邻域门控开关像素传感器的制作方法

1.本发明涉及一种成像传感器系统。特别地，本发明涉及一种具有高检测准确度的成像传感器系统。


背景技术：

2.在当前先进的扫描主动成像中，光束(通常是激光)在要捕获的区域上移动，并且经由多个图像传感器每天的每个时间记录光束进入的位置。通过处理来自不同视点(传感器)的位置差异，可以经由三角测量确定到照明目标的有效距离。这样的测量捕获体素。可以执行该处理的速度，即体素速率，一方面受用光束扫描发生的速度的限制，而且另一方面(最强烈地)受传感器检测反射光束所需的处理时间的限制，特别是关于背景辐射(环境光)和一般热噪声。通过专门解决该第二个问题，可以大大加快图像形成。
3.为了达到每秒数千万甚至数亿体素的体素速率，必须在不超过10ns的时间跨度内记录每个体素。因此，传感器还必须适用于在有限的光子预算(即，足以进行检测的、传感器上的检测到的撞击光子)下操作，有限的光子预算诸如例如是10个光子。鉴于用于处理的时间跨度有限，只能收集有限数量的光子。
4.现有的图像处理和整形系统或者在所谓的“全局快门”的情况下对所有像素并行或者用“卷帘快门”随时间传播地处理由传感器获取的光输入。在这两种情况下，典型的成像系统都具有每个撞击电子10μv至1mv的增益因子，以产生超过最小检测电压并且可以被记录的信号。在上述范围内，应该注意的是，这个上限只能由更新的成像仪来保证，这些成像仪经过专门修改以对光子进行计数，并专注于非常低的检测率。使用这种专用传感器，可以为10个电子产生10mv的信号，可以针对特定像素主动读取该信号。为了检测撞击光子包，需要最少10个光子，而且这些光子在10ns的时间跨度内撞击传感器。因此到目前为止，现有技术中发生的是将传感器的曝光时间限制为例如10ns，然后读取传感器以经由阈值电压触发事件(即，反射光束的真实撞击而不是来自环境光或热噪声的假阳性)。这样做的缺点是，特别是对于高分辨率成像仪，读取传感器所需的时间在整个过程中占主导，并且通常明显高于10ns，从而在这里造成瓶颈。
5.另一个缺点是一个像素传感器中的环境光或热噪声可能导致假阳性，例如，错误检测。
6.例如，如wo2019/060942a1中所述的现有技术系统，将各个检测器的信号提供给每个“分组”或集群的事件电路，然后如果辨别出特定模式(可能来自可能模式的列表)，事件电路就会生成事件触发器。辨别后，识别出的神经特征(模式)的地址或标识符在数据总线上被读出。替代地，可以读出spad的地址。但是，这有许多缺点，因为向每个集群提供了神经特征电路，从而引起了潜在的问题。
7.其它系统，诸如us2018/0225521a1，使用像素中内置的局部化事件交叉检测，但没有提供确定事件位置的高效方法。此外，在上述应用的情况下，由于每个集群仅使用一个“已确认”像素，因此事件检测的可靠性不够高。
8.本发明旨在解决上述问题中的至少一些。


技术实现要素：

9.在第一方面，本发明涉及一种成像传感器系统，包括：
[0010]-多个像素传感器(1)，其中像素传感器(1)被分组在至少一个包括至少两个像素传感器(1)的局部集群中，其中局部集群的每个像素传感器(1)邻接局部集群的至少一个其它像素传感器，其中每个传感器(1)包括：
[0011]
o能够检测撞击在其上的单个光子的光电检测器，该光电检测器具有用于在检测到光子时输出电局部检测信号的输出，
[0012]
o局部控制电路，
[0013]
其中集群中的多个传感器被配置为当检测到来自所述集群的光电检测器的至少两个输出的局部检测信号时，使用局部控制电路输出全局检测信号；
[0014]
至少一个光源；
[0015]
其中每个传感器的局部控制电路包括：
[0016]
o局部使能构件，
[0017]
o连接到局部使能构件的邻域使能构件，
[0018]
其中传感器的局部检测信号被提供给传感器中的局部使能构件，
[0019]
其中传感器的邻域使能构件被提供有集群中至少一个其它传感器的至少一个局部检测信号，
[0020]
其中传感器被配置为当局部使能构件和邻域使能构件都被触发时输出全局检测信号。
[0021]
该方法的优选实施例在权利要求2至10中提供。
[0022]
该系统包括多个像素传感器。传感器被分组在至少一个包括至少两个像素传感器的局部集群中。局部集群的每个像素传感器邻接局部集群的至少一个其它像素传感器。传感器可以布置成行和列。本发明的实施例的优点是，一个集群中的传感器协作或工作或协助彼此以获得更准确的检测。
[0023]
该系统还包括至少一个光源。
[0024]
每个传感器包括光电检测器。光电检测器能够检测撞击在其上的单个光子。单个光子由至少一个光源生成。光电检测器具有用于在检测到光子时输出电局部检测信号的输出。
[0025]
每个传感器还包括局部控制电路。集群中的多个传感器被配置为当检测到来自所述集群的光电检测器的至少两个输出的局部检测信号时，使用局部控制电路输出全局检测信号。
[0026]
不同集群的全局检测信号可以彼此聚合以形成集群检测信号，该信号可以在集群总线上输出。
[0027]
本发明的实施例的优点是可以检测到撞击在两个相邻集群之间的区域上的光子，因为每个传感器可以与多于一个集群相关联。
[0028]
每个传感器的局部控制电路可以包括局部使能构件和邻域使能构件。邻域使能构件连接到局部使能构件。传感器的局部检测信号被提供给传感器中的局部使能构件。传感
器的邻域使能构件被提供有集群中至少一个其它传感器的至少一个局部检测信号。传感器被配置为当局部使能构件和邻域使能构件都被触发时输出全局检测信号。
[0029]
本发明的实施例的优点是集群中其它传感器的局部检测信号减少了错误检测的机会。本发明的实施例的优点是一个传感器的错误检测不会导致全局检测信号。本发明的实施例的优点是获得更准确的检测。本发明的实施例的优点是获得高准确度传感器。本发明的实施例的优点是降低了环境光或热噪声对检测准确度的影响。
[0030]
光电检测器可以是单光子检测器。光电检测器替代地可以是单光子雪崩二极管。
[0031]
局部使能构件和/或邻域使能构件可以包括晶体管。局部检测信号、全局检测信号和集群检测信号优选为二进制信号。
[0032]
该系统还可以包括连接到每个传感器的光电检测器输出的缓冲器。缓冲器可以是比较器。缓冲器可以将光电检测器输出与预定阈值电压电平进行比较。本发明的实施例的优点是缓冲器将光电检测器输出与局部控制电路分开。本发明的实施例的优点是低于阈值电压电平的光电检测器输出不被传递到局部控制电路，以防止任何噪声或错误信号。
[0033]
该系统还可以包括多条行总线和多条列总线。传感器可以被布置成多行和多列。每个像素传感器行连接并关联到至少一条行总线。类似地，每个像素传感器列连接并关联到至少一条列总线。
[0034]
每个传感器的全局检测信号可以连接到相关联的行总线和列总线。每行中的全局检测信号可以彼此聚合以形成行检测信号。类似地，每列中的全局检测信号可以彼此聚合以形成列检测信号。
[0035]
该系统还可以包括同步构件。同步构件使行检测信号和列检测信号同步。
[0036]
该系统可以包括一百个传感器。一行可以包括最多五十个传感器。此外，一列可以包括最多五十个传感器。
[0037]
在下面的详细描述中公开了本发明的进一步优点，特别是优选实施例的优点。
附图说明
[0038]
图1示出了根据本发明的实施例的像素传感器(1)的电路实施方式。
[0039]
图2示出了根据本发明的实施例的四个传感器集群(19-22)。
[0040]
图3示出了根据本发明的实施例的包括以行和列连接的像素传感器(1)的成像传感器系统(26)的示意图。
具体实施方式
[0041]
本发明涉及成像传感器系统。
[0042]
除非另有定义，否则在公开本发明时使用的所有术语，包括技术和科学术语，具有本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义。通过进一步的指导，包括术语定义以更好地理解本发明的教导。
[0043]
如本文所使用的，以下术语具有以下含义：
[0044]
如本文所使用的“一”、“一个”和“该”是指单数和复数指代物，除非上下文另有明确指示。举例来说，“一种污染物”是指一种或一种以上的污染物。
[0045]
如本文所使用的涉及可测量值(诸如参数、量、持续时间等)的“约”旨在涵盖指定
值的和相对于指定值的 /-20％或更小，优选地 /-10％或更小，更优选地 /-5％或更小，甚至更优选地 /-1％或更小，并且还更优选地 /-0.1％或更小的变体，到目前为止，这样的变体适合在所公开的本发明中执行。但是，应该理解的是，修饰语“约”所涉及的值本身也被具体公开。
[0046]
如本文所使用的“包括(comprise)”、“包括(comprising)”和“包括(comprises)”和“由......组成(comprised of)”与“包含(include)”、“包含(including)”、“包含(includes)”或“包含(contain)”、“包含(containing)”、“包含(contains)”同义，并且是包含性或开放性术语，其指定后跟的内容(例如组件)的存在，并且不排除或阻止本领域已知或其中公开的附加的、未列举的组件、特征、元件、构件、步骤的存在。
[0047]
通过端点列举的数值范围包括包含在该范围内的所有数字和分数，以及列举的端点。
[0048]
在第一方面，本发明涉及成像传感器系统，包括：
[0049]-多个像素传感器(1)，其中像素传感器(1)被分组在至少一个包括至少两个像素传感器(1)的局部集群中，其中局部集群的每个像素传感器(1)邻接局部集群的至少一个其它像素传感器，其中每个传感器(1)包括：
[0050]
o能够检测撞击在其上的单个光子的光电检测器，该光电检测器具有用于在检测到光子时输出电局部检测信号的输出，
[0051]
o局部控制电路，
[0052]
其中集群中的多个传感器被配置为当检测到来自所述集群的光电检测器的至少两个输出的局部检测信号时，使用局部控制电路输出全局检测信号；
[0053]
至少一个光源；
[0054]
其中每个传感器的局部控制电路包括：
[0055]
o局部使能构件，
[0056]
o连接到局部使能构件的邻域使能构件，
[0057]
其中传感器的局部检测信号被提供给传感器中的局部使能构件，
[0058]
其中传感器的邻域使能构件被提供有集群中至少一个其它传感器的至少一个局部检测信号，
[0059]
其中传感器被配置为当局部使能构件和邻域使能构件都被触发时输出全局检测信号。
[0060]
在优选实施例中，该系统包括多个像素传感器。传感器被分组在至少一个包括至少两个像素传感器的局部集群中。局部集群的每个像素传感器邻接局部集群的至少一个其它像素传感器。例如，每个集群包括例如非常接近的最少两个邻接像素传感器。在更优选的实施例中，每个集群包括例如彼此非常接近的四个邻接像素传感器。
[0061]
在优选实施例中，一个集群中的传感器相互协作。在更优选的实施例中，一个集群中的邻接传感器协作或工作或协助彼此。这样的协作允许更准确的检测。
[0062]
在优选实施例中，该系统还包括至少一个光源。例如，光源适于处于传感器可检测的波长中。
[0063]
在优选实施例中，每个传感器包括光电检测器。光电检测器可以布置为反向偏置配置。光电检测器能够检测撞击在其上的单个光子。单个光子由至少一个光源以适合光电
检测器的波长生成。光电检测器具有用于在检测到光子时输出电局部检测信号的输出。例如，局部检测信号可以由包括逻辑“1”的信号表示，例如检测到，而没有局部检测信号可以由包括逻辑“0”的信号表示，例如没有检测到。
[0064]
在优选实施例中，光电检测器可以是单光子检测器。替代地，光电检测器可以优选地是单光子雪崩二极管。
[0065]
在优选实施例中，光电检测器可以例如以分压器配置或任何其它合适的配置偏置。例如，光电检测器可以在一端连接到电压源，在另一端连接到电阻器。例如，电压源的电压在3到20v之间，并且电阻器具有数百千欧的电阻。电阻连接到参考电平，优选的为接地电平，例如0v。本领域技术人员认识到这些值将取决于电路的设计和单光子雪崩二极管的击穿电压。光电检测器的输出(例如，在这种情况下具有与电阻器上的电压降相同的电压电平)在电压源的电压和接地电平之间。
[0066]
在优选实施例中，每个传感器还包括局部控制电路。集群中的多个传感器被配置为当检测到来自所述集群的光电检测器的至少两个输出的局部检测信号时，使用局部控制电路输出全局检测信号。例如，在包括两个邻接传感器的集群中，局部控制电路在检测到来自所述传感器的两个局部检测信号时输出全局检测信号。例如，每个传感器一个全局检测信号。
[0067]
在优选实施例中，不同集群的全局检测信号可以彼此聚合以形成集群检测信号，该信号可以在集群总线上输出。例如，这允许获得关于哪个集群已经进行了检测的信息。
[0068]
在优选实施例中，总线是数据高速公路。例如，总线上可能加载了多于一个传感器的数据，使得能够在接收侧找出哪些数据属于哪个传感器。
[0069]
在优选实施例中，每个传感器可以与多于一个集群相关联。例如，包括在一直行上的三个传感器的系统可以包括两个集群，一个集群包括两个最左边的传感器，并且一个集群包括两个最右边的传感器。在这种情况下，中间传感器是两个集群的一部分。如果所需的检测落在两个集群之间，那么让传感器与多于一个集群相关联是有利的。例如，作为至少两个彼此围绕的像素传感器的多个像素传感器可以被认为是一个集群。例如，一个传感器和一个邻接传感器。
[0070]
在优选实施例中，每个传感器的局部控制电路可以包括局部使能构件和邻域使能构件。邻域使能构件连接到局部使能构件，例如串联，或者两者都连接到逻辑门，例如，与(and)门。传感器的局部检测信号被提供给传感器中的局部使能构件。传感器的邻域使能构件被提供有集群中至少一个其它传感器的至少一个局部检测信号。传感器被配置为在例如集群中的至少两个传感器中局部使能构件和邻域使能构件都被触发时输出全局检测信号。例如，触发了其局部使能构件和邻域使能构件的每个传感器可以生成全局检测信号。
[0071]
在优选实施例中，触发传感器的邻域使能构件所需的局部检测信号的数量可以是可变的。这取决于在一个集群的不同传感器中接收光子之间的时间差。例如，在一种情况下，具有八个相邻传感器的集群中的传感器可能需要集群中超过一半的传感器的局部检测信号，例如八个相邻传感器的八个局部检测信号，在传感器和八个相邻传感器未同时接收到光子或传感器和八个相邻传感器接收到光子的时间差很大的情况下。例如，在另一种情况下，具有八个相邻传感器的集群中的传感器可能需要集群中不到一半的局部检测信号，例如，一个相邻传感器的一个局部检测信号，在传感器和一个相邻传感器上同时接收到光
子的情况下。在另一个示例中，如果传感器和相邻传感器以例如在传感器和相邻传感器之间的时间延迟接收到光子，那么该时间延迟可以用于设置触发邻域使能构件所需的局部检测信号的数量。
[0072]
在优选实施例中，一个传感器的局部检测信号和用于触发邻域使能构件的相邻传感器的局部检测信号不是同时生成的。例如，作为在所述传感器上的光子检测的结果，第一传感器的局部检测信号在时间t1生成。相邻传感器的局部检测信号可以在时间t1 d生成，其中d是延迟，例如如果光源的移动非常慢。到相邻传感器的局部检测信号生成时，第一传感器的局部检测信号可能已经结束，因为在其上没有检测到光子。可能需要延迟d的预定义值来确定检测是否为假阳性。
[0073]
在优选实施例中，邻域集群因此可以由足够大的光信号触发，覆盖邻域中的多个像素并且在短时间窗口内触发邻域中的至少1个像素。
[0074]
在另一个优选实施例中，邻域集群因此可以由具有等于或小于单个像素的瞬时特殊覆盖区(footprint)的光信号触发，但其在设置的时间窗口d内空间移动以在时间窗口d内顺序触发相邻像素，从而触发邻域集群。
[0075]
在优选实施例中，例如，每个传感器中的邻域使能构件被提供有集群中另一个传感器的局部检测信号，更优选地，集群中一半或多于一半的相邻传感器的局部检测信号，最优选地，集群中所有相邻传感器的局部检测信号。
[0076]
在优选实施例中，集群可以包括至少两个传感器，第一传感器和第二传感器。例如，传感器彼此邻接或非常接近。在集群上存在撞击光子的情况下，第一传感器的局部使能构件由第一传感器的光电检测器的局部检测信号触发。类似地，第二传感器的局部使能构件由第二传感器的光电检测器的局部检测信号触发。第二传感器的局部检测信号触发第一传感器的邻域使能构件。类似地，第一传感器的局部检测信号触发第二传感器的邻域使能构件。例如，如果在两个传感器中局部使能构件都被触发，那么在两个传感器中邻域使能构件也被触发，因此两个传感器输出全局检测信号。全局检测信号表示一个集群中的(例如，非常接近的)至少两个传感器具有撞击在其光电检测器上的光子。
[0077]
在优选实施例中，例如，全局检测信号表示撞击在彼此相邻或非常接近的传感器的光电检测器上的光子。这对于排除任何错误检测是有用的，因为错误检测更有可能由于一个检测器的错误检测而发生，而不太可能由于彼此协作并非常接近的两个或更多个检测器(例如，一组检测器)的错误检测而发生。基于多于一个传感器的检测比仅基于一个传感器的检测更可靠和更准确。例如，基于两个传感器的检测减少了错误检测的机会。错误检测可能是由于环境光或热噪声，这种情况不太可能发生在多于一个的邻接传感器中。在发生错误检测(例如，由于仅一个传感器的错误检测，而其邻接传感器或非常接近的传感器中的任何传感器均未发生检测)的情况下，那么这不会产生全局检测信号。
[0078]
在优选实施例中，术语“触发”可以被解释为接收高压信号，例如，具有逻辑“1”的信号，例如表示导通(on)状态的信号。例如，触发邻域使能构件可以指在邻域使能构件处接收具有例如逻辑“1”的信号。
[0079]
在优选实施例中，与多于一个集群(例如两个集群)相关联的传感器可以将它们的局部检测信号提供给属于不同集群的传感器(例如，两个传感器)的邻域使能构件。
[0080]
在优选实施例中，局部检测信号和全局检测信号、集群检测信号或系统中的任何
其它信号优选为二进制信号。
[0081]
在优选实施例中，局部使能构件和邻域使能构件可以包括晶体管。晶体管优选地是nmos晶体管。每个晶体管可以作为开关操作。
[0082]
在优选实施例中，当在光电检测器上检测到光子时光电检测器输出具有逻辑“1”，而当在光电检测器上未检测到光子时光电检测器输出具有逻辑“0”。
[0083]
在优选实施例中，局部检测信号是逻辑“1”或逻辑“0”。例如，局部使能构件的晶体管在局部检测信号具有逻辑“1”时为导通(on)，而在局部检测信号具有逻辑“0”时为关断(off)。
[0084]
在优选实施例中，例如，邻域使能构件的晶体管在从另一个邻接传感器提供给其的局部检测信号具有逻辑“1”时为导通(on)，而在所述局部检测信号具有逻辑“0”时为关断(off)。
[0085]
在优选实施例中，例如，如果一个第一传感器的邻域使能构件被至少一个邻接传感器的局部检测信号触发，那么邻域使能构件的晶体管为导通(on)。同样，第一传感器的局部检测信号触发至少一个邻接传感器的邻域使能构件的晶体管。
[0086]
在优选实施例中，邻域使能构件和局部使能构件是连接的。例如，它们是串联的。例如，如果局部使能构件和邻域使能构件都被触发，那么局部使能构件和邻域使能构件的两个例如晶体管或者例如开关为导通(on)，并且传感器输出全局检测信号。例如，相同的全局检测信号由邻接传感器输出，因为它们使它们的每个邻域使能构件都被提供有彼此的局部检测信号。
[0087]
在优选实施例中，邻域使能构件和局部使能构件可以包括逻辑门，例如与(and)门。例如，如果局部检测信号具有逻辑“1”，而邻接传感器的局部检测信号具有逻辑“1”，那么与门的输出为逻辑“1”，并且全局检测信号在两个传感器中的每一个中生成。替代地，逻辑门可以由充当开关的两个晶体管或两个开关代替。例如，局部使能构件中包括与邻域使能构件中包括的一个晶体管串联的一个晶体管，以便当两个晶体管都切换为导通(on)时允许电流流过两个晶体管。
[0088]
在优选实施例中，邻域使能构件和局部使能构件可以包括逻辑门，例如与门。例如，如果局部检测信号具有逻辑“1”，并且两个或更多个邻接传感器的两个或更多个局部检测信号具有逻辑“1”，那么与门的输出为逻辑“1”，并且在三个或更多个传感器中的每一个中生成全局检测信号。替代地，逻辑门可以由充当开关的三个晶体管或三个开关代替。例如，局部使能构件中包括与邻域使能构件中包括的两个串联晶体管串联的一个晶体管，以便当所有晶体管都切换为导通(on)时允许电流流过三个晶体管。技术人员认识到可以设想不同的电路配置。
[0089]
在优选实施例中，每条总线可以连接到电压偏置。例如，如果局部使能构件和邻域使能构件被触发，例如晶体管或开关为导通(on)，那么电流流过局部使能构件和邻域使能构件。该电流流动随后被例如在总线另一端的例如感测放大器感测到。在另一个优选实施例中，总线可以被预充电。例如，如果局部使能构件和邻域使能构件被触发，例如晶体管或开关为导通(on)，那么总线中的电荷通过局部使能构件和邻域使能构件被放电。该放电此后被例如总线另一端的例如感测放大器感测到。
[0090]
在优选实施例中，可以例如根据设计要求来设计允许生成全局检测信号所需的相
邻传感器的数量，并且可以取决于所述数量具有不同的电路实施方式。
[0091]
在优选实施例中，该系统还可以包括连接到每个传感器的光电检测器输出的缓冲器。优选地，缓冲器可以是比较器。例如，缓冲器可以将光电检测器输出与预定阈值电压电平进行比较。优选地，阈值电压电平可以在0.5和2v之间，更优选地在0.6和1v之间。缓冲器可以用于将光电检测器与局部控制电路分开。缓冲器还可以用于防止电压低于阈值电压电平的任何信号不被传递到局部控制电路中。
[0092]
在优选实施例中，该系统还可以包括多条行总线和多条列总线。每个像素传感器行连接并关联到至少一条行总线。类似地，每个像素传感器列连接并关联到至少一条列总线。
[0093]
在优选实施例中，局部使能构件可以包括两个晶体管，例如一个连接到行总线，另一个连接到列总线。每个像素传感器的光电检测器输出通过局部使能构件中的一个晶体管连接到行总线，并通过局部使能构件中的另一个晶体管连接到列总线。
[0094]
在优选实施例中，相邻行和列上的传感器可以在一个集群中。例如，行x和列y中的传感器可以与行x 1和列y中的另一个传感器一起在一个集群中。例如，x-1和y-1之间以及x 1和y 1之间的传感器可以都在一个集群中。例如，传感器可以布置为矩阵配置。
[0095]
在优选实施例中，每个传感器的全局检测信号可以被提供给关联的行总线和列总线。每行中的全局检测信号可以彼此聚合以形成行检测信号。例如，行检测信号包括行中每个传感器的全局检测信号。类似地，每列中的全局检测信号可以彼此聚合以形成列检测信号。例如，列检测信号包括列中每个传感器的全局检测信号。
[0096]
在优选实施例中，该系统还可以包括同步构件。同步构件使行和列检测信号同步。例如，不同行的行检测信号被同步，不同列的列检测信号被同步。
[0097]
在优选实施例中，该系统可以包括一百个传感器。例如，一行可以包括最多五十个传感器。此外，例如，一列可以包括最多五十个传感器。
[0098]
将参考各图描述本发明的实施例的进一步特征和优点。应当注意的是，本发明不限于这些图中所示或实施例中描述的具体实施例，而仅受权利要求的限制。
[0099]
图1示出了像素传感器(1)的电路实施方式。传感器(1)包括光电检测器(2)，例如单光子检测器或单光子雪崩二极管。光电检测器(2)能够检测撞击在其上的单个光子(3)。
[0100]
光电检测器(2)由电压源(4)偏置，并以分压配置连接到电阻器(5)。光电检测器(1)以反向偏置配置布置。电阻器(5)连接到第一参考电位电平(6)，优选是接地电平或零v。
[0101]
在存在撞击到光电检测器(2)上的光子(3)的情况下，会生成反向电流。这会导致电阻器(5)上出现电压降(7)。当在光电检测器(2)上检测到光子(3)时，电压降(7)具有逻辑“1”，并且当在光电检测器(2)上未检测到光子(3)时，电压降(7)具有逻辑“0”。
[0102]
通过比较器(9)将电压降(7)与预定阈值电压电平(8)进行比较。如果电压降(7)高于参考电压(8)，那么在比较器(9)的输出处生成局部检测信号(10)。例如，在检测到的情况下在比较器的输出处生成逻辑“1”，在没有检测到的情况下在比较器的输出处生成逻辑“0”。
[0103]
每个传感器(1)包括局部控制电路(18)。比较器(9)充当光电检测器(2)和局部控制电路(18)之间的缓冲器。局部控制电路(18)包括局部使能构件(11)和邻域使能构件(12)。
[0104]
控制电路或其部分可以物理地位于传感器系统中的另一层上。例如，感测阵列的传感器(1)可以位于第一半导体层上，阵列中每个传感器(1)的控制电路(18)可以位于第二半导体层上，从而形成本领域已知的堆叠式传感器解决方案。
[0105]
局部检测信号(10)被提供给局部使能构件(11)。局部使能构件(11)包括两个nmos晶体管。可以设想其它晶体管类型或配置。局部检测信号(10)被提供给所述晶体管的栅极。一个晶体管连接到行总线(16)，而另一个连接到列总线(17)。如果在局部使能构件(11)的晶体管的栅极处接收到局部检测信号(10)，那么局部使能构件(11)被触发。在这种情况下，晶体管充当开关，并且晶体管接收到逻辑“1”导致开关为导通(on)，例如短路电路。
[0106]
局部使能构件(11)连接到邻域使能构件(12)。在这种情况下，局部使能构件(11)中的每个晶体管连接到邻域使能构件。邻域使能构件(12)包括至少一个晶体管，在该示例中为三个晶体管，具有栅极(13'，13”，13”')。三个晶体管的栅极(13'，13”，13”)连接到相邻传感器的局部检测信号。晶体管还连接到第二参考电位电平(14)，其优选地等于第一参考电位电平(6)，优选地为接地或零v。如果在一个栅极处，例如(13')，从一个相邻传感器接收到至少一个局部检测信号，那么触发邻域使能构件。这意味着在这种情况下，如果栅极(13')具有逻辑“1”，那么这里充当开关的晶体管为导通，例如短路电路。如果局部使能构件和邻域使能构件都被触发，意味着局部使能构件中的晶体管正在充当短路电路，并且邻域使能构件中的一个晶体管正在充当短路电路，那么全局检测信号(15)在行总线(16)和列总线(17)上被输出。行总线(16)上不同传感器的全局检测信号被聚合以形成行检测信号。列总线(17)上不同传感器的全局检测信号被聚合以形成列检测信号。在这个示例中局部控制电路(18)充当与门。例如，当局部使能构件(11)和邻域使能构件(12)被触发时，生成全局检测信号(15)。
[0107]
设想了两种实施方式。在第一实施方式中，每条总线(16，17)可以连接到电压偏置。例如，如果局部使能构件(11)和邻域使能构件(12)被触发，那么电流流过局部使能构件(11)和邻域使能构件(12)。该电流流动随后被例如总线另一端的例如感测放大器感测到。该电流在这种情况下也称为全局检测信号(15)。
[0108]
在第二实施方式中，每条总线(16，17)可以被预充电。例如，如果局部使能构件(11)和邻区使能构件(12)被触发，那么总线中的电荷通过局部使能构件(11)和邻区使能构件(12)被放电。该放电此后被例如总线另一端的例如感测放大器感测到。这种放电在这种情况下也被称为全局检测信号(15)。
[0109]
图2示出了四个像素传感器的集群。每个传感器都有坐标。例如，第一像素集群(19)包括位置(i，j)处的第一传感器(23)和八个相邻传感器。
[0110]
相邻传感器包括具有局部检测信号的传感器(24)，例如具有阳性检测，例如具有有着逻辑“1”的局部检测信号，以及没有局部检测信号的传感器(25)，例如，具有阴性检测，例如没有检测到，例如具有有着逻辑“0”的局部检测信号。在这种情况下，第一像素集群(19)在相邻传感器中具有一个阳性检测。类似地，第二像素集群(20)在相邻传感器中具有三个阳性检测，第三像素集群(21)在相邻传感器中具有两个阳性检测，并且第四像素集群(22)没有阳性检测。
[0111]
例如，假设集群(19-22)中的第一传感器(23)被配置为在第一传感器(23)和一个相邻传感器具有阳性检测时输出全局检测信号(15)，那么所有集群(19
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22)将产生来自第
一传感器和相邻传感器的全局检测信号(15)，例如具有逻辑“1”的全局检测信号。但是，假设集群(19-22)中的第一传感器(23)被配置为在第一传感器(23)和两个相邻传感器具有阳性检测时输出全局检测信号(15)，那么除第一集群(19)以外的所有集群(19-22)会产生来自第一传感器和相邻传感器的全局检测信号(15)，例如阳性检测。为使整个集群检测被视为阳性而需要具有阳性检测的相邻传感器的数量取决于设计要求。
[0112]
图3示出了包括以行和列连接的像素传感器(1)的成像传感器系统(26)的示意图。每行传感器(1)都连接到两条行总线(16，16')和两条列总线(17，17')。传感器(1)提供全局检测信号(15)，所述信号为二进制信号。
[0113]
图3中图示了三种情况。在第一种情况下，光子同时撞击在多于一个传感器上，在这种情况下同时撞击四个传感器。第一个圆圈(27)图示了光子撞击的区域。在这种情况下，检测是正确的检测，因为多于一个传感器(1)正在感测到光子。每个传感器都有局部检测信号，例如具有逻辑“1”。每个传感器的局部检测信号也连接到并触发相邻或邻接传感器的邻域使能构件。例如，在所述四个传感器中属于局部使能构件和邻域使能构件的晶体管被触发。这通过每个传感器生成具有逻辑“1”的全局检测信号，所述信号被输出到关联的行总线和列总线。
[0114]
在第二种和第三种情况下，第二个圆圈(28)图示可疑的光子检测区域。在这种情况下，检测是错误检测，因为没有任何相邻传感器感测到这种检测。因此邻域使能构件没有被触发，并且因此没有全局检测信号被生成，或者全局检测信号具有输出到关联的行总线和列总线的逻辑“0”。这种错误检测可能是由于环境光或热噪声。
[0115]
前面的描述给出了本发明某些实施例的细节。但是，将清楚的是，无论以上内容在文本中变得多么详细，本发明都可以以多种方式应用。应当注意的是，在描述本发明的某些特征或方面时使用某些术语不应被解释为暗示本文的术语再次被定义为限于与该术语相关的本发明的特定特性或方面。