АРХИТЕКТУРА ДАТЧИКА ИЗОБРАЖЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ОДНОГО ИЛИ БОЛЕЕ УСТРОЙСТВ С ПЛАВАЮЩИМ ЗАТВОРОМ

1. Схема для использования в датчике изображения, содержащая:
полупроводниковое устройство с плавающим затвором, которое содержит плавающий затвор, управляющий затвор, сток и исток;
фоточувствительное полупроводниковое устройство, размещенное для экспозиции электромагнитному излучению от изображения;
схему управления пикселя, соединенную, чтобы переводить упомянутое полупроводниковое устройство с плавающим затвором и упомянутое фоточувствительное полупроводниковое устройство во множество управляемых режимов, причем упомянутые управляемые режимы включают в себя
режим стирания, в котором, по меньшей мере, часть электрического заряда удаляется с плавающего затвора, чтобы перевести полупроводниковое устройство с плавающим затвором в исходное состояние,
режим экспозиции, в котором упомянутый плавающий затвор заряжается, по меньшей мере, частично под влиянием напряжения на контакте упомянутого фоточувствительного полупроводникового устройства, причем упомянутое напряжение на упомянутом контакте соответствует экспозиции упомянутого фоточувствительного полупроводникового устройства упомянутого электромагнитному излучению от упомянутого изображения.
2. Схема по п.1, в которой упомянутые управляемые режимы сверх того включают в себя режим сохранения данных, в котором заряд на упомянутом плавающем затворе упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором, полученный в течение упомянутого режима экспозиции, сохраняется на нем, несмотря на дальнейшую экспозицию упомянутого фоточувствительного полупроводникового устройства упомянутому электромагнитному излучению от упомянутого изображения.
3. Схема по п.1, в которой упомянутые управляемые режимы сверх того включают в себя режим чтения, в котором электрический ток между упомянутым истоком и стоком упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором детектируется в качестве индикатора заряда на упомянутом плавающем затворе.
4. Схема по п.2, в которой упомянутые управляемые режимы сверх того включают в себя режим чтения, в котором электрический ток между упомянутым истоком и стоком упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором детектируется в качестве индикатора заряда на упомянутом плавающем затворе.
5. Схема по п.1, в которой упомянутое фоточувствительное полупроводниковое устройство представляет собой фотодиод с анодом и катодом.
6. Схема по п.4, в которой упомянутое фоточувствительное полупроводниковое устройство представляет собой фотодиод с анодом и катодом.
7. Схема по п.6, в которой упомянутая схема управления пикселя содержит:
транзисторный переключатель, соединенный между упомянутым анодом и катодом упомянутого фотодиода, причем упомянутый транзисторный переключатель имеет контакт управления для выполнения управления состоянием проводимости упомянутого транзисторного переключателя;
диод, соединенный, чтобы снимать, по меньшей мере, часть заряда с упомянутого плавающего затвора упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором в ответ на сигнал стирания.
8. Схема по п.6, в которой упомянутая схема управления пикселя содержит:
полевой транзистор, имеющий управляющий затвор, сток, соединенный с упомянутым катодом упомянутого фотодиода, и исток, соединенный с упомянутым анодом упомянутого фотодиода, причем упомянутый исток упомянутого полевого транзистора и упомянутый анод упомянутого фотодиода сверх того соединены с упомянутым управляющим затвором упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором;
диод, имеющий анод, который соединен с упомянутым управляющим затвором упомянутого полупроводникового устройства.
9. Схема по п.8, в которой в упомянутом режиме стирания упомянутый переключатель полевого транзистора и упомянутое полупроводниковое устройство с плавающим затвором находятся в непроводящих состояниях, упомянутый фотодиод находится в состоянии исходного напряжения, а упомянутый плавающий затвор упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором разряжается через упомянутый диод.
10. Схема по п.8, в которой в упомянутом режиме экспозиции упомянутый переключатель полевого транзистора и упомянутый диод находятся в непроводящих состояниях, напряжение на катоде упомянутого фотодиода повышается до уровня напряжения экспозиции, а напряжение на упомянутом стоке и истоке упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором является достаточным для заряда упомянутого плавающего затвора под влиянием уровней напряжения на упомянутом аноде упомянутого фотодиода.
11. Схема по п.8, в которой в упомянутом режиме сохранения данных упомянутый переключатель полевого транзистора и упомянутый диод находятся в непроводящих состояниях, напряжение на катоде упомянутого фотодиода соответствует уровню напряжения сохранения, а цепь упомянутого истока упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором эффективным образом размыкается.
12. Схема по п.8, в которой в упомянутом режиме чтения на управляющем затворе упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором возбуждается предопределенное напряжения, а между упомянутым стоком и упомянутым истоком упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором протекает электрический ток, являющийся показателем заряда, накопленного на упомянутом плавающем затворе в течение упомянутого режима экспозиции.
13. Монолитный датчик изображения, сформированный в подложке, который содержит множество пикселей, причем один или более из упомянутого множества пикселей содержат:
полупроводниковое устройство с плавающим затвором, сформированное в упомянутой подложке, причем упомянутое полупроводниковое устройство с плавающим затвором содержит плавающий затвор, управляющий затвор, сток и исток;
фоточувствительное полупроводниковое устройство, сформированное в упомянутой подложке и размещенное для экспозиции электромагнитному излучению от изображения;
схему управления пикселя, сформированную в упомянутой подложке и соединенную, чтобы переводить упомянутое полупроводниковое устройство с плавающим затвором и упомянутое фоточувствительное полупроводниковое устройство во множество управляемых режимов, причем упомянутые управляемые режимы включают в себя
режим стирания, в котором, по меньшей мере, часть электрического заряда удаляется с плавающего затвора, чтобы перевести полупроводниковое устройство с плавающим затвором в исходное состояние,
режим экспозиции, в котором упомянутый плавающий затвор заряжается, по меньшей мере, частично под влиянием напряжения на контакте упомянутого фоточувствительного полупроводникового устройства, причем упомянутое напряжение на упомянутом контакте соответствует экспозиции упомянутого фоточувствительного полупроводникового устройства упомянутого электромагнитному излучению от упомянутого изображения.
14. Монолитный датчик изображения по п.13, в котором упомянутые управляемые режимы сверх того включают в себя режим сохранения данных, в котором заряд на упомянутом плавающем затворе упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором, полученный в течение упомянутого режима экспозиции, сохраняется на нем, несмотря на дальнейшую экспозицию упомянутого фоточувствительного полупроводникового устройства упомянутому электромагнитному излучению от упомянутого изображения.
15. Монолитный датчик изображения по п.13, в котором упомянутые управляемые режимы сверх того включают в себя режим чтения, в котором электрический ток между упомянутым истоком и стоком упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором детектируется в качестве индикатора заряда на упомянутом плавающем затворе.
16. Датчик изображения, который содержит множество сформированных в монолитной подложке пикселей, причем один или более из упомянутого множества пикселей содержат:
полупроводниковое устройство с плавающим затвором, которое содержит плавающий затвор, управляющий затвор, сток и исток;
фотодиод, размещенный для экспозиции электромагнитному излучению от изображения;
полевой транзистор, имеющий управляющий затвор, сток, соединенный с упомянутым катодом упомянутого фотодиода, и исток, соединенный с упомянутым анодом упомянутого фотодиода, причем упомянутый исток упомянутого полевого транзистора и упомянутый анод упомянутого фотодиода сверх того соединены с упомянутым управляющим затвором упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором;
диод, имеющий анод, который соединен с упомянутым управляющим затвором упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором.
17. Датчик изображения по п.16, способный работать в режиме стирания, в котором упомянутый переключатель полевого транзистора и упомянутое полупроводниковое устройство с плавающим затвором находятся в непроводящих состояниях, упомянутый фотодиод находится в состоянии исходного напряжения, а упомянутый плавающий затвор упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором разряжается через упомянутый диод.
18. Датчик изображения по п.16, способный работать в режиме экспозиции, в котором упомянутый переключатель полевого транзистора и упомянутый диод находятся в непроводящих состояниях, напряжение на катоде упомянутого фотодиода повышается до уровня напряжения экспозиции, а напряжение на упомянутом стоке и истоке упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором является достаточным для заряда упомянутого плавающего затвора под влиянием напряжения на упомянутом аноде упомянутого фотодиода.
19. Датчик изображения по п.16, способный работать в режиме сохранения данных, в котором упомянутый переключатель полевого транзистора и упомянутый диод находятся в непроводящих состояниях, напряжение на катоде упомянутого фотодиода понижается до уровня напряжения сохранения, а цепь упомянутого истока упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором эффективным образом размыкается.
20. Датчик изображения по п.18, способный работать в режиме чтения, в котором на упомянутом управляющем затворе упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором возбуждается предопределенное напряжение, а между упомянутым стоком и упомянутым истоком упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором протекает электрический ток, который является показателем заряда, полученного на упомянутом плавающем затворе в течение упомянутого режима экспозиции.
21. Цифровая камера, содержащая:
датчик изображения, содержащий матрицу пикселей, причем один или более из упомянутых пикселей включают в себя
полупроводниковое устройство с плавающим затвором, которое содержит плавающий затвор, управляющий затвор, сток и исток,
фоточувствительное полупроводниковое устройство, размещенное для экспозиции электромагнитному излучению от изображения;
схему управления пикселя, соединенную, чтобы переводить упомянутое полупроводниковое устройство с плавающим затвором и упомянутое фоточувствительное полупроводниковое устройство во множество управляемых режимов, причем упомянутое множество управляемых режимов включает в себя
режим стирания, в котором, по меньшей мере, часть электрического заряда удаляется с плавающего затвора, чтобы перевести полупроводниковое устройство с плавающим затвором в исходное состояние для экспозиции упомянутому электромагнитному излучению,
режим экспозиции, в котором упомянутый плавающий затвор заряжается, по меньшей мере, частично под влиянием напряжения на контакте упомянутого фоточувствительного полупроводникового устройства, причем упомянутое напряжение на упомянутом контакте соответствует экспозиции упомянутого фоточувствительного полупроводникового устройства упомянутого электромагнитному излучению от упомянутого изображения, и
режим чтения, в котором на упомянутом управляющем затворе упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором возбуждается предопределенное напряжение, а между упомянутым стоком и упомянутым истоком упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором протекает электрический ток, который является показателем заряда, полученного на упомянутом плавающем затворе в течение упомянутого режима экспозиции;
схему считывания датчика изображения, соединенную, чтобы получать данные изображения из каждого из упомянутых пикселей в течение упомянутого режима чтения;
устройство захвата кадра, соединенное, чтобы упорядочивать данные изображения, полученные путем считывания упомянутого датчика изображения, в кадр изображения.
22. Цифровая камера по п.21, в которой упомянутые управляемые режимы сверх того включают в себя режим сохранения данных, в котором заряд на упомянутом плавающем затворе упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором, полученный в течение упомянутого режима экспозиции, сохраняется на нем, несмотря на дальнейшую экспозицию упомянутого фоточувствительного полупроводникового устройства упомянутому электромагнитному излучению от упомянутого изображения.
23. Способ работы пикселя в датчике изображения, причем упомянутый пиксель состоит из полупроводникового устройства с плавающим затвором, которое содержит плавающий затвор, управляющий затвор, сток и исток, и фоточувствительного полупроводникового устройства, расположенного для экспозиции электромагнитному излучению от изображения, при этом упомянутый способ содержит этапы, на которых:
переводят упомянутое полупроводниковое устройство с плавающим затвором и упомянутое фоточувствительное полупроводниковое устройство в режим стирания, в котором, по меньшей мере, часть электрического заряда удаляется с упомянутого плавающего затвора, чтобы перевести упомянутое полупроводниковое устройство с плавающим затвором в исходное состояние для экспозиции упомянутому электромагнитному излучению; и
переводят упомянутое полупроводниковое устройство с плавающим затвором и упомянутое фоточувствительное полупроводниковое устройство в режим экспозиции, в котором упомянутый плавающий затвор заряжается, по меньшей мере, частично под влиянием напряжения на контакте упомянутого фоточувствительного полупроводникового устройства, причем упомянутое напряжение на упомянутом контакте соответствует экспозиции упомянутого фоточувствительного полупроводникового устройства упомянутому электромагнитному излучению от упомянутого изображения.
24. Способ по п.23, который сверх того содержит этап, на котором переводят упомянутое полупроводниковое устройство с плавающим затвором и упомянутое фоточувствительное полупроводниковое устройство в режим сохранения данных, в котором заряд на упомянутом плавающем затворе упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором, полученный в течение упомянутого режима экспозиции, сохраняется на нем, несмотря на дальнейшую экспозицию упомянутого фоточувствительного полупроводникового устройства упомянутому электромагнитному излучению от упомянутого изображения.
25. Способ по п.23 сверх того содержащий этапы, на которых:
переводят упомянутое полупроводниковое устройство с плавающим затвором и фоточувствительное полупроводниковое устройство в режим чтения, в котором между упомянутым истоком и упомянутым стоком упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором протекает электрический ток, который является показателем заряда на упомянутом плавающем затворе; и
воспринимают упомянутый электрический ток между упомянутым истоком и стоком упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором.
26. Способ по п.23, в котором упомянутое фоточувствительное полупроводниковое устройство является фотодиодом, который содержит анод и катод, и в котором упомянутый пиксель сверх того содержит полевой транзистор, имеющий управляющий затвор, сток, соединенный с упомянутым катодом упомянутого фотодиода, и исток, соединенный с упомянутым анодом упомянутого фотодиода, причем упомянутый исток упомянутого полевого транзистора и упомянутый анод упомянутого фотодиода сверх того соединены с упомянутым управляющим затвором упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором, причем пиксели сверх того содержат диод, имеющий анод, который соединен с упомянутым управляющим затвором упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором, причем этап переведения упомянутого пикселя в режим стирания содержит подэтапы, на которых:
переводят упомянутый переключатель полевого транзистора и упомянутое полупроводниковое устройство с плавающим затвором в непроводящие состояния;
переводят упомянутый фотодиод в состояние исходного напряжения и
по меньшей мере, частично разряжают упомянутый плавающий затвор упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором через упомянутый диод.
27. Способ по п.26, в котором этап перевода упомянутого пикселя в упомянутый режим экспозиции содержит подэтапы, на которых:
переводят упомянутый переключатель полевого транзистора и упомянутый диод в непроводящие состояния;
возбуждают на упомянутом катоде упомянутого фотодиода уровень напряжения экспозиции и
повышают напряжение на упомянутом стоке и истоке упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором до напряжения, которое достаточно, чтобы зарядить упомянутый плавающий затвор под влиянием уровней напряжения на упомянутом аноде упомянутого фотодиода.
28. Способ по п.27, в котором этап перевода упомянутого пикселя в упомянутый режим сохранения данных содержит подэтапы, на которых:
переводят упомянутый переключатель полевого транзистора и упомянутый диод в непроводящие состояния, возбуждая на упомянутом катоде упомянутого фотодиода уровень напряжения сохранения, и
переводят цепь упомянутого истока упомянутого полупроводникового устройства с плавающим затвором в эффективно разомкнутое состояние.