvoreni. MRST se koristi kao reset tranzistor, a MTX, MSF i MSEL imaju svoju uobičajenu funkciju tokom linearnog funkcionisanja. Efektivno kolo odgovara crtežu 6.

U prvom logaritamskom režimu (vidi crtež 7a), MS3 je otvoren, X1 je neaktivan, dok su MS2, MS4 i MTX zatvoreni. Prednapon vb je povezan sa konfigurabilnim prednaponom. Tranzistor MSEL je kratko spojen povezivanjem kontrolnog signala sel sa napajanjem vdd, a linija kolone je povezana sa uzemljenjem. Efektivno kolo odgovara crtežu 7a. Foto-struja IPD koja teče kroz MTX i MRST se, prema tome, kontinuirano pretvara u izlazni napon vlg_out, pružajući logaritamski odziv.

1

U jednom rešenju, napon vlg_out se koristi lokalno za procesiranje unutar piksela. U narednom rešenju, napon vlg_out se povezuje preko dodatnog tranzistora za selekciju reda (MSEL2) sa linijom kolone, a izvor MSF-a se spaja na uzemljenje preko dodatnog prekidača MS5. U daljem rešenju, napon vlg_out se povezuje preko drugog tranzistora sa praćenjem izvora (MSF2) i tranzistora za selekciju reda (MSEL2) sa postojećom linijom kolone, dok se izvor MSF-a spaja na uzemljenje preko dodatnog prekidača MS5. U narednom rešenju, napon vlg_out se povezuje preko drugog tranzistora sa praćenjem izvora (MSF2) i tranzistora za selekciju reda (MSEL2) sa dodatnom linijom kolone.

U alternativnom logaritamskom režimu, MS2 je otvoren, X1 je neaktivan, dok su MS3, MS4, MTX i MVB zatvoreni. MSEL se koristi kao selektor reda i kada je red izabran, logaritamski napon je kontinuirano dostupan na liniji kolone. Efektivno kolo prema ovoj konfiguraciji odgovara crtežu 1b. Ova konfiguracija režima je kompatibilna sa evaluacijom piksela na postojećoj liniji kolone bez dodatnih tranzistora.

Senzor slike može, s vremena na vreme, električno rekonfigurisati celokupan raspored piksela između alternativnih konfiguracija. Prednost ovoga je da se mogu obezbediti podaci različitog kvaliteta iz istog senzora slike, na primer, podaci frejma slike visokog kvaliteta pri slabom osvetljenju i dinamički odgovor sa malim kašnjenjem.

Senzor slike takođe može istovremeno električno rekonfigurisati različite regione (podskupove piksela) u različitim konfiguracijama, pri čemu se podskup može menjati s vremena na vreme. Prednost ovoga je da se istovremeno mogu dobiti različiti kvaliteti podataka iz različitih regiona slike.

Senzor slike može promeniti konfiguraciju celokupnog rasporeda piksela ili raspored podskupova piksela na osnovu izlaza slike iz prethodnog vremenskog intervala. Prednost ovoga je da se mogu obezbedili podaci visokog kvaliteta u promenljivim uslovima osvetljenja.

U narednom rešenju, dodatni prekidači za rekonfiguraciju povezuju ekvivalentne FD čvorove između podskupa susednih piksela u logaritamskoj konfiguraciji, pri čemu je obezbeđen jedan MRST tranzistor za očitavanje. Na taj način, više fotodioda se povezuje paralelno, povećavajući ukupnu struju fotodioda kroz aktivni MRST tranzistor, što rezultuje većim naponom i većim pojačanjem, od intenziteta osvetljenja do izlaznog napona. Prednost ovoga je da se poboljšava odnos signala i šuma i poboljšava se brzinu reagovanja.

U narednom rešenju, prikazanom na crtežu 10, stvara se kvazi-kontinuirani lokalni izlaz piksela na osnovu konfiguracije linearne integracije, implementacijom ponavljajućih kratkih vremena linearne integracije. Dodatni tranzistor MVC se dodaje, sa izvorom povezanim na uzemljenje, kapijom na referentni napon vc i odvodom na izvor MSF-a. MVC pruža lokalni ponor struje, a lokalni izlaz piksela je dostupan na odvodu MVC-a.

Ovo rešenje je povoljno, jer smanjuje šum u radu lokalnog kontinualnog procesiranja piksela pri nižim intenzitetima osvetljenja. U kombinaciji sa logaritamskim procesiranjem pri višim nivoima osvetljenja, ovim se obezbeđuje prošireni dinamički raspon za lokalno procesiranje i odgovor sa malim kašnjenjem.

Brzina reagovanja je smanjena u ovom načinu rada (povećano kašnjenje), ali brzina je i dalje veća od kompletnog izlaza kadra.

Prema daljoj konfiguraciji, prikazanoj na crtežima od 11 do 13, visokokvalitetan logaritamski izlaz frejma dodatno je dostupan u električnoj rekonfiguraciji. U jednom prikazanom primeru na crtežu 11, napon vlg_out je povezan putem dodatnog tranzistora za selekciju reda (MSEL2) sa linijom kolone, a izvor MSF-a je spojen na uzemljenje dodatnim prekidačem MS5. U narednom primeru, prema crtežu 12, napon vlg_out je povezan putem drugog tranzistora sa praćenjem izvora (MSF2) i tranzistora za selekciju reda (MSEL2) sa postojećom linijom kolone, a izvor MSF-a je spojen na uzemljenje dodatnim prekidačem MS5. U narednom rešenju, napon vlg_out je povezan putem drugog tranzistora sa praćenjem izvora (MSF2) i tranzistora za selekciju reda (MSEL2) sa dodatnom linijom kolone.

U jednom rešenju, integralno kolo senzora slike izrađeno je od jednog sloja poluprovodnika.

U drugom rešenju, senzor slike izrađen je od više slojeva poluprovodnika, pri čemu je poluprovodnički tip svakog sloja optimizovan za funkciju tog sloja.

Ova implementacija ima prednosti, jer optimizacija poluprovodničkih procesa prema funkciji omogućava: (i) poboljšanje performansi, (ii) smanjenje površine silicijuma, a samim tim i smanjenje veličine uređaja i troškova uređaja. Izmenjena fizička struktura poboljšava optičke performanse u smislu (i) faktora popunjenosti, (ii) kvantne efikasnosti i smanjuje električne smetnje između linija kontrolnih signala i fotosenzorskog kola.

Konkretno, standardna fabrička bazna ćelija može da se implementira na jednom sloju poluprovodnika, gde je taj sloj optimizovan u smislu optičke performanse, gustine ćelije i faktora popunjenosti. Dodatni prekidački tranzistori se realizuju na dodatnom sloju poluprovodnika.

Predložena struktura omogućava rekonfiguraciju sa ograničenim brojem veza između slojeva poluprovodnika po pikselu. U jednom rešenju, referisanom na crtežu 9, potrebne su tri veze po pikselu da bi se implementirale sve opisane konfiguracije.

1

Kao zaključak, režim linearne integracije se koristi za visoku osetljivost pri niskim nivoima osvetljena i rad u frejm modu, kao kod klasičnog 4T piksela. Dinamički raspon se može proširiti za rad u frejm modu, korišćenjem alternativnog logaritamskog režima bez dodatnih troškova (površine), ili korišćenjem prvog logaritamskog režima za poboljšanje performansi uz dodatne troškove (površinu).

Prvi logaritamski režim pruža kontinuirani izlazni signal visokog kvaliteta za lokalno procesiranje piksela, pogodan za generisanje reakcije na događaje.

Radni režimi se dobijaju električnom rekonfiguracijom sa malim dodatnim troškovima u odnosu na standardna fabrička 3T ili 4T kola, obezbeđujući istovremeno visokokvalitetne podatke o frejmovima slike i kontinuirani, visokokvalitetni piksel-lokalni logaritamski odziv za procesiranje događaja iz iste matrice piksela.

Korišćenje iste matrice za linearni i logaritamski radni režim je povoljno, jer:

− geografska korelacija podataka frejmova slika i podataka o događajima je jednostavna, jer se koriste isti pikseli. Nije potrebno precizno, vremenski stabilno i vibracijski stabilno usaglašavanje ili kalibracija višestrukih sistema slika (optika) ili kompenzacija optičkih aberacija, distorzija ili hromatskih odziva

− u nekim rešenjima se eliminiše potreba za drugim senzorom slike, što redukuje volumen kamere, potrošnju energije i troškove, a poboljšava se pouzdanost.

Većina piksela se obično organizuje u dvodimenzionalnu mrežu sa "redovima" i "kolonama". Treba napomenuti da se definicija "redova" i "kolona" može međusobno zameniti bez uticaja na pronalazak. Takođe treba napomenuti da su moguće i druge geometrijske konfiguracije, koje se mapiraju na dvodimenzionalnu mrežu, ali to ne utiče na promenljivost pronalaska.

Konfiguracije u skladu sa gore opisanim rešenjima mogu se povremeno električno rekonfigurisati tokom rada i opcionalno mogu zavisiti od radnog režima ili od uslova osvetljenja.

Ostali aspekti, karakteristike i prednosti biće jasni iz prethodnog rezimea, kao i iz opisa, uključujući figure i zahteve.

Iako je pronalazak ilustrovan i detaljno opisan uz crteže, takvu ilustraciju i opis treba smatrati ilustrativnim i datim kao primer, a ne ograničavajućim. Razume se da mogu biti izvršene promene i modifikacije od strane stručnih lica ostajući u okviru pratećih zahteva. Konkretno, predmetni pronalazak obuhvata dalja rešenja, sa bilo kojom kombinacijom karakteristika iz različitih rešenja opisanih gore ili u nastavku.

1

Pored toga, u zahtevima, reč "obuhvata" ne isključuje druge elemente ili korake, a neodređeni član "jedan" ili "jedna" ne isključuje mogućnost množine. Jedna jedinica može obavljati funkcije nekoliko elemenata navedenih u zahtevima. Izrazi "suštinski", "približno", "oko" i slični, u vezi sa osobinom ili vrednošću, takođe tačno definišu tu osobinu ili vrednost. Bilo kakve referentne oznake u zahtevima ne treba shvatati kao ograničenje opsega pronalaska.

1

Claims (14)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Senzor slike koji sadrži veći broj piksel kola, od kojih svako sadrži:

fotodiodu povezanu između uzemljenja i čvora plutajućeg napona (FD),

tranzistor za resetovanje (MRST), pri čemu je njegov odvod konfigurisan tako da je povezan sa prvim izvorom napajanja, a izvor je povezan sa čvorom plutajućeg napona (FD),

tranzistor sa praćenjem izvora (MSF), pri čemu je njegov odvod konfigurisan tako da je povezan sa drugom izvorom napajanja, kapija je povezana sa čvorom plutajućeg napona (FD), a izvor je povezan sa tranzistorom za selekciju reda (MSEL), pri čemu je tranzistor za selekciju reda (MSEL) povezan između izvora tranzistora sa praćenjem izvora (MSF) i zajedničkog izlaza kolone,

pri čemu je svako piksel kolo konfigurisano za generisanje izlaznog signala koji odgovara svetlu koja pada na fotodiodu; i

pri čemu svako piksel kolo sadrži bar jedan dodatni tranzistor, za konfigurisanje svakog piksel kola tako da selektivno odaje linearni integracioni signal ili logaritamski signal, naznačen time što svako piksel kolo dalje sadrži:

prvi dodatni polarizacioni tranzistor (MVB), pri čemu je njegov izvor povezan sa drugim izvorom napajanja, a odvod je povezan sa odvodom tranzistora za praćenje izvora (MSF), i

drugi dodatni tranzistor (MS2) konfigurisan za povezivanje odvoda polarizacionog tranzistora (MVB) sa odvodom tranzistora za resetovanje (MRST), i

treći dodatni tranzistor (MS3) konfigurisan za povezivanje odvoda tranzistora za resetovanje (MRST) sa prvim izvorom napajanja, i

četvrti dodatni tranzistor (MS4) konfigurisan za povezivanje odvoda tranzistora za resetovanje (MRST) sa kapijom tranzistora za resetovanje (MRST),

naznačen time što u svakom piksel kolu, kada je konfigurisano za generisanje logaritamskog izlaznog signala:

drugi dodatni tranzistor (MS2) povezuje odvod polarizacionog tranzistora (MVB) sa odvodom tranzistora za resetovanje (MRST),

treći dodatni tranzistor (MS3) je otvoren, i

četvrti dodatni tranzistor (MS4) povezuje odvod i kapiju tranzistora za resetovanje (MRST),

tranzistor za selekciju reda (MSEL) je zatvoren, a izlaz kolone je povezan sa uzemljenjem,

pri čemu svako piksel kolo sadrži izlaz (vlg_out) povezan između polarizacionog tranzistora (MVB) i tranzistora sa praćenjem izvora (MSF).

2. Senzor slike koji sadrži veći broj piksel kola, od kojih svako sadrži:

fotodiodu povezanu između uzemljenja i čvora plutajućeg napona (FD), tranzistor za resetovanje (MRST), pri čemu je njegov odvod konfigurisan tako da je povezan sa prvim izvorom napajanja, a izvor je povezan sa čvorom plutajućeg napona (FD),

tranzistor sa praćenjem izvora (MSF), pri čemu je njegov odvod konfigurisan tako da je povezan sa drugim izvorom napajanja, kapija je povezana sa čvorom plutajućeg napona (FD), a izvor je povezan sa tranzistorom za selekciju reda (MSEL), pri čemu je tranzistor za selekciju reda (MSEL) povezan između izvora tranzistora sa praćenjem izvora (MSF) i zajedničkog izlaza kolone,

pri čemu je svako piksel kolo konfigurisano za generisanje izlaznog signala koji odgovara svetlu koja pada na fotodiodu; i

pri čemu svako piksel kolo sadrži bar jedan dodatni tranzistor, za konfigurisanje svakog piksel kola tako da selektivno odaje linearni integracioni signal ili logaritamski signal, naznačen time što svako piksel kolo dalje sadrži:

polarizacioni tranzistor (MVB), pri čemu je njegov izvor povezan sa drugim izvorom napajanja, a odvod je povezan sa odvodom tranzistora sa praćenjem izvora (MSF), i drugi dodatni tranzistor (MS2) konfigurisan za povezivanje odvoda polarizacionog tranzistora (MVB) sa odvodom tranzistora za resetovanje (MRST), i

treći dodatni tranzistor (MS3) konfigurisan za povezivanje odvoda tranzistora za resetovanje (MRST) sa prvim izvorom napajanja, i

četvrti dodatni tranzistor (MS4) konfigurisan za povezivanje odvoda tranzistora za resetovanje (MRST) sa kapijom tranzistora za resetovanje (MRST), naznačen time što u svakom piksel kolu, kada je konfigurisano za generisanje logaritamskog izlaznog signala:

četvrti dodatni tranzistor (MS4) povezuje odvod i kapiju tranzistora za resetovanje (MRST),

treći dodatni tranzistor (MS3) povezuje tranzistor za resetovanje (MRST) sa prvim izvorom napajanja, i

1

drugi dodatni tranzistor (MS2) je otvoren, i

tranzistor za selekciju reda (MSEL) je zatvoren, a logaritamski izlaz je omogućen na izlazu kolone.

3. Senzor slike prema bilo kojem od prethodnih zahteva, naznačen time što svako piksel kolo dodatno sadrži tranzistor prenosne kapije (MTX) povezan između fotodiode i FD čvora.

4. Senzor slike prema bilo kojem od zahteva 1 do 3, naznačen time što je barem jedan dodatni diodno povezani tranzistor serijski povezan sa drugim dodatnim tranzistorom (MS2) i konfigurisan tako da povećava pojačanje u konfiguraciji logaritamske konverzije, ili time što je barem jedan dodatni diodno povezani tranzistor paralelno povezan sa trećim dodatnim tranzistorom (MS3) i konfigurisan tako da povećava pojačanje u konfiguraciji logaritamske konverzije.

5. Senzor slike prema bilo kojem od prethodnih zahteva, naznačen time što se tokom različitih vremenskih intervala barem jedan tranzistor konfiguriše tako da se veći broj piksel kola sekvencijalno konfiguriše u naizmeničnim konfiguracijama,

pri čemu je poželjno da je barem jedan tranzistor konfigurisan tako da konfiguriše naizmenične konfiguracije nezavisno za svako od većeg broja piksel kola ili za podskupove većeg broja piksel kola na osnovu prethodnog izlaznog signala

6. Senzor slike prema bilo kojem od prethodnih zahteva, naznačen time što je senzor slike izrađen od više poluprovodničkih slojeva, pri čemu je svaki sloj optimizovan za funkciju tog sloja.

7. Senzor slike prema bilo kojem od prethodnih zahteva, naznačen time što je senzor slike izrađen od više poluprovodničkih slojeva, pri čemu drugi sloj sadrži barem jedan dodatni tranzistor, a prvi sloj obuhvata fotodiodu i preostale tranzistore.

8. Senzor slike prema bilo kojem od prethodnih zahteva, naznačen time što dodatni prekidači za rekonfiguraciju povezuju odgovarajuće FD čvorove između podskupa susednih piksela.

9. Senzor slike prema bilo kojem od prethodnih zahteva, naznačen time što svako piksel kolo dodatno sadrži polarizacioni tranzistor (MVC), pri čemu je polarizacioni tranzistor (MVC)

2

povezan između uzemljenja i tranzistora sa praćenjem izvora (MSF), a napon (vc) je povezan sa kapijom izlaznog tranzistora.

10. Senzor slike prema bilo kojem od zahteva 1 do 9, naznačen time što svako piksel kolo dodatno sadrži tranzistor za selekciju reda (MSEL2), povezan između izlaza (vlg_out) i izlaza kolone, i peti dodatni tranzistor (MS5) koji spaja tranzistor sa praćenjem izvora (MSF) sa uzemljenjem.

11. Senzor slike prema bilo kojem od prethodnih zahteva, naznačen time što svako piksel kolo dodatno sadrži drugi tranzistor sa praćenjem izvora (MSF2) i tranzistor za selekciju reda (MSEL2), koji povezuje izlaz (vlg_out) sa izlazom kolone, kao i peti dodatni tranzistor (MS5) koji spaja tranzistor sa praćenjem izvora (MSF) sa uzemljenjem.

12. Senzor slike prema bilo kojem od prethodnih zahteva, naznačen time što svako piksel kolo dodatno sadrži drugi tranzistor sa praćenjem izvora (MSF2) i tranzistor za selekciju reda (MSEL2), koji povezuje izlaz (vlg_out) sa dodatnim izlazom kolone.

13. Postupak za rekonfiguraciju senzora slike koji sadrži više piksel kola, pri čemu postupak uključuje:

obezbeđivanje fotodioda povezanih između uzemljenja i čvora plutajućeg napona (FD), obezbeđivanje reset tranzistora (MRST), pri čemu je njegov odvod povezan s prvim izvorom napajanja, a izvor je povezan s čvorom plutajućeg napona (FD),

obezbeđivanje tranzistora sa praćenjem izvora (MSF), gde je njegov izlaz povezan s drugim izvorom napajanja, kapija je povezana s izlazom čvora plutajućeg napona (FD), a izvor je povezan s tranzistorom z selekciju reda (MSEL),

povezivanje tranzistora za selekciju reda (MSEL) između izvora tranzistora sa praćenjem izvora (MSF) i zajedničkog izlaza kolone,

odavanje izlaznog signala koji odgovara svetlu koje pada na fotodiodu; i

konfigurisanje svakog piksel kola korišćenjem najmanje jednog dodatnog tranzistora za selektivno odavanje linearnog signala integracije ili logaritamskog signala, koje dalje sadrži,

povezivanje prvog dodatnog polarizacionog tranzistora (MVB), pri čemu je njegov izvor povezan s drugim izvorom napajanja, a odvod je povezan s odvodom tranzistora sa praćenjem izvora (MSF), i

obezbeđivanje drugog dodatnog tranzistora (MS2) konfigurisanog za povezivanje izlaza polarizacionog tranzistora (MVB) sa izlazom reset tranzistora (MRST), i

obezbeđivanje trećeg dodatnog tranzistora (MS3) konfigurisanog za povezivanje odvoda reset tranzistora (MRST) s prvim izvorom napajanja, i

obezbeđivanje četvrtog dodatnog tranzistora (MS4) konfigurisanog za povezivanje odvoda reset tranzistora (MRST) s kapijom reset tranzistora (MRST),

pri čemu je svako piksel kolo konfigurisano tako da generiše logaritamski izlazni signal, drugi dodatni tranzistor (MS2) povezuje odvod polarizacionog tranzistora (MVB) sa odvodom reset tranzistora (MRST), treći dodatni tranzistor (MS3) je otvoren, a četvrti dodatni tranzistor (MS4) povezuje odvod i kapiju reset tranzistora (MRST),

pri čemu je tranzistor za selekciju reda (MSEL) zatvoren, a izlaz kolone je povezan sa uzemljenjem, i

pri čemu svako piksel kolo sadrži izlaz (vlg_out) povezan između polarizacionog tranzistora (MVB) i tranzistora sa praćenjem izvora (MSF).

14. Postupak za rekonfiguraciju senzora slike koji obuhvata više piksel kola, pri čemu postupak uključuje:

obezbeđivanje fotodioda povezanih između uzemljenja i čvora plutajućeg napona (FD), obezbeđivanje reset tranzistora (MRST), pri čemu je njegov odvod konfigurisan za povezivanje sa prvim izvorom napajanja, a njegov izvor je povezan sa čvorom plutajućeg napona (FD),

obezbeđivanje tranzistora sa praćenjem izvora (MSF), pri čemu je njegov odvod povezan sa drugim izvorom napajanja, kapija je povezana s čvorom plutajućeg napona (FD), a izvor je povezan s tranzistorom za selekciju reda (MSEL),

povezivanje tranzistora za selekciju reda (MSEL) između izvora tranzistora za praćenje izvora (MSF) i zajedničkog izlaza kolone,

odavanje izlaznog signala koji odgovara svetlu koje pada na fotodiodu; i

konfigurisanje svakog piksel kola korišćenjem najmanje jednog dodatnog tranzistora za selektivno odavanje linearnog signala integracije ili logaritamskog signala, koje dalje sadrži,

povezivanje polarizacionog tranzistora (MVB), pri čemu je njegov izvor povezan s drugim izvorom napajanja, a odvod je povezan sa odvodom tranzistora za praćenje izvora (MSF),

obezbeđivanje drugog dodatnog tranzistora (MS2) konfigurisanog za povezivanje odvoda polarizacionog tranzistora (MVB) sa odvodom reset tranzistora (MRST), i obezbeđivanje trećeg dodatnog tranzistora (MS3) konfigurisanog za povezivanje odvoda reset tranzistora (MRST) sa prvim izvorom napajanja, i

obezbeđivanje četvrtog dodatnog tranzistora (MS4) konfigurisanog za povezivanje odvoda reset tranzistora (MRST) sa kapijom reset tranzistora (MRST),

pri čemu je svako piksel kolo konfigurisano da generiše logaritamski izlazni signal, četvrti dodatni tranzistor (MS4) povezuje odvod i kapiju reset tranzistora (MRST), treći dodatni tranzistor (MS3) povezuje reset tranzistor (MRST) s prvim izvorom napajanja,

pri čemu je drugi dodatni tranzistor (MS2) otvoren, i

tranzistor za selekciju reda (MSEL) je zatvoren, a logaritamski izlaz je raspoloživ na izlazu kolone.

2