CN108702468A - 具有电子快门的图像传感器 - Google Patents

Abstract

在各种实施方案中，本发明公开了图像传感器和相关方法。在实施方案中，图像传感器包括光学敏感材料和包括与光学敏感材料电连通的感测节点的像素电路。像素电路在集成周期期间存储与入射在光学敏感材料上的光强度成比例的电信号。像素电路包括与光学敏感材料电连通的差分晶体管对。所述差分晶体管对包括第一晶体管和第二晶体管，其中所述第一晶体管设置在所述光学敏感材料和所述感测节点之间。所述差分晶体管对在所述集成周期期间通过所述第一晶体管引导所述光学敏感材料和所述感测节点之间的电流，并且在所述集成周期之后通过所述第二晶体管引导电流以停止将所述电信号集成到所述感测节点上。

Description

具有电子快门的图像传感器

优先权要求

本申请要求提交于2016年3月11日的名称为“Image sensors with electronicshutter”的美国临时专利申请序列号62/307,014的优先权，该文献全文以引用方式并入本文。

技术领域

本申请整体涉及光学和电子系统和方法的领域以及制造和使用所述设备和系统的方法。

背景技术

数字图像传感器通常以视频和静态成像提供一段时间，称为曝光或集成周期，其中像素累积电子信号，该电子信号继而与在集成或曝光周期期间照射在该像素上的光子信号相关。

在许多常规的数字图像传感器中，第n行的曝光时间从t_n持续到t_n+t_integration，而第n+1行的曝光时间从t_n+1＝t_n+t_row持续直到t_n+1+t_integration为止。此处，t_row是读取和重置给定行的时间。

这被称为卷帘快门，其中集成周期的开始和结束时的位置对于不同的行是不同的。一般来讲，较高编号的行比较早的行较晚获得图像。

在成像过程中，卷帘快门会导致伪影。例如，如果正方形对象跨屏幕移动，则由于卷帘快门延迟，其正方形形状被扭曲成梯形。

附图说明

图1示出了示例性设备布局；

图2A示出了用光响应膜覆盖的CMOS集成电路的三晶体管像素的示例；

图2B示出了使用第四晶体管M3的电路的示例，该第四晶体管被添加到感测节点和膜电极之间的像素；

图2C示出了图2B的电路的示例，具有M3的栅极上的恒定电压和恒定膜偏压；

图2D示出了图2B的电路的示例，具有M3的栅极上的恒定电压和膜偏压的栅极上的不同定时；

图2E示出了使用添加的第五晶体管的电路的示例，使得晶体管M3和晶体管M4形成“差分对”以将光生电流引导到供应节点并且远离感测节点；

图2F示出了使用第六晶体管M5的电路的示例，该第六晶体管被添加在晶体管M4和感测节点之间；

图2G示出了类似的像素具体实施，其中晶体管类型从N型变为P型，并且膜电压的电势比像素电势更高；

图2H示出了当将M3的栅极保持恒定电势时图2B的结构的电势分布；

图2I示出了一种电路，其中重置相可在与SN重置相不同的时间发生；

图3示出了感测节点处以及图2A的M0的栅极上作为简单硬重置模型的时间函数的代表性电压波形；

图4示出了各行的像素电压波形；

图5A和图5B示出了根据实施方案的与量子点像素芯片相关的总体结构和区域；

图6示出了量子点的示例；

图7示出了在大致更大的顶部表面电极阵列内的二行三列子区域；

图8示出了用于与量子点材料交互的3T晶体管构型；

图9为可与本文所述实施方案组合使用的示例性系统配置的框图；

图10示出了可用于计算，通信，游戏，交互等的单平面计算设备的实施方案；

图11示出了可用于计算，通信，游戏，交互等的双平面计算设备的实施方案；

图12示出了可与图10或图11的计算设备一起使用的相机模块的实施方案；

图13示出了可与图10或图11的计算设备一起使用的光传感器的实施方案；

图14和图15示出了手势识别的方法的实施方案；

图16示出了三电极差分布局系统的以减少与光感测操作的外部干扰的实施方案；

图17示出了三电极双绞线布局系统的以减少来自光感测操作中的外部干扰的共模噪声的实施方案；

图18是时间调制偏置施加到电极的信号以减少不在调制频率下的外部噪声的实施方案；

图19示出了可用于各种成像应用中的滤波器的透射光谱的实施方案；

图20示出了可在每个像素内采用以降低噪声功率的电路的示例性示意图；和

图21示出了可在硅中实现的光栅/固定二极管存储装置的电路的示例性示意图。

具体实施方式

本发明所公开的主题的各种实施方案描述了实现与数字图像传感器上的卷帘快门不同的全局快门的部件。

在全局电子快门的理想化具体实施中，无论其在图像传感器阵列中的垂直位置如何，每行都具有同时开始的曝光时间，并且与所有其他行同时结束。

因此，全局电子快门缓解了通常在卷帘快门图像传感器中看到的成像伪影。

示例性实施方案

图2A示出了用光响应膜覆盖的CMOS集成电路的代表性的三晶体管像素。在实施方案中，光响应膜可为光学敏感介质，诸如由有机，聚合物，无机，纳米晶体材料或它们的组合制成的半导体。在实施方案中，光学敏感介质可吸收给定波段中的光，从而产生电子-空穴对。在实施方案中，{电子，空穴}中的至少一个可被收集在像素电极中，每个像素电极均与像素电路相关联。在实施方案中，读出集成电路可从像素电路获得模拟电平，并且可提供模拟或数字流，该模拟或数字流包含关于所有像素或像素子集的水平的信息。在实施方案中，CMOS集成电路可包括集成电路，该集成电路例如在硅或绝缘体上硅晶片上制造，其中提供植入物，薄膜沉积，氧化步骤，扩散步骤等，以产生晶体管，电容器，电阻器，并且其中通过层间电介质和互连件提供电子元件的互连。

光学敏感层或膜(1)两者均由电流源(Iphoto)表示，其量值与入射在像素上的光量成比例，并且还表示为在顶部电极(3)与底部电极(4)之间描述的电容器(Cfilm)。感测节点(5)形成在第一晶体管(M1)的底部电极和栅极以及第二晶体管(M0)的源极的交汇处。

寄生电容(Csense)在感测节点处被描绘于图2A中。该电容可由于膜的顶板和底板之间的寄生电容，晶体管M0的栅极与源极重叠电容，晶体管M1的栅极与源极和栅极与漏极重叠电容，晶体管M1的栅极与接地电容，以及晶体管M0的源极与接地电容而引起。它被描绘为图2A中的独立元件C仅用于讨论目的。

在正常像素操作中，晶体管M0和M1的漏极通常与高DC电压(例如，约2.8V)相连。

像素操作可如下所述进行描述。

图3示出了感测节点处以及图2A的M0的栅极上的作为简单硬重置模型的时间函数的代表性电压波形。在标记为“重置”的时间，晶体管M0的栅极上的电压提高到高于V_DD至少M0的阈值电压，例如，约3.5V，使晶体管M0导通和将感测节点的电压提高到近似等于约V_DD的“重置电压”。

在感测节点被重置之后，光响应膜上的入射光导致电流(Iphoto)流到感测节点上。此光电流将电荷驱动到感测节点上，这使得感测节点的电压下降，如图3所示。在一段时间(集成时间)之后，达到感测节点的最终信号电平(Vsignal)，然后不久将该像素再次重置。

感测节点电压的读数可如下所述进行描述。

为了知道在集成时间期间有多少光落在像素上，必须从像素读出两个电压，“重置电压”和“信号电压”。这两个电压之间的差值与集成时间期间落在像素上的光量成比例。

为了读出感测节点上的电压，晶体管M1通过读取晶体管M2连接到输出节点(列)。该列连接到多个像素。每个像素通过提高读取晶体管M2(SEL)的栅极电压，每次逐个附接到该列。该列进一步附接到电流源(Ibias)。当像素附接到输出节点时，该电流源充当晶体管M1上的负载，并且形成跟踪感测节点电压并将列驱动至类似电压的“源极跟踪器”型电压缓冲器。当以这种方式附接时，列上的电压大约等于感测节点上的电压减去晶体管M2的阈值电压。以此方式，可通过测量列的电压来读取感测节点的电压。

为了读出感测节点上的电压而不影响M3源极上的电压(图2C)，可将M3的栅极保持至恒定电势，例如1V，使得在M3的源极与漏极之间建立电势壁垒，并且在不影响源极电势的情况下，光生电荷可跨壁垒漂移(图2H)。

电子快门

CMOS图像传感器中的像素通常排列成一组行和列。每行依次通过选择该行中的每个像素(通过M2)，并将其附接到其列线来读出。然后通过读出电路依次读出每个列电压。需要特定量的时间以此方式依次读出完整的行。此时间通常称为“行时间”。

在所述像素中，入射光总是照射到光响应膜上。为了保持每个行的集成时间相等，典型的是针对每行时间调整集成时间的开始，如图4所示，因此在选择任何行进行读出时，它经历了与其他行相同量的集成时间。

然而，由于每个行的集成时间的开始(和结束)在时间上从其他行的开始移位，因此在该“滚动”集成时间期间场景中的任何移动在每一行的不同时间点处捕捉。这会导致运动伪影，这会对画面质量产生负面影响。

因此，希望中断光生电流，使得像素阵列中的每一行基本上或完全同时曝光基本上或完全相同量的时间。这样，可对每个像素施加共同的“全局”集成时间，之后停止光生成，并且在阵列中的所有像素在其相应的感测节点上存储其集成信号，然后可依次读出它们，而不影响有效的集成时间。

在某些相机系统中，这可通过使用机械快门在读出时间内阻挡入射光来实现。在其他相机系统中，诸如许多移动设备，机械快门是不实用的，并且希望具有通过电子部件停止光生电流的部件。此类部件被称为“电子快门”。

在图2A所述的像素中，电子快门可通过采用两个外部开关(S1和S2)来实现。

开关S1和S2可用于以使得膜从其生成光电流的状态改变到不产生光电流的状态的方式来改变整个膜上的电压。

下文描述了两个示例性实施方案，用于使用开关S1和S2来实现电子快门。

在第一种方法中，将两个偏置电压(膜偏压1和膜偏压2)施加到膜的一个电极上。膜偏压1比感测节点的电压低几伏，并且横跨膜的该电压差将膜置于产生光电流的状态。膜偏压2大约等于感测节点的电压，并且缺乏这种横跨膜的电压差将膜置于不产生光电流的状态。从膜偏压1切换到膜偏压2将膜从一个状态改变到另一个状态，从而产生有效的电子快门。

使用开关S1和S2实现电子快门的另一种方式是从膜偏压1和膜偏压2两者上断开膜的底板电极，使得光生电流无法流动。

这种方法的潜在局限性在于它依赖于光学敏感材料的响应时间。即，从光生成状态到非光生成状态的转变取决于膜特性，诸如膜的重组速率，其可比期望的慢。

实现电子快门的另一种方式在图2B中示出。在该方法中，将第四晶体管(M3)添加到感测节点与膜电极之间的像素。该第四晶体管用于在将足够低的电压施加到其栅极时将光敏材料与感测节点电断开，同时它允许光生电荷在将足够高的电压施加到其栅极时流入感测节点。操作的示例可为以下：1)在阵列的每个像素中的晶体管M0和M3可通过将共同的足够高的电压施加到M0和M3栅极而全局接通。这将重置像素阵列中的所有像素；2)所有M0晶体管均可通过向其栅极施加足够低的电压而全局断开，这使得像素能够在其相应的感测节点中开始对光生电荷的集成；3)所有M3晶体管都可通过向其栅极施加足够低的电压来断开，从而结束集成阶段；以及4)感测节点可在通过将每一行的晶体管M1连接到列读出器并执行采样序列样本视频—>重置—>样本重置而每次读出一行。

这种方法可能受到高阻抗感测节点容易被干扰的事实的限制。在这种情况下，栅极与源极重叠电容描述为图2B中的Cov，用于将栅极上的电压转变传送到感测节点，并且将感测节点电压驱动至与仅由光电流的集成产生的值不同的值。同样重要的是注意，在这种具体实施中，可能需要额外的时间以完全地关闭光敏材料，这是由于M3的源极和漏极之间的寄生电容耦合。

本发明所公开的主题的各个方面包括从光生电流流向感测节点的状态快速过渡到不流向感测节点并且在不干扰感测节点的电压的情况下再次返回的状态的方法。

图2E表示本发明所公开的主题的另一个实施方案，其克服了图2B的结构的一些限制。在该像素中，添加第五晶体管，使得晶体管M3和M4形成“差分对”，该“差分对”用于将光生电流引导到供应节点并且远离感测节点。这种方法与先前所描述的方法之间的根本差异在于，当光生电流从M4引导到M3时，在M3和M4的漏极处的电压不变。此外，这种方法不会尝试突然停止光生电流，而是将这种电流引导到供应节点中，在此处不再集成到感测节点上，当需要集成开始和结束之间的快速过渡(可能低于1毫秒)时是有利的。

在图2E的示例性实施例中，晶体管M3和M4充当快门；当M3栅极处的电压高于M4栅极处的电压时，光电流从光敏材料流到低阻抗节点诸如电源或接地，并且不会有助于感测节点总集成电荷，基本上将感测节点与光电荷生成材料隔离。当在M3的栅极处的电压低于在M4的栅极处的电压时，光敏材料中生成的光电流流向感测节点，在那里收集光电子。

在示例性实施方案中，对于整个像素阵列全局驱动M3和M4的栅极电压。在这种情况下，示例性定时具体实施执行如下：首先通过脉冲发射RST信号来全局重置所有像素。接下来，来自M3和M4的差分控制将从快门关闭水平切换到快门打开水平，并在该模式下保持曝光控制所需的时间。在集成周期结束时，M3和M4将从快门打开水平切换到快门关闭水平。这将基本上终止感测节点上的光电荷集成。然后，以逐行的方式发起读出。在读出阶段结束时，传感器准备好新的集成周期，并且序列可以重复。

用于将快门从打开切换至关闭状态的水平取决于晶体管大小，所用技术和应用程序所需的快门排斥量。电压差越大，感测节点与光生材料之间的隔离度越高。

图1中绘示了示例性设备布局。此主题的进一步细化示于图2F中。

在图2F中，在晶体管M4和感测节点之间添加第六晶体管M5。M4和M5为级联构型，其中该晶体管的栅极保持在固定电压Vb。该级联用作从晶体管M4的重叠电容到感测节点的屏蔽，并且防止在M4的栅极处切换标志以干扰感测节点的电压。

图2G示出了类似的像素具体实施，其中晶体管类型从N型变为P型，并且膜电压的电势比像素电势更高。该实施方案旨在显示所公开的主题不限于仅n型具体实施。

另外，图2D示出了像素具体实现，其中通过在M3的栅极上保持恒定电压例如1V，并且在快门开关期间从较高电压例如1.5V全局脉冲发射膜偏压，以及在集成期间保持较低电压例如0V，来实现光生电荷的快门变化。在这种情况下，希望在膜打开集成阶段期间在M3的源极处具有恒定电压，以及在膜关闭快门变化阶段期间在M3的源极处具有恒定电压。这两个电压不需要相同，只要光敏材料在膜打开阶段期间对于电荷收集具有足够的电势，并且在膜关闭阶段期间对于电荷重组具有足够低的电势。

另外，可以膜偏压的相同的相位和频率脉冲发射V_bias以实现上述条件。

另外，晶体管M3的源极可重置为已知电势，例如M0的漏极的相同电势，以允许在膜关闭阶段期间在光敏材料上的适当电压。

在实施方案中，可将第四晶体管M4添加到像素，以启用将M3的源极重置到所需电压的附加功能。重置阶段可与SN重置阶段同步，或者可在不同时间发生(图2I)。

在实施方案中，图像传感器包括光学敏感材料；像素电路，该像素电路包括与所述光学敏感材料电连通的感测节点，其中所述像素电路被配置为在集成周期期间存储与入射在所述光学敏感材料上的光强度成比例的电信号；所述像素电路包括与所述光学敏感材料电连通的差分晶体管对，所述差分晶体管对包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管设置在所述光学敏感材料和所述感测节点之间；所述差分晶体管对被配置为在所述集成周期期间通过所述第一晶体管引导所述光学敏感材料与所述感测节点之间的电流，并且在所述集成周期之后通过所述第二晶体管引导电流以停止将所述电信号集成到所述感测节点上。

在实施方案中，第二晶体管设置在光学敏感材料和未与感测节点电连通的第二节点之间。

在实施方案中，第二节点是电源节点。

在实施方案中，差分晶体管对被配置为通过低电压差分控制信号来控制。

在实施方案中，差分晶体管对被配置为通过具有接近差分晶体管对的阈值电压Vt的电压差的差分控制信号来控制。

在实施方案中，像素电路还包括设置在第一晶体管和感测节点之间的第三晶体管。

在实施方案中，在集成周期结束时，在差分晶体管对的切换期间，第三晶体管的栅极电压保持在基本上恒定的水平。

在实施方案中，像素电路还包括重置晶体管，读出晶体管和行选择晶体管。

在实施方案中，像素电路为五晶体管(5T)电路，包括差分晶体管对。

在实施方案中，像素电路为六晶体管(6T)电路，包括差分晶体管对。

在实施方案中，像素电路为N数量晶体管的电路，包括差分晶体管对，其中N-3晶体管具有连接到独立光敏区域的源极以及连接到公共感测节点的漏极。

在实施方案中，两个或更多个独立敏感区域可同时连接到公共感测节点(合并)。

在实施方案中，光学敏感材料定位在基板上方。

在实施方案中，光学敏感材料包含纳米晶体材料。

在实施方案中，基板包含半导体材料。

在实施方案中，光学敏感材料包括在其上形成像素电路的基板的一部分。

在实施方案中，光学敏感材料靠近基板的第一侧，并且像素电路靠近基板的第二侧。

在实施方案中，图像传感器包括光学敏感材料；以及像素电路，所述像素电路包括电流导向电路，所述电流导向电路被配置为在集成周期期间将电荷从所述光学敏感材料集成到感测节点，并且在所述集成周期之后将电流引导远离所述感测节点。

在实施方案中，电流导向电路包括差分晶体管对。

在实施方案中，图像传感器包括光学敏感材料；以及像素电路，所述像素电路包括感测节点，感测节点和所述光学敏感材料之间的第一晶体管，将所述光学敏感材料耦接到电流导向路径的第二晶体管，耦接到所述感测节点的重置晶体管，耦接到所述感测节点的读出晶体管和耦接到所述读出晶体管的行选择晶体管，所述电流导向路径未耦接到所述感测节点。

在实施方案中，所述第一晶体管被配置为在所述集成周期期间优先于所述电流导向路径而允许所述光学敏感材料和所述感测节点之间的电流传输，并且所述第二晶体管被配置为在所述集成周期之后优先于所述感测节点而允许所述光学敏感材料与所述电流导向路径之间的电流传输。

在实施方案中，用于在像素电路中集成的方法包括在集成周期期间将电荷从光学敏感材料集成到电荷存储装置；以及在所述集成周期结束时将来自所述光学敏感材料的电流引导远离所述电荷存储装置。

在实施方案中，引导电流的步骤包括切换差分晶体管对。

在实施方案中，用于在像素电路中的集成信号的电子快门的方法包括迭代地重置像素电路；在重置之后，将信号从光学敏感材料集成到所述像素电路中的感测节点；以及在集成周期结束时将电流引导远离所述感测节点以便以电子方式关闭在所述感测节点处集成的信号；以及从所述感测节点读出所述集成信号。

在实施方案中，引导电流的步骤包括切换与光学敏感材料电连通的差分晶体管对。

在实施方案中，图像传感器包括基板；多个像素区域，每个像素区域包括被定位成接收光的光学敏感材料，其中所述多个像素区域包括多个行和列；用于每个像素区域的像素电路，每个像素电路包括感测节点，重置晶体管和读出电路；每个像素电路还包括差分晶体管对，所述差分晶体管对包括所述感测节点和所述相应像素区域的所述光学敏感材料之间的第一晶体管，其中所述差分晶体管对被配置为在所述相应像素电路的集成周期结束时将电流引导远离所述感测节点；以及行选择电路，所述行选择电路被配置为选择待读出的一行像素，其中在选择所述行时，所述行中每个像素电路的读出电路被选择性地耦接到相应列的列线。

在实施方案中，图像传感器包括另外的控制电路，所述另外的控制电路被配置为控制差分晶体管对以基本上同时结束多个像素的集成周期。

在实施方案中，所述控制电路被配置为基本上同时结束跨多个行的多个像素的集成周期。

在实施方案中，所述控制电路被配置为基本上同时结束跨多个列的多个像素的集成周期。

在实施方案中，所述控制电路向每个相应像素电路的所述差分晶体管对提供差分控制信号以结束所述相应像素电路的所述集成周期。

在实施方案中，图像传感器还包括所述差分晶体管对和所述相应像素电路的感测节点之间的晶体管。

在实施方案中，所述控制电路被配置为同时结束跨多个行的多个像素电路的集成周期，并且所述行选择电路被配置为在所述集成周期结束之后依次读出所述行。

在实施方案中，用于图像传感器阵列的电子快门的方法包括在集成周期期间将电荷从多个像素区域集成到多个对应的像素电路中，每个像素区域包括被定位成接收光的光学敏感材料，其中所述多个像素区域包括多个行和列，并且每个像素电路包括被配置为存储从对应像素区域集成的电荷的电荷存储装置；在所述集成周期结束时，将来自每个像素区域的电流引导远离对应像素电路的电荷存储装置以便以电子方式关闭所述像素；以及基于在所述集成周期期间从对应像素区域集成的电荷，在所述集成周期结束之后，从每个像素电路读出信号。

在实施方案中，多个像素区域中的每个基本上同时被以电子方式关闭。

实施方案包括用于图像传感器阵列的电子合并的方法，所述方法包括在集成周期期间将电荷从多个像素区域引导到单个感测节点中，每个像素区域包括被定位成接收光的光学敏感材料，其中所述多个像素区域包括多个行和列，并且每个像素电路包括被配置为存储从对应像素区域集成的电荷的电荷存储装置；在所述集成周期结束时，将来自每个像素区域的电流引导远离公共电荷存储装置像素电路以便以电子方式合并所述像素；以及基于在所述集成周期期间从对应像素区域集成的电荷，在所述集成周期结束之后，从所述公共像素电路读出信号。

参见图5A和图5B，示例性实施方案提供了使用像素元件阵列来检测图像的图像感测区域。像素元件可包括光敏材料。图像传感器可检测来自像素区域中每个中的光敏材料的信号，所述信号基于入射在光敏材料上的光的强度而变化。在一个示例性实施方案中，光敏材料为互连纳米粒子的连续膜。电极被用于在每个像素区域上施加偏压。像素电路用于针对每个像素区域在一段时间内将信号集成在电荷存储装置中。电路在集成周期期间存储与入射在光学敏感层上的光强度成比例的电信号。然后可从像素电路读取电信号并且处理以构建对应于入射在像素元件阵列上的光的数字图像。

在示例性实施方案中，像素电路可在光敏材料下方的集成电路设备上形成。例如，可在CMOS集成电路设备上方铺上纳米晶体光敏材料层以形成图像传感器。来自CMOS集成电路的金属接触层可电连接到提供横跨像素区域的偏压的电极。2008年4月18日提交的标题为“Materials，Systems and Methods for Optoelectronic Devices”(公布No.2009/0152664)的美国专利申请序列号12/10625包括可结合示例性实施方案使用的光电设备，系统和材料的附加说明，并据此全文以引用方式并入本文。这仅是示例性实施方案，并且其他实施方案可以使用不同的光电探测器和光敏材料。例如，实施方案可以使用硅或砷化镓(GaAs)光电探测器。

图像传感器结合光电探测器阵列。这些光电探测器感测光，将其从光学信号转换为电子信号。图5A和图5B示出了根据示例性实施方案的与量子点像素芯片结构(QDPC)100相关的结构和区域。如图5A和图5B所示，QDPC 100可适于作为辐射1000接收器，其中量子点结构1100被呈现以接收辐射1000，诸如光。如本文更详细地描述的，QDPC 100包括量子点像素1800和芯片2000，其中芯片适于处理从量子点像素1800接收的电信号。量子点像素1800包括量子点结构1100，量子点结构1100包括若干部件和子部件，诸如量子点1200，量子点材料200，以及与点1200和材料200相关的特定配置或量子点布局300。可使用量子点结构1100来产生光电探测器结构1400，其中量子点结构与电互连件1404相关联。提供电连接1404以接收来自量子点结构的电信号，并将电信号传送到与像素结构1500相关联的像素电路1700上。

正如可以各种方式，平面和垂直方式两者布局量子点结构1100，光电探测器结构1400可具有特定的光电探测器几何布局1402。光电探测器结构1400可与像素结构1500相关联，其中光电探测器结构的电互连件1404与像素电路1700电关联。还可在包括芯片2000上的垂直和平面布局的像素布局1600中布局像素结构1500，并且像素电路1700可与其他部件1900(包括例如存储器)相关联。所述像素电路1700可包括用于在像素1800水平处处理信号的无源和有源部件。像素1800与芯片2000以机械的方式和电的方式相关联。在示例性实施方案中，像素结构1500和像素电路1700包括用于如本文所述的用于多个像素的单独色彩元件的膜合并和/或电路合并的结构和电路。从电气角度来看，像素电路1700可与其他电子器件(例如，芯片处理器2008)通信。其他电子器件可适于处理数字信号，模拟信号，混合信号等，并且其可适于处理和操纵从像素电路1700接收的信号。在其他实施方案中，芯片处理器2008或其他电子器件可包括在与QDPC相同的半导体基板上，并且可使用片上系统架构进行结构化。其他电子器件可包括电路或软件，以在示例性实施方案中提供数字合并。芯片2000还包括物理结构2002和其他功能部件2004，其也将在下文中更详细地描述。

QDPC 100检测电磁辐射1000，在实施方案中，电磁辐射可为来自电磁频谱的任何频率的辐射。虽然电磁波谱是连续的，但常见的是指在整个电磁频谱内的频带的频率范围，诸如无线电频带，微波频带，红外频带(IR)，可见光频带(VIS)，紫外频带(UV)，X射线，γ射线等。QDPC 100能够感测整个电磁频谱内的任何频率；然而，本文的实施方案可以参照电磁频谱内的某些频带或频带的组合。应当理解，在讨论中使用这些频带并不旨在限制QDPC100可感测到的频率范围，并且仅用作示例。另外，一些频带具有常见的使用子频带，诸如近红外(NIR)和远红外(FIR)，并且更广泛的频带术语诸如IR的使用不旨在将QDPC 100灵敏度限制到任何频带或子频带。另外，在以下描述中，术语诸如“电磁辐射”，“辐射”，“电磁波谱”，“频谱”，“辐射谱”等可互换使用，并且术语颜色用于描绘可在辐射1000光谱的任何部分内的辐射1000的选择频带，并且不旨在限于任何特定范围的辐射1000，诸如在可见“颜色”中。

在图5A和图5B的示例性实施方案中，上述纳米晶体材料和光电探测器结构可用于为光电传感器阵列，图像传感器或其他光电设备提供量子点像素1800。在示例性实施方案中，像素1800包括能够接收辐射1000的量子点结构1100，适于从量子点结构1100和像素结构接收能量的光电探测器结构。本文所述的量子点像素可用于在一些实施方案中提供以下内容：高填充因子，色彩合并，堆叠可能性，小像素尺寸的可能性，更大像素尺寸的高性能，简化滤色器阵列，消除去镶嵌，自增益设置/自动增益控制，高动态范围，全局快门能力，自动曝光，局部对比度，读出速度，像素级低噪声读出，使用更大工艺几何图形(更低成本)的能力，使用通用制造工艺的能力，使用数字制造工艺构建模拟电路，在像素下添加其他功能，诸如存储器，A至D，真相关双采样，合并等。示例性实施方案可以提供这些特征中的一些或全部。然而，一些实施方案可能不使用这些特征。

在所有三个空间方向上，量子点1200将为纳米结构，通常为半导体纳米结构，其限制导带电子，价带空穴或激子(导带电子和价带空穴的结合对)。量子点在其吸收光谱中表现出理想的零维度系统的离散量化的能量谱的效应。对应于该离散的能量谱的波函数通常在量子点内基本上空间定位，但在材料的晶格的许多周期内延伸。

图6示出了量子点1200的示例。在一个示例性实施方案中，QD 1200具有半导体或复合半导体材料的芯1220，诸如PbS。可将配体1225附接到外表面的一些或全部或可在一些实施方案中移除，如下文进一步所述。在一些实施方案中，相邻QD的芯1220可融合在一起以形成具有纳米级特征的纳米晶体材料的连续膜。在其他实施方案中，芯可通过接头分子彼此连接。

QD光学设备的一些实施方案为具有多个像素的单个图像传感器芯片，每个像素包括对辐射1000敏感的QD层，例如光学活动，以及与QD层电连通的至少两个电极。电极之间的电流和/或电压与QD层接收的辐射1000的量相关。具体地讲，由QD层吸收的光子产生电子空穴对，使得如果施加了电偏压，则电流流动。通过确定每个像素的电流和/或电压，可重构整个芯片上的图像。图像传感器芯片具有高灵敏度，在低辐射检测1000应用中可以是有益的；广泛的动态范围，允许出色的图像细节；和小像素尺寸。通过利用QD中的量子尺寸效应来改变器件中QD的尺寸，也可调节传感器芯片对不同光学波长的响应度。像素可被制成小至约1平方微米或更小，或大至约30微米×30微米或更大或在其中的任何范围。

图5和图7的光电探测器结构1400示出了被构造为使得其可用于检测示例性实施方案中的辐射1000的设备。检测器可被“调谐”以检测通过光电探测器结构1400中使用的量子点结构1100的类型来检测预规定波长的辐射1000。光电探测器结构可被描述为量子点结构1100，该量子点结构1100具有用于访问量子点结构1100状态的一些输入/输出能力的I/O。一旦状态可读取，则状态可通过电互连件1404传送至像素电路1700，其中像素电路可包括电子器件(例如，无源和/或有源)以读取状态。在实施方案中，光电探测器结构1400可为量子点结构1100(例如，膜)加上电接触焊盘，使得焊盘可与电子器件相关联以读取相关联的量子点结构的状态。

在实施方案中，处理可包括像素合并，以减少与量子点结构1100的固有特性或与读出过程相关联的随机噪声。合并可涉及像素1800的组合，诸如产生2x2，3x3，5x5或类似的超级像素。可能存在与组合像素1800或合并相关联的噪声的减少，因为平方根的随机噪声随着面积的线性增加而增大，因此减小了噪声或提高了有效灵敏度。对于非常小的像素的QDPC 100电势，可利用合并而无需牺牲空间分辨率，即像素可能非常小，以开始采用组合像素不会减小系统所需的空间分辨率。合并也可有效地提高检测器可运行的速度，从而改善系统的一些特征，诸如聚焦或曝光。在示例性实施方案中，合并可用于将用于相同颜色或辐射范围的子像素元素(包括UV和/或IR)组合以提供用于超级像素的独立元素，同时保持颜色/UV/IR分辨率，如下面进一步描述。

在实施方案中，芯片可具有能够实现高速读出能力的功能部件，这可有利于大阵列，例如5兆像素，6兆像素，8兆像素，12兆像素等的读出。较快的读出能力可能需要在像素1800阵列下更复杂，更大的晶体管计数电路，增加的层数，增多的电互连件数，更宽的互连迹线等。

在实施方案中，可能期望缩小图像传感器尺寸以便降低总芯片成本，这可与芯片面积成比例。然而，减小芯片尺寸可能对于给定数量的像素意味着较小的像素。在现有方法中，由于辐射1000必须通过互连层传播到位于下面的单片集成硅光电二极管上，因此存在填充因子折衷，其中底层硅区域的一部分被互连件被遮蔽；并且类似地，硅区域的一部分被用于读出的晶体管消耗。一个解决方法是微透镜，其增加成本并导致在芯片内的位置(中心对边缘)对光电二极管照明的依赖性；另一个解决方法是转到较小的工艺几何结构，这在使用其定制植入物的图像传感器工艺中成本高昂且特别具有挑战性。

在实施方案中，本文所讨论的技术可提供围绕这些折衷的方式。像素尺寸，以及因此芯片尺寸可减小而不减小填充因子。可使用较大的工艺几何形状，因为晶体管尺寸和互连线宽可能不模糊像素，因为光电探测器位于互连件上方的顶部表面上。在本文所提议的技术中，可采用诸如0.13μm和0.18μm的大几何形状，而不遮蔽像素。类似地，也可采用诸如90nm或以下的小几何形状，并且这些几何形状可以是标准的，而不是图像传感器定制的工艺，从而降低成本。小几何形状的使用可与同一芯片上高速数字信号处理更为兼容。这可能导致芯片上的更快，更便宜和/或更高质量的图像传感器工艺。另外，用于数字信号处理的更高级几何形状的使用可有助于降低图像传感器处理功能的给定程度的功率消耗。

现在将结合图9描述可与上述光电探测器，像素区域和像素电路结合使用的示例性集成电路系统。图9为图像传感器集成电路(也称为图像传感器芯片)的框图。该芯片被显示为包括：

·像素阵列(100)，其中入射光被转换为电子信号，并且其中电子信号被集成到电荷存储装置中，其内容和电压水平与帧周期内入射的集成光相关；像素阵列可包括滤色器和用于颜色膜合并的电极结构，

如下文进一步所述；

·行和列电路(110和120)，用于重置每个像素并读取与每个电荷存储装置的内容相关的信号，以便将与所述帧周期内的每个像素上的集成光相关的信息传送到所述芯片的所述外周边；像素电路可包括用于颜色合并的电路，如下文进一步所述；

·模拟电路(130，140，150，160，230)。来自列电路的像素电信号被馈送到模数转换(160)中，在那里将其转换为表示每个像素处的光水平的数字值。像素阵列和ADC由提供偏压和参考水平(130，140和150)的模拟电路支撑。

·数字电路(170，180，190，200)。图像增强电路(170)向从ADC输出的数据提供图像增强功能，以提高信噪比。行缓冲器(180)临时存储像素值的若干行以有利于数字图像处理和IO功能。(190)是规定系统的全局操作和/或帧格式的寄存器组。块200控制芯片的操作。数字电路还可包括用于数字颜色合并的电路或软件；

·IO电路(210&220)支持并行输入/输出及串行输入/输出两者。(210)是同时输出像素值的每一位的并行IO接口。(220)是串行IO接口，其中依次输出像素值的每一位；和

·锁相环路(230)向整个芯片提供时钟。

在特定示例性实施方案中，当采用0.11μm CMOS技术节点时，沿行轴和列轴的像素的周期性重复距离可为900nm，1.1μm，1.2μm，1.4μm，1.75μm，2.2μm或更大。在一些实施方案中，最小的这些像素尺寸，尤其是900nm，1.1μm和1.2μm的实现可能需要在成对或更大的相邻像素组之间进行晶体管共享。

非常小的像素可部分实现，因为与每个像素相关联的所有硅电路区域可用于读出电子器件，这是由于光学感测功能在另一垂直水平上通过位于互连层上方的光学敏感层单独实现。

由于光学敏感层和读取光学敏感材料的特定区域的读出电路存在于集成电路中的独立平面上，所以(1)像素读出电路和(2)由(1)读取的光学敏感区域的形状(从顶部观察)一般来说可能不同。例如，可能期望限定对应于像素作为正方形的光学敏感区域；而对应的读出电路可最有效地配置为矩形。

在基于与通过通孔连接到下面的读出电路的顶部光学敏感层的成像阵列中，虽然在一些实施方案中它们可为透明的，但对于各种层的金属，通孔和互连电介质而言并不是必须是大体或甚至部分透光的。这与前侧照明CMOS图像传感器的情况相反，其中基本上透明的光学路径必须穿过互连叠层存在。

像素电路可被定义为包括开始于与量子点材料200接触的电极，并且在信号或信息从像素传输到其他处理设备时结束的部件，诸如下面芯片200的功能部件2004或另一个量子点像素1800。从量子点材料200上的电极开始，信号被转译或读取。在实施方案中，量子点材料200可响应于辐射1000而提供电流流动的变化。量子点像素1800可能需要偏压电路1700以产生可读信号。然后继而可放大该信号并选择用于读出。

图8所示的像素电路的一个实施方案使用重置偏压晶体管1802，放大器晶体管1804和列地址晶体管1808。这三个晶体管电路配置也可称为3T电路。此处，重置偏压晶体管1802在断言重置1704时将偏置电压1702连接到光导光伏量子点材料200，从而重置量子点材料200的电气状态。在重置1704之后，量子点材料200可暴露于辐射1000，从而导致量子点材料200的电气状态的变化，在这种情况下，电压的变化引向放大器1804的栅极。然后，该电压被放大器晶体管1804增强并呈现给地址选择晶体管1808，该地址选择晶体管1808在选择时显示在地址选择晶体管1808的列输出处。在一些实施方案中，可将附加电路添加到像素电路以帮助削减暗信号贡献。在其他实施方案中，可在从像素电路读出信号之后进行暗信号的调整。在示例性实施方案中，可添加附加的电路以用于膜合并或电路合并。

图10示出了可用于计算，通信，游戏，交互等的单平面计算设备100的实施方案。单平面计算设备100被示出为包括外围区域101和显示区域103。基于触摸的界面设备117(诸如按钮或触控板)可用于与单平面计算设备100进行交互。

第一相机模块113的示例被示出为位于单平面计算设备100的外围区域101内，并且在下文中更详细地描述。示例性光传感器115A，115B也被示出为位于单平面计算设备100的外围区域101内，并且在下文中参照图13进一步详细地描述。第二相机模块105的示例被示出为位于单平面计算设备100的显示区域103中，并且在下文中参考图12更详细地描述。

光传感器107A，107B的示例被示出为位于单平面计算设备100的显示区域103中，并且在下文中参考图13更详细地描述。光学照明111的第一源的示例(其可以是结构化的或非结构化的)被示出为位于单平面计算设备100的外围区域101内。光学照明109的第二源的示例被示出为位于显示区域103中。

在实施方案中，显示区域103可以是触摸屏显示器。在实施方案中，单平面计算设备100可为平板电脑。在实施方案中，单平面计算设备100可以是移动手机。

图11示出了可用于计算，通信，游戏，交互等的双平面计算设备200的实施方案。双平面计算设备200被示出为包括第一平面210的第一外围区域201A和第一显示区域203A，第二平面230的第二外围区域201B和第二显示区域203B，第一平面210的第一基于触摸的界面设备217A和第二平面230的第二基于触摸的界面设备217B。示例性基于触摸的界面设备217A，217B可为可用于与双平面计算设备200进行交互的按钮或触控板。第二显示区域203B在各种实施方案中还可以为输入区域。

还示出了双平面计算设备200包括第一外围区域201A中的第一相机模块213A和第二外围区域201B中的第二相机模块213B的示例。下文参考图12更详细地描述相机模块213A，213B。如图所示，相机模块213A，213B位于双平面计算设备200的外围区域201A，201B内。虽然示出了总共两个相机模块，但本领域的普通技术人员将认识到，可以采用更多或更少的光传感器。

在双平面计算设备200的外围区域201A，201B中示出了多个光传感器215A，215B，215C，215D的示例。虽然示出了总共四个光传感器，但本领域的普通技术人员将认识到，可以采用更多或更少的光传感器。下文将参照图12进一步详细地描述光传感器215A，215B，215C，215D的示例。如图所示，光传感器215A，215B，215C，215D位于双平面计算设备200的外围区域201A，201B内。

还示出了双平面计算设备200包括第一显示区域203A中的第一相机模块205A和第二显示区域203B中的第二相机模块205B的示例。下文参考图12更详细地描述相机模块205A，205B。如图所示，相机模块205A，205B位于双平面计算设备200的显示区域203A，203B内。还示出了位于双平面计算设备200的显示区域203A，203B内的是光传感器207A，207B，207C，207D的示例。虽然示出了总共四个光传感器，但本领域的普通技术人员将认识到，可以采用更多或更少的光传感器。下文将参照图13进一步详细地描述光传感器207A，207B，207C，207D的示例。光学照明211A，211B的示例性源被示出位于外围区域201A，201B内，并且光学照明209A，209B的其他示例性源被示出位于显示区域203A，203B中的一个内，并且也参照下面的图13进行描述。本领域的普通技术人员将认识到，可以实施除所示或描述的那些元件之外的各种数目和位置的所述元件。

在实施方案中，双平面计算设备200可为膝上型计算机。在实施方案中，双平面计算设备200可以是移动手机。

现在参考图12，示出了可与图10或图11的计算设备一起使用的相机模块300的实施方案。相机模块300可对应于图10的相机模块113或图11的相机模块213A，213B。如图12所示，相机模块300包括基板301，图像传感器303和键合引线305。保持器307定位在基板上方。光学滤波器309被示为安装到保持器307的一部分。圆筒311保持透镜313或透镜系统。

图13示出可与图10或图11的计算设备一起使用的光传感器400的实施方案，光传感器的示例性实施方案。光传感器400可对应于图10的光传感器115A，115B和图11的光传感器215A，215B，215C，215D。光传感器400被示出为包括基板401，其可对应于图10的外围区域101或显示区域103中的任一者或两者的一部分。基板401还可对应于图11的外围区域201A，201B或显示区域203A，203B中的任一者或两者的一部分。光传感器400也被示出为包括电极403A，403B，其用于在吸光材料405上提供偏压，并由此收集光电子。封装材料407或封装材料的叠堆被示出为在吸光材料405上。可选地，封装材料407可包括偏置和/或采集来自吸光材料405的光电子的导电封装材料。

图10的单平面计算设备100或图11的双平面计算设备200中的任一者的元件可彼此连接或以其他方式耦接。计算设备的实施方案可包括处理器。其可包括功能块和/或物理上不同的部件，其实现计算，图像处理，数字信号处理，数据存储，数据通信(通过有线或无线连接)，向设备提供电力和控制设备。与处理器通信的设备包括图10的设备，可包括显示区域103，基于触摸的界面设备117，相机模块105，113，光传感器115A，115B，107A，107B以及光学照明109，111的源。相似地对应关系也可适用于图11。

图13的光传感器可包括各种设计和组合物的吸光材料405。在实施方案中，吸光材料可被设计成在可见波长区域大约450nm至650nm具有足够小的吸光度，使得在将图13的光传感器结合到计算设备的显示区域的情况下，只有入射到传感器上的可见光适度的一部分由吸光材料吸收。在这种情况下，通过将吸光材料沿着显示器的光学路径结合而基本上不损害使用显示区域所显示的图像的质量。在实施方案中，吸光材料405可吸收照射在可见光谱区域上的小于30％，或小于20％，或小于10％的光。

在实施方案中，电极403A，403B，以及在用于407的导电封装剂的情况下，顶部电极407可使用在大约450nm至650nm的可见波长区域上基本上透明的材料构成。在这种情况下，通过将吸光材料沿着显示器的光学路径结合而基本上不损害使用显示区域所显示的图像的质量。

在实施方案中，图13的光传感器可包括能够感测红外光的光感测材料。在实施方案中，光感测材料可以是具有对应于红外线能量的带隙的半导体，诸如在约0.5eV-1.9eV的范围内。在实施方案中，光感测材料可在红外光谱范围内具有可测量的吸光度；并且也可在可见光范围内具有可测量的吸光度。在实施方案中，光感测材料可吸收如在红外光谱范围内的可见光谱范围内的较高吸光度；然而，可用于感测红外光谱范围内的手势相关信号。

在示例性实施方案中，光感测显示器结合材料的吸光度可在可见光的约2％至20％的范围内；并且可位于红外光的约0.1％至5％的范围内。在示例性实施方案中，在环境中和/或从显示器发射的可见光的存在可在光传感器内产生背景信号，这是由于光传感器的吸光材料内的材料可见波长吸收的结果。在示例性实施方案中，也可实现红外区域中的感测。用于帮助手势识别的光源可使用空间或时间代码来调制，从而允许它们与在光传感器中观察到的信号的可见波长相关的分量进行区分。在示例性实施方案中，用于手势识别的至少一个光源可使用具有大于100Hz，1000Hz，10kHz或100kHz的频率分量的代码来进行时间调制。在示例性实施方案中，光传感器可具有大于所述频率分量的截止频率的时间响应。在实施方案中，可采用电路来确保对应于手势识别的频率分量可被提取和监测，其中背景元件与房间环境，显示器照明和其他此类基本上被移除的非手势相关的背景信息相关。在该示例中，光传感器，即使它们吸收可见光和红外光，也可提供主要与手势识别感兴趣的手势信息相关的信号。

在示例性实施方案中，可使用具有大约1mW的总光学功率的光学源。当距离大约10cm远照射对象时，其中对象具有大约1cm²的面积以及漫反射率为大约20％，则入射在具有面积1cm²的光传感器上的功率的量可能为100pW的量级。在示例性实施方案中，可采用具有1％吸光度的光传感器，其对应于与经由光源作为照明结果所接收的光相关的光电流，并且从对象反射或散射，因此入射到光传感器上，因此可以是pW的量级。在示例性实施方案中，由光传感器报告的电信号可对应于光学源的调制频率处的大约pA信号分量。在示例性实施方案中，由于可见光和红外光背景、显示光等，诸如nA或μA范围内的较大的附加信号分量可能出现。在示例性实施方案中，相对小信号分量，由于由照明源的调制(在时间和/或空间)提供的不同的时间和/或空间特征，可相对于其他背景/信号进行隔离，并且可用于辨别手势信息。

在实施方案中，吸光材料405可由主要吸收特定频带中的红外光的材料构成；并且该材料对可见波长光基本上是透明的。在示例性实施方案中，材料诸如PBDTT-DPP，近红外光敏感聚合物聚(2，60-4，8双(5乙基己基噻吩基)苯并-[1，2-b；3，4-b]二噻吩并5二丁基辛基3，6双(5-溴噻吩-2基)吡咯并[3，4-c]吡咯-1，4-二酮)可用作吸光层的组分。

在实施方案中，由光传感器产生的电子信号可传送至用于电子放大的设备。该设备可放大比其他频带大的特定电子频带，从而产生与手势信息相关的增强的信号分量。来自光传感器的信号可能与放大(可能频率相关)的组合来输入到模数转换器，该模数转换器可产生与手势信息相关的数字信号。与手势信息相关的数字信息可在系统的上下文中进一步传送到其他集成电路和/或信号处理引擎。例如，可将其传送至应用处理器。

在实施方案中，用于照明空间体积的光学源，具有启用手势识别的目标，可在基本上人眼无法看到的近红外波长下使用照明。在示例性实施方案中，可使用具有大约950nm的中心波长的发光二极管。

在实施方案中，手势识别可通过组合来自嵌入到计算设备中的至少一个相机的信息，并且具有将基本上聚焦的图像提供到作为相机的一部分的图像传感器上的透镜来实现；并且还可将传感器结合到外围区域中，和/或集成到显示区域中。在实施方案中，分布式传感器可提供关于被成像对象的时空移动的一般信息；并且来自至少一个相机的信号可与分布式传感器的信号组合以提供对象的二维或三维运动的空间/时间上—更准确的画面，其手势将被识别。在示例性实施方案中，相机可采用图像传感器，所述图像传感器提供适度的空间分辨率，诸如QVGA，VGA，SVGA等，并且因此可使用具有小晶粒尺寸和因此低成本的图像传感器来实现；并且还可使用具有较小x，y和z形状因数的相机模块来实现，实现外围区域面积的最小消耗，并且不显著地添加平板电脑或其他计算设备的z高度。

在实施方案中，可以采用适度的帧速率，诸如15fps，30fps或60fps，其与适度分辨率结合，实现在识别手势中低成本数字通信信道和信号处理的适度复杂度。在实施方案中，至少一个相机模块可实现宽视野成像，以便在与显示器相关的手势的评估中提供宽的角度范围。在实施方案中，至少一个相机模块可倾斜，其角度不平行于显示器的正交方向(垂直方向)，使得至少一个相机能够在更接近显示器的角度范围成像。

在实施方案中，可组合使用多个相机，每个相机具有与至少彼此不同的角度，从而使手势适度地接近显示器以成像和解译。在实施方案中，所述至少一个相机可采用光检测材料对图像传感器进行敏化，所述光检测材料提供高量子效率，例如，在由照明源所使用的近红外波长下提供大于30％的高量子效率；这使得照明源中的功率和/或强度降低。在实施方案中，照明源可在特定频率下按时间调制，并且采用特定的时间图案(例如，一系列已知时间间距和宽度的脉冲)；以及来自所述至少一个相机和/或所述至少一个分布式传感器的信号可被解释为具有所述照明源的相位和时间分布的知识；并且以这种方式，可使用增大的信噪比，类似于锁定或棚车平均或其他滤波和/或模拟或数字信号处理方法以基本上确定调制的，因此照明的信号，并且基本上移除或最小化与背景场景相关联的背景信号。

图14示出了手势识别的方法的实施方案。所述方法包括操作501，所述操作包括从所述一个或多个相机模块中的至少一个中的每一个获得至少两个图像的时间流；以及操作507，所述操作还包括从所述光传感器中的至少一者中的每一者获得至少两个信号的时间流。该方法还包括在操作503和509处将图像和/或信号传送至处理器。该方法还包括在操作505处使用处理器，基于图像和信号的组合来估计手势的含义和定时。

图15示出了手势识别的方法的实施方案。所述方法包括操作601，所述操作包括从所述相机模块中的至少一个中的每一个采集至少两个图像的时间流；以及操作607，所述操作还包括从所述基于触摸的界面设备中的至少一个中的每一个获得至少两个信号的时间流。该方法还包括在操作603和609处将图像和/或信号传送至处理器。该方法还包括在操作605处使用处理器，基于图像和信号的组合来估计手势的含义和定时。

在实施方案中，可采用由(1)基于触摸的界面设备；(2)相机模块；(3)光传感器中的至少一者接收的信号，这些传感器中的每一个在外围设备和/或显示器或显示/输入区域内，可单独或联合使用以确定由设备的用户指示的手势的存在和类型。

再次参见图14，在实施方案中，从相机模块中至少一个的每一个获得图像的时间流。还从所述光传感器中的至少一个中的每一个获得至少两个信号的时间流。在实施方案中，可同步地从不同种类的外围设备获得流。在实施方案中，可利用已知时间戳来获得流，所述时间戳指示何时相对于其他获得每一个时间戳，例如相对于一些会议参考时间点。在实施方案中，将流传送至处理器。处理器基于图像和信号的组合计算手势的含义和定时的估计。

在实施方案中，至少一个相机模块具有超过约40°的宽视野。在实施方案中，至少一个相机模块采用鱼眼镜头。在实施方案中，至少一个图像传感器在其中心实现更高分辨率，并且在其周边中实现较低分辨率。在实施方案中，至少一个图像传感器使用靠近其中心附近的较小像素和靠近其周边的较大像素。

在实施方案中，通过至少一个光源的有源照明；与邻近对象的部分反射和/或部分散射组合；使用至少一个光学模块或光传感器与光感测结合；可组合以检测对象的接近。在实施方案中，关于此类接近度的信息可用于降低设备的功率消耗。在实施方案中，功率消耗可通过调光或关闭电力消耗部件诸如显示器来减小。

在实施方案中，至少一个光源可发射红外光。在实施方案中，至少一个光源可发射介于约700nm和约1100nm之间的近红外光中的红外光。在实施方案中，至少一个光源可在介于约1100nm和约1700nm波长之间的短波长红外光中发射红外光。在实施方案中，由光源发射的光对设备的使用者基本上不可见。

在实施方案中，至少一个光源可投射结构化光图像。在实施方案中，可采用与成像组合的空间图案化照明来估计对象相对于成像系统的相对距离。

在实施方案中，至少两个透镜系统可用于将场景或场景的部分成像到单片集成的单个图像传感器集成电路的两个不同区域上；并且使用图像传感器集成电路获得的光图案可用于帮助估计相对于图像传感器系统的对象的相对或绝对距离。

在实施方案中，至少两个透镜系统可用于将场景或场景的部分成像到容纳在单个相机系统内的两个不同的图像传感器集成电路上；并且使用图像传感器集成电路获得的光图案可用于帮助估计相对于图像传感器系统的对象的相对或绝对距离。

在实施方案中，至少两个透镜系统可用于将场景或场景的部分成像到容纳在单独的相机系统或子系统内的两个不同的图像传感器集成电路上；并且使用图像传感器集成电路获得的光图案可用于帮助估计相对于图像传感器系统或子系统的对象的相对或绝对距离。

在实施方案中，至少两个光学系统感知场景的不同角度或视角可用于帮助估计对象相对于图像传感器系统的相对或绝对距离。

在实施方案中，诸如位于图10的外围区域101中的光传感器115A，115B，和/或位于图10的显示区域103中的光传感器107A，107B的光传感器可单独使用，或彼此结合，和/或与相机模块结合使用，以获取关于场景的信息。在实施方案中，光传感器可利用透镜来帮助将光从场景的某些区域导向到特定的光传感器上。在实施方案中，光传感器可采用用于开孔的系统，诸如光阻挡外壳，其限定来自场景的光将入射在特定光传感器上的有限的角范围。在实施方案中，特定光传感器将在开孔的帮助下负责感测来自特定入射角锥内的光。

在实施方案中，至少两个光学系统感知场景的不同角度或视角可用于帮助估计对象相对于图像传感器系统的相对或绝对距离。

在实施方案中，来自至少两个光传感器的光检测器的时间序列可用于估计对象的方向和速度。在实施方案中，来自至少两个光传感器的光检测器的时间序列可用于确定由计算设备的用户所做的手势。在实施方案中，来自至少两个光传感器的光检测器的时间序列可用于对由计算设备的用户所做的手势进行分类。在实施方案中，关于手势的分类以及被分类手势的估计发生时间的信息可传送到计算设备内的其他系统或子系统，包括到处理单元。

在实施方案中，光传感器可被集成到计算设备的显示区域中，例如，图10的光传感器107A，107B。在实施方案中，可以在将视觉信息传送给用户时显示器的操作基本上没有被改变的情况下实现将光传感器结合到显示区域中。在实施方案中，显示器可主要使用在约400nm至约650nm的范围内的可见波长向用户传达视觉信息，而光传感器可主要使用大于约650nm的波长的红外光获取有关场景的视觉信息。在实施方案中，主要在可见波长区域中操作的“显示平面”可位于—比可主要在红外光谱区域中操作的“光感测平面”-更靠近使用者的前方。

在实施方案中，可采用第一类型的结构化光，并且也可采用第二类型的结构化光，并且可有效地组合来自至少两个结构化光照明的信息，以确定有关超过隔离结构化光图像中包含的信息的场景的信息。

在实施方案中，可使用第一类型的结构化光来照明场景，并且可从提供第一照明角度的第一源呈现；以及第二类型的结构化光可用于照明场景，并且可从提供第二照明角度的第二源呈现。

在实施方案中，可使用提供第一感测角度的第一图像传感器；并且还使用提供第二感测角度的第二图像传感器来感测第一类型和第一照明角度的结构化光。

在实施方案中，具有第一图案的结构化光可从第一源呈现；并且具有第二图案的结构化光可从第二源呈现。

在实施方案中，具有第一图案的结构化光可在第一时间段期间从源呈现；并且具有第二图案的结构化光可在第二时间段期间从源呈现。

在实施方案中，第一波长的结构化光可用于从具有第一照明角度的第一源照亮场景；并且第二波长的结构化光可用于从具有第二照明角度的第二源照亮场景。

在实施方案中，可使用第一波长的结构化光来照亮使用第一图案的场景；并且第二波长的结构化光可用于照亮使用第二图案的场景。在实施方案中，第一图像传感器可感测场景，该场景具有在第一波长处的强响应和在第二波长处的弱响应。并且第二图像传感器可感测场景，所述场景具有在第二波长处的强响应和在第一波长处的弱响应。在实施方案中，图像传感器可由在第一波长具有强响应以及在第二波长具有弱响应的第一类像素；以及在所述第二波长下具有强响应和在所述第一波长下具有弱响应的第二类像素组成。

实施方案包括采用具有第一带通光谱区域的滤波器的图像传感器系统；第一带宽块光谱区域；以及第二带通光谱区域。实施方案包括对应于可见光谱区域的第一带通区域；对应于所述红外线的第一部分的第一带块光谱区域；以及对应于红外线的第二部分的第二带通光谱区域。实施方案包括使用第一时间段来主要检测可见波长场景；以及在第二时间段内使用第二带通区域内的有源照明来检测可见波长场景和有源照射的红外场景的总和；以及利用在两个时间段期间采集的图像之间的差值来推断主要的有源照射的红外场景。实施方案包括在第二时间段期间使用结构化光。实施方案包括使用红外线结构化光。实施方案包括使用结构化光图像来推断有关场景的深度信息；以及在标记或操纵时，使用基于结构化光图像所采集的深度的信息来标记可见图像。

在实施方案中，手势推断可包括一个拇指向上；两个拇指向上；手指轻扫；两指轻扫；三指轻扫；四指轻扫；拇指加上一个手指轻扫；拇指加上两个手指轻扫；等。在实施方案中，手势推断可包括第一数字在第一方向上移动；以及第二数字在基本上相对的方向上移动。手势推断可包括轻触。

对入射在对象上的光的强度的感测可用于多种应用中。一个此类应用包括对入射到对象上的环境光水平的估计，使得可适当选择对象自身的发光强度。在移动设备诸如移动电话，个人数字助理，智能电话等中，电池寿命和从而降低功率消耗是重要的。同时，也可需要对信息的视觉显示，诸如通过使用显示器，诸如基于LCD或像素化LED的那些显示器。显示该视觉信息的强度至少部分地取决于场景的环境照明。例如，在非常明亮的环境照明中，通常需要由显示器发射更多的光强度，以便显示器的视觉印象或图像在背景光水平上方清晰可见。当环境照明较弱时，通过从显示器发射较低水平的光消耗较少的电池功率是可行的。

因此，感兴趣的是感测显示区域附近或在显示区域中的光水平。现有的光感测方法通常包括单一的或极少数的光传感器，通常为小区域。这可导致环境照明水平的估计中不期望的异常和误差，尤其是当感兴趣的设备的环境照明空间不均匀时。例如，由于遮蔽或部分遮蔽的对象的阴影可能—如果它们遮蔽一个或几个感测元件—导致显示强度低于实际平均照明条件下所期望的亮度。

实施方案包括实现一个传感器或多个传感器，该一个或多个传感器准确地允许对光水平的确定。实施方案包括使用溶液加工的吸光材料实现的至少一个传感器。实施方案包括其中胶态量子点膜构成主要吸光元件的传感器。实施方案包括用于传输与照射在传感器上的光水平有关的信号的系统，所述系统降低或减轻信号中的噪声的存在，因为它在无源传感器和有源电子器件之间的距离处传输，所述有源电子器件采用用于换能中的电信号的调制。实施方案包括具有(1)吸光感测元件；(2)用于传输与照射在感测元件上的光强度相关的信号的电互连件；以及(3)远离吸光感测元件，并且经由电互连件与其连接的电路的系统，所述电路通过电互连件实现感测信号的低噪声传输。实施方案包括其中互连件长度大于1厘米的系统。实施方案包括其中互连件不需要特殊屏蔽但实现实际上有用的信噪比水平的系统。

实施方案包括单独地或组合采用的传感器或传感器系统来估计照亮计算设备的显示区域的平均颜色温度。实施方案包括接受来自广角范围的光的传感器或传感器系统，诸如大于约20°至垂直入射，或大于约30°至垂直入射，或大于约40°至垂直入射。实施方案包括传感器或传感器系统，所述传感器或传感器系统包括至少两种类型的光学滤波器，第一类型主要穿过第一光谱带，第二类型主要穿过第二光谱带。实施方案包括使用来自至少两种类型的光学滤波器的至少两种传感器的信息来估计照亮所述显示区域，或邻近所述显示区域的区域的颜色温度。

实施方案包括采用至少两种类型的传感器的系统。实施方案包括由第一光感测材料构成的第一类型，以及由第二光感测材料构成的第二类型。实施方案包括被配置为吸收和转导第一光谱带中的光的第一光感测材料，以及被配置为转导第二光谱带的第二光感测材料。实施方案包括使用具有第一平均直径的多个纳米粒子的第一光感测材料，和采用具有第二平均直径的多个纳米粒子的第二光感测材料。实施方案包括在约1nm至约2nm的范围内的第一直径，和大于约2nm的第二直径。

实施方案包括将光感测材料并入到包括喷墨印刷的计算设备中或上的方法。实施方案包括使用喷嘴将光感测材料施加在限定区域上方。实施方案包括使用电极来限定主要光感测区域。实施方案包括将光感测设备制造成集成到计算设备中或上的方法，所述方法包括：限定第一电极；限定第二电极；限定与所述第一电极和所述第二电极电连通的光感测区域。实施方案包括将光感测设备制造成集成到计算设备中或上的方法，所述方法包括：限定第一电极；限定光感测区域；以及限定第二电极；其中该光感测区域与该第一电极及该第二电极电连通。

实施方案包括使用喷墨印刷将至少两种类型的传感器集成到计算设备中或上。实施方案包括使用第一贮存器，所述第一贮存器包含第一光感测材料，所述第一光感测材料被配置为吸收和转导第一光谱带中的光；以及使用第二贮存器，所述第二贮存器包含第二光感测材料，所述第二光感测材料被配置为吸收和转导第二光谱带中的光。

实施方案包括使用差分或调制信号，以基本上抑制任何外部干扰。实施方案包括减去深色背景噪声。

实施方案包括图16所示的差分系统。图16示出了三电极差分布局系统700以减少与光感测操作的外部干扰的实施方案。三个电极差分布局系统700被示出为包括覆盖所有三个电极701，703，705的光感测材料。遮光材料707(黑色)防止光照射到使用第一电极701和第二电极703电访问的区域中的光感测材料上。基本上透明的材料709(透光)允许光入射到使用第二电极703和第三电极705电访问的基本上不同区域中的光感测材料上。流过透明覆盖电极对和黑色覆盖电极对的电流的差值等于光电流—也就是说，该差值不包括任何暗电流，而是与光强度成比例，而任何暗偏移基本上被移除。

实施方案包括使用如下三个电极系统。每个电极由金属线组成。吸光材料可与金属线电连通。实施方案包括使用基本上透明的材料封装吸光材料，所述材料保护吸光材料免受周围环境条件诸如空气，水，湿度，灰尘和污垢的影响。三个电极中的中间可偏置到电压V1，其中典型电压的示例为约0V。两个外部电极可偏置至电压V2，其中典型值为约3V。实施方案包括使用基本上防止或减少光感测材料上的入射光的遮光材料覆盖该设备的一部分。

遮光材料确保一对电极看到很少或没有光。这对称为暗或参考电极对。在另一个电极对上使用透明材料可确保，如果光入射，则其基本上入射在光感测材料上。该对称为亮电极对。

流过亮电极对和暗电极对的电流的差值等于光电流—也就是说，该差值不包括任何暗电流，而是与光强度成比例，而任何暗偏移基本上被移除。

在实施方案中，这些电极以双绞线形式连接。以此方式，减少或减轻来自外部源的共模噪声。参见图17，使用双绞线布局800的电极801，803，805，使用双绞线构型的平面模拟减少或减轻来自外部源的共模噪声。

在另一个实施方案中，可使用偏置使得不需要遮光层。三个电极可偏置到三个电压V1，V2，和V3。在一个示例中，V1＝6V，V2＝3V，V3＝0V。6V和3V之间的光传感器以及0V和3V之间的光传感器在6V和0V之间读出时将生成相反方向的电流。所得的差分信号随后以双绞线形式传输。

在实施方案中，电极布局本身可被双绞，进一步改善传感器内部的噪声电阻。在这种情况下，使用一种构造，其中电极可跨另一个。

在实施方案中，可使用电偏压调制。在一对电极之间可使用交替的偏置。流动的光电流将基本上模拟时间变化的电偏置的时间演变。读出策略包括过滤以产生低噪声电信号。偏置的时间变化包括正弦，正方形或其他周期性波形。例如，参见图18，时间调制的偏压900的实施方案，施加到电极的信号901降低不在调制频率下的外部噪声。在时间内调制信号允许拒绝不在调制频率下的外部噪声。

实施方案包括将差分布局策略与调制策略组合以实现信噪比水平的进一步改善。

实施方案包括采用具有不同形状，尺寸和光谱响应(例如，对不同颜色的敏感度)的多个传感器。实施方案包括生成多电平输出信号。实施方案包括使用合适的电路和算法处理信号以重构关于光入射的光谱和/或其他特性的信息。

本发明所公开的主题的优点包括将有关光强度的准确信息传送到比以另外方式可能更长的距离。优点包括检测结果的较低水平的光。优点包括感测较宽范围的可能的光水平。优点包括在更广泛的温度范围内成功的光强度测定，尤其当使用本文所述的差分方法去除暗参考时所赋予的优势。

实施方案包括具有第一电极，第二电极和第三电极的光传感器。吸光半导体与第一电极，第二电极和第三电极中的每一者电连通。遮光材料基本上将入射到驻留在第二电极和第三电极之间的吸光半导体的部分上的光衰减，其中在第二电极与第一电极和第三电极之间施加电偏压，并且其中流过第二电极的电流与入射到传感器上的光相关。

实施方案包括光传感器，所述光传感器包括第一电极，第二电极和与所述电极电连通的吸光半导体，并且其中在所述第一电极和第二电极之间施加时变的电偏压，并且其中在所述电极之间流动的电流根据时变的电偏压曲线得到过滤，其中所得到电流分量与入射在所述传感器上的光相关。

实施方案包括上述实施方案，其中第一电极，第二电极和第三电极由选自下列的材料组成：金，铂，钯，银，镁，锰，钨，钛，氮化钛，二氧化钛，氮氧化钛，铝，钙和铅。

实施方案包括上述实施方案，其中吸光半导体包括从列表中所选的材料：PbSe，PbSe，PbTe，SnS，SnSe，SnTe，CdS，CdSe，CdTe，Bi₂S₃,In₂S₃,In₂S₃,In₂Te₃,ZnS,ZnSe,ZnTe,Si,Ge,GaAs，聚并吡咯，并五苯，聚亚苯基亚乙烯基，聚己基噻吩和苯基-C61-丁酸甲酯。

实施方案包括上述实施方案，其中偏置电压大于约0.1V，并且小于约10V。实施方案包括上述实施方案，其中电极彼此间隔开约1μm和约20μm之间的距离。

实施方案包括上述实施方案，其中用于偏置和读取的光感测区域和有源电路之间的距离大于约1cm，并且小于约30cm。

在应用领域范围，期望捕获关于场景诸如经由成像的视觉信息。在某些情况下，驻留在成像系统和感兴趣的场景之间的介质的光学特性可表现出光学吸收，光散射或两者。在某些情况下，与第二光谱范围相比，光学吸收和/或光学散射可更强地发生在第一光谱范围内。在某些情况下，强烈吸收或散射第一光谱范围可包括约470nm至约630nm的可见光谱范围中的一些或全部，并且更弱的吸收或散射第二光谱范围可包括约650nm至约24μm波长范围内的红外线的部分。

在实施方案中，可通过提供对波长长于约650nm波长灵敏的图像传感器阵列来增强图像质量。

在实施方案中，成像系统可在两种模式下操作：用于可见波长成像的第一模式；以及用于红外成像的第二模式。在实施方案中，第一模式可采用基本上阻挡一些红外波长的光入射到图像传感器上的滤波器。

现在参见图19，可在各种成像应用中使用的滤波器的透射光谱1000的实施方案。可见光谱区域1001中的波长基本上透射，从而实现可见波长成像。红外线波段1003中约750nm至约1450nm的波长，并且也在约1600nm的区域1007中的波长被基本上阻挡，从而减少与环境红外线照明相关联的图像的效果。在约1450nm至约1600nm的红外线波段1005中的波长基本上被透射，使得当在该带内具有其主要光谱功率的有源源被打开时，启用红外波长成像。

在实施方案中，成像系统可在两种模式下操作：用于可见波长成像的第一模式；以及用于红外成像的第二模式。在实施方案中，系统可采用光学滤波器，其保持在两种模式中的每一者中，该光学滤波器基本上阻挡第一红外光谱带上的光的入射；并且基本上使得第二红外光谱带的光的入射通过。在实施方案中，阻挡的第一红外光谱带可跨越约700nm至约1450nm。在实施方案中，基本上不被阻挡的第二红外光谱带可在约1450nm下开始。在实施方案中，基本上不被阻挡的第二红外光谱带可在约1600nm下结束。在实施方案中，在用于红外成像的第二模式中，可采用基本上不阻挡第二红外光谱带中的功率的有源照明。

在实施方案中，可经由第一模式中的图像捕获来获得基本上可见波长的图像。在实施方案中，可经由第二模式中的图像捕获来获得基本上有源的红外照明图像。在实施方案中，借助减去在第一模式期间获得的图像，可通过第二模式中的图像捕获来获取基本上有源的红外照明图像。在实施方案中，可以采用第一模式和第二模式之间的周期性时间交替。在实施方案中，可以采用在无红外照明和有源红外照明之间周期性的时间交替。在实施方案中，可以采用报告基本可见波长图像和报告基本上有源照明的红外图像之间的周期性时间交替。在实施方案中，可生成复合图像，其以叠放方式显示与可见波长图像和红外波长图像相关的信息。在实施方案中，可生成复合图像，该复合图像使用第一可见波长颜色(诸如蓝色)来表示可见波长图像；并且使用第二可见波长颜色(诸如红色)来以重叠的方式表示有源照射的红外波长图像。

在图像传感器中，即使不存在照明(在黑暗中)，也可存在非零，非均匀的图像。如果未加考虑，则暗图像可导致照明图像的呈现中的失真和噪声。

在实施方案中，可获得代表暗色中存在的信号的图像。在实施方案中，图像可呈现在表示照明图像和暗图像之间的差值的成像系统的输出处。在实施方案中，可通过使用电偏压来获得暗图像以降低图像传感器对光的灵敏度。在实施方案中，图像传感器系统可采用第一时间间隔，借助第一偏置方案获得基本上暗色的图像；以及采用第二时间间隔借助第二偏置方案获得亮图像。在实施方案中，图像传感器系统可将基本上暗的图像存储在存储器中；并且可使用所存储的基本上暗的图像来呈现表示亮图像与基本上暗图像之间的差值的图像。实施方案包括使用该方法减少失真，并减少噪音。

在实施方案中，可获得表示重置之后存在的信号的第一图像；并且可获得表示在集成时间之后存在的信号的第二图像；并且可呈现代表两幅图像之间的差值的图像。在实施方案中，可采用存储器来存储两个输入图像中的至少一个。在实施方案中，结果差值图像可提供与相关双采样噪声一致的时间噪声特性。在实施方案中，可呈现具有小于sqrt(kTC)噪声所施加的相当的等效时间噪声的图像。

实施方案包括高速读出暗图像；以及亮图像；以及高速存取存储器和高速图像处理；将暗的减去的图像快速呈现给用户。

实施方案包括相机系统，其中指示将要获得的图像的用户；以及其中与所述图像的采集相关联的集成周期之间的间隔小于约一秒。实施方案包括相机系统，该相机系统包括图像传感器和处理器之间的存储器元件。

实施方案包括相机系统，其中拍摄之间的时间小于约一秒。

实施方案包括相机系统，该相机系统获得第一图像并且将其存储在存储器中；并且获得第二图像；并且使用处理器生成利用来自第一图像和第二图像的信息的图像。实施方案包括通过将来自第一图像和第二图像的信息组合来生成具有高动态范围的图像。实施方案包括具有第一焦点的第一图像；和具有第二焦点的第二图像；以及从所述第一图像和所述第二图像生成具有较高等效焦点深度的图像。

较热对象通常在较短的波长下发射比较冷对象更高的光谱功率密度。因此，可基于在第一频带中的功率与第二频带中的功率的比率来提取有关在场景中成像的对象的相对温度的信息。

在实施方案中，图像传感器可包括被配置为感测主要在第一光谱带内的光的第一组像素；以及被配置为感测主要在第二光谱带内的光的第二组像素。在实施方案中，可报告推断图像，其组合来自第一组和第二组的近像素信息。在实施方案中，可报告推断图像，其提供来自第一组和第二组的近像素的信号的比率。

在实施方案中，图像传感器可包括估计对象温度的部件；并且还可包括获得可见波长图像的部件。在实施方案中，图像处理可用于假色图像，该图像代表可见波长图像上方的估计相对对象温度。

在实施方案中，图像传感器可包括具有小于约2μm×2μm的线性尺寸的至少一个像素。

在实施方案中，图像传感器可包括在第一光谱带中提供感测的第一层；以及在第二光谱带中提供感测的第二层。

在实施方案中，可使用可见图像来向场景的用户呈现熟悉的表示；并且红外图像可提供附加信息，诸如关于温度，或颜料，或使得能够通过散射和/或可见吸收介质诸如雾，阴霾，烟雾或织物来穿透。

在某些情况下，可能期望使用单个图像传感器获得可见和红外图像。在某些情况下，可见和红外图像之间的配准因此变得基本上直截了当。

在实施方案中，图像传感器可采用单一类型的吸光的光感测材料；并且可在上面采用图案层，该图案层负责通过其光谱选择性透射光，也称为滤波器。在实施方案中，吸光的光感测材料可在红外光谱区域的至少一部分和可见光两者上提供高量子效率光感测。在实施方案中，图案层可在单个图像传感器电路上启用可见波长像素区域和红外波长像素区域两者。

在实施方案中，图像传感器可采用两类吸光的光感测材料：被配置为吸收和感测第一波长范围的第一材料；以及被配置为吸收和感测第二波长范围的第二材料。第一范围和第二范围可为至少部分重叠的，或者它们可能不重叠。

在实施方案中，可将两类吸光的光感测材料放置在图像传感器的不同区域中。在实施方案中，可使用光刻和蚀刻来限定使用哪些吸光的光感测材料覆盖哪些区域。在实施方案中，可使用喷墨印刷来限定使用哪些吸光的光感测材料覆盖哪些区域。

在实施方案中，两类吸光的光感测材料可彼此垂直堆叠。在实施方案中，底层可感测红外线和可见光两者；并且顶层可主要感测可见光。

在实施方案中，光学敏感设备可包括：第一电极；第一吸光的光感测材料；第二吸光的光感测材料；和第二电极。在实施方案中，第一电偏压可设置在第一电极和第二电极之间，从而有效地主要从第一吸光的光感测材料收集光载流子。在实施方案中，第二电偏压可设置在第一电极和第二电极之间，从而有效地主要从第二吸光的光感测材料收集光载流子。在实施方案中，第一电偏压可导致主要对第一波长的光的灵敏度。在实施方案中，第二电偏压可导致主要对第二波长的光的灵敏度。在实施方案中，第一波长的光可为红外线；并且第二波长的光可为可见光。在实施方案中，第一组像素可具有第一偏压；和第二组像素可具有第二偏压；确保所述第一组像素主要响应于第一波长的光，并且所述第二组像素主要响应于第二波长的光。

在实施方案中，可在第一时间段期间提供第一电偏压；并且可在第二时间段期间提供第二电偏压；使得在第一时间段期间获得的图像提供主要关于第一波长的光的信息；并且在第二时间段期间获得的图像提供主要关于第二波长的光的信息。在实施方案中，在两段时间期间获得的信息可组合到单个图像中。在实施方案中，假色可用于在单个报告图像中表示在两个时间段中的每一个期间获得的信息。

在实施方案中，焦平面阵列可由基本上横向空间均匀的膜组成，该膜具有在给定偏压处具有基本上横向均匀的光谱响应；并且具有取决于偏压的光谱响应。在实施方案中，可应用空间不均匀的偏压，例如，不同的像素区域可对膜施加不同偏压。在实施方案中，根据给定空间依赖性偏置构型，不同的像素可提供不同的光谱响应。在实施方案中，第一类像素可主要响应于可见波长的光，而第二类像素可主要响应于红外波长的光。在实施方案中，第一类像素可主要响应于一个可见波长颜色，诸如蓝色；并且第二类像素可主要响应于不同的可见波长颜色，诸如绿色；并且第三类像素可主要响应于不同的可见波长颜色，诸如红色。

在实施方案中，图像传感器可包括读出集成电路，第一类的至少一个像素电极，第二类的至少一个像素电极，第一层光学敏感材料和第二层光学敏感材料。在实施方案中，图像传感器可采用针对第一像素电极类施加第一偏压；以及针对第二像素电极类施加第二偏压。

在实施方案中，对应于第一像素电极类的那些像素区域可表现出第一光谱响应；并且第二像素电极类可表现出第二光谱响应；其中第一光谱响应和第二光谱响应明显不同。在实施方案中，第一光谱响应可基本上限于可见波长区域。在实施方案中，第二光谱响应可基本上限于可见波长区域。在实施方案中，第二光谱响应可包括可见光部分和红外光谱区域部分两者。

在实施方案中，可能期望制造具有高量子效率的图像传感器，该图像传感器与低暗电流结合。

在实施方案中，设备可由第一电极；第一选择性间隔物；吸光材料；第二选择性间隔物；和第二电极组成。

在实施方案中，第一电极可用于提取电子。在实施方案中，第一选择性间隔物可用于促进电子的提取，但阻止空穴注入。在实施方案中，第一选择性间隔物可为电子传输层。在实施方案中，吸光材料可包括半导体纳米粒子。在实施方案中，第二选择性间隔物可用于促进空穴的提取，但阻止电子注入。在实施方案中，第二选择性间隔物可为空穴传输层。

在实施方案中，可仅采用第一选择性间隔物。在实施方案中，第一选择性间隔物可选自列表：TiO₂,ZnO和ZnS。在实施方案中，第二选择性间隔物可为NiO。在实施方案中，第一电极和第二电极可使用相同的材料制成。在实施方案中，第一电极可选自列表：TiN，W，Al和Cu。在实施方案中，第二电极可选自列表：ZnO,Al:ZnO,ITO,MoO₃,Pedot和Pedot:PSS。

在实施方案中，可能期望实现图像传感器，其中光感测元件可在第一时间间隔期间被配置为积聚光载流子；以及在第二时间间隔期间，将光载流子传输到电路中的另一个节点。

实施方案包括设备，所述设备包括：第一电极；光感测材料；阻挡层；和第二电极。

实施方案包括在被称为集成周期的第一时间间隔期间将设备电偏置，使得光载流子被传送朝向第一阻挡层；并且其中在集成周期期间，光载流子在与阻挡层的界面附近存储。

实施方案包括在称为传输周期的第二间隔期间将设备电偏置，使得所存储的光载流子在转移周期期间被提取到电路中的另一个节点。

实施方案包括选自列表：TiN，W，Al，Cu的第一电极。在实施方案中，第二电极可选自列表：ZnO，Al:ZnO，ITO，MoO3，Pedot和Pedot:PSS。在实施方案中，阻挡层可选自列表：HfO₂,Al₂O₃,NiO,TiO₂和ZnO。

在实施方案中，集成周期期间的偏压极性可与转移周期期间的极性相反。在实施方案中，集成周期期间的偏压可具有与转移周期期间相同的极性。在实施方案中，在转移周期期间的偏压振幅可大于集成周期期间的偏压振幅。

实施方案包括光传感器，其中光学敏感材料用作硅晶体管的栅极。实施方案包括设备，所述设备包括：耦接到晶体管的栅电极；光学敏感材料；第二电极。实施方案包括在栅电极与光学敏感材料之间的界面处的光电子的积聚。实施方案包括光电子的积聚，从而导致晶体管沟道内的空穴的积聚。实施方案包括由于照明结果造成光电子变化而引起晶体管中电流流动的变化。针对在光学敏感层中的光电流流动变化的每一个电子/秒，实施方案包括在电流流动在晶体管中的变化大于1000个电子/秒。实施方案包括饱和行为，在该饱和行为中，晶体管电流对光子冲击转移曲线具有对光子通量的次线性依赖，从而导致压缩和增强的动态范围。实施方案包括通过向晶体管上的节点施加偏压来重置光学敏感层中的电荷，该偏压导致在重置期间流过栅极的电流。

实施方案包括上述图像传感器，相机系统，制造方法，算法和计算设备的组合，其中至少一个图像传感器能够在全局电子快门模式下操作。

在实施方案中，至少两个图像传感器或图像传感器区域可各自在全局快门模式下操作，并且可提供基本上同步地获取不同波长，或来自不同角度，或采用不同的结构化光的图像。

实施方案包括在模拟域中实现相关的双采样。实施方案包括使用包含在每个像素内的电路来实现。图20示出可在每个像素内采用以降低噪声功率的电路1100的示例性示意图。在实施方案中，第一电容器1101(C1)和第二电容器1103(C2)以如图所示组合使用。在实施方案中，噪声功率根据比率C2/C1减小。

图21示出了可在硅中实现的光栅/固定二极管存储装置的电路1200的示例性示意图。在实施方案中，如所示，实现硅中的光栅/固定二极管存储装置。在实施方案中，存储固定二极管在重置期间完全耗尽。在实施方案中，C1(对应于光传感器的电容，诸如实施方案中的量子点膜)看到恒定偏压。

在实施方案中，可通过使用与读出集成电路集成的光感测材料来启用光感测并使用读出集成电路来读取。其示例性实施方案包括在均为2010年6月8日提交的题为“Stable,Sensitive Photodetectors and Image Sensors Made Therefrom Including Circuitsfor Enhanced Image Performance”的美国临时申请No.61/352,409和题为“Stable,Sensitive Photodetectors and Image Sensors Made Therefrom Including Processesand Materials for Enhanced Image Performance”的美国临时申请No.61/352,410中，其全文以引用方式并入本文。

在实施方案中，提供了一种手势识别方法，其中该方法包括从至少一个相机模块中的每一个获得至少两个图像的时间流；从至少一个光传感器中的每一个获得至少两个信号的时间流；以及将所述至少两个图像和所述至少两个信号传送至处理器，所述处理器被配置为基于所述至少两个图像和所述至少两个信号的组合生成手势的含义和定时的估计。

在实施方案中，所述至少一个光传感器包括吸光材料，所述吸光材料在约450nm至约650nm的可见波长范围内具有小于约30％的吸光度。

在实施方案中，吸光材料包括PBDTT-DPP，近红外光敏感聚合物聚(2,60-4,8-双(5-乙基己基噻吩基)苯并-[1,2-b；3，4-b]二噻吩并5二丁基辛基3，6-双(5—溴噻吩—2基)吡咯并[3，4-c]吡咯1，4二酮)。

在实施方案中，所述至少一个光传感器包括能够感测红外光的光感测材料。

在实施方案中，该方法包括使用选自空间代码和时间代码的至少一个代码来调制光源。

在实施方案中，光源在约900nm至约1000nm的范围内具有发射波长。

在一个实施方案中，相机系统包括中央成像阵列区域，中央成像阵列区域之外的至少一个光感测区域，称为成像模式的第一模式，和称为感测模式的第二模式。在第二模式中消耗的电力比在第一模式中消耗的电力低至少10倍。

在实施方案中，所述至少一个光传感器包括能够感测红外光的光感测材料。

在实施方案中，照射在光感测材料上的光将被调制。

在实施方案中，照射在光感测材料上的光的一部分是使用在约800nm至约1000nm的范围内具有发射波长的光发射器设备生成的。

在实施方案中，中央成像阵列包括至少六兆像素。

在实施方案中，中央成像阵列包括小于大约2μm的宽度和大约2μm的高度的像素。

在一个实施方案中，图像传感器电路包括具有第一视野的中央成像阵列区域；和位于所述中央成像阵列区域之外的至少一个光感测区域，所述光感测区域具有第二视野。第二视野小于以角度测量的第一视场的视野的一半。

在一个实施方案中，集成电路包括基板，占据所述半导体基板的第一区域的图像感测阵列区域，并且包括多个光学敏感像素区域，针对每个像素区域的像素电路，每个像素电路包括电荷存储装置和读出电路，以及图像感测阵列区域之外的光敏感区域。所述图像感测阵列区域具有第一视野并且所述光敏感区域具有第二视野；第二视野的角度小于第一视野的角度的一半。

在实施方案中，图像感测阵列和图像感测阵列区域之外的光敏感区域中的至少一者包括能够感测红外光的光感测材料。

在实施方案中，照射在图像感测阵列和图像感测阵列区域之外的光敏感区域中的至少一者上的光将被调制。

在实施方案中，照射在图像感测阵列和图像感测阵列区域之外的光敏感区域的至少一者上的光的一部分将使用在约800nm至约1000nm的范围内具有发射波长的光发射器设备生成。

在实施方案中，图像感测阵列包括至少六兆像素。

在实施方案中，图像感测阵列包括小于大约2μm的宽度和大约2μm的高度的像素。

在一个实施方案中，图像传感器包括中央成像阵列区域以提供图像的像素化感测，与包括电路的外围区域通信，以向像素化的光感测区域提供偏压，读出，模数转换和信号调节。光学敏感材料覆盖外围区域。

在实施方案中，所述至少一个光传感器包括能够感测红外光的光感测材料。

在实施方案中，照射在光感测材料上的光将被调制。

在实施方案中，照射在光感测材料上的光的一部分是使用在约800nm至约1000nm的范围内具有发射波长的光发射器设备生成的。

在实施方案中，中央成像阵列包括至少六兆像素。

在实施方案中，中央成像阵列包括小于大约2μm的宽度和大约2μm的高度的像素。

在实施方案中，选择光学敏感材料以包括来自列表的至少一种材料，该列表包括硅，胶态量子点膜和半导体聚合物。

在实施方案中，光学敏感材料在第一基板上制造，随后被结合到中央成像阵列区域上。

本文提供的方法和装置的各种图示旨在提供对各种实施方案的结构的一般理解，并且并非旨在提供本文所述的结构，特征和材料的使用的装置和方法的所有元件和特征的完整描述。

本领域的普通技术人员将会知道，对于本文所公开的这种和其他方法，形成多种方法的一部分的活动可在某些情况下以不同的顺序实现，以及重复，同时执行或取代另一种方法。此外，概述的行为，操作和装置仅作为示例提供，并且一些行为和操作可以是任选的，结合到更少的行为和操作中，或者在不减损所公开的实施方案的实质的情况下扩展到另外的行为和操作中。

因此，本公开不受本专利申请中所述的具体实施方案的限制，其旨在作为各种方面的例证。在阅读和理解本公开时，可进行许多修改和变型，其对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。除了本文列举的那些之外，本公开范围内的功能等同的方法和装置对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。一些实施方案的部分和特征可包括在或取代其他实施方案的那些。在阅读和理解本文提供的描述时，许多其他实施方案对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。此类修改和变型旨在落入所附权利要求书的范围内。本公开仅受所附权利要求的术语，连同此类权利要求的等同物的全部范围的限制。还应当理解，本文所使用的术语只是为了描述特定实施方案，而并非旨在进行限制。

此外，在前述具体实施方式中，可以看出，为了简化本公开，在单个实施方案中将各种特征分组在一起。本公开的这种方法不应被解释为是对权利要求的限制。因此，将以下权利要求并入到具体实施方式中，其中每个权利要求如独立的实施方案那样而独立存在。

本发明的实施方案包括提供增强现实和/或虚拟现实的系统。此类系统能够为使用者提供捕获用户与环境之间的空间和取向关系的感官体验。例如，相对于使用者的环境的用户的移动(平移和/或角度)可被输入到AR/VR系统中，并且能够使所述图像中的更新投影给用户，该更新基本上准确地反映与环境的新的空间关系(真实和虚拟/增强两者)。

在实施方案中，用户的位置和角度取向可使用至少一个与用户分开并且通常能够成像的相机来获得。在实施方案中，耦接到使用者的是光学源：例如，可将发光二极管附连到头盔，衣服，眼镜等，它们是固定到使用者的。在实施方案中，所述光学源可发射可见波长；或红外波长；或紫外线波长；或各种组合。第一相机可从第一角度来成像用户和相关联的光学源。第二相机可从第二角度来成像用户。与单个相机相比，来自所述至少两个相机的图像数据可提供增强的信息；与通过使用单个相机相比，诸如添加增大或更准确的视角，取向和距离/位置信息。

在实施方案中，所述至少第一相机通常可在距用户约5英尺至100英尺的范围内的距离处。

在实施方案中，所述至少第一相机可以是最高分辨率照相机，诸如包括至少2兆像素，3兆像素，5兆像素，10兆像素，13兆像素，18兆像素，24兆像素，或42兆像素或更大的分辨率照相机。

在实施方案中，通过使用适当的小像素尺寸，构成相机的至少一个的像素阵列的调制传递功能可提供高空间分辨率。例如，来自成像系统的光可聚焦到具有空间变化的焦点平面阵列上，使得照射在第一像素上的强度比照射到其相邻像素上的强度大约两倍；并且由所述第一像素报告的信号可比由所述相邻像素报告的信号高至少1.5倍。

在实施方案中，AR/VR可由系在用户上的相机或多个相机提供。通常，所述相机之间的距离以及相对于彼此和相对于用户的取向被获得，并且提供用于向用户呈现图像的数据。在实施方案中，场景的照明可由不位于用户上的光学源提供。在实施方案中，场景的照明可由位于用户上的光学源提供。期望提供一种系统解决方案，该系统解决方案减少所需的总功率，尤其是移动设备诸如连接到用户的那些设备所需的总功率。可能期望最小化相机，光学源的数量；总重量；总功率；或与彼此组合的一些这些因素和其他考虑因素。

本发明的实施方案包括：AR/VR系统，AR/VR系统包括：至少一个相机；至少一个光学源；所述至少一个光学源提供一系列照明时间脉冲；所述至少一个相机具有全局电子快门模式；其中所述相机的全局电子快门与来自所述至少一个光学源的光的发射同步。

在实施方案中，光学源发射NIR光。

在实施方案中，光学源发射以大约940nm为中心，范围为约+/-50nm的光。

在实施方案中，光发射脉冲的持续时间与“在”期间的全局快门的持续时间基本上相同。

在实施方案中，系统(包括至少一个相机和至少一个光学源)的时间平均功率低于约1瓦。

在实施方案中，系统(包括至少一个相机和至少一个光学源)的时间平均功率低于约100毫瓦。

在实施方案中，系统(包括至少一个相机和至少一个光学源)的时间平均功率低于约10毫瓦。

在实施方案中，系统(包括至少一个相机和至少一个光学源)的时间平均功率低于约1毫瓦。

在实施方案中，光学源的瞬时功率比光学源的时间平均功率大至少约十倍。

在实施方案中，提供了至少两个相机，并且从所述至少两个相机获得的信息允许向用户呈现立体图像。两个相机可具有同步快门以基本上同时捕获信息。

实施方案包括在场景的照明中使用结构化光。在示例性实施方案中，照明在空间上是不均匀的，并且其空间分布由照明器限定，并且被称为计算机处理器，所述计算机处理器用于评估图像并将输入提供到AR/VR增强现实中。

在实施方案中，系统可包括被引导以用于对用户的至少一个眼睛进行成像的相机。在实施方案中，系统提供视线跟踪。在实施方案中，系统提供眼睛跟踪。在实施方案中，系统提供相对于配准点诸如参考点的瞳孔的空间位置的跟踪。

除非上下文清楚地要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”和“包含”等应被理解为具有包含性的含义，而不是排他性或穷尽的含义；也就是说，在某种意义上“包括但不限于”。使用单数或复数个数字的词也分别包括复数或单数。此外，在本申请中使用时，词语“本文”，“下文”，“以上”，“以下”和类似导入的单词，是指整个申请，而不是指本申请的任何特定部分。在提及两个或更多个项目的列表使用词语“或”时，该词涵盖以下词语的所有解释：列表中的任何项，列表中的所有项以及列表中的项目的任意组合。

实施方案的上述描述不旨在被认为是穷举性的或将所述系统和方法限制为所公开的精确形式。虽然本文针对示例性目的描述了这些实施方案的具体实施方案和示例，但在系统和方法的范围内可能有各种等同的修改，其为本领域的技术人员将认识到的。本文提供的实施方案的教导内容可应用于其他系统和方法，而不仅适用于上文所述的系统和方法。

可组合上述各种实施方案的元件和行为，以提供另一个实施方案。可根据上述详细描述对实施方案做出这些和其他变化。

Claims (34)

1.一种图像传感器，包括：

光学敏感材料；

像素电路，所述像素电路包括与所述光学敏感材料电连通的感测节点，所述像素电路被配置为在集成周期期间存储与入射在所述光学敏感材料上的光强度成比例的电信号；

所述像素电路包括与所述光学敏感材料电连通的差分晶体管对，所述差分晶体管对包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管设置在所述光学敏感材料和所述感测节点之间；并且

所述差分晶体管对被配置为在所述集成周期期间通过所述第一晶体管在所述光学敏感材料和所述感测节点之间引导电流，并且在所述集成周期之后通过所述第二晶体管引导电流以停止将所述电信号集成到所述感测节点上。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第二晶体管设置在所述光学敏感材料和未与所述感测节点电连通的第二节点之间。

3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述第二节点为电源节点。

4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述差分晶体管对被配置为通过低电压差分控制信号被控制。

5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述差分晶体管对被配置为通过差分控制信号被控制，所述差分控制信号具有接近所述差分晶体管对的阈值电压的电压差。

6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述像素电路还包括设置在所述第一晶体管和所述感测节点之间的第三晶体管。

7.根据权利要求6所述的图像传感器，其中所述第三晶体管的栅极电压将在所述集成周期结束时在所述差分晶体管对的切换期间保持为基本上恒定的水平。

8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述像素电路还包括重置晶体管、读出晶体管和行选择晶体管。

9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述像素电路为五晶体管(5T)电路，包括所述差分晶体管对。

10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述像素电路为六晶体管(6T)电路，包括所述差分晶体管对。

11.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述像素电路为N个晶体管的电路，包括所述差分晶体管对，其中N-3个晶体管具有耦接到独立光敏区域的源极和耦接到公共感测节点的漏极。

12.根据权利要求11所述的图像传感器，其中两个或更多个独立敏感区域可基本上同时耦接到所述公共感测节点(合并)。

13.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述光学敏感材料定位在基板上并且包括纳米晶体材料。

14.根据权利要求13所述的图像传感器，其中所述基板包括半导体材料。

15.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述光学敏感材料包括在其上形成所述像素电路的基板的一部分。

16.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述光学敏感材料邻近基板的第一侧，并且所述像素电路邻近所述基板的第二侧。

17.一种图像传感器，包括：

光学敏感材料；和

像素电路，所述像素电路包括电流导向电路，所述电流导向电路被配置为在集成周期期间将电荷从所述光学敏感材料集成到感测节点，并且在所述集成周期之后将电流引导远离所述感测节点。

18.根据权利要求17所述的图像传感器，其中所述电流导向电路包括差分晶体管对。

19.一种图像传感器，包括：

光学敏感材料；和

像素电路，所述像素电路包括感测节点，所述感测节点和所述光学敏感材料之间的第一晶体管，将所述光学敏感材料耦接到电流导向路径的第二晶体管，耦接到所述感测节点的重置晶体管，耦接到所述感测节点的读出晶体管和耦接到所述读出晶体管的行选择晶体管，所述电流导向路径未耦接到所述感测节点。

20.根据权利要求19所述的图像传感器，其中所述第一晶体管被配置为在所述集成周期期间优先于所述电流导向路径而允许所述光学敏感材料和所述感测节点之间的电流传输，并且其中所述第二晶体管被配置为在所述集成周期之后优先于所述感测节点而允许所述光学敏感材料和所述电流导向路径之间的电流传输。

21.一种在像素电路中进行集成的方法，所述方法包括：

在集成周期期间，将电荷从光学敏感材料集成到电荷存储装置；以及

在所述集成周期结束时，将来自所述光学敏感材料的电流引导远离所述电荷存储装置。

22.根据权利要求21所述的方法，其中引导所述电流包括切换差分晶体管对。

23.一种用于在像素电路中的集成信号的电子开闭的方法，所述方法迭代地包括：

重置所述像素电路；

在所述重置之后，将信号从光学敏感材料集成到所述像素电路中的感测节点；以及

在集成周期结束时，引导电流远离所述感测节点以便以电子方式关闭在所述感测节点处集成的所述信号；以及

从所述感测节点读出所述集成信号。

24.根据权利要求23所述的方法，其中引导所述电流包括切换与所述光学敏感材料电连通的差分晶体管对。

25.一种图像传感器，包括：

基板；

多个像素区域，所述多个像素区域中的每个包括被定位成接收光的光学敏感材料，所述多个像素区域包括多个行和列；

用于每个像素区域的像素电路，每个像素电路包括感测节点、重置晶体管和读出电路；

每个像素电路还包括差分晶体管对，所述差分晶体管对包括所述感测节点和相应像素区域的所述光学敏感材料之间的第一晶体管，所述差分晶体管对被配置为在相应像素电路的集成周期结束时将电流引导远离所述感测节点；和

行选择电路，所述行选择电路被配置为选择待读出的一行像素，在选择所述行时，所述行中每个像素电路的读出电路被选择性地耦接到相应列的列线。

26.根据权利要求25所述的图像传感器，还包括控制电路，所述控制电路被配置为控制所述差分晶体管对以基本上同时结束多个像素的所述集成周期。

27.根据权利要求26所述的图像传感器，其中所述控制电路被配置为基本上同时结束跨多个行的多个像素的所述集成周期。

28.根据权利要求26所述的图像传感器，其中所述控制电路被配置为基本上同时结束跨多个列的多个像素的所述集成周期。

29.根据权利要求26所述的图像传感器，其中所述控制电路用于向每个相应像素电路的所述差分晶体管对提供差分控制信号以结束所述相应像素电路的所述集成周期。

30.根据权利要求26所述的图像传感器，其中所述控制电路被配置为同时结束跨多个行的多个像素电路的所述集成周期，并且所述行选择电路被配置为在所述集成周期结束之后依次读出所述行。

31.根据权利要求25所述的图像传感器，还包括所述相应像素电路的所述感测节点和所述差分晶体管对之间的晶体管。

32.一种用于操作图像传感器阵列的电子快门的方法，所述方法包括：

在集成周期期间，将电荷从多个像素区域集成到多个对应的像素电路中，所述多个像素区域中的每个包括被定位成接收光的光学敏感材料，所述多个像素区域包括多个行和列，并且每个像素电路包括被配置为存储从对应的像素区域集成的所述电荷的电荷存储装置；

在所述集成周期结束时，将来自每个像素区域的电流引导远离对应的像素电路的所述电荷存储装置以便以电子方式关闭所述像素；以及

基于在所述集成周期期间从所述对应的像素区域集成的所述电荷，

在所述集成周期结束之后，从每个像素电路读出信号。

33.根据权利要求32所述的方法，其中所述多个像素区域中的每个基本上同时被以电子方式关闭。

34.一种用于图像传感器阵列的电子合并的方法，所述方法包括：

在集成周期期间，将电荷从多个像素区域集成到单个感测节点中，每个像素区域包括被定位成接收光的光学敏感材料，所述多个像素区域包括多个行和列，并且每个像素电路包括被配置为存储从对应的像素区域集成的所述电荷的电荷存储装置；

在所述集成周期结束时，将来自每个像素区域的电流引导远离公共电荷存储装置像素电路以便以电子方式合并所述像素；以及

基于在所述集成周期期间从所述对应的像素区域集成的所述电荷，

在所述集成周期结束之后，从公共像素电路读出信号。