BRPI0612562A2 - arquitetura de sensor de imagem empregando um ou mais dispositivos de porta flutuante - Google Patents
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Abstract
ARQUITETURA DE SENSOR DE IMAGEM EMPREGANDO UM OU MAIS DISPOSITIVOS DE PORTA FLUTUANTE. São apresentados um circuito para utilização em um sensor de imagem bem como um sistema sensor de imagem que utiliza o circuito. O circuito compreende um dispositivo semicondutor de porta flutuante dotado de uma porta flutuante, uma porta de controle, um dreno e uma fonte. O circuito também emprega um dispositivo semicondutor fotossensível que é posicionado para exposição à radiação eletromagnética de uma imagem. Um circuito de controle de pixels é conectado a estes componentes para dirigir o dispositivo semicondutor de porta flutuante e o dispositivo semicondutor fotossensível para uma pluralidade de modos controlados. Os modos controlados poderão incluir um modo de apagar e um modo de exposição. No modo de apagar, pelo menos uma parcela de uma carga elétrica é removida da porta flutuante para colocar o dispositivo semicondutor de porta flutuante em um estado inicializado. No modo de exposição, a porta flutuante é carregado pelo menos parcialmente em resposta a uma voltagem em um terminal do dispositivo semicondutor fotossensível. A voltagem no terminal do dispositivo semicondutor fotossensível corresponde à exposição do dispositivo semicondutor fotossensível à radiação eletromagnética da imagem. O circuito de controle de pixels também poderá dirigir o dispositivo semicondutor de porta flutuante e o dispositivo semicondutor fotossensível para outros modos incluindo o modo de leitura e o modo de retenção de dados. No modo de leitura, o fluxo de corrente entre a fonte e o dreno do dispositivo semicondutor de porta flutuante é detectado como um indicador da carga sobre a porta flutuante. No modo de retenção de dados, a carga na porta flutuante do dispositivo semicondutor de porta flutuante que foi adquirida durante o modo de exposição é mantida apesar de outra exposição do dispositivo semicondutor fotossensível à radiação eletromagnética da imagem. O circuito, e um ou mais circuitos de suporte periféricos, poderão ser implementados em um substrato monolítico, por exemplo, utilizando processos de fabricação CMOS convencionais.
Description
ARQUITETURA DE SENSOR DE IMAGEM EMPREGANDO UM OU MAISDISPOSITIVOS DE PORTA FLUTUANTE
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção é genericamente direcionada àtecnologia de sensor de imagem. Mais particularmente, apresente invenção inclui uma arquitetura de sensor deimagem que emprega um ou mais dispositivos de portaflutuante.
HISTÓRICO DA INVENÇÃO
Sensores de imagem CMOS e CCD encontraram uma amplagama de aplicações tanto nos produtos de consumo como nosindustriais. Essas aplicações incluem câmeras digitaisindividualizadas, telas para dirigir à noite paraautomóveis, periféricos de computador, câmeras de telefonescelulares integrados, etc.
A tecnologia móvel tem tradicionalmente enfocado autilização de sensores de imagem CMOS para a captura deimagem. As expectativas do consumidor, no entanto, levaramo mercado a utilizar malhas sensoras de imagem CMOS de altaresolução, assim dando surgimento a um número de problemaspara o desenvolvedor do sensor de imagem. Primeiro,restrições de tamanho impostas pelas tecnologias móveisexigem um maior número de pixels por área unitária damalha. 0 tamanho do pixel precisa, portanto, ser diminuídoem comparação com os tradicionais pixels CMOS. Essasdiminuições no tamanho do pixel resultam em uma reduçãocorrespondente na faixa dinâmica e na sensibilidade dopixel. Segundo, o tempo de leitura da imagem dessas malhassensoras de imagem de alta resolução aumenta com o númerode pixels empregado na malha. Para reduzir a degradação daimagem resultante deste aumento no tempo de leitura, ummecanismo obturador global eletrônico deve ser empregado.No entanto, os pixels que empregam o obturador globaleletrônico exigem um grande número de componentesresultando em uma redução correspondente do fator deenchimento do pixel. Assim, os presentes inventoresencontraram uma necessidade na indústria por umaarquitetura de pixel aprimorada que se orienta a uma oumais dessas restrições.
BREVE DESCRIÇÃO DE VÁRIAS VISÕES DOS DESENHOS
As Figuras acompanhantes, em que número de referênciasiguais referem-se a elementos idênticos ou funcionalmentesimilares por todas as visões separadas e que, junto com adescrição detalhada abaixo, são incorporadas e formam parteda especificação, servem para melhor ilustrar váriasversões e explicar vários princípios e vantagens tudo deacordo com a presente invenção.
A Figura 1 é um diagrama de blocos do sistema de umaversão exemplar de um circuito de aquisição de imagem.
A Figura 2 é um diagrama esquemático exemplar de umaversão de uma arquitetura de pixel aprimorada.
A Figura 3 é um diagrama esquemático exemplar daarquitetura de pixel mostrada na Figura 2 operando no modode apagar.
A Figura 4 é um diagrama esquemático exemplar daarquitetura de pixel mostrada na Figura 2 operando no modode exposição.
A Figura 5 é um diagrama esquemático exemplar daarquitetura de pixel mostrada na Figura 2 operando no modode retenção de dados.A Figura 6 é um diagrama esquemático exemplar daarquitetura de pixel mostrada na Figura 2 operando no modode leitura.
A Figura 7 é um layout de plano exemplar para oscomponentes da arquitetura de pixel da Figura 2 em umsubstrato monolítico.
As Figuras 8 e 9 ilustram um telefone celular exemplardotado de câmera que emprega o circuito de aquisição deimagem mostrado na Figura 1.
Os artesãos habilitados apreciarão que os elementosdas Figuras são ilustrados por simplicidade e clareza e nãoforam necessariamente desenhados em escala. Por exemplo, asdimensões de alguns dos elementos das Figuras poderão serexagerados em relação a outros elementos para auxiliar amelhorar a compreensão das versões da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS
A Figura 1 ilustra um sistema de aquisição de imagem,mostrado genericamente em 60, que emprega uma malha deimagem 65 que compreende uma pluralidade de circuitos depixel 70 construídos de acordo com uma versão exemplar dapresente invenção. Como é mostrado, os circuitos de pixel70 estão dispostos na malha 65 em uma pluralidade de linhase de colunas. Cada linha de circuitos de pixel 70 poderáser endereçada individualmente e, se assim for desejado, ossinais de saída de uma linha ativada poderão ser lidosconcorrentemente.
Nesta versão exemplar, a radiação eletromagnética 75de uma fonte de imagem é direcionada através de uma lente80 e de sobreposição de malha 85 sobre componentesfotossensíveis dos circuitos de pixel individuais 70. Asobreposição de malha 85 poderá ser construída de modo queos pixels selecionados são expostos apenas a certoscomprimentos de onda dentro do espectro da radiaçãoeletromagnética 75. Por exemplo, a sobreposição de malha 85poderá expor seletivamente predeterminados pixels 70 namalha 65 unicamente à luz vermelha, verde ou azul noesforço para gerar uma imagem colorida.
É utilizado um circuito de seleção de linha 90 paraativar a leitura dos circuitos de pixel 7 0 em uma dadalinha da malha de imagem 65. Os sinais de saída doscircuitos de pixel 70 na linha ativada são fornecidos a umcircuito de leitura de coluna 95. 0 circuito de leitura decoluna 95 poderá ser construído em qualquer número demaneiras diferentes. Por exemplo, o circuito de leitura decoluna 95 poderá compreender um único circuito deamostragem dupla correlacionada (CDS) que lê seletivamentecolunas individuais da malha 65 quando uma única linha damalha é selecionada através do circuito de seleção de linha90. Em uma versão exemplar alternativa, uma pluralidade decircuitos CDS poderá ser utilizada de modo que cada colunada malha 65 (ou mesmo menos do que todas as colunas) poderáser lida concorrentemente por um circuito CDS respectivo.Em outras versões exemplares, poderão ser utilizadoscircuitos que fornecem uma única leitura de cada circuitode pixel 70 durante um único ciclo de leitura, assimnegando a necessidade de circuitos CDS. Preferivelmente, ossinais analógicos dos circuitos de pixel 70 são convertidospelo circuito de leitura de coluna 95 para um formatodigital que é então disposto em um quadro de imagem por umcapturador de quadro 100. O tempo para as várias operaçõesexecutadas pelo sistema 60 é preferivelmente coordenado porum relógio e circuito gerador de tempo 105 ou assemelhado.O capturador de quadro 100 poderá ele próprio executar umnúmero de rotinas de processamento de imagem (isto é,compressão de imagem, intensificação, etc.) ou fornecerdados de imagem na saída 114 para processamento por um oumais outros sistemas.
Uma versão de um circuito de pixel 70 adequado parautilização na malha de imagem 65 do sistema 60 é mostradana Figura 2. Em geral, o circuito de pixel 70 écompreendido de um dispositivo semicondutor de portaflutuante 115, um dispositivo semicondutor fotossensível117 e um circuito de controle de pixel 120. 0 dispositivosemicondutor de porta flutuante 115 inclui um dreno 125,uma fonte 13 0, uma porta de controle 135 e uma portaflutuante 140. Na versão exemplar ilustrada, o dispositivosemicondutor fotossensível 117 poderá ser um fotodiodopinado que é posicionado para exposição à radiaçãoeletromagnética de uma imagem que está para ser detectada.
O fotodiodo 117 da versão exemplar ilustrada inclui umanodo 145 e um catodo 150.
O circuito de controle de pixel 120 é conectado paradirecionar o dispositivo semicondutor de porta flutuante115 e o fotodiodo 117 a uma pluralidade de modoscontrolados. Esses modos controlados incluem pelo menos ummodo de apagar e um modo de exposição. No modo de apagar,pelo menos uma parcela de uma carga elétrica é removida daporta flutuante 14 0 do dispositivo semicondutor de portaflutuante 115. A voltagem através do fotodiodo 117 tambémpoderá ser aumentada enquanto no modo de apagar. Destamaneira, tanto o dispositivo semicondutor de portaflutuante 115 como o fotodiodo 117 são colocados em umestado inicializado.
No modo de exposição, a porta flutuante 140 dodispositivo semicondutor de porta flutuante 115 é carregadapelo menos parcialmente em resposta a uma voltagem em umterminal do dispositivo semicondutor fotossensível 117. Naversão exemplar ilustrada, a porta flutuante 14 0 écarregada pelo menos parcialmente em resposta à voltagem noanodo 145 do fotodiodo 117. A voltagem no anodo 145 édependente do grau ao qual o fotodiodo 117 é exposto àradiação eletromagnética da fonte da imagem. Maisparticularmente, haverá uma queda de voltagem através dofotodiodo 117 que corresponde à exposição da radiaçãoeletromagnética. Quanto maior a exposição que o fotodiodo117 sofre, tanto maior a queda de voltagem que ocorreráatravés do fotodiodo 117, assim reduzindo a voltagem naporta de controle 135.
O circuito de controle de pixel 120 também poderádirecionar o fotodiodo 117 e o dispositivo semicondutor deporta flutuante 115 para o modo de retenção de dados. Nomodo de retenção de dados, a carga da porta flutuante 140adquirida durante o modo de exposição é mantida. É de senotar que a carga na porta flutuante 14 0 permanecegeralmente constante muito embora a queda de voltagematravés do fotodiodo 117 poderá mudar. Por exemplo, uma vezcarregado a porta flutuante 14 0 durante o modo deexposição, a carga poderá ser mantida na porta flutuante140 quase que indefinidamente mesmo se o fotodiodo 117continuar a ser exposto à radiação eletromagnética da fonteda imagem.
O circuito de controle de pixel 120 também poderádirecionar o fotodiodo 117 e o dispositivo semicondutor deporta flutuante 115 para o modo de leitura paraefetivamente sentir a carga colocada na porta flutuante 14 0durante o modo de exposição. Na versão exemplar ilustrada,a carga na porta flutuante 14 0 altera a voltagem limite Vtdo dispositivo semicondutor de porta flutuante 115.
Conseqüentemente, uma voltagem predeterminada VGS poderáser fornecida entre a porta de controle 135 e a fonte 130do dispositivo semicondutor de porta flutuante 115 paraproduzir uma corrente 155 entre o dreno 125 e a fonte 130que corresponde à carga na porta flutuante 140.
Como é mostrado, o circuito de controle de pixel 12 0poderá incluir um comutador de transistor 160 e um diodo165. O comutador transistor 160 poderá ser um transistor deefeito de campo, como um MOSFET ou assemelhado, dotado deum dreno 170, uma fonte 175 e a porta de controle 180. Aporta de controle 180 é conectada para receber um sinal deleitura de linha, por exemplo, do circuito de seleção delinha 90 da Figura 1. O dreno 170 e a fonte 175 do MOSFET160 são conectados respectivamente ao catodo 150 e ao anodo145 do fotodiodo 117. O diodo 165 inclui um anodo 180 que éconectado a um nó 182 que inclui a fonte 175 do MOSFET 160e a porta de controle 13 5 do dispositivo semicondutor deporta flutuante 115. O diodo 165 também inclui um catodo185 que é conectado para receber um sinal de restabelecer/apagar. Vários componentes utilizados para gerar os níveisde voltagem de operação no dreno 170, no dreno 125, e nafonte 13 0 não são ilustrados na Figura 3, mas estão bemdentro das capacidades de projeto daqueles habilitados natecnologia dada a descrição detalhada dos vários modoscontrolados aqui apresentados.
As Figuras 3 a 6 mostram a arquitetura de pixel 7 0 daFigura 2 nos vários modos de operação discutidos acima. Sãoidentificados níveis de voltagem exemplares para operarnesses modos. Contudo, será reconhecido que os níveis devoltagem específicos necessários para operar a arquiteturade pixel 70 nos vários modos dependerá das característicasdos dispositivos individuais que são empregados.
A Figura 3 mostra a arquitetura de pixel 70 no modo deapagar de operação. Neste modo, os drenos 170 e 125 bemcomo a fonte 13 0 são acionados para +8 V enquanto o sinalde leitura de linha na porta 180 e o sinal derestabelecer/apagar no catodo 185 são acionados para -8 V.
Isto coloca o semicondutor de porta flutuante 115 e oMOSFET 160 em estados não condutores de modo que a corrente155 e a corrente 195 são de aproximadamente zero. 0 diodo165 é esconso à frente para descarregar a porta flutuante140. Pelo menos uma parcela da corrente de descargaresultante é representada na seta 200. Adicionalmente, ofotodiodo 117 é carregado para um estado inicial com umaqueda de voltagem de aproximadamente 15,2 VDC através dele.
A Figura 4 mostra a arquitetura de pixel 70 no modo deexposição de operação. Neste modo, o dreno 125 e o catodo185 são acionados para +8 V enquanto o sinal de leitura delinha 180 e a fonte 13 0 são acionados para 0 V. Isto colocao MOSFET 160 e o diodo 165 em estados não condutores demodo que a corrente 195 e a corrente 200 são deaproximadamente zero. Adicionalmente, os níveis de voltagemno dreno 17 0 e no catodo 150 são elevados para uma"voltagem de programação" de +12 V. O fotodiodo 117 éexposto à radiação eletromagnética 75 que causa uma quedade voltagem correspondente entre o catodo 150 e o anodo145. A voltagem na porta de controle 135 reflete esta quedade voltagem e assim corresponde ã quantidade de radiaçãoeletromagnética detectada no fotodiodo 117. Esta voltagemde porta de controle, por sua vez, determina a quantidadede carga colocada na porta de flutuação 14 0 durante o modode exposição.
A Figura 5 mostra a arquitetura de pixel 7 0 no modo deretenção de dados de operação. Neste modo, o dreno 125 e ocatodo 185 são acionados para +8 V enquanto o sinal deleitura de linha na porta 180 e na fonte 130 são acionadospara 0 V. Isto coloca o MOSFET 160 e o diodo 165 em estadosnão condutores de modo que a corrente 195 e a corrente 200são de aproximadamente zero. 0 nível de voltagem no catodo150 do fotodiodo 117 é reduzido para +8 V assim inibindomaior acúmulo de carga na porta flutuante 140. Ainda mais,o dreno 125 está circuitado aberto e de outra formaconectado a uma carga de impedância alta para impedir ofluxo de corrente através do dispositivo semicondutor deporta flutuante 115. A corrente 155 é, portanto, deaproximadamente zero. Neste estado, a carga na portaflutuante 14 0 pode permanecer relativamente constante porum prolongado período de tempo. Como a carga na portaflutuante 14 0 pode ser retida dentro dos circuitos de pixelindividuais 70 da malha de imagem 65, os requisitos deprocessamento de imagem impostos nos circuitos periféricos,se algum houver, podem ser relaxados. 0 custo e acomplexidade de qualquer circuito periférico deprocessamento de imagem pode, portanto, ser reduzido, seassim for desejado.
A Figura 6 mostra a arquitetura de pixel 7 0 no modo deleitura de operação. Neste modo, os drenos 170 e 125, aporta 180 e o catodo 185 são acionados para +8 V enquanto afonte 13 0 é acionada para 0 V. Isto coloca a porta decontrole 135 em uma voltagem fixa de aproximadamente +8 Vcom relação a fonte 130. Assim como, Vgs é aproximadamente+8V e a corrente 155 que prossegue através da saída depixel corresponde ã carga na porta flutuante 140. Aconversão da corrente 155 em um sinal digital apropriadopoderá ocorrer no circuito de leitura de coluna 95, quepoderá ser implementado em qualquer número de maneirasdiferentes como é compreendido por aqueles de habilidadeordinária na tecnologia.
A arquitetura de pixel 70 é facilmente implementada emum substrato monolítico. Mais particularmente, aarquitetura de pixel 7 0 poderá ser prontamente fabricadautilizando os processos de fabricação de CMOS para formar amalha de imagem 65 mostrada na Figura 1. Um layout de planoexemplar para os componentes da arquitetura de pixel 7 0 emum substrato monolítico está ilustrada na Figura 7. Noentanto, será reconhecido que outros layouts poderão serempregados. Ainda, qualquer um dos componentes periféricos,como o circuito de seleção de linha 90, o circuito deleitura de coluna 95, o capturador de quadro 100 e ogerador de hora e de tempo 105 da Figura 1 poderão da mesmaforma ser integrados com a malha de imagem 65 em umsubstrato monolítico.Como a arquitetura de pixel 70 está centrada ao redorde um dispositivo semicondutor de porta flutuante 115, opixel, incluindo os componentes necessários paraimplementar a função de restabelecimento global, pode serimplementado com menos componentes quando comparado a umaarquitetura de pixel 5T. Na arquitetura de circuito depixel específica mostrada na Figura 2, apenas doistransistores 115 e 160, e um único diodo 165 são utilizadosem conjunto com o fotodiodo 117, assim facilitando aestrutura 2T1D. Ao empregar um dispositivo semicondutor deporta flutuante 115, fica possível colocar o circuito depixel 70 em vários modos controlados ao manipular os níveisde voltagem fornecidos nos componentes do circuito de pixelem oposição a acrescentar mais transistores de comutaçãopara atingir as mesmas operações.
A redução no número de componentes empregados paraimplementar o circuito de pixel 70 pode ser utilizada paraatingir qualquer número de objetivos diferentes. Porexemplo, o circuito de pixel 7 0 poderá ser fabricado demodo que seu fator de enchimento é comparável àsarquiteturas de sensor de imagem CMOS 3T convencionais.Ainda, o circuito 70 pode ser implementado de modo que elepossui uma sensibilidade bem mais elevada e uma faixadinâmica maior quando comparado com as arquiteturas desensor de imagem CMOS 4T e 5T. Como é aqui revelado, ocircuito de pixel 70 poderá empregar voltagens operacionaismais altas durante o modo de exposição, assim melhorando odesempenho do fotodiodo 117 e tornando-o comparável aodesempenho de sensores de imagem CCD similares.
O circuito de pixel 7 0 também poderá ser implementadode modo que o modo de leitura de operação é similar aosmétodos de leitura empregados nos sensores de imagem CMOSconvencionais. Por exemplo, cada circuito de pixel 70poderá ser endereçado individualmente para atingir asmesmas vantagens de enjanelamento e de sub-amostragem queexistem nos sensores CMOS convencionais, assim tornandodesnecessária a necessidade de reprojetar substancialmenteos componentes de leitura periféricas correspondentes.Ainda, o dispositivo semicondutor de porta flutuante 115não tem a questão de vazamento de carga e não tem questõesde recombinação de carga como resultado da sub-iluminaçãoda luz visível. Assim, ele não possui as questões dedesvanecimento associadas à arquitetura CMOS 5T.
Uma versão de um telefone celular 205 que poderáincluir uma câmera que emprega o sistema de aquisição deimagem 60 é mostrada nas Figuras 8 e 9. Como é mostrado, otelefone 205 inclui um sistema de câmera 210, um teclado215, teclas de controle 220 e uma tela 225. Como foiobservado acima, o sistema de aquisição de imagem 60 receberadiação eletromagnética da fonte de imagem através dalente 80. A imagem adquirida pode ser fornecida para umsistema de processamento de imagem no aparelho 23 0 oudiretamente na tela 225 (isto é, para funcionalidade dovisor, etc.). As imagens processadas poderão serarmazenadas no armazém de imagem 235 e fornecido para atela 225 em resposta aos comandos do usuário. Ainda, asimagens no armazém de imagem 235. Ainda, as imagens noarmazém de imagem 235 poderão ser lidas dele parafornecimento a um computador pessoal ou assemelhado atravésdo enlace de comunicação 24 0.Numerosas modificações poderão ser feitas ao sistemaanterior sem desviar dos ensinamentos básicos deste. Emboraa presente invenção tenha sido descrita em detalhessubstanciais com referência a uma ou mais versõesespecíficas, aqueles de habilidade na tecnologiareconhecerão que mudanças poderão ser a ele feitas semdesviar do escopo e espírito da invenção conformeestabelecido nas reivindicações apensas.
Claims (28)
1. Circuito para utilização em um sensor de imagem, ocircuito caracterizado por compreender:um dispositivo semicondutor de porta flutuante dotadode uma porta flutuante, uma porta de controle, um dreno euma fonte;um dispositivo semicondutor fotossensível posicionadopara exposição à radiação eletromagnética de uma imagem;um circuito de controle de pixel conectado paradirecionar o dito dispositivo semicondutor de portaflutuante e o dito dispositivo semicondutor fotossensívelpara uma pluralidade de modos controlados, ditos modoscontrolado incluindo:um modo de apagar em que pelo menos uma parcelade uma carga elétrica é removida da dita porta flutuantepara colocar o dito dispositivo semicondutor de portaflutuante em estado inicializado;um modo de exposição em que a porta flutuante écarregada pelo menos parcialmente em resposta a umavoltagem em um terminal do dito dispositivo semicondutorfotossensível, dita voltagem no dito terminalcorrespondendo à exposição do dito dispositivo semicondutorfotossensível para a dita radiação eletromagnética da ditaimagem.
2. Circuito, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato dos modos controlados aindaincluírem um modo de retenção de dados em que a carga nadita porta flutuante do dito dispositivo semicondutor deporta flutuante adquirida durante o dito modo de exposiçãoé nele mantida apesar de outra exposição do ditodispositivo semicondutor fotossensível à dita radiaçãoeletromagnética da dita imagem.
3. Circuito, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato dos ditos modos controlados aindaincluírem um modo de leitura em que o fluxo de correnteentre a dita fonte e o dreno do dito dispositivosemicondutor de porta flutuante é detectado como umindicador da carga na dita porta flutuante.
4. Circuito, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato dos ditos modos controlados aindaincluírem um modo de leitura em que o fluxo de correnteentre a dita fonte e o dreno do dito dispositivosemicondutor de porta flutuante é detectado como umindicador da carga na dita porta flutuante.
5. Circuito, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do dito dispositivo semicondutorfotossensível ser um fotodiodo dotado de um anodo e umcatodo.
6. Circuito, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato do dito dispositivo semicondutorfotossensível ser um fotodiodo dotado de um anodo e umcatodo.
7. Circuito, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato do dito circuito de controle depixel compreender:um comutador de transistor conectado entre o ditoanodo e catodo do dito fotodiodo, dito comutador detransistor dotado de um terminal de controle para controlaro estado condutor do dito comutador de transistor;um diodo conectado ao dreno em pelo menos uma parcelade uma carga da dita porta flutuante do dito dispositivosemicondutor de porta flutuante em resposta a um sinal deapagar.
8. Circuito, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato do dito circuito de controle depixel compreender:um transistor FET dotado de uma porta de controle, umdreno conectado ao dito catodo do dito fotodiodo, e umafonte conectada ao dito anodo do dito fotodiodo, dita fontedo dito transistor FET e o dito anodo do dito fotodiodosendo ainda conectados à dita porta de controle do ditodispositivo semicondutor de porta flutuante;um diodo tendo um anodo conectado à dita porta decontrole do dito dispositivo semicondutor de portaflutuante.
9. Circuito, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato do dito modo de apagar compreendero dito comutador FET e o dito dispositivo semicondutor deporta flutuante em estados não condutores, o dito fotodiodoem um estado de voltagem inicial, e a dita porta flutuantedo dito dispositivo semicondutor de porta flutuantedescarregando através do dito diodo.
10. Circuito, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato do dito modo de exposiçãocompreender o dito comutador FET e o dito diodo cada umdeles no estado não condutor, o dito catodo do ditofotodiodo elevado a um nível de voltagem de exposição, e osditos dreno e fonte do dito dispositivo semicondutor deporta flutuante tendo uma voltagem através dele suficientepara carregar a dita porta flutuante em resposta a níveisde voltagem no dito anodo do dito fotodiodo.
11. Circuito, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato do dito modo de retenção de dadoscompreender o dito comutador FET e o dito diodo, cada um emum estado não condutor, o dito catodo do dito fotodiodo emum nível de voltagem de retenção, e a dita fonte do ditodispositivo semicondutor flutuante efetivamente circuitadoaberto.
12. Circuito, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato do dito modo de leitura compreenderuma voltagem predeterminada na dita porta de controle dadita porta flutuante do dito dispositivo semicondutor deporta flutuante e um fluxo de corrente entre o dito dreno ea dita fonte do dito dispositivo semicondutor de portaflutuante indicativo da carga colocada na dita portaflutuante durante o dito modo de exposição.
13. Sensor de imagem monolítico formado em umsubstrato, o dito sensor de imagem caracterizado por teruma pluralidade de pixels, um ou mais da dita pluralidadede pixels compreendendo:um dispositivo semicondutor de porta flutuante formadono dito substrato, dito dispositivo semicondutor de portaflutuante tendo uma porta flutuante, uma porta de controle,um dreno e uma fonte;um dispositivo semicondutor fotossensível formado nodito substrato e posicionado para exposição à radiaçãoeletromagnética de uma imagem;um circuito de controle de pixel formado no ditosubstrato e conectado direto ao dito dispositivosemicondutor de porta flutuante e o dito dispositivosemicondutor fotossensível a uma pluralidade de modoscontrolados, ditos modos controlados incluindo:um modo de apagar em que pelo menos uma parcelade uma carga elétrica é removida da dita porta flutuantepara colocar o dito dispositivo semicondutor de portaflutuante em um estado inicializado;um modo de exposição em que a dita portaflutuante é carregada pelo menos parcialmente em resposta auma voltagem em um terminal do dito dispositivosemicondutor fotossensível, a dita voltagem no ditoterminal correspondendo à exposição do dito dispositivosemicondutor fotossensível à dita radiação eletromagnéticada dita imagem.
14. Sensor de imagem monolítico, de acordo com areivindicação 13, caracterizado pelo fato dos ditos modoscontrolados incluírem ainda um modo de retenção de dados emque a carga na dita porta flutuante do dito dispositivosemicondutor de porta flutuante é nele mantida apesar demais exposição do dito dispositivo semicondutorfotossensível à dita radiação eletromagnética da ditaimagem.
15. Sensor de imagem monolítico, de acordo com areivindicação 13, caracterizado pelo fato dos ditos modoscontrolados ainda incluírem um modo de leitura em que ofluxo de corrente entre a dita fonte e o dreno do ditodispositivo semicondutor de porta flutuante é detectadocomo um indicador da carga na dita porta flutuante.
16. Sensor de imagem, caracterizado pelo fato do ditosensor de imagem ter uma pluralidade de pixels formados emum substrato monolítico, um ou mais pixels da ditapluralidade de pixels compreendendo:um dispositivo semicondutor de porta flutuante dotadode uma porta flutuante, uma porta de controle, um dreno euma fonte;um fotodiodo posicionado para exposição à radiaçãoeletromagnética de uma imagem;um transistor FET dotado de uma porta de controle, umdreno conectado ao dito catodo do dito fotodiodo, e umafonte conectada ao dito anodo do dito fotodiodo, a ditafonte do dito transistor FET e o dito anodo do ditofotodiodo sendo ainda conectados à porta de controle dodito dispositivo semicondutor de porta flutuante;um diodo tendo um anodo conectado à dita porta decontrole do dito dispositivo semicondutor de portaflutuante.
17. Sensor de imagem, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato do dito sensor de imagem seroperado em um modo de apagar em que o dito comutador FET eo dito dispositivo semicondutor de porta flutuante estão emestados não condutores, o dito fotodiodo estando em umestado de voltagem inicial, e a dita porta flutuante dodito dispositivo semicondutor de porta flutuante sendodescarregado através do dito diodo.
18. Sensor de imagem, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato do dito sensor de imagem seroperado em um modo de exposição em que o dito comutador FETe o dito diodo estão, cada um deles, em um estado nãocondutor, o dito catodo do dito fotodiodo sendo elevado aum nível de voltagem de exposição, e o dito dreno e fontedo dito dispositivo semicondutor de porta flutuante tendouma voltagem através deles suficiente para carregar a ditaporta flutuante em resposta à voltagem no dito anodo dodito fotodiodo.
19. Sensor de imagem, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato do dito sensor de imagem seroperado em um modo de retenção de dados em que o ditocomutador FET e o dito diodo estão, cada um deles, em umestado não condutor, o dito catodo do dito fotodiodoestando baixado para o nível de voltagem de retenção, e adita fonte do dito dispositivo semicondutor flutuante sendoefetivamente circuitada aberta.
20. Sensor de imagem, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato do dito sensor de imagem seroperado em um modo de leitura em que uma voltagempredeterminada é fornecida em uma dita porta de controle dadita porta flutuante do dito dispositivo semicondutor deporta flutuante e um fluxo de corrente entre o dito dreno ea dita fonte do dito dispositivo semicondutor de portaflutuante sendo indicativo da carga colocada na dita portaflutuante durante o dito modo de exposição.
21. Câmera digital, caracterizada por compreender:um sensor de imagem dotado de uma malha de pixels, umou mais dos ditos pixels incluindo:um dispositivo semicondutor de porta flutuantetendo uma porta flutuante, uma porta de controle, um drenoe uma fonte;um dispositivo semicondutor fotossensívelposicionado para exposição à radiação eletromagnética deuma imagem;um circuito de controle de pixel conectado paradirecionar o dito dispositivo semicondutor de portaflutuante e o dito dispositivo semicondutor fotossensível auma pluralidade de modos controlados, a dita pluralidade demodos controlados incluindo um modo de apagar em que pelomenos uma parcela de uma carga elétrica é removida da ditaporta flutuante para colocar o dito dispositivosemicondutor de porta flutuante em um estado inicial paraexposição à dita radiação eletromagnética, um modo deexposição em que a dita porta flutuante é carregada pelomenos parcialmente em resposta a uma voltagem em umterminal do dito dispositivo semicondutor fotossensível, adita voltagem no dito terminal correspondendo à exposiçãodo dito dispositivo semicondutor fotossensível à ditaradiação eletromagnética da dita imagem, e um modo deleitura em que uma voltagem predeterminada é fornecida nadita porta de controle da dita porta flutuante do ditodispositivo semicondutor de porta flutuante e um fluxo decorrente entre o dito dreno e a dita fonte do ditodispositivo semicondutor de porta flutuante é indicativo dacarga colocada na dita porta flutuante durante o dito modode exposição;um circuito de leitura do sensor de imagemconectado para obter dados de imagem de cada um dos ditospixels durante o dito modo de leitura;um capturador de quadro conectado para dispor osdados de imagem obtidos pelo dita leitura do sensor deimagem dentro de um quadro de imagem.
22. Câmera digital, de acordo com a reivindicação 21,caracterizada pelo fato dos ditos modos controlados aindaincluírem um modo de retenção de dados em que a carga nadita porta flutuante do dito dispositivo semicondutor deporta flutuante adquirida durante o dito modo de exposiçãoé nele mantida apesar de outra exposição do ditodispositivo semicondutor fotossensível à dita radiaçãoeletromagnética da dita imagem.
23. Método para operar um pixel em um sensor deimagem, o dito pixel sendo compreendido de um dispositivosemicondutor de porta flutuante dotado de uma portaflutuante, uma porta de controle, um dreno e uma fonte, eum dispositivo semicondutor fotossensível posicionado paraexposição à radiação eletromagnética de uma imagem, ditométodo caracterizado por compreender as etapas de:acionar o dito dispositivo semicondutor de portaflutuante e o dito dispositivo semicondutor fotossensíveldentro de um modo de apagar em que pelo menos uma parcelada carga elétrica é removida da dita porta flutuante paracolocar o dito dispositivo semicondutor de porta flutuanteem um estado inicial para exposição da dita radiaçãoeletromagnética; eacionar o dito dispositivo semicondutor de portaflutuante e o dito dispositivo semicondutor fotossensíveldentro de um modo de exposição em que a dita portaflutuante é carregada pelo menos parcialmente em resposta auma voltagem em um terminal do dito dispositivosemicondutor fotossensível, a dita voltagem no ditoterminal correspondendo à exposição do dito dispositivosemicondutor fotossensível à dita radiação eletromagnéticada dita imagem.
24. Método, de acordo com a reivindicação 23,caracterizado por compreender ainda a etapa de acionar odito dispositivo semicondutor de porta flutuante e o ditodispositivo semicondutor fotossensível no modo de retençãode dados em que a carga da dita porta flutuante do ditodispositivo semicondutor de porta flutuante adquiridadurante o dito modo de exposição é nele mantida apesar deoutra exposição do dito dispositivo semicondutorfotossensível à dita radiação eletromagnética da ditaimagem.
25. Método, de acordo com a reivindicação 23,caracterizado por compreender ainda as etapas de:acionar o dito dispositivo semicondutor de portaflutuante e o dito dispositivo semicondutor fotossensívelno modo de leitura em que o fluxo de corrente entre a ditafonte e o dreno do dito dispositivo semicondutor de portaflutuante é indicativo da carga na dita porta flutuante; esentir o dito fluxo de corrente entre a fonte e odreno do dito dispositivo semicondutor de porta flutuante.
26. Método, de acordo com a reivindicação 23,caracterizado pelo fato do dito dispositivo semicondutorfotossensível ser um fotodiodo tendo um anodo e um catodo,e em que o dito pixel compreende ainda um transistor FETtendo uma porta de controle, um dreno conectado ao ditocatodo do dito fotodiodo, e uma fonte conectada ao ditoanodo do dito fotodiodo, a dita fonte do dito transistorFET e o dito anodo do dito fotodiodo sendo ainda conectadosà dita porta de controle do dito dispositivo semicondutorde porta flutuante, ditos pixels compreendendo ainda maisum diodo tendo um anodo conectado à dita porta de controledo dito dispositivo semicondutor de porta flutuante, a ditaetapa de acionar o dito pixel para o dito modo de apagarcompreendendo:acionar o dito comutador FET e o dito dispositivosemicondutor de porta flutuante para estados nãocondutores;acionar o dito fotodiodo para um estado de voltageminicial; edescarregar pelo menos parcialmente a dita portaflutuante do dito dispositivo semicondutor de portaflutuante através do dito diodo.
27. Método, de acordo com a reivindicação 26,caracterizado pelo fato da dita etapa de acionar o ditopixel no dito modo de exposição compreender:acionar o dito comutador FET e o dito diodo cada umdentro de um estado não condutor;acionar o dito catodo do dito fotodiodo a um nível devoltagem de exposição; eacionar a voltagem através do dito dreno e da fonte dodito dispositivo semicondutor de porta flutuante para umavoltagem suficiente para carregar a dita porta flutuante emresposta aos níveis de voltagem no dito anodo do ditofotodiodo.
28. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato da dita etapa de acionar o ditopixel no dito modo de retenção de dados compreender:acionar o dito comutador FET e o dito diodo em estadosnão condutores;acionar o dito catodo do dito fotodiodo a um nível devoltagem de retenção; eacionar a dita fonte do dito dispositivo semicondutorflutuante a um estado efetivo circuitado aberto.
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