РЕЖИМЫ ПОЗИЦИОННОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО СЧИТЫВАНИЯ ДЛЯ МАТРИЦ ЦИФРОВЫХ КРЕМНИЕВЫХ ФОТОЭЛЕКТРОННЫХ УМНОЖИТЕЛЕЙ

1. Устройство, содержащее:
фотонный детектор (10), включающий в себя:
матрицу (12) детекторов, содержащую однофотонные детекторы (14) на лавинном диоде (SPAD), выполненные с возможностью пробиваться в ответ на падение фотона,
триггерную схему (34), выполненную с возможностью формировать триггерный сигнал в ответ на пробой SPAD-детектора матрицы детекторов, и
триггеры-защелки (20, 22), выполненные с возможностью сохранять координаты положения SPAD-детекторов матрицы детекторов, которые находятся в состоянии пробоя, причем триггеры-защелки выполнены с возможностью фиксировать состояние в ответ на триггерный сигнал, сформированный триггерной схемой.
2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее:
по меньшей мере один элемент (40, 42) задержки, который задерживает прохождение триггерного сигнала на триггеры-защелки (20, 22) на время (60, 70) задержки, которое является действенным, чтобы гарантировать, что триггеры-защелки после фиксации состояния хранят координаты положения SPAD-детектора (14), чей пробой побудил триггерную схему (34) сформировать триггерный сигнал.
3. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее:
по меньшей мере один элемент (40, 42) задержки, который задерживает прохождение триггерного сигнала на триггеры-защелки (20, 22) на интервал (60i) времени интегрирования, из условия
чтобы триггеры-защелки после фиксации состояния выдавали координаты положения для SPAD-детекторов, которые пробиваются за интервал времени интегрирования.
4. Устройство по любому одному из пп. 1-3, в котором триггеры-защелки (20, 22) содержат:
строчные триггеры-защелки (22), при этом каждый строчный триггер-защелка соединяется с комбинацией логического "ИЛИ" SPAD-детекторов (14) соответствующей строки матрицы (12) детекторов; и
столбцовые триггеры-защелки (20), при этом каждый столбцовый триггер-защелка соединяется с комбинацией логического "ИЛИ" SPAD-детекторов (14) соответствующего столбца матрицы (12) детекторов.
5. Устройство по любому одному из пп. 1-3, в котором фотонный детектор (10), включающий в себя матрицу (12) детекторов, триггерную схему (34) и триггеры-защелки (20, 22), расположен монолитно на кремниевой подложке (16).
6. Устройство по любому одному из пп. 1-3, в котором фотонный детектор (10) дополнительно включает в себя:
схему (28) преобразователя время-цифра (TDC), выполненную с возможностью формировать цифровую метку времени для триггерного сигнала, сформированного триггерной схемой (34).
7. Устройство по п. 6, в котором фотонный детектор (10) дополнительно включает в себя:
схему (30) обработки и вывода, которая формирует и выводит (1) положение детектирования фотона, содержащее координаты положения SPAD-детектора (14), который находится в состоянии
пробоя, на основании значений, хранимых в триггерах-защелках (20, 22) после фиксации состояния в ответ на триггерный сигнал, сформированный триггерной схемой (34), и (2) цифровую метку времени, сформированную схемой (28) TDC для триггерного сигнала, который вызвал фиксацию состояния триггеров-защелок.
8. Устройство по п. 7, в котором схема (30) обработки и вывода дополнительно выполнена с возможностью выводить сигнал ошибки в ответ на триггеры-защелки после фиксации состояния, указывающие два или более SPAD-детекторов (14), находящихся в состоянии пробоя.
9. Способ, содержащий этапы, при которых:
предоставляют матрицу (12) детекторов, содержащую однофотонные детекторы (14) на лавинном диоде (SPAD), выполненные с возможностью пробиваться в ответ на падение фотона в некотором положении;
предоставляют триггеры-защелки (20, 22), выполненные с возможностью сохранять координаты положения SPAD-детектора матрицы детекторов, который находится в состоянии пробоя;
формируют (52) триггерный сигнал в ответ на пробой (50) SPAD-детектора матрицы детекторов; и
фиксируют (62, 64, 66, 72, 74, 76) состояние триггеров-защелок в ответ на триггерный сигнал.
10. Способ по п. 9, дополнительно содержащий этапы при которых:
задерживают прохождение триггерного сигнала на триггеры-защелки (20, 22) на интервал (60, 70) задержки, действенный, чтобы гарантировать, что триггеры-защелки хранят координаты
положения SPAD-детектора (14), чей пробой вызывал формирование триггерного сигнала перед фиксацией (62, 64, 66, 72, 74, 76) состояния; и
после фиксации (62, 64, 66, 72, 74, 76) состояния считывают (30) информацию с триггеров-защелок (20, 22) для определения положения SPAD-детектора (14), чей пробой вызвал формирование (52) триггерного сигнала.
11. Способ по п. 9, дополнительно содержащий этапы при которых:
задерживают прохождение триггерного сигнала на триггеры-защелки на время (60i) интегрирования; и
после фиксации (62, 64, 66, 72, 74, 76) состояния считывают (30) информацию с триггеров-защелок (20, 22) для формирования изображения SPAD-детекторов (14) матрицы (12) детекторов, которые пробились за интервал (60i) интегрирования.
12. Способ по любому одному из пп. 9-11, дополнительно содержащий этапы при которых:
выполняют (56, 58) преобразование время-цифра, инициированное триггерным сигналом, для формирования метки времени для пробоя (50) SPAD-детектора (14), чей пробой вызвал формирование (52) триггерного сигнала.
13. Устройство, содержащее:
фотонный детектор (10), включающий в себя:
матрицу (12) однофотонных детекторов (14) на лавинном диоде (SPAD),
триггеры-защелки (20, 22), выполненные с возможностью сохранять координаты положения SPAD-детектора матрицы, который
находится в состоянии пробоя,
триггерную схему (34), выполненную с возможностью формировать триггерный сигнал в ответ на пробой SPAD-детектора матрицы, при этом триггерный сигнал вызывает фиксацию состояния триггеров-защелок, и
схему (30) обработки, выполненную с возможностью выводить положение детектирования фотона на основании координат положения, хранимых в подвергнутых фиксации состояния триггерах-защелках.
14. Устройство по п. 13, в котором фотонный детектор (10) дополнительно содержит:
схему (28) преобразователя время-цифра (TDC), выполненную с возможностью формировать цифровую метку времени для триггерного сигнала, сформированного триггерной схемой (34);
при этом схема (30) обработки дополнительно выполнена с возможностью выводить время детектирования фотона на основании цифровой метки времени для триггерного сигнала, вызывающего фиксацию состояния триггеров-защелок (20, 22).
15. Устройство, содержащее:
фотонный детектор (10), включающий в себя:
матрицу (12) однофотонных детекторов (14) на лавинном диоде (SPAD),
триггеры-защелки (20, 22), выполненные с возможностью сохранять координаты положения SPAD-детекторов матрицы, которые находятся в состоянии пробоя,
триггерную схему (34), выполненную с возможностью формировать триггерный сигнал в ответ на пробой SPAD-детектора
матрицы, при этом триггерный сигнал вызывает фиксацию состояния триггеров-защелок,
по меньшей мере один элемент (40, 42) задержки, который задерживает фиксацию состояния на время (60i) интегрирования, и
схему (30) обработки, выполненную с возможностью выводить положения детектирования фотонов, детектированных за время интегрирования, на основании координат положения, хранимых в подвергнутых фиксации состояния триггерах-защелках.