EA003767B1 - Фотодетекторная система и способ управления ее возбуждением - Google Patents

Abstract

Фотодетекторная система, включающая фотодетекторную матрицу, имеющую множество фотодетекторов с двумерным расположением, содержит схему возбудителя и схему считывания для подачи напряжений сигналов на каждый фотодетектор, а также схему управления, предназначенную для управления напряжениями, подаваемыми на каждый фотодетектор, и регулировки чувствительности каждого фотодетектора. Во время операции считывания изображения и операции считывания для установки чувствительности каждого фотодетектора создается сигнал коррекции, имеющий эффективное напряжение, которое может регулировать эффективное напряжение, подаваемое на каждый электрод затворов каждого фотодетектора, устанавливая его равным 0 либо значению, которое минимизирует ухудшение характеристик каждого фотодетектора. Этот сигнал коррекции подается на каждый электрод затворов.

Description

Данное изобретение относится к фотодетекторной системе, имеющей двумерную матрицу фотодетекторов, и способу управления возбуждением такой системы.

Уровень техники

В настоящее время широко используются такие устройства формирования изображений, как электронные фотокамеры, видеокамеры и т.п. В этих устройствах формирования изображений используется твердотельный фотодетектор, к примеру, прибор с зарядовой связью (ПЗС), который служит в качестве фотоэлектрического преобразующего устройства для преобразования изображения фотографируемого объекта в сигнал изображения. Известно, что ПЗС имеет структуру, в которой фотодетекторы (элементы, воспринимающие световое излучение) такие как фотодиоды или тонкопленочные транзисторы (ТПТ), расположены в виде матрицы, а количество пар электронов и положительных дырок (величина заряда), создаваемое в соответствии с количеством световой энергии, попадающей в приемную часть каждого датчика, выявляется схемой горизонтального сканирования и схемой вертикального сканирования, чтобы в результате определить яркость излучения.

В фотодетекторной системе, где используется указанный ПЗС, обычно необходимо, чтобы сканируемые фотодетекторы были снабжены избирательными транзисторами для приведения сканируемого фотодетектора в выбранное состояние. Вместо комбинации фотодетектора и избирательного транзистора в настоящее время используется фотодетектор, (определенный здесь как «фотодетектор с двумя затворами»), который проектируется на основе тонкопленочного транзистора, имеющего так называемую «двухзатворную структуру», и выполняет как функцию фотодетектирования, так и функцию селекции.

На фиг.16А показано поперечное сечение структуры указанного двухзатворного фотодетектора 10. Двухзатворный фотодетектор 10 включает полупроводниковую тонкую пленку 11, выполненную из аморфного кремния, слои 17 и 18 п⁺-кремния; электрод 12 истока и электрод 13 стока, сформированные на слоях 17 и 18 п⁺-кремния соответственно; электрод 21 верхнего затвора, сформированный над полупроводниковой тонкой пленкой 11 с блочной изолирующей пленкой 14 и изолирующей пленкой 15 верхнего затвора, расположенной между ними; защитную изолирующую пленку 20, образованную на электроде 21 верхнего затвора; и электрод 22 нижнего затвора, образованный под полупроводниковой тонкой пленкой 11 с изолирующей пленкой 16 нижнего затвора, расположенной между ними. Двухзатворный фотодетектор 10 размещен на прозрачной изолирую щей подложке 19, выполненной, например, из стекла.

Другими словами, двухзатворный фотодетектор 10 включает верхний МОП транзистор, образованный из полупроводниковой тонкой пленки 11, электрода 12 истока, электрода 13 стока и электрода 21 верхнего затвора, и нижний МОП транзистор, образованный из полупроводниковой тонкой пленки 11, электрода 12 истока, электрода 13 стока и электрода 22 нижнего затвора. Как показано в эквивалентной схеме на фиг.16В, двухзатворный фотодетектор 10 включает два МОП транзистора, имеющих общую область канала, сформированную из полупроводниковой тонкой пленки 11, вывод верхнего затвора ТС, вывод нижнего затвора ВС, вывод истока 8 и вывод стока Ό.

Защитная изолирующая пленка 20, электрод 21 верхнего затвора, изолирующая пленка 15 нижнего затвора, блочная изолирующая пленка 14 и изолирующая пленка 16 нижнего затвора выполнены из материала, имеющего большой коэффициент пропускания для видимого света, для активизации полупроводниковой тонкой пленки 11. Свет, попадающий в датчик со стороны электрода 21 верхнего затвора, проходит через электрод 21 верхнего затвора, изолирующую пленку 15 верхнего затвора и блочную изолирующую пленку 14, а затем входит в полупроводниковую тонкую пленку 11, в результате чего в области канала создаются и аккумулируются заряды (положительные дырки).

На фиг.17 схематически представлена фотодетекторная система, сформированная на основе двухзатворных фотодетекторов 10, расположенных в виде двумерной матрицы. Как показано на фиг.17, фотодетекторная система включает матрицу 100 детекторов, которая образована из большого количества двухзатворных фотодетекторов 10, расположенных в виде матрицы (пхт); шин 101 верхних затворов, которые соединяют выводы ТС верхних затворов двухзатворных фотодетекторов 10 в направлении строк; шин 102 нижних затворов, которые соединяют выводы ВС нижних затворов фотодетекторов 10 в направлении строк; возбудителя 111 верхних затворов и возбудителя 112 нижних затворов, соединенных с шинами 101 верхних затворов и шинами 102 нижних затворов соответственно; шин 103 данных, которые соединяют выводы Ό стоков двухзатворных фотодетекторов 10 в направлении столбцов; и выходной части схемы 113, соединенной с шинами 103 данных.

На фиг. 17 01д и 0Ьд представляют сигналы управления для создания импульсного сигнала сброса 0Т1 и импульсного сигнала считывания 0В1 соответственно, которые описываются ниже, а 0рд представляет импульсный сигнал предзаряда для управления моментом времени, в который подается напряжение предзаряда ^УР&

Как описано ниже, в вышеуказанной структуре функция фотодетектирования реализуется путем подачи на выводы ТС верхних затворов заранее определенного напряжения от возбудителя 111 верхних затворов, в то время как функция считывания реализуется путем подачи заранее определенного напряжения от возбудителя 112 нижних затворов на выводы ВС нижних затворов, а затем путем подачи выходного напряжения фотодетекторов 10 в выходную часть схемы 113 через шины данных 103 и вывода последовательных данных УонГ

На фиг. 18Ά-18Ό представлены временные диаграммы, иллюстрирующие способ управления возбуждением фотодетекторной системы, где показан интервал операции детектирования (цикл обработки ί-й строки) на ί-й строке матрицы 100 детекторов. Сначала на шину 101 верхних затворов ί-й строки подается импульсное напряжение высокого уровня 0Т1 (импульсный сигнал сброса; например, У!д=+15В), как показано на фиг. 18Ά, и в течение интервала сброса Т_|е,_е1 выполняется операция сброса с целью разряда двухзатворных фотодетекторов 10 ί-й строки.

Вслед за этим на шину 101 верхних затворов ί-й строки подают напряжение смещения 0Т1 низкого уровня (например, У1д=-15В). в результате чего заканчивают интервал сброса Т_|е?,_е1 и начинают интервал аккумулирования заряда Та, на котором заряжается область канала. В течение интервала аккумулирования заряда Та заряд (положительные дырки), соответствующий количеству света, поступившего в каждый детектор со стороны электрода верхнего затвора, аккумулируется в области канала.

Затем на шины 103 данных на интервале аккумулирования заряда Та подают импульсный сигнал предзаряда 0рд, показанный на фиг. 18С и имеющий напряжение предзаряда Урд, и, после истечения интервала предзаряда Т_ргсЬ для удержания заряда электродами 13 стока, на шину 102 нижних затворов ί-й строки подают напряжение смещения (импульсный сигнал считывания 0В1 высокого уровня, например, УЬд=+10В) показанное на фиг. 18В. В это время включаются двухзатворные фотодетекторы 10 ίстроки, в результате чего начинают интервал считывания Т_|енН.

В течение интервала считывания Т_геа4 заряд, аккумулированный в области канала, используется для ослабления напряжения низкого уровня (например, У!д=-15В) противоположной полярности, подаваемого на каждый вывод ТС верхних затворов. Таким образом, на каждом выводе ВС нижних затворов с помощью напряжения УЬд формируется канал η-типа, в результате чего напряжение УЭ на шинах 103 данных со временем постепенно уменьшается в соответствии с током стока, после того как подано напряжение предзаряда Урд. В частности, тенденция изменения напряжения УЭ на шинах 103 данных зависит от интервала аккумулирования заряда Та и количества полученного света. Как показано на фиг. 18Ό, напряжение УЭ имеет тенденцию к постепенному уменьшению, когда падающий свет - темный, то есть, получено небольшое количество света, и, следовательно, аккумулируется незначительная величина заряда, в то время как это напряжение стремится резко уменьшиться, когда падающий свет - яркий, то есть, получено большое количество света, и, следовательно, аккумулируется большая величина заряда. Из этого следует, что величина излучения может быть вычислена путем определения напряжения УЭ на шинах 103 данных в течение заранее определенного интервала после начала интервала считывания Т_геа4, или путем определения интервала, необходимого для того, чтобы напряжение УЭ достигло заранее определенного порогового значения.

Считывание изображения выполняется путем последовательного выполнения вышеописанной операции управления возбуждением для каждой шины матрицы 100 детекторов, причем операцию управления для каждой шины осуществляют параллельно в разные моменты времени, так что импульсы возбуждения не перекрываются.

Хотя выше был описан случай использования двухзатворного фотодетектора, точно такая же последовательность операций «операция сброса операция аккумулирования заряда операция предзаряда операция считывания», а также аналогичная операция управления выполняются в фотодетекторной системе, где в качестве фотодетектора используется фотодиод или фототранзистор.

При использовании вышеописанных известных фотодетекторных систем возникают следующие проблемы.

(1) В операции считывания изображения, используемой в способе управления возбуждением для вышеописанной известной фотодетекторной системы, при использовании, например, в качестве фотодетектора вышеописанного двухзатворного фотодетектора повторяется ряд операций, которые включают подачу на вывод ТС верхнего затвора импульсного сигнала сброса, подачу на вывод стока Ό импульсного сигнала предзаряда и подачу на вывод нижнего затвора ВС импульсного сигнала считывания. В этом случае каждый импульсный сигнал имеет форму короткого импульса, генерируемого в течение короткого интервала времени. Например, напряжение высокого уровня (к примеру, +15В) подают в течение короткого интервала времени на вывод ТС верхнего затвора, а напряжение низкого уровня (к примеру, -15) подают на него в течение другого интервала. Таким образом, на интервале выполнения опера ции (например, цикл обработки ί-й строки, показанный на фиг. 18Ά-18Ό) форма сигнала напряжения, подаваемого на вывод ТС верхнего затвора асимметрична относительно 0В (уровень «земли» (СНО)). Эффективное напряжение, подаваемое на вывод ТС верхнего затвора, равно У1е. как показано на фиг. 18А, причем оно сильно смещено в сторону низкого уровня (в сторону отрицательного напряжения). Аналогично, напряжение высокого уровня (например, +10В) подают в течение короткого интервала времени на вывод ВС нижнего затвора, а напряжение низкого уровня (уровень земли) подают на него в течение другого интервала. Таким образом, форма сигнала напряжения, подаваемого на вывод ТС нижнего затвора асимметрична относительно 0В (уровень «земли»). Эффективное напряжение, подаваемое на вывод ВС нижнего затвора, составляет УЬе, как показано на фиг. 18В, причем оно значительно смещено в сторону высокого уровня (в сторону положительного напряжения).

Если в фотодетекторе, имеющем тонкопленочную транзисторную структуру, указанное смещенное напряжение непрерывно подают на каждый вывод затвора, например, в состоянии, когда на детектор подают свет, происходит захват заряда (положительных дырок или электронов) в каждом электроде затвора, в результате чего происходит ухудшение характеристик элементов фотодетектора и, следовательно, изменение его чувствительности. В результате надежность фотодетектора уменьшается.

(2) Кроме того, при использовании фотодетекторной системы вышеупомянутые фотодетекторы используются в различных местах, либо используются для получения изображений объектов различных типов, причем эти объекты могут иметь разную яркость, и их яркость может изменяться в зависимости от состояния окружающей среды. Для того чтобы точно считывать изображения объектов различных типов при разном состоянии окружающей среды, необходимо установить значение чувствительности фотодетектора для каждого объекта и/или окружения и считывать изображение объекта при установленной чувствительности. Чувствительность фотодетектора определяют, например, исходя из величины заряда аккумулированного в течение интервала аккумулирования заряда, то есть, в соответствии с общим количеством падающего света в течение этого интервала. Соответственно, чувствительность может быть настроена путем настройки интервала аккумулирования заряда. Это так, даже когда эффективное напряжение, подаваемое на вывод каждого затвора, установлено на оптимальном уровне, и если интервал аккумулирования заряда изменяется до значения, соответствующего каждому окружению, эффективное напряжение, подаваемое на вывод каждого затвора, будет неизбежно изменяться и отклоняться от опти мального значения. Это приведет к изменению, например, вышеупомянутой характеристики чувствительности, что затруднит обеспечение достаточной надежности устройства для считывания изображений.

Сущность изобретения

Целью изобретения является создание высоконадежной фотодетекторной системы с фотодетекторами из тонкопленочной транзисторной структуры, где не происходит значительного ухудшения характеристик элементов каждого фотодетектора и, следовательно, нет существенного изменения характеристики чувствительности, которое возникает тогда, когда эффективное напряжение сигнала, подаваемого на электрод каждого затвора каждого фотодетектора, смещается в сторону положительного или отрицательного напряжения.

Другой целью изобретения является предотвращение ухудшения характеристик элементов каждого фотодетектора и минимизация снижения надежности фотодетекторной системы даже тогда, когда для каждого фотодетектора установлена соответствующая чувствительность считывания в соответствии с окружением, и операция считывания выполняется с установленной чувствительностью.

Для достижения этих целей первым объектом изобретения является фотодетекторная система, включающая фотодетекторную матрицу, содержащую множество фотодетекторов с двухмерным расположением, схему возбудителей и схему считывания для подачи напряжений сигналов на каждый фотодетектор, схему управления, выполняющую функцию управления напряжениями, подаваемыми на каждый фотодетектор, и регулирования чувствительности каждого фотодетектора; и ОЗУ, запоминающее данные, которые относятся к управлению фотодетекторной системой.

Другим объектом изобретения является способ управления возбуждением фотодетекторной системы, отличающийся тем, что сигнал коррекции, который имеет эффективное напряжение, способный регулировать эффективное напряжение, подаваемое на электрод каждого затвора каждого фотодетектора в течение всего операционного интервала, до 0В, либо до значения, минимизирующего ухудшение характеристик каждого фотодетектора, создают на основе формы сигнала, получаемого путем изменения полярности сигнала напряжения, подаваемого на электрод каждого затвора каждого фотодетектора во время операций сброса и считывания, выполняемых для фотодетекторов на интервале считывания изображения, либо путем регулировки временных характеристик процесса создания сигнала. Этот сигнал коррекции подается на электрод каждого затвора.

Способ для управления возбуждением фотодетекторной системы отличается также тем, что, даже когда пробное считывание изображе7 ния для определения оптимальной чувствительности для каждого фотодетектора в соответствии с конкретным окружением выполняют непосредственно перед обычной операцией считывания для считывания изображения объекта, в результате чего обычную операцию считывания выполняют при определенной оптимальной чувствительности, сигнал коррекции создают на основе интервала аккумулирования заряда, соответствующего установленной оптимальной чувствительности считывания, и подают на электрод каждого затвора каждого фотодетектора, причем этот сигнал может регулировать до оптимальных значений эффективные напряжения, подаваемые на электрод каждого затвора каждого фотодетектора в течение всего операционного интервала, путем сдвига эффективных напряжений, подаваемых на эти электроды во время операции пробного считывания изображения для установки оптимальной чувствительности и в течение обычной операции считывания изображения.

Эти способы управления дают возможность коррекции, до оптимального значения, смещенного эффективного напряжения, подаваемого на электрод каждого затвора каждого фотодетектора во время операций сброса и считывания, в результате чего минимизируют ухудшение характеристик элементов каждого фотодетектора и изменение их характеристики чувствительности, вызванное этим ухудшением. В результате может быть создана высоконадежная фотодетекторная система.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - блок-схема, показывающая фотодетекторную систему согласно изобретению;

фиг. 2А-2Н - временные диаграммы для каждой строки, используемые в способе управления фотодетектором, согласно первому варианту изобретения;

фиг. ЗА и 3В - временные диаграммы, подробно иллюстрирующие формы сигналов напряжения, подаваемых в фотодетектор согласно первому варианту;

фиг. 4А-4Н - временные диаграммы для каждой строки, используемые в способе управления фотодетектором согласно второму варианту изобретения;

фиг. 5А и 5В - временные диаграммы, подробно иллюстрирующие формы сигналов напряжения, подаваемых в фотодетектор согласно второму варианту;

фиг. 6А-6Н - временные диаграммы для каждой строки, используемые в способе управления фотодетектором согласно третьему варианту изобретения;

фиг. 7 А и 7В - временные диаграммы, подробно иллюстрирующие формы сигналов напряжения, подаваемых в фотодетектор согласно третьему варианту;

фиг. 8 - график, иллюстрирующий взаимосвязь между каждым напряжением смещения, подаваемым на электрод затвора транзистора, образующего фотодетектор, температурой обработки ВТ и пороговым напряжением, фиг. 9А-9Н - временные диаграммы для каждой строки, используемые в способе управления фотодетектором согласно четвертому варианту изобретения;

фиг. 10 А и 10В - временные диаграммы, подробно иллюстрирующие формы сигналов напряжения, подаваемых в фотодетектор согласно четвертому варианту;

фиг. 11А-11Н - временные диаграммы для каждой строки, используемые в способе управления фотодетектором согласно пятому варианту изобретения;

фиг.12А и 12В - временные диаграммы, подробно иллюстрирующие формы сигналов напряжения, подаваемых в фотодетектор согласно пятому варианту;

фиг.13А-13Н - временные диаграммы для каждой строки, используемые в способе управления фотодетектором согласно шестому варианту изобретения;

фиг.14А и 14В - концептуальные диаграммы, показывающие взаимосвязь между сигналом, подаваемым в фотодетектор по шестому варианту в течение интервала операции регулировки эффективного напряжения, и сигналом, подаваемым на него в течение интервала операции предварительного считывания и интервала операции считывания изображения, фиг.15А-15Н - временные диаграммы, иллюстрирующие другую операцию предварительного считывания, выполняемую в шестом варианте;

фиг. 16А - поперечное сечение, показывающее структуру двухзатворного фотодетектора;

фиг. 16В - эквивалентная схема двухзатворного фотодетектора;

фиг. 17 - схема, раскрывающая структуру фотодетекторной системы с двумерным расположением двухзатворных фотодетекторов; и фиг. 18А-18Э - временные диаграммы, иллюстрирующие известный способ управления системой с двухзатворными фотодетекторами.

Наилучший вариант реализации изобретения

Далее со ссылками на сопроводительные чертежи описываются способы управления фотодетекторной системой согласно вариантам осуществления изобретения. Хотя в описанных ниже вариантах в качестве фотодетектора используется двухзатворный фотодетектор с тонкопленочной транзисторной структурой, изобретение не ограничивается двухзатворным фотодетектором, но также применимо к фотодетекторной системе, где используется фотодетектор другого типа.

Как показано на фиг. 1, фотодетекторная система по изобретению включает фотодетекторную матрицу 100, содержащую двухзатворные фотодетекторы 10, как показано на фиг.

А, расположенные двумерно; возбудитель 111 верхних затворов для подачи заранее определенного импульсного сигнала сброса на вывод ТС верхнего затвора каждого двухзатворного фотодетектора 10 в заранее определенный момент времени; возбудитель 112 нижних затворов для подачи заранее определенного импульсного сигнала считывания на вывод ВС нижнего затвора каждого двухзатворного фотодетектора 10 в заранее определенный момент времени; выходную часть схемы 113, построенную на переключателе 114 столбцов и переключателе 115 предзаряда для считывания напряжения шины данных и подачи напряжения предзаряда на каждый двухзатворный фотодетектор 10 соответственно, переключателе 115 предзаряда и усилителе 116; аналого-цифровой преобразователь (далее называемый «АЦ преобразователем») 117 для преобразования напряжения данных считывания в виде аналогового сигнала в данные изображения в виде цифрового сигнала; контроллер 120, приспособленный для управления операцией считывания изображения объекта фотодетекторной матрицей 100, для выполнения регулировки эффективного напряжения согласно изобретению и для обмена данными с внешней функциональной частью 200, и который выполняет функцию установки чувствительности, описанную ниже; и ОЗУ 130, где запоминаются, например, данные считывания изображения, данные, относящиеся к установке чувствительности считывания, описанной ниже, или данные, относящиеся к регулировке эффективного напряжения.

Структура, включающая фотодетекторную матрицу 100, возбудитель 111 верхних затворов, возбудитель 112 нижних затворов и выходную часть схемы 113, аналогична структуре известной фотодетекторной системы, показанной на фиг.17, и выполняет те же функции. Вдобавок к этой структуре фотодетекторная система по настоящему изобретению также включает АЦ преобразователь 117, контроллер 120 и ОЗУ 130, которые допускают возможность выполнения различных вариантов управления, как описано ниже.

В частности, контроллер 120 выдает сигналы управления 01д и 0Ьд на возбудитель 111 верхних затворов и возбудитель 112 нижних затворов соответственно, которые, в свою очередь, выдают заранее определенные напряжения сигналов (импульсный сигнал сброса 0Т1 и импульсный сигнал считывания 0В1) на вывод ТС верхнего затвора и вывод ВТ нижнего затвора каждого двухзатворного фотодетектора 10 фотодетекторной матрицы 100 соответственно. Контроллер также выдает сигнал управления 0рд на переключатель 115 предзаряда, который, в свою очередь, подает напряжение предзаряда Урд на шины данных. В результате происходит считывание изображения объекта. Напряжение шины данных УЭ, считанное с каждого двухза творного фотодетектора 10, преобразуется в цифровой сигнал через усилитель 116 и АЦ преобразователь 117 и подается в виде данных изображения в контроллер 120. Контроллер 120 также выполняет функцию заданной обработки изображения над данными изображения, записывая или считывая данные изображения в или из ОЗУ 130. Контроллер 120 служит интерфейсом для внешней функциональной части 200, которая выполняет заданную обработку, к примеру, идентификацию данных изображения, их модификацию и т. п. Контроллер 120, как описано ниже, предназначен также для управления сигналами управления 01д и 0Ьд, которые подаются в возбудитель 111 верхних затворов и возбудитель 112 нижних затворов, для их настройки на оптимальные значения, управления эффективными напряжениями, подаваемыми на вывод ТС верхних затворов и вывод ВС нижних затворов каждого двухзатворного фотодетектора 10, а также выполняет функцию установки оптимальной чувствительности считывания для считывания изображения объекта в соответствии с окружающим освещением, к примеру, наружным освещением, то есть, функцию установки оптимального интервала Та аккумулирования света для каждого двухзатворного фотодетектора 10.

Далее со ссылками на соответствующие фигуры, включая фиг. 1 и 17, где показана структура системы, описываются способы управления фотодетекторной системой с вышеописанной структурой.

Как изложено ниже, в способе управления фотодетекторной системой согласно каждому варианту управление каждой операцией выполняется на основе сигнала управления (01д, 0Ьд, 0рд и т.д.), подаваемого от контроллера 120.

Первый вариант осуществления изобретения

На фиг. 2А-2Н представлены временные диаграммы для каждой строки, используемые в способе управления фотодетекторной системой по первому варианту изобретения. Первый вариант относится к случаю, когда высокий и низкий уровни каждого импульсного сигнала сброса, подаваемого на каждую шину 101 верхних затворов, и импульсного сигнала считывания, подаваемого на каждую шину 102 нижних затворов, имеют противоположные полярности (относительно уровня земли СПО (0 В)) и одно и то же абсолютное значение.

В способе управления по этому варианту сначала на шины 101 верхних затворов последовательно подаются импульсные сигналы сброса 0Т1, 0Т2 ...0Тп, в результате чего последовательно начинаются интервалы сброса 1_ге8е± для соответствующих строк и инициализируются двухзатворные фотодетекторы 10 в соответствующих строках, как показано на фигурах 2А-2С. Каждый из импульсных сигналов сброса 0Т1, 0Т2 ... 0Тп имеет положительное напряжение (высокий уровень) У1дН и отрица тельное напряжение (низкий уровень) У1дЬ. Напряжения У1дН и У1дЬ имеют форму с противоположными полярностями, но симметричную относительно уровня земли 6ΝΌ (0 В).

Импульсы сброса 0Т1, 0Т2 ... 0Тп, спадают друг за другом, последовательно завершая интервалы сброса Т_ге?,_е1 и давая начало соответствующим интервалам аккумулирования света Та, в результате чего возникают заряды (положительные дырки), которые аккумулируются в каждой области канала в соответствии с количеством света, поступающим в двухзатворный фотодетектор 10 на каждой строке со стороны электродов их верхних затворов. В течение интервала аккумулирования света Та последовательно подается сигнал предзаряда 0рд, давая начало интервалу предзаряда Т_ргсЬ, как показано на фиг. 26. В результате напряжение предзаряда У_ргсь подается на каждую шину данных 103, для выполнения операции предзаряда, заставляющей электрод стока каждого двухзатворного фотодетектора 10 поддерживать заранее определенное напряжение.

После этого, как показано на интервале операции считывания изображения на фиг. 2Ό2Ρ, импульсные сигналы считывания 0В1, 0В2,... 0Вп последовательно подаются на двухзатворные фотодетекторы 10 через шины 102 нижних затворов соответствующих строк, для которых закончились интервал аккумулирования света Та и интервал предзаряда Т_ргсЬ, в результате чего друг за другом начинаются интервалы считывания Т_геа4, на которых из выходной части схемы 113 через соответствующую шину 103 данных последовательно считывается изменение напряжения УЭ, соответствующее зарядам, аккумулированным в каждом двухзатворном фотодетекторе 10, а в ОЗУ 130 последовательно запоминаются изменения напряжения считывания. Каждый из импульсных сигналов считывания 0В1, 0В2,...0Вп имеет положительное напряжение (высокий уровень) УЬдН и отрицательное напряжение (низкий уровень) УЬдЬ. Напряжения УЬдН и УЬдЬ имеют противоположную полярность, но симметричные значения относительно уровня земли 6ΝΏ (0 В).

Как и в известном случае, величина излучения вычисляется путем определения напряжения УЭ на шинах 103 данных в течение заранее определенного интервала после начала интервала считывания Т_геаЛ или путем определения интервала, необходимого для достижения напряжением УЭ заранее определенного порогового значения.

После выполнения вышеописанного ряда операций считывания изображения (операция сброса операция аккумулирования света операция предзаряда операция считывания) для всех строк фотодетекторной матрицы 100 на шины 101 и 102 верхних и нижних затворов каждой строки подается напряжение, служащее в качестве обратного смещения по отношению к напряжению, подаваемому на шины 101 и 102 верхних и нижних затворов каждой строки во время операции считывания изображения.

В частности, при операции сброса, выполняемой на интервале регулировки эффективного напряжения, показанном на фиг. 2А-2С, создается сигнал напряжения как сигнал коррекции для каждой шины 101 верхних затворов, который имеет полярность, противоположную полярности импульсного сигнала сброса 0Т1, 0Т2,... 0Тп, подаваемого на вывод Т6 верхнего затвора каждого двухзатворного фотодетектора 10, то есть, создается сигнал напряжения, получаемый путем инвертирования относительно уровня земли 6ΝΏ (0 В) сигнала напряжения, подаваемого на вывод Т6 верхнего затвора каждого двухзатворного фотодетектора 10 на интервале считывания изображения. Созданный сигнал напряжения подается непосредственно перед либо после интервала считывания изображения (на фиг. 2А-2С показаны случаи, когда подача этого сигнала выполняется сразу после интервала считывания изображения).

Аналогично, в операции считывания, выполняемой на интервале регулировки эффективного напряжения, показанном на фиг. 2Ό-2Ρ, создается сигнал напряжения как сигнал коррекции для каждой шины 102 нижних затворов, который имеет полярность, противоположную полярности импульсного сигнала считывания 0В1, 0В2,...0Вп, подаваемого на вывод ВТ нижнего затвора каждого двухзатворного фотодетектора 10, то есть, создается сигнал напряжения, получаемый путем инвертирования относительно уровня земли 6ΝΏ (0 В) сигнала напряжения, подаваемого на вывод В6 нижнего затвора каждого двухзатворного фотодетектора 10 на интервале считывания изображения. Созданный сигнал напряжения подается непосредственно перед либо после интервала считывания изображения (на фигурах 2Ό-2Ρ показаны случаи, когда подача этого сигнала выполняется сразу после интервала считывания изображения).

Далее подробно описываются формы сигналов напряжения, подаваемых на выводы Т6 и В6 верхних и нижних затворов каждого двухзатворного фотодетектора 10.

На фиг. ЗА и 3В представлены временные диаграммы, подробно иллюстрирующие форму сигналов напряжения, подаваемых на выводы Т6 и В6 верхних и нижних затворов каждого двухзатворного фотодетектора 10 в данном варианте осуществления изобретения. Хотя на этих фигурах показаны только формы сигналов напряжения, подаваемых на шины верхних и нижних затворов первой строки, аналогичные сигналы напряжения подаются на шины затворов других строк.

Как показано на фиг. 3А, при выполнении операции сброса во время операции считывания изображения импульсный сигнал сброса 0Т1 положительного напряжения У1дН подается на вывод ТС верхнего затвора каждого двухзатворного фотодетектора через соответствующую шину 101 верхних затворов только в течение очень короткого интервала (в течение интервала сброса Т_ге8е1). В течение относительно длинного интервала, отличного от интервала сброса, туда же подается отрицательное напряжение У1дЬ. Таким образом, эффективное напряжение, подаваемое на каждый вывод ТС верхнего затвора, значительно смещено в сторону отрицательного напряжения.

С другой стороны, в операции считывания импульсный сигнал считывания 0В1 положительного напряжения УЬдН подается на вывод ВС нижнего затвора каждого двухзатворного фотодетектора через соответствующую шину 102 нижних затворов также только в течение очень короткого интервала (в течение интервала считывания Т_геа4), как показано на фиг. 3В. В течение относительно длинного интервала, отличного от интервала считывания, туда же подается отрицательное напряжение УЬдЬ. Таким образом, эффективное напряжение, подаваемое на каждый вывод ВС нижнего затвора, значительно смещено в сторону отрицательного напряжения. Когда на вывод затвора непрерывно подается сигнал напряжения, смещенный в сторону одной полярности, заряды (положительные дырки или электроны) захватываются в области затвора, в результате чего изменяется характеристика чувствительности фотодетекторов, либо ухудшаются характеристики их элементов.

Чтобы избежать этого, в данном варианте осуществления изобретения создают сигнал коррекции с обратным смещением, который получают путем инвертирования полярности сигнала напряжения, подаваемого на интервале считывания изображения, относительно уровня земли (0 В), причем этот сигнал коррекции подается на каждый электрод затворов непосредственно перед интервалом считывания изображения, либо на интервале регулировки эффективного напряжения непосредственно после интервала считывания изображения. В данном способе управления для фотодетекторной системы сигналы напряжения подают на вывод ТС или ВС верхнего либо нижнего затвора согласно аналогичной временной диаграмме в течение интервала считывания изображения и интервала регулировки эффективного напряжения, причем эти сигналы имеют одинаковое значение интеграла во времени, но противоположные полярности. Соответственно, на всем операционном интервале, включающем интервал считывания изображения и интервал регулировки эффективного напряжения, сигналы напряжения, подаваемые на вывод ТС или ВС верхнего, либо нижнего затвора, смещены, в результате чего исключается смещенная полярность эффективного напряжения.

Предположим, в частности, что, как показано на фиг. ЗА и 3В, эффективные напряжения, подаваемые на выводы ТС и ВС верхних и нижних затворов на интервале считывания изображения, составляют У1е1 и УЬе1 соответственно, а эффективные напряжения, подаваемые на выводы ТС и ВС верхних и нижних затворов на интервале регулировки эффективного напряжения, составляют У1е2 и УЬе2 соответственно. В этом случае эффективные напряжения, подаваемые на указанные выводы на обоих интервалах, имеют одинаковое абсолютное значение и разные полярности, причем |У1е1|=| У1е2|, а |УЬе1|=|УЬе2|. Соответственно, средние напряжения (средние эффективные напряжения) У1е и УЬе, подаваемые на выводы ТС и ВС верхних и нижних затворов на всем операционном интервале, включая интервал считывания изображения и интервал регулировки эффективного напряжения, равны 0 В, поскольку эффективные напряжения, подаваемые на выводы ТС или ВС верхних или нижних затворов на обоих интервалах, смещены. В результате предотвращается аккумулирование зарядов (положительных дырок или электронов) в области затвора и, следовательно, можно минимизировать ухудшение характеристик элементов или характеристики чувствительности каждого фотодетектора.

Кроме того, в данном варианте во время выполнения операции считывания изображения и на интервале регулировки эффективного напряжения, напряжения, необходимые для сигнала, подаваемого на каждый вывод ТС верхнего затвора, составляют пару из положительного У)дН и отрицательного У1дЬ (=-У1дН) напряжений, которые имеют противоположную полярность по отношению к уровню земли СИР (0 В). Аналогично напряжения, необходимые для сигнала, подаваемого на каждый вывод ВС нижнего затвора, составляют пару из положительного УЬдН и отрицательного УЬдЬ (=-УЬдН) напряжений, которые имеют противоположную полярность по отношению к уровню земли СИР (0 В). Соответственно как возбудитель 111 верхних затворов, так и возбудитель 112 нижних затворов может быть выполнен на основе возбудителя с двузначным выходным сигналом. Поскольку возбудители такого типа дёшевы, фотодетекторная система, в которой используются такие возбудители, может быть в производстве недорогой.

Второй вариант осуществления изобретения

Способ управления фотодетекторной системой согласно второму варианту изобретения описывается со ссылками на фиг. 4А-5В.

Этот вариант отличается от первого варианта тем, что в здесь импульсный сигнал сброса и импульсный сигнал считывания, используемые на интервале считывания изображения, имеют каждый напряжение высокого уровня и напряжение низкого уровня, асимметричные относительно уровня СИР (0 В).

На фиг. 4А-4Н представлены временные диаграммы для каждой строки, используемые в способе управления фотодетекторной системой по второму варианту осуществления изобретения. На фиг. 5А и 5В представлены временные диаграммы, подробно иллюстрирующие форму сигналов напряжения, подаваемых на выводы ТС и ВС верхних и нижних затворов каждого двухзатворного фотодетектора 10 в этом варианте. Операции управления, аналогичные используемым в вышеописанном первом варианте, подробно не описываются.

В способе управления по этому варианту сначала на шины 101 верхних затворов последовательно подаются импульсные сигналы сброса 0Т1, 0Т2 ... 0Ти, показанные на фиг. 4А-4С, в результате чего последовательно начинаются интервалы сброса 1_ге?,_е1 для соответствующих строк, инициализируются двухзатворные фотодетекторы 10 в соответствующих строках, и начинаются соответствующие интервалы аккумулирования света Та. В результате заряды (положительные дырки), соответствующие количеству падающего света, аккумулируются в каждой области канала. Каждый из импульсных сигналов сброса 0Т1, 0Т2 ... 0Тп имеет положительное напряжение (высокий уровень) У1дН2 и отрицательное напряжение (низкий уровень) У1дЬ1 (^-У1дН2), которые асимметричны относительно уровня земли СИЭ (0 В).

После этого, как показано на фиг. 4Ό-4Ρ, импульсные сигналы считывания 0В1, 0В2,... 0Вп последовательно подаются на двухзатворные фотодетекторы 10 через шины 102 нижних затворов соответствующих строк, для которых закончились интервал аккумулирования света Та и интервал предзаряда Т_ргсЬ, в результате чего последовательно начинаются интервалы считывания Т_геа<1, из выходной части схемы 113 через соответствующую шину 103 данных последовательно считывается изменение напряжения УЭ, показанное на фиг. 4Н, которое соответствует зарядам, аккумулированным в каждом двухзатворном фотодетекторе 10, а в ОЗУ 130 последовательно запоминаются изменения напряжения считывания. Каждый из импульсных сигналов считывания 0В1, 0В2,... 0Вп имеет положительное напряжение (высокий уровень) УЬдН2 и отрицательное напряжение (низкий уровень) УЬ§Ь1, которые асимметричны относительно уровня земли СИЭ (0 В).

После выполнения вышеописанного ряда операций считывания изображения для всех строк фотодетекторной матрицы 100 на шины 101 и 102 верхних и нижних затворов каждой строки в течение интервала, идентичного интервалу, необходимому для выполнения операции считывания изображения на всех строках, подаются сигналы коррекции, служащие в качестве сигналов обратного смещения по отношению к сигналам напряжения, подаваемым на шины 101 и 102 верхних и нижних затворов каждой строки во время операции считывания изображения, на интервале регулировки эффективного напряжения непосредственно после интервала считывания изображения. В альтернативном варианте упомянутая подача сигнала может быть выполнена непосредственно перед интервалом считывания изображения .

В частности, как показано на фиг. 5А и 5В, сигнал коррекции, который создается путем инвертирования полярности сигнала напряжения, подаваемого на каждый вывод ТС верхних затворов на интервале считывания изображения, относительно уровня СИЭ (0 В), и который имеет положительное напряжение У1дН1 (=-У1дЬ1) в качестве напряжения высокого уровня и отрицательное напряжение У1дЬ2 (=-У1дН2) в качестве низкого напряжения, подается на каждый вывод ТС верхних затворов на интервале регулировки эффективного напряжения. С другой стороны, сигнал коррекции, который создается путем инвертирования полярности сигнала напряжения, подаваемого на каждый вывод ВС нижних затворов на интервале считывания изображения, относительно уровня СИЭ (0 В) и который имеет в качестве напряжения высокого уровня положительное напряжение УЬдН1 (=-УЬдЬ1), а в качестве низкого напряжения отрицательное напряжение УЬдЬ2 (=-УЬдН2), подается на каждый вывод ВС нижних затворов на интервале регулировки эффективного напряжения.

В этом способе управления для фотодетекторной системы сигналы напряжения подаются на вывод ТС или ВС верхнего или нижнего затворов согласно аналогичной временной диаграмме в течение интервала считывания изображения и интервала регулировки эффективного напряжения, причем они имеют аналогичное значение интеграла во времени, но противоположные полярности. Соответственно, в течение всего операционного интервала, включающего интервал считывания изображения и интервал регулировки эффективного напряжения, средние напряжения У1е и УЬе, подаваемые на выводы ТС и ВС верхних и нижних затворов, равны 0 В, в результате чего предотвращается аккумулирование заряда (положительных дырок или электронов) на каждом электроде затворов и, следовательно, минимизируется изменение характеристики чувствительности фотодетекторов или ухудшение характеристик их элементов.

Поскольку в этом варианте напряжения высокого уровня и низкого уровня каждого импульсного сигнала сброса и импульсного сигнала считывания, используемых на интервале считывания изображения, асимметричны относительно уровня СИЭ (0 В), напряжения, необходимые для сигнала, подаваемого на каждый из выводов ТС и ВС верхних и нижних затворов на интервале считывания изображения и на интервале регулировки эффективного напряжения, являются двумя положительными напряжения ми и двумя отрицательными напряжениями, то есть, всего четырьмя напряжениями, которые асимметричны относительно уровня ΟΝΏ (0 В). Соответственно как возбудитель 111, так и возбудитель 112 верхних и нижних затворов может быть выполнен на основе возбудителя с многоуровневым выходом. Это дает возможность подавать напряжение, соответствующее характеристике чувствительности каждого фотодетектора и, следовательно, позволяет выполнять соответствующую операцию считывания изображения.

Третий вариант осуществления изобретения

Способ управления фотодетекторной системой согласно третьему варианту изобретения описывается со ссылками на фиг. 6А-7В.

Этот вариант относится к случаю, аналогичному для второго варианта, где импульсный сигнал сброса и импульсный сигнал считывания, используемые на интервале считывания изображения, имеют каждый напряжение высокого уровня и напряжение низкого уровня, асимметричные относительно уровня ΟΝΏ (0 В).

На фиг. 6А-6Н представлены временные диаграммы для каждой строки, используемые в способе управления фотодетекторной системой по третьему варианту осуществления изобретения. На фиг. 7 А и 7В представлены временные диаграммы, подробно иллюстрирующие форму сигналов напряжения, подаваемых на выводы ТС и ВС верхних и нижних затворов каждого двухзатворного фотодетектора 10 в этом варианте. Операции управления, аналогичные используемым в вышеописанных вариантах, подробно не описываются.

В способе управления по этому варианту сначала на шины 101 верхних затворов последовательно подаются импульсные сигналы сброса 0Т1, 0Т2 ... 0Ти, показанные на фиг. 6А-6С, в результате чего последовательно начинаются интервалы сброса 1_ге?,_е1 для соответствующих строк, инициализируются двухзатворные фотодетекторы 10 в соответствующих строках, и начинаются соответствующие интервалы аккумулирования света Та. В результате заряды (положительные дырки), соответствующие количеству падающего света, аккумулируются в каждой области канала. Каждый из импульсных сигналов сброса 0Т1, 0Т2 ... 0Тп имеет положительное напряжение (высокий уровень) У1дН и отрицательное напряжение (низкий уровень) У1дЬ (^-У1дН), которые асимметричны относительно уровня земли СN^ (0 В).

После этого, как показано на фиг. 6Ό-6Ρ, импульсные сигналы считывания 0В1, 0В2,... 0Вп последовательно подаются на двухзатворные фотодетекторы 10 через шины 102 нижних затворов соответствующих строк, для которых закончились интервал аккумулирования света Та и интервал предзаряда Т_ргсЬ, в результате чего последовательно начинают интервалы считывания Т_геаЛ из выходной части схемы 113 через соответствующую шину 103 данных последовательно считывают изменение напряжения УО, показанное на фиг. 6Н, которое соответствует зарядам, аккумулированным в каждом двухзатворном фотодетекторе 10, и в ОЗУ 130 последовательно запоминают изменения напряжения считывания. Каждый из импульсных сигналов считывания 0В1, 0В2,... 0Вп имеет положительное напряжение (высокий уровень) УЬдН и отрицательное напряжение (низкий уровень) УЬдЬ (о-УЬдН). которые асимметричны относительно уровня земли СN^ (0 В).

После выполнения вышеописанного ряда операций считывания изображения для всех строк фотодетекторной матрицы 100 сигналы коррекции, имеющие форму обратного смещенного напряжения, которые смещают (устанавливая тем самым их на 0 В) эффективные напряжения, подаваемые на шины 101 и 102 верхних и нижних затворов каждой строки при операции считывания изображения, подают на шины 101 и 102 верхних и нижних затворов каждой строки в течение интервала регулировки эффективного напряжения непосредственно после интервала считывания изображения. В альтернативном варианте упомянутая подача сигнала может быть выполнена непосредственно перед интервалом считывания изображения.

В частности, в течение интервала регулировки эффективного напряжения создают сигнал коррекции, который подают на каждый вывод ТС верхних затворов, причем этот сигнал имеет те же самые положительные и отрицательные напряжения У1дН и У1дЬ, что и импульсный сигнал, подаваемый туда же на интервале считывания изображения, и имеет эффективное напряжение У1е2 (=-У1е1), создаваемое путем регулировки ширины сигнала положительного и отрицательного напряжений У1дН и У1дЬ и инвертирования относительно уровня СN^ (0 В) полярности эффективного напряжения У1е1, подаваемого на указанные выводы в течение интервала считывания изображения. Кроме того, в течение интервала регулировки эффективного напряжения создают сигнал коррекции, который подают на каждый вывод ВС нижних затворов, причем этот сигнал имеет те же самые положительные и отрицательные напряжения УЬдН и УЬдЬ, что и импульсный сигнал, подаваемый туда же на интервале считывания изображения, и имеет эффективное напряжение УЬе2 (=-УЬе1), создаваемое путем регулировки ширины сигнала положительного и отрицательного напряжений УЬдН и УЬдЬ и инвертирования относительно уровня СN^ (0 В) полярности эффективного напряжения УЬе1, подаваемого на указанные выводы в течение интервала считывания изображения.

В частности, как показано на фиг. 7А и 7В, в течение интервала регулировки эффективного напряжения создают сигнал коррекции, который подают на каждый вывод ТС верхних затворов, причем этот сигнал имеет положительное напряжение (высокий уровень) УцН и отрицательное напряжение (низкий уровень) УЦЬ, и имеет эффективное напряжение У!е2, создаваемое путем инвертирования относительно уровня ΟΝΏ (0 В) полярности эффективного напряжения У1е1. подаваемого на указанные выводы в течение интервала считывания изображения. Кроме того, в течение интервала регулировки эффективного напряжения создают сигнал коррекции, который подают на каждый вывод ВС нижних затворов, причем этот сигнал имеет положительное напряжение (высокий уровень) УЬдН и отрицательное напряжение (низкий уровень) УЬдЬ, и имеет эффективное напряжение УЬе2, создаваемое путем инвертирования относительно уровня СN^ (0 В) полярности эффективного напряжения УЬе1, подаваемого на указанные выводы в течение интервала считывания изображения. Интервал регулировки эффективного напряжения может быть идентичен интервалу, необходимому для операции считывания изображения, либо может отличаться от него, то есть, может быть короче, чем этот интервал. Другими словами, достаточно, если сигналы напряжения установлены таким образом, что эффективные напряжения, подаваемые на выводы ТС и ВС верхних и нижних затворов в течение интервала регулировки эффективного напряжения, смещают эффективные напряжения, подаваемые на указанные выводы в течение интервала считывания изображения.

В вышеописанном способе управления для фотодетекторной системы в течение всего операционного интервала, включающего интервал считывания изображения и интервал регулировки эффективного напряжения, средние эффективные напряжения У1е и УЬе, подаваемые на выводы ТС и ВС верхних и нижних затворов, равны 0 В (уровень СN^), в результате чего предотвращается аккумулирование зарядов (положительных дырок или электронов) в области затвора и минимизируется ухудшение характеристик элементов или характеристики чувствительности каждого фотодетектора.

Кроме того, в этом варианте в течение операции считывания изображения и интервала регулировки эффективного напряжения напряжения, необходимые для каждого сигнала, подаваемого на шины 101 и 102 верхних и нижних затворов на интервале считывания изображения и на интервале регулировки эффективного напряжения, представляют пару из положительного и отрицательного напряжений, которые имеют противоположные полярности и асимметричны относительно уровня СN^ (0 В). Соответственно возбудитель 111 верхних затворов и возбудитель 112 нижних затворов могут быть выполнены на основе возбудителя с двухуровневым выходом. Поскольку возбудители этого типа дёшевы, фотодетекторная система, где используются такие возбудители, может быть в производстве недорогой.

Четвертый вариант осуществления изобретения

Способ управления фотодетекторной системой согласно четвертому варианту изобретения описывается со ссылками на фиг. 8-10В.

Этот вариант относится к случаю, аналогичному для второго варианта, где импульсный сигнал сброса и импульсный сигнал считывания, используемые на интервале считывания изображения, имеют каждый напряжение высокого уровня и напряжение низкого уровня, асимметричные относительно уровня СN^ (0 В). Однако четвертый вариант отличается тем, что устанавливается сигнал напряжения обратного смещения, с тем чтобы минимизировать изменение порогового значения транзистора, который образует фотодетектор.

На фиг.8 показана взаимосвязь между каждым напряжением смещения, подаваемым на электрод затвора транзистора, образующего фотодетектор, температурой обработки ВТ и пороговым напряжением транзистора. Изменения порогового значения после ВТ обработки были измерены с использованием метода измерения СУ.

В примерах, показанных на фиг. 8, пороговое напряжение сильно изменяется от нескольких до десяти с лишним вольт, когда на электрод затвора подают положительное смещение, в то время как при подаче на этот электрод отрицательного смещения оно изменяется незначительно в диапазоне нескольких вольт или менее. Соответственно, когда эффективное напряжение, подаваемое на электрод затвора равно 0 В, а положительное смещение и отрицательное смещение подают в течение одного и того же интервала, характеристика чувствительности двухзатворного фотодетектора может измениться, либо могут ухудшиться характеристики его элементов, поскольку, как было описано выше, пороговое напряжение может сильно измениться при подаче положительного смещения, в отличие от подачи отрицательного смещения. Следовательно, для уменьшения изменения порогового напряжения предпочтительно, чтобы эффективное напряжение, подаваемое на электрод затвора, было смещено в сторону отрицательного напряжения. Как было упомянуто выше, в этом варианте эффективное напряжение, подаваемое на электрод затвора, устанавливают равным значению, отличному от 0 В, что минимизирует изменение порогового напряжения. Сигнал обратного напряжения смещения, созданный для этой цели, подают на каждый вывод затвора непосредственно перед или после интервала считывания изображения.

В случае, показанном на фиг. 8, пороговое напряжение изменяется сильнее при подаче положительного смещения, чем при подаче отри цательного смещения. Однако это - лишь пример, и имеет место противоположный случай, когда пороговое напряжение изменяется сильнее при подаче отрицательного смещения на электрод затвора. Это различие зависит от структуры элементов, используемого материала и т. п.

На фиг. 9А-9Н представлены временные диаграммы для каждой строки, используемые в способе управления фотодетекторной системой по четвертому варианту осуществления изобретения. На фиг. 10А и 10В представлены временные диаграммы, подробно иллюстрирующие форму сигналов напряжения, подаваемых на выводы ТО и ВО верхних и нижних затворов каждого двухзатворного фотодетектора в этом варианте. Как и второй вариант, четвертый вариант также относится к случаю, когда импульсный сигнал сброса и импульсный сигнал считывания, используемые на интервале считывания изображения, имеют каждый напряжение высокого уровня и напряжение низкого уровня, которые асимметричны относительно уровня ΟΝΏ (0 В). Операции управления, аналогичные используемым в вышеописанных вариантах, подробно не описываются.

В способе управления по этому варианту сначала на шины 101 верхних затворов последовательно подают импульсные сигналы сброса 0Т1, 0Т2 ... 0Ти, показанные на фиг. 9А-9С, в результате чего последовательно начинают интервалы сброса 1_|е,_е1. инициализируют двухзатворные фотодетекторы 10 в соответствующих строках и начинают соответствующие интервалы аккумулирования света Та. В результате в каждой области канала аккумулируют заряд (положительные дырки), соответствующий количеству падающего света.

Каждый из импульсных сигналов сброса 0Т1, 0Т2 ... 0Тп имеет положительное напряжение (высокий уровень) У1дН2 и отрицательное напряжение (низкий уровень) У1дЬ1 (^У1дН2), которые асимметричны относительно уровня земли ΟΝΌ (0 В).

После этого, как показано на фиг. 9Ό-9Ρ, импульсные сигналы считывания 0В1, 0В2,... 0Вп последовательно подают на двухзатворные фотодетекторы 10 через шины 102 нижних затворов соответствующих строк, для которых закончились интервал аккумулирования света Та и интервал предзаряда Т_ргсЬ, в результате чего последовательно начинают интервалы считывания Т_геа<1, из выходной части схемы 113 через соответствующую шину данных 103 последовательно считывают изменение напряжения УЭ, показанное на фиг 9Н, которое соответствует зарядам, аккумулированным в каждом двухзатворном фотодетекторе 10, и в ОЗУ 130 последовательно запоминают изменение напряжения считывания. Каждый из импульсных сигналов считывания 0В1, 0В2,... 0Вп имеет положительное напряжение (высокий уровень) УЬдН2 и отрицательное напряжение (низкий уровень) УЬдЬ1 (^-УЬдН2), которые асимметричны относительно уровня земли ΟΝΏ (0 В).

После выполнения вышеописанного ряда операций считывания изображения для всех строк фотодетекторной системы на шины 101 и 102 верхних и нижних затворов каждой строки в течение интервала регулировки эффективного напряжения непосредственно после интервала считывания изображения матрицы подают сигналы коррекции, имеющие форму обратного смещенного напряжения, которые выполняют смещение и минимизируют изменение порогового напряжения каждого транзистора, которое появляется в зависимости от полярности напряжений, подаваемых на шины 101 и 102 верхних и нижних затворов каждой строки при операции считывания изображения. В альтернативном варианте упомянутая подача сигнала может быть выполнена непосредственно перед интервалом считывания изображения.

В частности, в течение интервала регулировки эффективного напряжения создают сигнал коррекции, который подают на каждый вывод ТО верхних затворов, причем этот сигнал получают путем инвертирования полярности сигнала напряжения, подаваемого на указанные выводы, в течение интервала считывания изображения, в соответствии с оптимальным напряжением У1е, установленным таким образом, чтобы минимизировать или свести к 0 изменение порогового значения транзистора со стороны вывода ТО верхнего затвора для каждого двухзатворного фотодетектора 10, при этом этот сигнал имеет положительное напряжение У1дН1 (высокий уровень) и отрицательное напряжение У1дЬ2 (низкий уровень). Кроме того, в течение интервала регулировки эффективного напряжения создают сигнал коррекции, который подают на каждый вывод ВО нижних затворов, причем этот сигнал получают путем инвертирования полярности сигнала напряжения, подаваемого на указанные выводы, в течение интервала считывания изображения, в соответствии с оптимальным напряжением УЬе, установленным таким образом, чтобы минимизировать изменение порогового значения транзистора со стороны вывода ВО нижнего затвора для каждого двухзатворного фотодетектора 10, причем этот сигнал имеет положительное напряжение (высокий уровень) УЬдН1 и отрицательное напряжение (низкий уровень) УЬдЬ2.

В частности, как показано на фиг. 10А и 10В, эффективные напряжения У1е2 и УЬе2 сигналов обратного напряжения смещения, используемых на интервале регулировки эффективного напряжения, устанавливают на основе эффективных напряжений У1е1 и УЬе1, подаваемых на соответствующие электроды затворов в течение интервала считывания изображения, так что оптимальные напряжения У1е и УЬе, которые минимизируют или сводят к 0 изменение поро гового значения для каждого транзистора каждого фотодетектора, могут быть получены как средние эффективные напряжения в течение всего интервала процесса, включая интервал считывания изображения и интервал регулировки эффективного напряжения. Другими словами, сигналы обратного напряжения смещения устанавливают таким образом, что средние значения эффективных напряжений У1с1 и УЬе1, подаваемые на интервале считывания изображения, и эффективные напряжения У1е2 и УЬе2, подаваемые на интервале регулировки эффективного напряжения, идентичны оптимальным напряжениям Уе и УЬе соответственно.

В вышеописанном способе управления для фотодетекторной системы сигналы обратного напряжения смещения подают на вывод ТС верхних затворов и вывод ВС нижних затворов так, что средние эффективные напряжения в течение всего интервала процесса управления, включающего интервал считывания изображения и интервал регулировки эффективного напряжения, могут минимизировать или свести к 0 изменение порогового напряжения для каждого транзистора. Соответственно, изобретение может обеспечить высоконадежную фотодетекторную систему, способную подавить воздействие изменений порогового напряжения каждого транзистора из-за полярностей напряжений, подаваемых на выводы ТС и ВС верхних и нижних затворов, и, следовательно, может минимизировать ухудшение характеристики чувствительности или характеристик элементов каждого фотодетектора.

В этом варианте осуществления изобретения напряжения, необходимые для сигнала, подаваемого на каждый из выводов ТС и ВС верхних и нижних затворов в течение интервала считывания изображения и интервала регулировки эффективного напряжения, представляют собой два положительных напряжения и два отрицательных напряжения, то есть, всего четыре напряжения, которые асимметричны относительно уровня земли СИР (0 В). Соответственно, каждые из возбудителей 111 и 112 верхних и нижних затворов могут быть спроектированы на основе возбудителя с многоуровневым выходом. Это позволяет подавать напряжение, соответствующее характеристике чувствительности каждого фотодетектора и, следовательно, обеспечивает надлежащее выполнение операции считывания изображения.

Пятый вариант осуществления изобретения

Способ управления фотодетекторной системой согласно пятому варианту изобретения описывается со ссылками на фиг. 11А-12В.

Этот вариант относится к случаю, аналогичному для четвертого варианта, где импульсный сигнал сброса и импульсный сигнал считывания, используемые на интервале считывания изображения, имеют каждый напряжение высокого уровня и напряжение низкого уровня, асимметричные относительно уровня ΟΝΌ (0 В), и отличается тем, что устанавливается сигнал напряжения обратного смещения, с тем чтобы минимизировать изменение порогового значения транзистора, который образует фотодетектор.

На фиг. 11А-11Н представлены временные диаграммы для каждой строки, используемые в способе управления фотодетекторной системой по пятому варианту осуществления изобретения. На фиг. 12А и 12В представлены временные диаграммы, подробно иллюстрирующие форму сигналов напряжения, подаваемых на выводы ТС и ВС верхних и нижних затворов каждого двухзатворного фотодетектора в этом варианте. Операции управления, аналогичные используемым в вышеописанных вариантах, подробно не описываются.

В способе управления по этому варианту сначала на шины 101 верхних затворов последовательно подают импульсные сигналы сброса 0Т1, 0Т2 ... 0Тп, показанные на фиг. 11А-11С, в результате чего последовательно начинают интервалы сброса 1_|е,_е1 для соответствующих строк, инициализируют двухзатворные фотодетекторы 10 в соответствующих строках, и начинают соответствующие интервалы аккумулирования света Та. В результате заряды (положительные дырки), соответствующие количеству падающего света, аккумулируют в каждой области канала. Каждый из импульсных сигналов сброса 0Т1, 0Т2 ... 0Тп имеет положительное напряжение (высокий уровень) У1дН и отрицательное напряжение (низкий уровень) У1дЬ (>-У1дН). которые асимметричны относительно уровня земли ΟΝΌ (0 В).

После этого, как показано на фиг. 11Ό-11Ε, импульсные сигналы считывания 0В1, 0В2,... 0Вп последовательно подают на двухзатворные фотодетекторы 10 через шины 102 нижних затворов соответствующих строк, для которых закончились интервал аккумулирования света Та и интервал предзаряда Т_ргсЬ, в результате чего последовательно начинают интервалы считывания Т_геаб, из выходной части схемы 113 через соответствующую шину данных 103 последовательно считывают изменение напряжения УЭ, показанное на фиг 11Н, которое соответствует зарядам, аккумулированным в каждом двухзатворном фотодетекторе 10, а в ОЗУ 130 последовательно запоминают изменение напряжения считывания. Каждый из импульсных сигналов считывания 0В1, 0В2,... 0Вп имеет положительное напряжение (высокий уровень) УЬдН2 и отрицательное напряжение (низкий уровень) УЬдЬ1 (^-УЬдН2), которые асимметричны относительно уровня земли ΟΝΌ (0 В).

После выполнения вышеописанного ряда операций считывания изображения для всех строк фотодетекторной матрицы на шины 101 и 102 верхних и нижних затворов каждой строки в течение интервала регулировки эффективного напряжения непосредственно после интервала считывания изображения подают сигналы коррекции, имеющие форму обратного напряжения смещения, которые выполняют смещение и минимизируют изменение порогового напряжения каждого транзистора, появляющееся в зависимости от полярности напряжений, подаваемых на шины 101 и 102 верхних и нижних затворов каждой строки при операции считывания изображения. В альтернативном варианте упомянутая подача сигнала может быть выполнена непосредственно перед интервалом считывания изображения.

В частности, в течение интервала регулировки эффективного напряжения создают сигнал коррекции, который подают на каждый вывод ТС верхних затворов, причем этот сигнал получают путем инвертирования полярности сигнала напряжения, подаваемого на указанные выводы, в течение интервала считывания изображения, в соответствии с оптимальным напряжением У1е, установленным таким образом, чтобы минимизировать или свести к 0 изменение порогового значения транзистора, со стороны вывода ТС верхнего затвора для каждого двухзатворного фотодетектора 10, причем указанный сигнал имеет положительное напряжение У1дН 1 (высокий уровень) и отрицательное напряжение У1дЬ2 (низкий уровень), при этом регулируют ширину положительной составляющей сигнала напряжения и ширину отрицательной составляющей сигнала напряжения. Кроме того, в течение интервала регулировки эффективного напряжения создают сигнал коррекции, который подают на каждый вывод ВС нижних затворов, причем этот сигнал получают путем инвертирования полярности сигнала напряжения, подаваемого на указанные выводы в течение интервала считывания изображения, в соответствии с оптимальным напряжением УЬе, установленным таким образом, чтобы минимизировать изменение порогового значения транзистора, со стороны вывода ВС нижнего затвора для каждого двухзатворного фотодетектора 10, причем этот сигнал имеет положительное напряжение (высокий уровень) УЬдН и отрицательное напряжение (низкий уровень) УЬдЬ, при этом ширина положительной составляющей сигнала напряжения и ширина отрицательной составляющей сигнала напряжения регулируются.

В частности, как показано на фиг.12А и 12В, эффективные напряжения У1е2 и УЬе2 сигналов обратного напряжения смещения, используемых на интервале регулировки эффективного напряжения, устанавливают на основе эффективных напряжений У1е1 и УЬе1, подаваемых на каждый электрод затвора в течение интервала считывания изображения, так что оптимальные напряжения У1е и УЬе, которые минимизируют или сводят к 0 изменение порогового значения для каждого транзистора каждого фотодетектора, могут быть получены как средние эффективные напряжения в течение всего интервала процесса, включающего интервал считывания изображения и интервал регулировки эффективного напряжения. Другими словами, сигналы обратного напряжения смещения устанавливают таким образом, что средние значения эффективных напряжений У1е I и УЬе1, подаваемые на интервале считывания изображения, и эффективные напряжения У1е2 и УЬе2, подаваемые на интервале регулировки эффективного напряжения, идентичны оптимальным напряжениям У1е и УЬе соответственно.

Интервал регулировки эффективного напряжения может быть идентичен интервалу, необходимому для операции считывания изображения, либо может от него отличаться, то есть, может быть короче этого интервала. Другими словами, будет достаточно, если сигналы напряжения установлены таким образом, что эффективные напряжения, подаваемые на выводы ТС и ВС верхних и нижних затворов в течение интервала регулировки эффективного напряжения, идентичны средним эффективным напряжениям У1е и УЬе.

В вышеописанном способе управления для фотодетекторной системы сигналы обратного напряжения смещения подают на вывод ТС верхних затворов и вывод ВС нижних затворов так, что средние эффективные напряжения в течение всего интервала процесса управления, включающего интервал считывания изображения и интервал регулировки эффективного напряжения, могут минимизировать или свести к 0 изменение порогового напряжения для каждого транзистора. Соответственно, изобретение может обеспечить высоконадежную фотодетекторную систему, способную подавить воздействие изменений порогового напряжения каждого транзистора из-за полярностей напряжений, подаваемых на выводы ТС и ВС верхних и нижних затворов, и, следовательно, может минимизировать ухудшение характеристики чувствительности или характеристик элементов каждого фотодетектора.

В этом варианте осуществления изобретения напряжения, необходимые для сигнала, подаваемого на каждый из выводов ТС и ВС верхних и нижних затворов в течение интервала считывания изображения и интервала регулировки эффективного напряжения, представляют собой пару из положительного и отрицательного напряжения, которые асимметричны относительно уровня земли СИР (0 В). Соответственно, каждый из возбудителей 111 и 112 верхних и нижних затворов может быть сформирован на основе возбудителя с двухзначным выходом. Поскольку возбудители такого типа дёшевы, фотодетекторная система, где используются такие возбудители, может быть недорога в производстве.

Шестой вариант осуществления изобретения

Способ управления фотодетекторной системой согласно шестому варианту изобретения описывается со ссылками на фиг. 13А-14В.

Этот вариант относится к способу управления, который включает вдобавок к шагу считывания изображения объекта, описанному в вариантах с первого по пятый, шаг выполнения операции (определенной здесь как «операция предварительного считывания») непосредственно перед интервалом считывания изображения для определения оптимальной чувствительности фотодетектора, которая изменяется в соответствии с различными параметрами, такими как яркость окружающей среды, тип выделяемого объекта и т.п., и используется для операции считывания изображения.

На фиг. 13А-13Н представлены временные диаграммы для каждой строки, используемые в способе управления фотодетекторной системой по шестому варианту осуществления изобретения. Операции управления, аналогичные используемым в вышеописанных вариантах, подробно не описываются. В этом варианте напряжения высокого и низкого уровней сигналов, подаваемых на шины 101 и 102 верхних и нижних затворов, асимметричны относительно уровня земли 0ΝΏ (0 В), а сигналы обратного напряжения смещения устанавливают таким образом, чтобы можно было минимизировать изменение порогового напряжения транзистора, образующего фотодетектор, как это предложено в четвертом и пятом вариантах.

При выполнении операции предварительного считывания в этом варианте сначала на шины 101 верхних затворов последовательно подают импульсные сигналы сброса 0Т1, 0Т2 ... 0Тп, показанные на фиг. 13А-13С с регулярными интервалами задержки Т_йе1ау, в результате чего последовательно начинают интервалы сброса 1_|ее,_е1 для соответствующих строк, и инициализируют двухзатворные фотодетекторы 10 в соответствующих строках. Каждый из импульсных сигналов сброса 0Т1, 0Т2 ... 0Тп имеет положительное напряжение (высокий уровень) У!дН и отрицательное напряжение (низкий уровень) У1дЬ (>-У1дН). которые асимметричны относительно уровня земли ΟΝΏ (0 В).

Импульсы сброса 0Т1, 0Т2, .... 0Тп последовательно спадают, в результате чего последовательно завершают интервалы сброса Т_ге8е1 и начинают соответствующие периоды аккумулирования света Та1, Та2,..., Тап. В результате заряды (положительны дырки), соответствующие количеству света, попавшего в двухзатворные детекторы 10 каждой строки со стороны электродов их затворов, аккумулируют в областях канала фотодетекторов. После этого подают сигнал предзаряда 0рд, показанный на фиг. 130, так что интервал аккумулирования света ТА1, ТА2,...,ТАп, установленный для каж дой строки будет изменяться с шагом, измеряемым в единицах заранее определенного интервала задержки Т_СЕЬАу, после того как будет сброшен последний импульс сброса 0Тп. Кроме того, на шины 102 нижних затворов последовательно подают импульсные сигналы считывания 0В1, 0В2, ..., 0Вп, как показано на фиг. 13Ό13Е, в результате чего последовательно начинают интервалы считывания Т_геа4, из выходной части схемы 113 через соответствующую шину данных 103 последовательно считывают изменение напряжения УЭ, показанное на фиг.13Н, которое соответствует заряду, аккумулированному в каждом двухзатворном фотодетекторе 10, а в ОЗУ 130 последовательно запоминают изменение напряжения, которое было считано.

Каждый из импульсных сигналов считывания 0В1, 0В2,...,0Вп имеет положительное напряжение (высокий уровень) УЬдН и отрицательное напряжение (низкий уровень) УЬдЬ (^УЬдН), которые асимметричны относительно уровня земли 0ΝΏ (0 В).

Поскольку в вышеописанной операции предварительного считывания интервал аккумулирования света ТА1, ТА2,..., ТАп, установленный для каждой строки, изменяется в единицах, равных удвоенному заданному интервалу задержки Т_СЕЬА¥, могут быть получены данные изображения, которые считывают при интенсивности считывания, установленной при ширине регулировки интенсивности, большей, чем количество строк фотодетекторной матрицы 100. На основе этих данных изображения контроллер 120 выделяет, например, интервал аккумулирования света, который допускает максимальный контраст света и тени и определяет оптимальный интервал аккумулирования света Та. Способ для определения оптимального интервала аккумулирования света Та, исходя из данных изображения, не ограничивается вышеуказанным способом получения параметров, которые допускают максимальный контраст.

После операции предварительного считывания выполняют операцию считывания изображения с использованием оптимального интервала аккумулирования света Та, определенного в операции предварительного считывания. Эта операция считывания изображения в основном такая же, как аналогичная операция, выполняемая в вариантах с первого по пятый.

В частности, сначала на шины 101 верхних затворов последовательно подают импульсные сигналы сброса 0Т1, 0Т2 ... 0Тп, в результате чего последовательно начинают интервалы сброса 1_ге?,_е1 для соответствующих строк, и инициализируют двухзатворные фотодетекторы 10 в соответствующих строках. Каждый из этих импульсных сигналов сброса 0Т1, 0Т2 ... 0Тп имеет, как и импульсные сигналы сброса, используемые в операции предварительного считывания, положительное напряжение (высокий уровень) У1дН и отрицательное напряжение (низкий уровень) У1дЬ (^-У1дН), которые асимметричны относительно уровня земли СИБ (0 В).

Импульсы сброса 0Т1, 0Т2, ..., 0Ти спадают друг за другом, последовательно завершая интервалы сброса Т_ге8е1, вслед за чем начинаются вышеупомянутые оптимальные интервалы аккумулирования света Та для соответствующих строк, в результате чего создают заряды (положительные дырки), которые аккумулируют в области канала каждого двухзатворного фотодетектора 10 в соответствии с количеством света, попавшим в них со стороны электродов их верхних затворов.

После этого на двухзатворные фотодетекторы 10 через шины 102 нижних затворов соответствующих строк, для которых истекли оптимальный интервал аккумулирования света Та и интервал предзаряда Т_ргсЬ, последовательно подают импульсные сигналы считывания 0В1, 0В2, ..., 0Вп, в результате чего последовательно начинают интервалы считывания Т_геа4, из выходной части схемы 113 через соответствующую шину данных 103 последовательно считывают изменение напряжения УБ, которое соответствует заряду, аккумулированному в каждом двухзатворном фотодетекторе 10, а в ОЗУ 130 последовательно запоминают изменение напряжения, которое было считано.

Каждый из этих импульсных сигналов считывания 0В1, 0В2,..., 0Вп имеет, как и импульсные сигналы считывания, используемые в операции предварительного считывания, положительное напряжение (высокий уровень) УЬдН и отрицательное напряжение (низкий уровень) УЬдЬ (^-УЬдН), которые асимметричны относительно уровня земли СИБ (0 В).

После того, как операция считывания изображения будет выполнена для всех строк, на интервале регулировки эффективного напряжения выполняют операцию регулировки эффективного напряжения для регулировки и оптимизации сигнала, смещенного эффективного напряжения, подаваемого на каждую шину затворов в течение операции предварительного считывания и операции считывания изображения.

В частности, в течение интервала регулировки эффективного напряжения создают сигналы коррекции, которые подают на шины 101 и 102 верхних и нижних затворов каждой строки, причем эти сигналы имеют эффективные напряжения, которые могут регулировать средние значения эффективных напряжений, подаваемых на эти шины в виде импульсных сигналов сброса в течение интервала предварительного считывания и интервала считывания изображения, и эффективные напряжения, подаваемые на эти шины на интервале регулировки эффективного напряжения, - до оптимальных напряжений У1е и УЬе, которые минимизируют или сводят к 0 изменение порогового значения каждого транзистора для каждого фотодетектора.

Сигналы, подаваемые на каждый вывод ТС верхних затворов и каждый вывод ВС нижних затворов в течение интервала регулировки эффективного напряжения, подробно описываются далее со ссылками на соответствующие фигуры. Для упрощения описания предположим, что как эффективное напряжение, подаваемое на каждый вывод ТС верхних затворов, так и эффективное напряжение, подаваемое на вывод ВС нижних затворов, смещены в сторону низкого уровня, и описание касается только шин верхних и нижних затворов первой строки.

На фиг. 14А и 14В показана взаимосвязь, используемая в способе управления фотодетекторной системой согласно этому варианту, между сигналами, подаваемыми на каждый вывод ТС верхних затворов и каждый вывод нижних затворов в течение интервала регулировки эффективного напряжения, и сигналами, подаваемыми на эти выводы в течение интервала предварительного считывания и интервала считывания изображения.

Как показано на фиг. 13А-13Н, в операции сброса в течение интервала предварительного считывания и интервала считывания изображения на каждый вывод ТС верхних затворов через соответствующую шину 101 верхних затворов импульсный сигнал сброса 0Т1 напряжения высокого уровня (положительное напряжение) У1дН подают только в течение очень короткого интервала (в течение интервала сброса Т_|е,_е1). В течение относительно длинного интервала, отличного от интервала сброса, на эту шину подают напряжение низкого уровня (отрицательное напряжение) У1дЬ. Интервал аккумулирования света Та, используемый в операции считывания изображения, устанавливают в течение интервала предварительного считывания в соответствии, например, с яркостью окружающей среды.

С другой стороны, так же как и в операции считывания в течение интервала предварительного считывания и интервала считывания изображения, на каждый вывод ВС нижних затворов через соответствующую шину 102 нижних затворов подают импульсный сигнал считывания 0В1 напряжения высокого уровня (положительное напряжение) УЬдН также только в течение очень короткого интервала (в течение интервала считывания Т_геаа). В течение относительно длинного интервала, отличного от интервала считывания, на указанную шину подают напряжение низкого уровня (отрицательное напряжение) УЬдЬ. Интервал аккумулирования света Та, используемый в операции считывания изображения, устанавливают в течение интервала предварительного считывания в соответствии, например, с яркостью окружающей среды.

В этом варианте создают сигналы, имеющие формы напряжения, которые могут сделать абсолютное значение интеграла по времени на стороне высокого уровня напряжений, подаваемых на каждый вывод затворов каждого фотодетектора на интервале предварительного считывания, интервале считывания изображения и интервале операции регулировки эффективного напряжения, подлежащей выполнению, - равным абсолютному значению интеграла во времени со стороны их низкого уровня при обращении к оптимальному эффективному напряжению У1е, подаваемому на каждый вывод ТС верхних затворов, и оптимальному эффективному напряжению УЬе, подаваемому на каждый вывод ВС нижних затворов, которые установлены в соответствии с характеристикой чувствительности двухзатворного фотодетектора. Эти созданные сигналы подают на каждую шину 101 верхних затворов и каждую шину 102 нижних затворов для двухзатворных фотодетекторов в заранее определенные моменты времени в течение интервала регулировки эффективного напряжения.

Как показано на фиг.13А-13С, сигнал коррекции, подаваемый на каждую шину 101 верхних затворов в течение интервала регулировки эффективного напряжения, включает составляющую напряжения со стороны низкого уровня, имеющую заранее определенную ширину сигнала (указывающую временной интервал) Т_Трь, и составляющую напряжения на стороне высокого уровня, имеющую заранее определенную ширину сигнала ТТрН, относительно оптимального эффективного напряжения У1е для каждого вывода ТС верхних затворов.

С другой стороны, сигнал коррекции, подаваемый на каждую шину 102 нижних затворов в течение интервала регулировки эффективного напряжения, включает составляющую напряжения со стороны низкого уровня, имеющую заранее определенные значения ширины сигнала Т_ВРьд и Т_ВРЪВ, и составляющую напряжения на стороне высокого уровня, имеющую заранее определенную ширину сигнала ТВрН, относительно оптимального эффективного напряжения УЬе для каждого вывода ВС нижних затворов.

Взаимосвязь между сигналом коррекции, подаваемым на каждый вывод ТС верхних затворов, и другим сигналом показана на фиг. 14А. Предположим, что на фиг. 14А У1е представляет оптимальное эффективное напряжение каждого вывода ТС верхних затворов, У1дН высокое напряжение, содержащееся в сигнале, подаваемом на эти выводы в течение интервала предварительного считывания и интервала считывания изображения, У1дЬ - низкое напряжение, содержащееся в сигнале, Та - оптимальный интервал аккумулирования света, используемый в течение операции считывания изображения, Т_ВТ - интервал низкого уровня, отличный от оптимального интервала аккумулирования света в течение интервала предварительного считывания и интервала считывания изображения, а Т_НТ

- интервал высокого уровня (то есть, Т_№ЗЕ1· + Ткезет) в течение интервала предварительного считывания и интервала считывания изображения. Тогда верно следующее уравнение:

^Н1^,(Ттрн^+Тнт^{) =}Ь1'^(Та+Т1.т^+Ттр|.) ⁽¹⁾ где Н1 представляет абсолютное значение (|У1дН

- У1е|) разности между высоким напряжением У1дН и оптимальным напряжением У1е, а Ь1 абсолютное значение (|У1дЬ - У1е|) разности между низким напряжением У1дЬ и оптимальным напряжением У1е.

Исходя из уравнения (1), взаимосвязь между интервалом подачи сигнала коррекции для каждой шины 101 верхних затворов в течение интервала регулировки эффективного напряжения, то есть, взаимосвязь между шириной сигнала ТТрН составляющей напряжения на стороне высокого уровня и шириной сигнала Т_ТРЕ составляющей напряжения на стороне низкого уровня задается уравнением ^ттрн = Ь1/^Н1'^(Та+Т1.т^+Ттр|.)^-Т11Т ⁽²⁾

Соответственно, даже когда оптимальный интервал аккумулирования света во время операции считывания изображения изменяется в соответствии с освещенностью окружающей среды, если сигнал высокого напряжения У1дН подают на каждую шину 101 верхних затворов в течение интервала, соответствующего Т_ТРН, выражаемому уравнением (2), смещенное эффективное напряжение, подаваемое на каждый вывод ТС верхних затворов, может быть настроено на оптимальное значение У1е, в результате чего минимизируется изменение характеристики чувствительности каждого двухзатворного фотодетектора из-за ухудшения характеристик его элементов.

С другой стороны, взаимосвязь между сигналом коррекции, подаваемым на каждую шину 102 нижних затворов, и другим сигналом показана на фиг. 14В. Предположим, что на фиг. 14В УЬе представляет оптимальное эффективное напряжение каждого вывода ВС нижних затворов, УЬдН - высокое напряжение, содержащееся в сигнале, подаваемом на эти шины в течение интервала предварительного считывания и интервала считывания изображения, УЬдЬ -низкое напряжение, содержащееся в сигнале, Та - оптимальный интервал аккумулирования света, используемый в течение операции считывания изображения, Т_ЕВ - интервал низкого уровня, отличный от оптимального интервала аккумулирования света Та в течение интервала предварительного считывания и интервала считывания изображения, а Т_НВ - интервал высокого уровня (то есть, Т_кеав + Т_кеав) в течение интервала предварительного считывания и интервала считывания изображения. Тогда верно следующее уравнение:

^НЬ’^(ТВРН^+ТНВ⁾ = Ь^Ь’^(Та+ТЕВ^+ТВРЬ^{) (3)} где НЬ представляет абсолютное значение (|УЬдН - УЬе|) разности между высоким напря жением УЬдН и оптимальным напряжением УЬе, а ЬЬ - абсолютное значение (|УЬдЬ - УЬе|) разности между низким напряжением УЬдЬ и оптимальным напряжением УЬе. Кроме того, Т_ВРЪ представляет собой ширину общего сигнала (Т_ВРЪА + Т_ВРЪВ) составляющих напряжения на стороне низкого уровня.

Исходя из уравнения (3), взаимосвязь между интервалом подачи сигнала коррекции для каждой шины 102 нижних затворов, то есть, взаимосвязь между шириной сигнала ТВРН составляющей напряжения на стороне высокого уровня и шириной сигнала Т_ВРЪ составляющей напряжения на стороне низкого уровня задается уравнением ^ТВРН = Ь^Ь/НЬ’^(Та+ТЬВ^+ТВРЬ^)-ТНВ ⁽⁴⁾

Соответственно, даже когда оптимальный интервал аккумулирования света Та во время операции считывания изображения изменяется в соответствии с освещенностью окружающей среды, если сигнал высокого напряжения У!дН подают на каждую шину 102 нижних затворов в течение интервала, соответствующего ТВРН, выражаемому уравнением (2), смещенное эффективное напряжение, подаваемое на каждый вывод ВС нижних затворов, может быть настроено на оптимальное значение У1е, в результате чего минимизируется изменение характеристики чувствительности каждого двухзатворного фотодетектора из-за ухудшения характеристик его элементов.

Оптимальные эффективные напряжения У!е и УЬе, установленные для каждого вывода ТС верхних затворов и каждого вывода ВС нижних затворов соответственно во время вышеописанной операции регулировки эффективного напряжения в соответствии с характеристикой чувствительности двухзатворных фотодетекторов, определяют, исходя из структуры элементов двухзатворных фотодетекторов либо используемых для них материалов, причем эти напряжения могут представлять собой положительные напряжения, отрицательные напряжения, либо 0В.

Кроме того, в этом варианте составляющая напряжения на стороне высокого уровня и составляющая напряжения на стороне низкого уровня сигнала коррекции, подаваемого на вывод ТС или ВС верхних или нижних затворов во время операции регулировки эффективного напряжения, идентичны соответствующим составляющим сигнала напряжения, подаваемого на эти выводы во время операции предварительного считывания и операции считывания изображения. В этом случае на каждый из выводов ТС и ВС верхних и нижних затворов подают два напряжения, и, следовательно, возбудитель 111 верхних затворов и возбудитель 112 нижних затворов может быть сформирован на основе возбудителя с двухуровневым выходом, как в первом, третьем и пятом вариантах. Поскольку возбудители этого типа дёшевы, изготовление фотодетекторной системы, где используются такие возбудители, будет недорогой. Однако шестой вариант не ограничивается указанной структурой. Он может быть модифицирован подобно второму и четвертому варианту, так чтобы сигнал, подаваемый на каждый вывод ТС или ВС верхних или нижних затворов в течение интервала считывания изображения и интервала регулировки эффективного напряжения, имел другие напряжения высокого уровня и напряжения низкого уровня, а это значит, что каждый из возбудителей 111 и 112 верхних и нижних затворов может быть выполнен в виде возбудителя с многоуровневым выходом.

Кроме того, в шестом варианте способ выполнения операции предварительного считывания не ограничивается вариантом, показанным на фиг. 13Ά-13Η, и может быть модифицирован.

На фиг. 15Ά-15Η представлены временные диаграммы, иллюстрирующие другую операцию предварительного считывания, которая может быть использована в шестом варианте.

В этой операции предварительного считывания сначала на все шины 101 верхних затворов одновременно подают импульсные сигналы сброса 0Т1, 0Т2,...,0Тп, как показано на фиг. 15А-15С, в результате чего начинают интервал сброса Т_|е,_е1 для всех строк, и одновременно инициализируют двухзатворные фотодетекторы 10 всех строк.

Импульсы сброса 0Т1, 0Т2,...,0Тп спадают одновременно, завершая интервал сброса Т_|е,_е1 и одновременно давая начало интервалам аккумулирования света ТВ1, ТВ2,...,ТВп для двухзатворных фотодетекторов 10 всех строк, в результате чего создают заряд (положительные дырки), который аккумулируют в каждой области канала в соответствии с количеством света, попадающим в двухзатворные фотодетекторы 10 каждой строки со стороны электродов их верхних затворов.

Сигнал предзаряда 0рд, как показано на фиг. 15С, подают таким образом, чтобы интервалы аккумулирования света ТВ1, ТВ2,...,ТВп, установленные для соответствующих строк, оказались длиннее на соответственно возрастающие интервалы задержки Т_ВЕЬА¥, а импульсные сигналы считывания 0В1, 0В 2,..., 0В η последовательно подают на шины 102 нижних затворов, как показано на фиг. 15Ό-15Ρ, в результате чего последовательно начинают интервалы считывания Т_геа<р из выходной части схемы 113 через соответствующие шины 103 данных последовательно считывают изменения напряжения УЭ1, УО2,УО3,...,УЭт, которые соответствуют заряду, аккумулированному в двухзатворных фотодетекторах 10 соответствующих строк, а в ОЗУ 130 последовательно запоминают изменение напряжения, которое было считано.

Соответственно, данные изображения, считанные с разными чувствительностями считывания, установленными для соответствующих строк изображения объекта, могут быть получены путем считывания изображения объекта только один раз.

Способ выполнения операции предварительного считывания в этом варианте не ограничивается вышеописанным вариантом. Достаточно, если изображение объекта может быть считано с другими чувствительностями считывания. Например, последовательность операций «операция сброса операция аккумулирования света операция предзаряда ^операция считывания» может быть повторена несколько раз при последовательном изменении чувствительности считывания, чтобы получить данные изображения с использованием разных значений чувствительности считывания. Разумеется, может быть использован и любой другой подходящий способ.

Хотя в вышеописанных вариантах в качестве фотодетектора используется двухзатворный фотодетектор, изобретение не ограничивается этим типом фотодетекторов. Способ управления по изобретению применим для фотодетекторной системы, где используются фотодетекторы других типов, если их характеристика чувствительности или характеристики элементов имеют склонность изменяться или ухудшаться из-за воздействия полярности напряжения сигнала, подаваемого во время операции предварительного считывания или операции считывания изображения, и такое изменение или ухудшение может быть минимизировано с помощью сигнала коррекции, подаваемого во время операции регулировки эффективного напряжения.

Хотя в вышеописанных вариантах импульсный сигнал, имеющий противоположную полярность, подают во время операции регулировки эффективного напряжения в соответствии с рабочими характеристиками двухзатворного фотодетектора или структурой фотодетекторной системы, изобретение этим не ограничивается. Если среднее эффективное напряжение в течение всего интервала, включая интервал предварительного считывания и интервал считывания изображения, может быть установлено равным значению 0 В или заранее определенному значению, при котором изменение характеристик фотодетекторов может быть подавлено, вместо импульсного сигнала, имеющего противоположную полярность, может быть подан сигнал, имеющий заранее определенный уровень напряжения.

Claims (19)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Фотодетекторная система, включающая фотодетекторную матрицу (100), содержащую множество фотодетекторов (10) с двумерным расположением, средство инициализации (111, 112, 120) для подачи импульсного сигнала сброса (0Т1) на каждый из фотодетекторов (10) фотодетекторной матрицы (100) и, в результате, для инициализации фотодетекторов (10), средство считывания сигнала (114, 115, 120) для подачи импульсного сигнала предзаряда (0рд) на каждый из фотодетекторов (10) фотодетекторной матрицы (100), подачи импульсного сигнала считывания (0В1) на каждый из фотодетекторов (10) и приема выходного напряжения от каждого из фотодетекторов (10) и средство регулировки эффективного напряжения для подачи на каждый из фотодетекторов (10) сигналов коррекции для коррекции до оптимальных значений эффективных напряжений сигналов, подаваемых на каждый из фотодетекторов (10) средством инициализации и средством считывания сигнала.
2. 2. Фотодетекторная система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает средство установки оптимальной чувствительности считывания для считывания с использованием средства считывания сигнала изображения объекта, сформированного из пикселей, соответствующих фотодетекторам с двумерным расположением, при изменении чувствительности считывания изображения, установленной для каждого из фотодетекторов (10) средством инициализации и средством считывания сигнала, и, в результате, для определения оптимальной чувствительности считывания изображения на основе образцов изображения для изображения объекта, сформированного при соответствующих установленных чувствительностях считывания.
3. 3. Фотодетекторная система по п.1, отличающаяся тем, что средство регулировки эффективного напряжения выполнено с возможностью подачи сигналов коррекции и установки на 0 В средних эффективных напряжений сигналов, подаваемых на фотодетекторы (10) средством инициализации и средством считывания сигнала.
4. 4. Фотодетекторная система по п.1, отличающаяся тем, что сигналы коррекции, подаваемые средством регулировки эффективного напряжения, регулируют средние эффективные напряжения сигналов, подаваемых на каждый из фотодетекторов (10) средством инициализации и средством считывания сигнала, устанавливая такие их значения, при которых минимизируется изменение порогового напряжения каждого из фотодетекторов (10).
5. 5. Фотодетекторная система по п.1, отличающаяся тем, что формы напряжения сигналов коррекции, подаваемых средством регулировки эффективного напряжения, имеют значения интеграла во времени с полярностями, противоположными полярностям значений интеграла во времени форм напряжений сигналов, подаваемых на каждый из фотодетекторов (10) средством инициализации и средством считывания сигнала.
6. 6. Фотодетекторная система по п.1, отличающаяся тем, что каждый из сигналов, подаваемых на каждый из фотодетекторов (10) средством инициализации и средством регулировки эффективного напряжения, а также средством считывания сигнала и средством регулировки эффективного напряжения, имеет пары напряжений высокого уровня и низкого уровня.
7. 7. Фотодетекторная система по п.1, отличающаяся тем, что каждый из сигналов, подаваемых на каждый из фотодетекторов (10) средством инициализации и средством регулировки эффективного напряжения, а также средством считывания сигнала и средством регулировки эффективного напряжения, имеет пару напряжений высокого уровня и низкого уровня.
8. 8. Фотодетекторная система по п.1, отличающаяся тем, что каждый из фотодетекторов (10) имеет двухзатворную структуру, включающую электрод (12) истока и электрод (13) стока, сформированные вместе с полупроводниковым слоем (11) в качестве области канала, расположенного между ними, а также электрод (21) верхнего затвора и электрод (22) нижнего затвора, сформированные над и под областью канала с соответствующими изолирующими пленками, расположенными между ними, и причем средство инициализации выполнено с возможностью инициализации каждого из фотодетекторов путем подачи на электрод (21) верхнего затвора каждого из фотодетекторов импульсного сигнала сброса (0Т1), а средство считывания сигнала выполнено с возможностью подачи импульсного сигнала считывания (0В1) на электрод (22) нижнего затвора каждого из фотодетекторов (10), и в результате вывода напряжения в качестве выходного напряжения, соответствующего заряду, аккумулированному в области канала в течение интервала аккумулирования заряда, на интервале от завершения инициализации до подачи импульсного сигнала считывания (0Ь1).
9. 9. Способ управления фотодетекторной системой, содержащей фотодетекторную матрицу (100), содержащую множество фотодетекторов (10) с двумерным расположением, согласно которому инициализируют фотодетекторы (10) путем подачи импульсного сигнала сброса (0ΐί) на каждый из фотодетекторов (10) фотодетекторной матрицы (100), считывают сигнал с фотодетектора путем подачи импульсного сигнала предзаряда (0рд) на каждый из фотодетекторов (10) фотодетекторной матрицы (100), подачи импульсного сигнала считывания (0Ь1)на каждый из фотодетекторов (10) и приема выходного напряжения от каждого из фотодетекторов (10) и осуществляют подачу дополнительных сигналов коррекции, обеспечивающих изменение эффективных значений сигналов, подаваемых на каждый из фотодетекторов (10) при инициализации и считывании сигнала до заранее определенных оптимальных значений.
10. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что оптимальные значения эффективных напряжений сигналов, подаваемых на фотодетекторы (10) и отрегулированных при регулировке эффективного напряжения, равны 0 В.
11. 11. Способ по п.9, отличающийся тем, что оптимальные значения эффективных напряжений сигналов, подаваемых на фотодетекторы (10) и отрегулированных при регулировке эффективного напряжения, равны значениям, при которых минимизируют изменение порогового напряжения каждого из фотодетекторов (10).
12. 12. Способ по п.9, отличающийся тем, что инициализируют средством инициализации каждый из фотодетекторов путем подачи на электрод (21) верхнего затвора каждого из фотодетекторов импульсного сигнала сброса (0Т1), подают средством считывания сигнала импульсный сигнал считывания (0В1) на электрод (22) нижнего затвора каждого из фотодетекторов (10), в результате чего в качестве выходного напряжения получают напряжение, соответствующее заряду, аккумулированному в области канала, расположенной между электродом верхнего затвора и электродом нижнего затвора каждого фотодетектора, в течение интервала аккумулирования заряда, на интервале от завершения инициализации до подачи импульсного сигнала считывания (0В1).
13. 13. Способ по п.9, отличающийся тем, что дополнительно предварительно считывают изображение объекта, сформированного из пикселей, соответствующих фотодетекторам (10) фотодетекторной матрицы (100) с двумерным расположением фотодетекторов, при изменении чувствительности считывания изображения, установленной для каждого из фотодетекторов (10), когда инициализируют и считывают сигнал, в результате чего устанавливают оптимальную чувствительность считывания изображения на основе образцов изображения объекта, полученных при изменении чувствительности считывания изображения, считывают изображение сплошной части изображения объекта с использованием установленной оптимальной чувствительности считывания изображения и регулируют эффективное напряжение регулировки до оптимальных значений эффективных напряжений сигналов, подаваемых на каждый из фотодетекторов фотодетекторной матрицы (100) при предварительном считывании и считывании изображения.
14. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что при предварительном считывании подают первый импульсный сигнал сброса (0Т1), имеющий заранее определенную полярность, на каждый из фотодетекторов (10) на первом временном интервале, в результате чего инициализируют фотодетекторы (10), причем напряжение первого сигнала подают в течение интервала, отличного от первого временного интервала, и подают после инициализации первый импульсный сигнал считывания (0В1), имеющий заранее определенную полярность, на каждый из фотодетекторов (10) на втором временном интервале, когда закончился предзаряд на основе импульсного сигнала предзаряда (0рд), и в результате чего выводят первое напряжение считывания, соответствующее заряду, аккумулированному в течение интервала аккумулирования заряда, на интервале от завершения инициализации до подачи первого импульсного сигнала считывания (0В1), причем напряжение второго сигнала подают в течение интервала, отличного от второго временного интервала, и подают первый импульсный сигнал считывания (0В1) на втором временном интервале так, что им изменяют интервал аккумулирования заряда в заранее определенном отношении, а оптимальный интервал аккумулирования заряда определяют на основе образца изображения объекта, полученного из первого напряжения считывания, соответствующего заряду, аккумулированному на каждом интервале аккумулирования заряда.
15. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что при считывании изображения подают второй импульсный сигнал сброса (0Т1), имеющий заранее определенную полярность, на каждый из фотодетекторов (10) на третьем временном интервале, в результате чего инициализируют фотодетекторы (10), причем напряжение третьего сигнала подают в течение интервала, отличного от третьего временного интервала, и подают после инициализации второй импульсный сигнал считывания (0В1), имеющий заранее определенную полярность, на каждый из фотодетекторов (10), когда закончился предзаряд на основе импульсного сигнала предзаряда (0рд) на четвертом временном интервале, соответствующем оптимальному интервалу аккумулирования заряда, определенному при предварительном считывании, и в результате чего выводят второе напряжение считывания, соответствующее заряду, аккумулированному в течение оптимального интервала аккумулирования заряда на интервале от завершения инициализации до подачи второго импульсного сигнала считывания (0В1), причем напряжение четвертого сигнала подают в течение интервала, отличного от четвертого временного интервала, и при регулировке эффективного напряжения подают на каждый из фотодетекторов (10) пятый сигнал, имеющий заранее определенное эффективное напряжение для регулировки до оптимального значения эффективного напряжения, подаваемого на каждый из фотодетекторов (10), на основе первого и второго импульсных сигналов сброса (0Т1) и первого и третьего напряжений сигналов, подаваемых при подаче первого импульсного сигнала сброса (0Т1) и второго импульсного сигнала сброса (0Т1), подают на каждый из фотодетекторов (10) шестой сигнал, имеющий заранее определенное эффективное напряжение для регулировки до оптимального значения эффективного напряжения, подаваемого на каждый из фотодетекторов (10), на основе первого и второго импульсных сигналов считывания (0В1) и второго и четвертого напряжений сигналов, подаваемых при подаче после инициализации первого импульсного сигнала считывания (0В1) и второго импульсного сигнала считывания (0В1) соответственно.
16. 16. Способ по п.15, отличающийся тем, что создают пятый сигнал согласно оптимальному эффективному напряжению, установленному в соответствии с характеристикой чувствительности каждого из фотодетекторов (10), причем упомянутый пятый сигнал имеет эффективное напряжение с полярностью, противоположной эффективному напряжению, подаваемому на каждый из фотодетекторов (10) на основе первого и второго импульсных сигналов сброса (0Т1), и напряжений первого и третьего сигналов, подаваемых при подаче первого импульсного сигнала сброса (0Т1) и второго импульсного сигнала сброса (0Т1), и создают шестой сигнал согласно оптимальному эффективному напряжению, установленному в соответствии с характеристикой чувствительности каждого из фотодетекторов (10), причем упомянутый шестой сигнал имеет эффективное напряжение с полярностью, противоположной эффективному напряжению, подаваемому на каждый из фотодетекторов (10) на основе первого и второго импульсных сигналов считывания (0В1) и напряжений второго и четвертого сигналов, подаваемых при подаче после инициализации первого импульсного сигнала считывания (0В1) и второго импульсного сигнала считывания (0В1) соответственно.
17. 17. Способ согласно п.15, отличающийся тем, что подают на каждый из фотодетекторов (10) пятый сигнал, который имеет пятую составляющую напряжения ниже, чем оптимальное эффективное напряжение, установленное в соответствии с характеристикой чувствительности каждого из фотодетекторов (10), и шестую составляющую напряжения выше, чем оптимальное эффективное напряжение, причем пятая и шестая составляющие напряжения имеют значения ширины во времени, установленные равными заранее определенным значениям, при которых абсолютное значение интеграла во времени напряжений первого и третьего сигналов и пятая составляющая напряжения равны абсолютному значению интеграла по времени первого и второго импульсных сигналов считы вания (0Т1) и шестой составляющей напряжения, и подают на каждый из фотодетекторов (10) шестой сигнал, который имеет седьмую составляющую напряжения ниже, чем оптимальное эффективное напряжение, установленное в соответствии с характеристикой чувствительности каждого из фотодетекторов (10), и восьмую составляющую напряжения выше, чем оптимальное эффективное напряжение, причем седьмая и восьмая составляющие напряжения имеют значения ширины по времени, установленные равными заранее определенным значениям, при которых абсолютное значение интеграла по времени напряжений второго и четвертого сигналов и седьмая составляющая напряжения равны абсолютному значению интеграла по времени первого и второго импульсных сигналов считывания (0Т1) и восьмой составляющей напряжения.
18. 18. Способ по п.15, отличающийся тем, что формы напряжения упомянутых первого и вто рого импульсных сигналов сброса (0Т1) и пятого сигнала, подаваемых на каждый из фотодетекторов (10), и формы напряжения упомянутых первого и второго импульсных сигналов считывания (0В1) и шестого сигнала, подаваемых на каждый из фотодетекторов (10), создают двухзначными возбудителями, причем каждым возбудителем создают пару напряжений высокого уровня и низкого уровня.
19. 19. Способ по п.15, отличающийся тем, что формы напряжения упомянутых первого и второго импульсных сигналов сброса (0Т1) и пятого сигнала, подаваемых на каждый из фотодетекторов (10), и формы напряжения упомянутых первого и второго импульсных сигналов считывания (0В1) и шестого сигнала, подаваемых на каждый из фотодетекторов (10), создают многоуровневыми возбудителями, причем каждым возбудителем создают пару напряжений высокого уровня и низкого уровня.