(57)【要約】【課題】コンピュータネットワーキング及び他の種類の通信に対するセキュリティリスクの数及び多様性が増すにつれ、高度に予測不能な数生成に対する必要性が増大している。真の乱数生成に対する従来の機構は、典型的に、複雑さ、速度、サイズ及び電力のうちの１又はそれ以上のものについて不十分である。【解決手段】１つの実施形態において、第１信号が、第１ソースフォロワトランジスタを含む第１セルから受信される。回路論理が、第１信号のパルスを検出し、パルスに応答して、第１ソースフォロワトランジスタにおける第１ランダムテレグラフ雑音事象の検出を示す信号を生成する。別の実施形態において、第１カウント更新が、第１ランダムテレグラフ雑音事象の示された検出に応答して実行される。第１カウント更新は、複数のランダムテレグラフ雑音事象に対応する数の生成に対する１つのベースである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれのソースフォロワトランジスタを各々が含み、第１セルが第１ソースフォロワトランジスタを含む１又はそれ以上のセルと、
前記１又はそれ以上のセルに結合され、前記第１セルからの第１信号を受信し、前記第１信号のパルスに応答して、前記第１ソースフォロワトランジスタにおける第１ランダムテレグラフ雑音事象の検出を示す回路論理を含む検出器モジュールと、
前記検出器モジュールに結合され、前記第１ランダムテレグラフ雑音事象の示された検出に応答して第１カウント更新を実行し、前記第１カウント更新に基づいて、複数のランダムテレグラフ雑音事象に対応する数を伝送する回路論理を含むカウンタモジュールと、
を備える装置。
【請求項２】
前記第１セルが画素セルを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第１モードと第２モードとの間で前記装置を遷移させる制御論理を更に備え、前記第１モードが、前記複数のランダムテレグラフ雑音事象に対応する数を生成するためのものである、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第２モードが、前記１又はそれ以上のセルを用いて画像を取り込むためである、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記制御論理が、前記第１ソースフォロワトランジスタのゲート端子を第１基準電圧に遷移させることを含む、前記装置を前記第１モードに遷移させるものである、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記第１ソースフォロワトランジスタがゲート酸化物を含み、前記ゲート酸化物の厚みが、５ナノメートル未満か又はこれに等しい、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記１又はそれ以上のセルが更に、第２ソースフォロワトランジスタを含む第２セルを含み、前記検出器モジュールは更に、前記第２ソースフォロワトランジスタにおける第２ランダムテレグラフ雑音事象の検出を示し、前記カウンタモジュールが更に、前記第２ランダムテレグラフ雑音事象の示された検出に応答して第２カウント更新を実行し、前記カウンタモジュールが、前記第２カウント更新に基づいて数を更に伝送する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１カウント更新によって第１カウントが更新され、前記第２カウント更新によって前記第１カウントが更に更新される、ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１カウント更新によって第１カウントが更新され、前記第２カウント更新によって第２カウントが更新される、ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１カウントが、単一のビットのみが格納される、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
それぞれのソースフォロワトランジスタを各々が含む１又はそれ以上のセルの第１セルから第１信号を受信する段階と、
前記第１信号のパルスに応答して、前記第１セルの第１ソースフォロワトランジスタにおける第１ランダムテレグラフ雑音事象の検出を示す段階と、
前記第１ランダムテレグラフ雑音事象の示された検出に応答して第１カウント更新を実行する段階と、
前記第１カウント更新に基づいて、複数のランダムテレグラフ雑音事象に対応する数を伝送する段階と、
を含む、方法。
【請求項１２】
第１モードと第２モードとの間で遷移する段階を更に含み、前記第１モードが、前記複数のランダムテレグラフ雑音事象に対応する数を生成するためのものである、ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２モードが、前記１又はそれ以上のセルを用いて画像を取り込むためのものである、ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１モードと前記第２モードとの間を遷移する段階が、前記第１ソースフォロワトランジスタに対する供給電圧のレベルを下げる段階を含めた、前記第１モードに遷移する段階を含む、ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１ソースフォロワトランジスタがチャネルを含み、前記チャネルの総面積が、１ミクロン未満か又はこれに等しい、ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記１又はそれ以上のセルが更に、第２ソースフォロワトランジスタを有する第２セルを含み、前記方法が、
前記第２ソースフォロワトランジスタにおける第２ランダムテレグラフ雑音事象の検出を示す段階と、
前記第２ランダムテレグラフ雑音事象の示された検出に応答して第２カウント更新を実行する段階を含み、前記数を伝送する段階が、前記第２カウント更新に更に基づいている、ことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１カウント更新によって第１カウントが更新され、前記第２カウント更新によって第２カウントが更新される、ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
画像センサであって、
それぞれのソースフォロワトランジスタを各々が有する１又はそれ以上の画素セルを含み、前記１又はそれ以上の画素セルの第１画素セルが第１ソースフォロワトランジスタを含む、画素アレイと、
前記１又はそれ以上の画素セルに結合され、前記第１画素セルから第１信号を受信し、前記第１信号のパルスに応答して前記第１ソースフォロワトランジスタにおける第１ランダムテレグラフ雑音事象の検出を示す回路論理を含む、検出器モジュールと、
前記検出器モジュールに結合され、前記第１ランダムテレグラフ雑音事象の示された検出に応答して第１カウント更新を実行し、前記第１カウント更新に基づいて複数のランダムテレグラフ雑音事象に対応する数を伝送する回路論理を含む、カウンタモジュールと、
を備えた画像センサ。
【請求項１９】
前記画像センサを第１モードと第２モードとの間で遷移させる制御論理を更に備え、前記第１モードが、前記複数のランダムテレグラフ雑音事象に対応する数を生成するためのものであり、前記第２モードが、前記１又はそれ以上の画素セルを用いて取り込むためのものである、ことを特徴とする請求項１８に記載の画像センサ。
【請求項２０】
前記第１ソースフォロワトランジスタがゲート酸化物を含み、前記ゲート酸化物の厚みが、５ナノメートル未満か又はこれに等しい、ことを特徴とする請求項１８に記載の画像センサ。
【請求項２１】
前記１又はそれ以上の画素セルが更に、第２ソースフォロワトランジスタを含む第２画素セルを含み、前記検出器モジュールは更に、前記第２ソースフォロワトランジスタにおける第２ランダムテレグラフ雑音事象の検出を示し、前記カウンタモジュールが更に、前記第２ランダムテレグラフ雑音事象の示された検出に応答して第２カウント更新を実行し、前記カウンタモジュールが、前記第２カウント更新に基づいて数を更に伝送し、第１カウントが前記第１カウント更新によって更新され、第２カウントが前記第２カウント更新によって更新される、ことを特徴とする請求項１８に記載の画像センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全体的に、電子デバイスに関し、詳細には、限定ではないが、乱数の生成に関する。
【背景技術】
【０００２】
理想的にはある予測不能な結果を生成する乱数生成器が、ネットワーキング、統計及びコンピュータモデリングを含む多種多様な用途において有用である。コンピュータネットワーキング、近距離通信及び他の通信においては、セキュアデータ暗号化／解読は、乱数に基づいて生成されるキーに依存することが多い。
【０００３】
疑似乱数は、ランダム性要件が比較的低いアプリケーションにおいて代替形態として使用されることが多い。多くのコンピュータプログラミング言語は、乱数生成器とされる関数又はライブラリルーチンを含む。これらは、多くの場合、疑似ランダムバイト又はワード、又は０と１の間に均一に分散された浮動小数点数を提供するよう設計されている。このようなライブラリ関数は、不十分な統計的特性を有することが多く、一部は、わずか数万のトライアル後にパターンを繰り返すことになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コンピュータネットワーキング及び他の種類の通信に対するセキュリティリスクの数及び多様性が増すにつれ、高度に予測不能な数生成に対する必要性が増大している。更に、次々により小さくより電力効率の良いデバイスが、広範囲の処理機能及び／又は通信機能を組み込んでいるので、より良好な乱数生成をサポートするためのこのようなデバイスに対する需要が高まっている。残念ながら、真の乱数生成に対する従来の機構は、典型的に、複雑さ、速度、サイズ及び電力のうちの１又はそれ以上のものについて不十分である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る装置の１つの実施形態として、装置は、それぞれのソースフォロワトランジスタを各々が含み、第１セルが第１ソースフォロワトランジスタを含む１又はそれ以上のセルと、
前記１又はそれ以上のセルに結合され、前記第１セルからの第１信号を受信し、前記第１信号のパルスに応答して、前記第１ソースフォロワトランジスタにおける第１ランダムテレグラフ雑音事象の検出を示す回路論理（ロジック）を含む検出器モジュールと、
前記検出器モジュールに結合され、前記第１ランダムテレグラフ雑音事象の示された検出に応答して第１カウント更新を実行し、前記第１カウント更新に基づいて、複数のランダムテレグラフ雑音事象に対応する数を伝送する回路論理を含むカウンタモジュールと、
を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る方法の１つの実施形態として、方法は、それぞれのソースフォロワトランジスタを各々が含む１又はそれ以上のセルの第１セルから第１信号を受信する段階と、
前記第１信号のパルスに応答して、前記第１セルの第１ソースフォロワトランジスタにおける第１ランダムテレグラフ雑音事象の検出を示す段階と、
前記第１ランダムテレグラフ雑音事象の示された検出に応答して第１カウント更新を実行する段階と、
前記第１カウント更新に基づいて、複数のランダムテレグラフ雑音事象に対応する数を伝送する段階と、
を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る画像センサの１つの実施形態として、画像センサは、それぞれのソースフォロワトランジスタを各々が有する１又はそれ以上の画素セルを含み、前記１又はそれ以上の画素セルの第１画素セルが第１ソースフォロワトランジスタを含む、画素アレイと、
前記１又はそれ以上の画素セルに結合され、前記第１画素セルから第１信号を受信し、前記第１信号のパルスに応答して前記第１ソースフォロワトランジスタにおける第１ランダムテレグラフ雑音事象の検出を示す回路論理を含む、検出器モジュールと、
前記検出器モジュールに結合され、前記第１ランダムテレグラフ雑音事象の示された検出に応答して第１カウント更新を実行し、前記第１カウント更新に基づいて複数のランダムテレグラフ雑音事象に対応する数を伝送する回路論理を含む、カウンタモジュールと、
を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】１つの実施形態による、乱数を生成するためのシステムの要素を示すブロック図である。
【図２】１つの実施形態による、乱数を生成するためのシステムの要素を示すブロック図である。
【図３】１つの実施形態による、乱数を生成するための方法の要素を示す流れ図である。
【図４】１つの実施形態による、乱数を生成する際に使用される信号の要素を示すタイミング図である。
【図５】実施形態によるランダムテレグラフ信号雑音事象を検出するための回路の要素を示す回路図である。
【図６】１つの実施形態による、乱数を生成するための回路を含む画像化システムの要素を示すブロック図である。
【図７】１つの実施形態による、乱数を生成する際に使用する信号を提供するための画素アレイの要素を示す回路図である。
【図８】１つの実施形態による、乱数を生成するための回路を含む画像化システムの要素を示すブロック図である。
【図９】１つの実施形態による、乱数を生成するためのシステムの要素を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書で論じる実施形態は、１又はそれ以上のソースフォロワトランジスタにおけるランダムテレグラフ信号（ＲＴＳ）雑音に基づく乱数生成を様々な形で提供する。ＲＴＳ雑音は、バースト雑音としても知られ、画像センサのようなデバイスにおいて一般的なランダム現象である。ＲＴＳ雑音事象は、電流又は電圧における本明細書ではパルスと呼ばれる変動の離散的期間を含む、又は引き起こす可能性がある。所与のソースフォロワトランジスタでは、このようなパルスは、ほぼ同じ大きさのものとすることができるが、例えば時間持続期間が変化する可能性がある。
【００１０】
ＲＴＳ雑音事象は、ソースフォロワトランジスタにおける酸化物トラップのランダム充填及び放出を含むことができ、ここでこのような酸化物トラップの数がランダムとすることができ、及び／又はソースフォロワトランジスタにおけるこのような酸化物トラップのそれぞれの位置がランダムとすることができる。従って、このようなＲＴＳ雑音事象は、特定の実施形態において真の乱数を効率的に生成するためのベースとすることができる。例えば、様々な実施形態は、例えば、事前に決められたサンプル時間にわたって、１又はそれ以上のソースフォロワトランジスタにおけるＲＴＳ雑音事象を検出する段階、及び乱数を生成するためにこのようなＲＴＳ雑音事象に基づくカウントを実行する段階を含む。
【００１１】
図１は、１つの実施形態による乱数を生成するためのシステム１００の要素を示している。システム１００は、それに限定されるわけではないが、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、サーバ、手持ち式デバイス（スマートフォン、ＰＣタブレット、パームトップなど）、ビデオゲームコンソール、デジタルビデオレコーダ、コンパクトディスクプレーヤ、デジタルビデオディスクプレーヤ、セットトップボックス又は同様のものを含む、多種多様なプラットフォームの何れかを含むことができる。別の実施形態において、システム１００は、このようなプラットフォームに対する周辺デバイスとして動作する機能を提供する。更に別の実施形態において、システム１００は、スマートタグ、フォブ（キーレスエントリ用のものなど）、スマートカード、又は情報を無線送信するための手段を含む様々な他のデバイスの何れかであるか、又はこれらに組み入れられる。
【００１２】
システム１００は、例えば、ソースフォロワトランジスタＴｓｆを含む例示的なセル１１０によって表されるような、それぞれのソースフォロワトランジスタを各々が含む回路の１又はそれ以上のセルを備えることができる。１つの実施形態において、セル１１０は、画像センサのための画素アレイの画素セルのような画素セルである。例えば、セル１１０の出力信号を提供するため、Ｔｓｆを供給電圧ＶＤＤとビットライン１１５の間に結合することができ、ここで、Ｔｓｆのゲート端子は、セル１１０のフォトダイオード（図示せず）に結合される。セル１１０の動作の１つのモードでは、Ｔｓｆは、フォトダイオードに蓄積された電荷量に基づいて起動することができる。Ｔｓｆのこのような起動により、セル１１０が、フォトダイオードによって取り込まれた画像情報を表す信号をビットライン１１５上に出力することができる。
【００１３】
様々な実施形態の特定の特徴を曖昧にしないために、乱数の生成は、本明細書では１又はそれ以上の画素セルにおけるＲＴＳ雑音事象に関して論じられる。しかしながら、このような論議は、付加的に又は代替としてソースフォロワトランジスタを各々が含む回路の様々な他のグループ（セル）の何れかにおけるＲＴＳ雑音事象に適用するように拡張することができる。セル１１０は、画像取り込み機能が可能な回路を含むことができるが、システム１００は、特定の実施形態において、このような画像取り込み機能をサポートする他の何れかの回路を含まない場合がある。
【００１４】
ソースフォロワトランジスタＴｓｆ（共通ドレイン増幅器としても知られる）は、システム１００の検出器モジュール１２０に信号を直接又は間接的に提供するために結合することができる。１つの実施形態において、Ｔｓｆは、例えば検出器モジュール１２０の回路を含むセル１１０の外側の回路と、セル１１０における１又はそれ以上の他の回路要素（図示せず）との間の電圧バッファとしてセル１１０の少なくとも第１モードにおいて機能することができる。システム１００は、このような第１モードを含む複数のモードの中でセル１１０を様々な形で遷移させるためにセル１１０内の又はセル１１０に結合された回路（図示せず）を備えることができる。例えば、システム１００は、セル１１０からの信号に基づいて乱数を生成するためのモードと、セル１１０からの別の信号に基づいてある他の情報（例えば、画像情報）を決定するための別のモードとの間を遷移させる制御論理を備えることができる。代替の実施形態では、システム１００は、乱数を生成するための単一モードでのみ動作する。
【００１５】
Ｔｓｆは、例えば、ゲート酸化物の体積内に位置付けられる酸化物トラップを含むことができる。時間の経過につれて、このような酸化物トラップは、電荷担体を様々な形で捕捉及び解放することができる。Ｔｓｆ内のこのような捕捉（又は解放）事象のタイミングはランダムであるが、これらは、Ｔｓｆからの信号出力に対する類似の効果を有することができる。このような捕捉／解放（トラップ／リリース）事象（分かり易くするために、本明細書ではＲＴＳ雑音事象と呼ぶ）は、電圧（又は電流）のレベルの実質的に同じ変化を有する信号パルスを生じることができる。ＴｓｆにおけるＲＴＳ雑音事象に起因したビットライン１１５に対する信号パルスは、各々が、例えば２５０μＶのオーダの大きさを有することができる。しかしながら、このようなパルスの大きさは、Ｔｓｆのチャネル寸法及び電気特性に応じて異なる可能性があり、特定の実施形態に対して限定されるものではない。
【００１６】
検出器モジュール１２０は、ＴｓｆにおけるＲＴＳ雑音事象を検出する回路を含むことができる。限定ではなく、例証として、セル１１０は、ある時点で、ビットライン１１５を介して電圧（又は電流）のベースラインレベルを有する信号を提供するためのモード状態にあることができ、このようなベースラインレベルからの信号の変動は、ＴｓｆにおけるＲＴＳ雑音事象に応答する。検出器モジュール１２０は、セル１１０のこのようなモードの間に、１又はそれ上に関してベースラインから十分に大きな１又は複数の変動を有するビットライン１１５の信号に応答して出力信号を生成するアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）又は他の回路を含むことができる。
【００１７】
例えば、検出器モジュール１２０は、セル１１０からの信号の１又はそれ以上のパルス特性に応答してバイナリ論理状態間を遷移する出力信号をシステム１００のカウンタモジュール１３０に提供することができる。このようなパルス特性は、例えば、時間の経過につれた信号パルスの持続時間、ベースライン（電圧又は電流）レベルからのパルスの変動の量、ベースラインレベルからのパルスの変化の速度、パルス及び／又は多種多様な付加的な又は代替のパルス特性の何れの連続的継続の持続時間を含むことができる。検出器モジュール１２０が応答する特定のパルス特性、及び／又はこのような特性に対する特定の値は、例えば、Ｔｓｆが属するトランジスタの種類に関連付けられるＲＴＳ雑音特性に応じて固有の実施構成とすることができる。
【００１８】
カウンタモジュール１３０は、ある時点で、システム１１０の１又はそれ以上のセルのサンプルランダムテレグラフ雑音事象に対応する数１４０として共に提供されるバイナリ値を様々な形で格納するための複数のカウントビット１３５を含む、又はこれに結合することができる。カウンタモジュール１３０は、カウントビット１３５の一部又は全部が維持されるあるカウントへの更新（本明細書ではカウント更新と呼ばれる）を実行するよう、検出器モジュール１２０によってトリガすることができる。例えば、カウント更新は、カウンタモジュール１３０がシステム１００の別のセル（図示せず）におけるＲＴＳ雑音事象に応答して更新しているカウントを更新することができる。カウント更新は、カウントビット１３５の一部又は全部が、カウントのインクリメント、カウントのデクリメント、ある初期値（ゼロなど）へのカウントのロールオーバ、及び／又は同様のことを行うことを可能にすることができる。
【００１９】
１つの実施形態において、セル１１０は、カウントビット１３５のサブセットだけによるカウントに影響を与える。代替として又はこれに加えて、システム１１０の別のセル（図示せず）は、カウントビット１３５の異なるサブセットだけによるカウントへの影響に制限することができる。例えば、セル１１０のＲＴＳ雑音事象は、カウントビット１３５の単一ビットだけに対するカウント更新を生じることができ、ここである他のセルのＲＴＳ雑音事象は、カウントビット１３５の異なる単一のビットだけのカウント更新をもたらすことができる。従って、カウントビット１３５の異なるビットは各々、異なるそれぞれのセル又は異なるそれぞれの複数のセルに専用のものとすることができる。
【００２０】
システム１００は、カウントビット１３５の一部又は全部をベースライン値にリセットするための付加的な回路を、例えばカウンタモジュール１３０又は他の場所に備えることができる。このようなリセットは、カウントビット１３５がシステム１００の１又はそれ以上のセルのＲＴＳ雑音事象に基づいて１つ又は複数のカウントを維持するようになったサンプリング期間のための準備とすることができる。代替として又はこれに加えて、このような付加的な回路は、サンプリング期間の開始時間、サンプリング期間の総持続時間、サンプリング期間の残りの部分及び／又は同様のものを識別するためのものとすることができる。１つの実施形態において、このような付加的な回路は、カウンタモジュール１３０、検出器モジュール１２０及び／又はセル１１０を制御するためのシステム１００の制御論理（図示せず）に組み入れることができる。
【００２１】
図２は、１つの実施形態による、乱数を生成するためのシステム２００の要素を示している。システム２００は、例えば、システム１００の特徴要素の一部又は全部を含むことができる。システム２００は、ソースフォロワトランジスタＴｓａ、．．．、Ｔｓｎをそれぞれ含むセル２１０ａ、．．．、２１０ｎを備える。セル２１０ａ、．．．、２１０ｎの一部又は全部は、行、列又は他のアレイで並べることができる。１つの実施形態において、セル２１０ａ、．．．、２１０ｎの１又はそれ以上は各々、セル１１０のような機能を提供することができる。
【００２２】
限定ではなく、例証として、ソースフォロワトランジスタＴｓａ、．．．、Ｔｓｎは、供給電圧ＶＤＤとそれぞれのビットライン２１５ａ、．．．、２１５ｎとの間に様々な形で結合することができる。セル２１０ａ、．．．、２１０ｎと、ＶＤＤと、ビットライン２１５ａ、．．．２１５ｎの互いに対する構成は、単に例証に過ぎず、特定の実施形態に対する限定ではない。システム２００は更に、ビットライン２１５ａ、．．．、２１５ｎを介してそれぞれの信号を受信し、このような信号に基づいて、Ｔｓａ、．．．、Ｔｓｎの一部又は全部におけるＲＴＳ雑音事象について検出するための検出器モジュール２２０を備えることができる。
【００２３】
検出器モジュール２２０は、ビットライン２１５ａ、．．．、２１５ｎのそれぞれに対してそれぞれのＡＤＣ回路２２５ａ、．．．、２２５ｎを含むことができる。ビットライン２１５ａ、．．．、２１５ｎを介して受信される信号のパルスに応答して、ＡＤＣ回路２２５ａ、．．．、２２５ｎは、Ｔｓａ、．．．、ＴｓｎにおけるＲＴＳ雑音事象を様々な形で示すそれぞれの出力信号を提供することができる。例えば、検出器モジュール２２０及びカウンタモジュール２３０の機能が、検出器モジュール１２０及びカウンタモジュール１３０の機能にそれぞれ対応する場合、このような出力信号をシステム２００のカウンタモジュール２３０に提供することができる。図示される例示の実施形態では、ＡＤＣ回路２２５ａ、．．．、２２５ｎのそれぞれの出力は、カウンタモジュール２３０に対する単一の入力としてこのような出力の論理的ＯＲを提供するために互いに結び付けられる。しかしながら、ＡＤＣ回路２２５ａ、．．．、２２５ｎのそれぞれの出力の一部又は全部は、代替の実施形態においてカウンタモジュール２３０への別個の入力として提供することができる。別の実施形態において、例えば、異なる時間にそれぞれの信号を共通のビットラインに出力するために制御論理によってこのようなセルを様々な形で選択できる場合には、セル２１０ａ、．．．、２１０ｎの一部又は全部は、共通のビットラインを介して検出器モジュール２２０に結合される。
【００２４】
カウンタモジュール２３０は、Ｔｓａ、．．．、ＴｓｎにおけるＲＴＳ雑音事象を様々な形で示す検出器モジュール２２０に基づくカウントビット値を格納するためのカウントビットｂ０、．．．、ｂｘを含む、又はこれに結合することができる。カウンタモジュール２３０は、ＲＴＳ雑音事象の検出を様々な形で示す検出器モジュール２２０に応答してこのような１又はそれ以上のカウントへの更新の実行を含む、カウントビットｂ０、．．．、ｂｘを備えた１又はそれ以上のカウントを維持することができる。
【００２５】
１つの実施形態において、Ｔｓａ（又は他の何れかの又はＴｓａ、．．．、Ｔｓｎ）は、１又はそれ以上の材料、寸法、電気パラメータ及び／又は検出器モジュール２２０によるＲＴＳ雑音事象の検出を可能にする他の特性を含む。例えば、ＲＴＳ雑音事象に起因するセル２１０ａによって出力された信号パルスは、ある最小閾値の大きさに適合することができる。代替として又はこれに加えて、Ｔｓａの１又はそれ以上の寸法は、ＲＴＳパルスがセル２１０ａによって生成された熱雑音又は他の背景雑音と容易に区別するのに十分なほど小さくすることができる。このような寸法は、例えば、チャネル幅、チャネル長、ゲート絶縁体の厚み及び／又は同様のものを含むことができる。限定ではなく、例証として、Ｔｓａ、．．．、Ｔｓｎの一部又は全部は各々、実質的に０．５ナノメータ（ｎｍ）又はそれ未満である厚みを有するゲート絶縁体を含むことができる。しかしながら、ＲＴＳパルスの区別を可能にするＴｓａ（又は他の何れか又はＴｓａ、．．．、Ｔｓｎ）の特定の特性は、実施構成固有の詳細に応じて異なる実施形態によって変わることができる。
【００２６】
このようなソースフォロワトランジスタは、例えば、トランジスタのゲートに結合された浮動拡散ノードのリセット状態、及びトランジスタの信号状態の１つ又は両方に影響を与えるＲＴＳパルスを生じる可能性がある。従って、画像センサアプリケーション（例えば）において輝度画像画素におけるレベルシフトとして通常は示されるＲＴＳ雑音事象は、相関付けられたダブルサンプリング回路及び／又は画像読み取り論理のＡＤＣ回路を適応させることにより、異なる実施形態に応じて検出することができる。このような検出は、例えば、３００から５００ｍＶの正常トランジスタ閾値電圧を遙かに下回る２５０μＶの範囲でＲＴＳ雑音事象に対して行うことができる。
【００２７】
１つの実施形態において、システム２００は、乱数を生成するモードにすることができる。例えば、セル２１０ａ、．．．、２１０ｎは、Ｔｓａ、．．．、ＴｓｎのそれぞれにおけるＲＴＳ雑音事象による摂動を様々な形で生じるベースライン信号を提供するように構成することができる。このような構成は、例えば、セル２１０ａ、．．．、２１０ｎの一部又は全部に対するＶＤＤのような供給電圧のレベルを下げる段階を含むことができる。代替として又はこれに加えて、このような構成は、例えばセル２１０ａ、．．．、２１０ｎに含まれる又はこれに結合されるスイッチ回路を起動して、それぞれのベースライン信号を提供するためセル２１０ａ、．．．、２１０ｎを様々な形で選択する段階を含むことができる。限定ではなく、例証として、乱数の生成を可能にするためのセル２１０ａ、．．．、２１０ｎを構成する段階は、Ｔｓａ、．．．、Ｔｓｎのゲート端子各々を接地又は他の何らかの基準電位に設定する段階を含むことができる。
【００２８】
１つの実施形態において、カウンタモジュール２３０は、検出器モジュール２２０からのシグナリングに基づいてカウントを実行する開始時間及び／又は終了時間を決定するためのタイマ論理２３５を含む。限定ではなく、例証として、タイマ論理２３５は、検出器モジュール２２０によって検出されるＲＴＳ雑音事象をカウントするための時間ウィンドウ（例えば、約５ｎｓ程度）を実装することができる。このような時間ウィンドウの特定の持続時間は、実施構成固有の詳細に応じて異なる実施形態によって変わることができる。タイマ論理２３５は、カウント間の間隔、個々のカウントの持続時間、現在のカウントに対する残りの時間、及び／又は１つ又は複数のカウントのタイミングに対する多種多様な付加的な又は代替の値の何れかを識別するための回路を含むことができる。このような値は、タイマ論理２３５においてハードウェアにより実現され（hardwired）、タイマ論理２３５に結合することができるシステム２００の制御論理（図示せず）によって事前に定義され、システム２００の動作中のこのような制御論理によって動的に更新され、及び／又は同様のことをすることができる。１つの実施形態において、タイマ論理２３５は、カウント期間の終わりを検出して、このような検出に少なくとも一部基づいて、ビットｂ０、．．．、ｂｘによるカウントに基づく数２４０がカウンタモジュール２３０によって出力されることを知らせる（シグナリングする）。
【００２９】
図３は、１つの実施形態による、乱数を生成するための方法３００の要素を示す。方法３００は、例えば、システム１００の特徴の一部又は全部を含む回路によって実行することができる。１つの実施形態において、例えば、このような回路が検出器モジュール１２０及びカウンタモジュール１３０を含むが、このような１又はそれ以上のセルを含まない場合、方法３００は、システム１００のセルのような１又はそれ以上のセルから信号を受信するために結合された回路によって完全に実行される。
【００３０】
１つの実施形態において、方法３００は、ステップ３１０において、１又はそれ以上のセルの第１セルから第１信号を受信する段階を含み、１又はそれ以上のセルは各々、それぞれのソースフォロワトランジスタを含む。第１セルは、ＲＴＳ雑音事象のソースとして機能する第１ソーストランジスタを含むことができる。第１ソースフォロワトランジスタは、このようなＲＴＳ雑音事象の検出を可能にする１又はそれ以上の特性を含むことができる。限定ではなく、例証として、第１ソースフォロワトランジスタのチャネルは、面積、例えば、チャネルの長さとチャネルの幅の積に等しい断面積を有することができ、これは、１ミクロン未満か又はこれに等しい。本明細書で論じるように、様々な付加的な又は代替のソースフォロワトランジスタの特性の何れが、ＲＴＳ雑音事象の検出を可能にすることができる。
【００３１】
ステップ３２０において、方法３００は、第１信号のパルスに応答して、第１ソースフォロワトランジスタにおける第１ランダムテレグラフ雑音事象の検出を表示する段階を含むことができる。例えば、ステップ３２０における表示段階は、閾値電圧レベル、電流レベル、変化の速度、時間持続時間、及び／又は同様のものを超えるパルスに応答して行うことができる。１つの実施形態において、１又はそれ以上のセルは、第２ソースフォロワトランジスタを含む第２セルを更に含むことができる。このような実施形態では、方法３００は、例えば第２信号のパルスに応答して、第２ソースフォロワトランジスタにおける第２ランダムテレグラフ雑音事象の検出を示す回路論理を含むことができる。
【００３２】
方法３００は、ステップ３３０において、第１ランダムテレグラフ雑音事象の示された検出に応答して第１カウント更新を実行する段階を更に含むことができる。ステップ３３０で実行された第１カウント更新に基づいて、方法３００は、ステップ３４０において、複数のランダムテレグラフ雑音事象に対応する数を伝送する段階を更に含むことができる。また、第２ソースフォロワトランジスタにおける第２ランダムテレグラフ雑音事象が示された場合、方法３００は、第２カウント更新を実行する段階を更に含むことができ、ステップ３４０における数の伝送は更に、第２カウント更新に基づいている。例えば、第１カウントは、第１カウント更新及び第２カウント更新の両方によって更新することができる。代替として、１つのカウントを第１カウント更新によって更新することができ、ある他の第２カウントは、第２カウント更新によって更新される。１つの実施形態において、第１カウント更新は、単一のカウントビットだけが格納されるカウントの値を変更する。
【００３３】
１つの実施形態において、方法３００は更に、複数のノード間で装置（又はシステム）を遷移させる１又はそれ以上の動作（図示せず）を含むことができる。本装置は、１又はそれ以上のセルを含む、又はこれに結合することができる。モードは、例えば、複数のランダムテレグラフ雑音事象に対応する数を生成するための装置又はシステムに対する第１ノードを含むことができる。限定ではなく、例証として、このようなモード間の遷移は、第１ソースフォロワトランジスタに対する供給電圧のレベルを下げる段階を含む、本装置を第１モードに遷移させる段階を含むことができる。代替として又はこれに加えて、第１モードへの装置の遷移は、第１ソースフォロワトランジスタのゲート端子を接地又はある他の基準電圧に遷移させる段階を含むことができる。１つの実施形態において、複数のモードは更に、例えば１又はそれ以上のセルを備えた画像を本装置が取り込む第２モードを含む。
【００３４】
図４は、１つの実施形態による、乱数を生成するのに使用される信号の要素を示すタイミング図４００を示している。タイミング図４００に示される信号は、例えばビットライン１１５及びビットライン２１５ａ、．．．、２１５ｎの何れかを介して伝送することができる。１つの実施形態において、検出器モジュール１２０は、このような信号に基づいてＲＴＳ雑音事象を検出することになる。例えば、タイミング図４００における信号に基づくＲＴＳ雑音事象の検出は、方法３００の１又はそれ以上の動作によって実行することができる。
【００３５】
タイミング図４００は、時間軸４２０と、セルが乱数の生成を可能にするモードにある間にセルによって出力される電流信号に対する軸４１０とを含む。図４に示される例示の状況において、セルは、４７．９９５μＡｍｐ又はこれをわずかに上回るベースラインを有する電流信号を出力する。時間の経過につれて、このベースライン電流レベルは、セルのソースフォロワトランジスタにおけるＲＴＳ雑音事象に起因して摂動される。このような摂動は、この実施例では４８．００５μＡｍｐに達するか又は超える可能性がある例示のパルス４３０によってタイミング図４００にて表される。タイミング図４００におけるパルス４３０に対するベースライン電流値及び様々な電流値は、単に例示に過ぎず、特定の実施形態に限定するものではない。
【００３６】
複数の実施形態は、例えば検出器モジュール１２０において、パルス４３０のそれぞれのパルスに応答してＲＴＳ雑音事象の検出を様々な形でシグナリングするための検出論理を様々な形で提供する。限定ではなく、例証として、このような検出論理は、例示の４８．００５μＡｍｐのような閾値電流を超えるパルス４３０の１つに少なくとも部分的に基づいて、ＲＴＳ雑音事象の検出をシグナリングすることができる。ＲＴＳ雑音事象は、１又はそれ以上に関して、このようなパルス４３０が検出論理によって容易に識別できるよう各々が十分に小さい１又はそれ以上のソースフォロワトランジスタにおいて発生する可能性がある。１つの実施形態において、１つのこのようなソースフォロワトランジスタは、１平方ミクロン又はこれを下回るチャネル範囲を有する。代替として又はこれに加えて、ソースフォロワトランジスタは、５．０ｎｍ又はそれより小さいオーダのゲート酸化物の厚みを有することができる。しかしながら、一部の又は全部のこのような寸法は、実施構成固有の詳細に応じて異なる実施形態に対して変えることができる。
【００３７】
１つの実施形態において、ソースフォロワトランジスタは、ベースライン信号からのパルス４３０の区別を可能にするために、例えば、特定のゲート端子電圧、供給電圧、バイアス及び／又は同様のものを含む動作状態にすることができる。限定ではなく、例証として、ソースフォロワトランジスタのドレイン端子には、ソースフォロワトランジスタが画像感知のような他の動作に使用される場合と比べて、相対的に低い供給電圧レベル（例えば０．２Ｖに設定されたＶＤＤ）を提供することができる。
【００３８】
図５は、１つの実施形態による、ＲＴＳ雑音事象を検出するための検出器回路５００の要素を示す機能的ブロック図である。検出器回路５００は、例えば、検出器回路５００が画像センサデバイスにおける信号読み取り及び処理回路の少なくとも一部分である場合、検出器モジュール１２０の１つの実施可能な実施構成を表す。検出器回路５００は、例えば画像センサの画素アレイからの各ビットラインに対して繰り返すことができる回路の１つのインスタンスだけを表している点を理解されたい。
【００３９】
検出器回路５００の例示の実施形態は、列増幅器５５１とサンプル及び変換回路５３２とを含む。サンプル及び変換回路５３２の例示の実施形態は、サンプルスイッチ５０５、サンプルコンデンサ５５２、及び列ＡＤＣ５５４を含み、制御論理（図示せず）は、ビットラインスイッチ５０５を制御するための制御信号Ｓ１を検出器回路５００に提供する。１つの実施形態では、サンプル及び変換回路５３２は、相関付けられるダブルサンプリングを実行できる。これらの実施形態では、サンプル及び変換回路５３２は、ブラック基準信号並びに、信号パルス事象を検出するためのサンプル雑音信号を、保持するための付加的なサンプリングスイッチ及びサンプリングコンデンサ（図示せず）を含むことができる。
【００４０】
サンプリング期間の間、列増幅器５５１は、画素セル（図示せず）からのアナログ信号を増幅することができ、サンプルスイッチ５０５は、制御信号Ｓ１のアサーション（assertion）によってクローズサーキットにすることができ、画素セルからの増幅アナログ信号をサンプリングコンデンサ５５２に結合する。画素セルからの信号がサンプリングコンデンサ５５２でサンプリングされた後、サンプルスイッチ５０５は、制御信号Ｓ１のデアサーション（de-assertion）を介してオープンサーキットにすることができる。次の変換期間の間、サンプリングコンデンサ５５２に保持された画素セルからのサンプル信号は、ＡＤＣ５５４によって基準信号５５３と比較することができる。例えば、基準信号５５３は、周囲熱雑音のようなソースフォロワトランジスタからの他の信号雑音からパルス４３０を区別するための電圧（又は電流）の閾値レベルを含む、又は閾値レベルに対応することができる。ＡＤＣ５５４がアナログ−デジタル変換を完了すると、ＲＴＳ雑音事象の結果として得られる表示５４２は、検出器回路５００から表示５４２に基づく乱数の生成のためのカウンタ論理（図示せず）に転送することができる。
【００４１】
図６は、１つの実施形態による、画像化システム６００の要素を示す。画像化システム６００は、光学系６０１（例えば、屈折、回折及び／又は反射光学要素の多種多様な組合せの何れか）と、これに結合された画像センサ６０２と、を含むことができる。１つの実施形態において、光学系６０１は、画像センサ６０２の画素アレイ６０４における複数の画素に画像を合焦することができる。画素アレイ６０４は、処理、例えば、画像を表す画素データを生成するために画像化システム６００の他の回路に対する画像を取り込むことができる。
【００４２】
画像センサ６０２は、例えば、画像アレイ６０４と、これに結合された信号読み取り及び処理回路６１０とを含むことができる。１つの実施形態では、画像センサ６０２は、行６０６及び列６０８で配列された複数の画素を有する画素アレイ６０４を含む裏面照射型（ＢＳＩ）画像センサである。代替として、画像センサ６０２は、表面照射型（ＦＳＩ）画像センサ、又はＢＳＩとＦＳＩを組み合わせた画像センサであってもよい。１つの実施形態では、画素アレイ６０４の画素の１又はそれ以上は、図７に示されるような構成を含むことができる。付加的に又は代替として、画素アレイ６０４における１又はそれ以上の画素は、本明細書で論じられる様々な他の画素構造配列の何れかを含むことができる。画素アレイ６０４は、単に例証に過ぎず、特定の実施形態に対する限定ではない。限定ではなく、例証として、画素アレイ６０４は、多種多様な付加的な又は代替の行及び／又は列の何れかを有することができる。
【００４３】
画像を取り込むための画素アレイ６０４の動作の間、画素アレイ６０４の画素は、特定の露出期間の間に入射光（すなわち、光子）を取り込み、集めた光子を電荷に変換することができる。このような画素の１つによって生成された電荷は、例えば、電荷、電圧又は電流のようなアナログ信号の特性が、露出期間の間に当該画素に入射した光の強度を表すことができる場合、アナログ信号として読み出すことができる。
【００４４】
更に、異なる実施形態において、画素アレイ６０４は、例えば、スペクトルの可視部分における画像を取り込むよう設計された赤、緑、及び青の画素を含む、カラー画像センサ、白黒画像センサ、及び／又は、赤外線又は紫外線のようなスペクトルの不可視部分の画像を取り込むよう設計された画像センサを含むことができる。
【００４５】
画像センサ６０２は、信号読み取り及び処理回路６１０を含むことができる。とりわけ、回路６１０は、各画素からアナログ信号を系統的に読み取り、これらの信号を濾過し、欠陥のある画素を補正するなどの回路及び論理を含むことができる。回路６１０が幾つかの読取り及び処理機能のみを実行する実施形態においては、残りの機能は、画像化システム６００の信号コンディショナ６１２又はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）６１６のような１又はそれ以上の他の構成要素によって実行することができる。画素アレイ６０４とは別の要素として示されているが、一部の実施形態では、読み取り及び処理回路６１０は、同じ基板上の画素アレイ６０４と統合することができ、又は画素アレイ内に埋め込まれた回路及び論理を含むことができる。しかしながら、他の実施形態では、読み取り及び処理回路６１０は、画素アレイ６０４の外部の要素とすることができる。更に他の実施形態では、読み取り及び処理回路６１０は、画素アレイ６０４の外部だけでなく画像センサ６０２の外部の要素とすることができる。
【００４６】
画像化システム６００は、例えば画像センサ６０２に結合された信号コンディショナ６１２を含み、画素アレイ６０４及び／又は読み取り及び処理回路６１０からのアナログ信号を受信及び調整することができる。異なる実施形態において、信号コンディショナ６１２は、アナログ信号を調整するための様々な構成要素を含むことができる。信号コンディショナ６１２において見られる構成要素の実施例は、フィルタ、増幅器、オフセット回路、自動利得制御装置などを含む。信号コンディショナ６１２がこれらの要素の一部だけを含み且つ一部の調整機能だけを実行する実施形態において、残りの機能は、回路６１０又はＤＳＰ６１６のような１又はそれ以上の他の構成要素によって実行することができる。１つの実施形態において、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）６１４は、信号コンディショナ６１２に結合され、調整されたアナログ信号（例えば、信号コンディショナ６１２からの画素アレイ６０４における各画素に対応する調整信号）を受信して、これらのアナログ信号をデジタル値に変換することができる。
【００４７】
画像化システム６００は、例えばアナログ−デジタルコンバータ６１４に結合されたＤＳＰ６１６を含み、ＡＤＣ６１４からデジタル化画素データを受信してデジタルデータを処理し、最終デジタル画像を生成することができる。ＤＳＰ６１６は、例えば、プロセッサと、データを格納及び検索することができる内部メモリ（図示せず）とを含むことができる。画像がＤＳＰ６１６によって処理された後、フラッシュメモリ又は光学もしくは磁気記憶ユニットのような記憶ユニット６１８、及びＬＣＤスクリーンのようなディスプレイユニット６２０の一方又は両方に出力することができる。
【００４８】
画像化システム６００は、乱数を生成するためのシステム１００の回路のような回路を含むか、又はこれに結合することができる。このような回路は、例えば、信号読み取り及び処理回路６１０、信号コンディショナ６１２、アナログ／デジタルコンバータ６１４のうちの１又はそれ以上に様々な形で位置付けることができるが、特定の実施形態は、これに関して限定されない。１つの実施形態において、画像化システム６００は、画像情報を生成するモードと、乱数を生成するモードと、を含む複数のモード間に移行することができる。
【００４９】
図７は、１つの実施形態による、画素アレイ内の２つの４トランジスタ（「４Ｔ」）画素の画素回路７００を示す回路図である。画素回路７００は、例えばセル１１０の特徴要素の一部又は全部を各々が含む１又はそれ以上の画素を含むことができる。本明細書で説明される実施形態は、４Ｔ画素アーキテクチャに限定されないが、本開示の利益を有する当業者であれば、本発明の教示が３Ｔ設計、５Ｔ設計、及び他の様々な画素アーキテクチャに適用可能であることを理解するであろう点を認識されたい。
【００５０】
図７において、画素Ｐａ及びＰｂは、２つの行及び１つの列で配列されている。各画素回路７００の例示の実施形態は、フォトダイオードＰＤ、転送トランジスタＴ１、リセットトランジスタＴ２、ソースフォロワ（「ＳＦ」）トランジスタＴ３、及びセレクトトランジスタＴ４を含む。動作中、転送トランジスタＴ１は、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷を浮動拡散ノードＦＤに転送する転送信号ＴＸを受信することができる。１つの実施形態では、浮動拡散ノードＦＤは、画像電荷を一時的に蓄えるための蓄積コンデンサ（図示せず）に結合することができる。
【００５１】
リセットトランジスタＴ２は、パワーレール（power rail）ＶＤＤと浮動拡散ノードＦＤとの間に結合され、リセット信号ＲＳＴの制御下で画素をリセットする（例えば、ＦＤ及びＰＤをプリセット電圧まで放電又は充電する）ことができる。浮動拡散ノードＦＤは、ＳＦトランジスタＴ３のゲートを制御するために結合することができる。ＳＦトランジスタＴ３は、パワーレールＶＤＤとセレクトトランジスタＴ４との間に結合することができる。ＳＦトランジスタＴ３は、浮動拡散ＦＤに高インピーダンス接続を提供するソースフォロワとして動作することができる。最後に、セレクトトランジスタＴ４は、セレクト信号ＳＥＬの制御下で画素回路７００の出力を、読出し列ラインに選択的に結合することができる。
【００５２】
１つの実施形態では、ＴＸ信号、ＲＳＴ信号、及びＳＥＬ信号は、例えば、信号読み取り及び処理回路６１０によって生成される。画素回路７００がグローバルシャッターを備えた画像センサアレイとして動作する実施形態において、グローバルシャッター信号は、全画像センサアレイにおける各転送トランジスタＴ１のゲートに結合され、例えば、各画素のフォトダイオードＰＤからの電荷の転送を同時に開始することができる。代替として、ローリングシャッター信号は、転送トランジスタＴ１のグループに加えることができる。
【００５３】
図８は、１つの実施形態による、乱数を生成するためのシステム８００の要素を示している。システム８００は、例えば、システム１００の特徴要素の一部又は全部を含むことができる。システム８００は、例示のセル８１０ａ、８１０ｂ、８１０ｃ、８１０ｄによって表される、複数の画素セルを有する画素アレイ６０４のような画素アレイ８０５を含む。セル８１０ａ、８１０ｂ、８１０ｃ、８１０ｄの一部又は全部は各々、Ｐａ７１０又はＰｂ７２０の回路のような回路を含むことができるが、特定の実施形態は、これに関して限定されない。
【００５４】
システム８００は更に、画素アレイ８０５から１又はそれ以上の信号を受信するための検出器モジュール８２０を含み、このような１又はそれ以上の信号に基づいて、１又はそれ以上の画素セルにおけるＲＴＳ雑音事象を検出することができる。図８に示すように、例えば、セル８１０ａ、８１０ｃが１つのビットラインを共有し、セル８１０ｂ、８１０ｄが別のビットラインを共有する場合、画素アレイ８０５の異なるセルは、共通ビットラインを介して検出器モジュール８２０に結合することができる。
【００５５】
画素アレイ８０５から受信された信号パルスに応答して、検出器モジュール８２０は、画素アレイ８０５の１又はそれ以上のソースフォロワトランジスタにおけるＲＴＳ雑音事象を示す１又はそれ以上の出力信号を生成することができる。例えば、検出器モジュール８２０及びカウンタモジュール８３０の機能が、検出器モジュール１２０及びカウンタモジュール１３０の機能にそれぞれ対応する場合、このような出力信号は、システム８００のカウンタモジュール８３０に提供することができる。カウンタモジュール８３０は、画素アレイ８０５におけるＲＴＳ雑音事象を様々な形で示す検出器モジュール８２０に基づいたカウントビット値を格納するカウントビット（図示せず）を含むことができる。カウンタモジュール８３０は、ＲＴＳ雑音事象の検出を様々な形で示す検出器モジュール８２０に応答して、このような１又はそれ以上のカウントへの更新を実行する段階を含む、このようなカウントビットによって１又はそれ以上のカウントを維持することができる。このような１又はそれ以上のカウントに基づいて、カウンタモジュール８３０は、検出器モジュール８２０によって検出された複数のＲＴＳ雑音事象に対応する数８４０を出力することができる。
【００５６】
１つの実施形態において、システム８００は、乱数を生成する第１モードと、例えばこのような乱数を生成するためのモードの代わりに、１又はそれ以上の動作を実行する第２モードとの間を様々な時間にて遷移することができる。限定ではなく、例証として、システム８００は更に、例えば、例示のサンプル及びホールド回路８６０を含む、画素アレイ８０５に関する画像情報を生成するための画像化システム６００の回路のような回路を備えることができる。サンプル及びホールド回路８６０は、画像データをサンプル及び保持するための多種多様な従来の技術及び／又は機構の何れかから適応させることができ、特定の実施形態に対する限定ではないものとする。
【００５７】
システム８００は、例えば、プロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、状態機械及び／又は同様のものを含めた、制御論理８５０を含む、又はこれに結合され、異なるモード間でシステム８００を遷移させるための制御信号を様々な形で提供することができる。このようなシグナリングは、カウンタモジュール８３０、検出器モジュール８２０、サンプル及びホールド回路８６０及び画素アレイ８５０の一部又は全部と様々な形で通信する制御論理８５０を含むことができる。例えば、制御論理８５０は、セル８１０ａ、８１０ｂ、８１０ｃ、８１０ｄ各々の一部又は全部を、タイミング図４００に示されるようなそれぞれの信号を出力する状態にすることができる。制御論理８５０に応答して、セル８１０ａ（又は画素アレイ８０５の他方のセル）をリセットし、そのフォトダイオードを非アクティブにし、その浮動拡散ノードをあるベースライン電圧レベルにして、そのソースフォロワトランジスタを低電力状態及び／又は同様のものにすることができる。
【００５８】
代替として又はこれに加えて、制御論理８５０は、１又はそれ以上のカウントのための時間ウィンドウの始まり、このような時間ウィンドウのための残りの時間、このような時間ウィンドウの終わり、及び／又は同様のものを示すためにカウンタモジュール８３０にシグナリングすることができる。代替として又はこれに加えて、制御論理８５０は、例えば、サンプル及びホールド回路８６０及び検出器モジュール８２０の１つ、例えば１つだけが、画素アレイ８０５からの信号の受信、評価及び／又は他の処理を行うことを選択的にシグナリングすることができる。例えば、制御論理は、サンプル及びホールド回路８６０並びに検出器モジュール８２０への異なるそれぞれの電力供給を様々な形で調節することができる。代替の実施形態では、制御論理８５０は、システム８００のスイッチ回路（図示せず）を動作させ、サンプル及びホールド回路８６０並びに検出器モジュール８２０の各々が異なる時間にて画素アレイ８０５に様々な形で結合（又は結合解除）することができる。
【００５９】
画素アレイ８０５におけるセルの多種多様な組合せの何れもが、様々な実施形態による、乱数の生成に寄与することができる。例えば、乱数は、単一のセルにおいてのみ、単一の行の一部又は全部のセルにおいて（例えば、複数のビットラインにまたがる）、単一の列の一部又は全部のセルにおいて（例えば、共通ビットラインを共有する）、又は画素アレイ８０５の複数の行及び列にまたがる複数のセルにおいてＲＴＳ雑音事象に基づいて生成することができる。１つの実施形態において、制御論理８５０は、乱数の生成に寄与するように、画素アレイ８０５におけるセルの複数の実施可能な組合せの何れかを構成することができる。
【００６０】
図９は、１つの実施形態による、乱数を生成するためのシステム９００の要素を示している。システム９００は、例えば、システム１００の特徴要素の一部又は全部を含むことができる。１つの実施形態において、システム９００は、方法３００の動作の一部又は全部を実行するための回路を含む。システム９００は、システム９００に含まれる又はこれに結合されるそれぞれのセルからの信号９１０を各々受信するための検出論理９２０を含む。限定ではなく、例証として、信号９１０は、それぞれのセルから信号の整数ｘ数Ｓ０、Ｓ１、．．．、Ｓ（ｘ−１）各々を含むことができ、ここで検出論理９２０のｘＡＤＣ回路は各々、信号Ｓ０、Ｓ１、．．．、Ｓ（ｘ−１）のそれぞれを受信することになる。図示の整数ｘは、単に例証に過ぎず、別の実施形態では８に等しいか又は８未満とすることができる。
【００６１】
検出論理９２０のＡＤＣ回路は、パルス信号Ｓ０、Ｓ１、．．．、Ｓ（ｘ−１）を検出し、このようなパルスに応答して、ＲＴＳ雑音事象の検出をシステム９００のカウンタ論理９４０に様々な形で示す信号９３０を提供することができる。カウンタ論理９４０は、それぞれのバイナリ値を格納するためにｘカウントビットｂ０、．．．、ｂ（ｘ−１）各々を含むことができる。カウントビットｂ０、．．．、ｂ（ｘ−１）の一部又は全部は各々、例えば検出論理９２０の単一のＡＤＣ回路専用にされたそれぞれのシングルビットカウンタとして動作することができる。このようなシングルビットカウンタは、ＲＴＳ雑音事象を示す当該単一のＡＤＣ回路に応答して、２つの値（例えば０と１）の間で交互に切り換わることができる。所与の時点において、カウントビットｂ０、．．．、ｂ（ｘ−１）に格納されたそれぞれの値は、乱数を表す単一の出力値としてシステム９００によって共に提供することができる。
【００６２】
乱数を生成するための技術及びアーキテクチャが本明細書で説明される。上記の記載において、特定の実施形態の完全な理解を提供するために、説明の目的で多数の特定の詳細事項が記載されている。しかしながら、特定の実施形態がこれらの特定の詳細事項なしで実施できることは、当業者には明らかであろう。他の事例では、説明を曖昧にしないために構造及びデバイスはブロック図の形式で示されている。
【００６３】
本明細書における「１つの実施形態」又は「ある実施形態」への言及は、実施形態に関して説明される特定の特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書における様々な箇所での「１つの実施形態では」という表現の出現は、必ずしも全て同じ実施形態について言及しているとは限らない。
【００６４】
本明細書における詳細な説明の一部分は、コンピュータメモリ内のデータビットにおける動作のアルゴリム及びシンボル表示の観点で提示されている。これらのアルゴリズム記述及び表示は、当業者にその作業の内容を最も効率良く伝えるためにコンピュータ技術における当業者によって使用される手段である。本明細書でアルゴリズムは、一般に、要求された結果をもたらすステップの一貫したシーケンスであると考えられる。ステップは、物理量の物理的操作を必要とするステップである。通常は、必須ではないが、これらの量は、格納、転送、結合、比較、及び他の操作を行うことができる電気又は磁気信号の形式を取る。原則的に共通して使用される理由から、これらの信号は、ビット、値、要素、記号、文字、用語、数、又は同様のものとして示すことが場合によっては好都合であることが証明されている。
【００６５】
しかしながら、これら及び同様の用語の全ては、適切な物理的量に関連付けられ、これらの量に付けられる単に便宜上の表記である点に留意されたい。本明細書での説明から明らかなように、別途具体的に指示されない限り、本明細書全体を通して、「処理する」又は「コンピュータ計算する」又は「計算する」又は「決定する」又は「表示する」又は同様のもののような語を利用する説明は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内の物理的（電子的）量として表されたデータを、コンピュータシステムメモリ又はレジスタ又は他のこのような情報記憶装置、送信又はディスプレイデバイス内の物理的量として同様に表される他のデータに操作及び変換するコンピュータシステム、又は類似の電子コンピューティングデバイスの動作及び処理を示すことを理解されたい。
【００６６】
特定の実施形態はまた、本明細書における動作を実行するための装置に関する。本装置は、要求される目的に合わせて特別に構成することができ、又はコンピュータに格納されたコンピュータプログラムによって選択的に起動又は再構成される汎用コンピュータを含むことができる。このようなコンピュータプログラムは、限定ではないが、フロッピー（登録商標）ディスク、光学ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、及び磁気光学ディスク、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、動的ＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気又は光学カード、又は電子命令を格納するのに適しておりコンピュータシステムバスに結合された媒体の何れかの種類のようなランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むディスクの何れかの種類のようなコンピュータ可読記憶媒体に格納することができる。
【００６７】
本明細書で提示されるアルゴリズム及びディスプレイは、何れかの特定のコンピュータ又は他の装置に固有に関係付けられるものではない。様々な汎用システムを本明細書の教示に従ってプログラムと共に使用することができる、又は要求される方法ステップを実行するためにより専用の装置を構成することが好都合であると証明することができる。多種多様なこれらのシステムに対して要求される構造は、本明細書の説明から明らかであろう。更に、特定の実施形態は、何れかの特定のプログラミング言語に関して説明したものではない。多種多様なプログラミング言語を本明細書に説明するような実施形態の教示を実施するために使用できることが理解されるであろう。
【００６８】
本明細書で記載されるものに加えて、様々な修正をその範囲から逸脱することなく開示される実施形態及び実施構成に行うことができる。従って、本明細書における例図及び実施例は、例証とみなすべきであり、限定を意味するものではない。本発明の範囲は、以下の請求項を参照することによりのみ判断するべきである。
【符号の説明】
【００６９】
１１０  セル
１２０  検出器モジュール
１３０  カウンタモジュール
１３５  カウントビット
【図１】
2014216014.tif 000003
【図２】
2014216014.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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