ES2811152T3

Dynamic, single photodiode pixel circuit and operating method thereof

Abstract

Pixel circuit comprising: - a front stage circuit (1) comprising a single photodiode (PD) and presenting an output (4), said front stage circuit (1) being configured to deliver a signal from photoreceptor derived from a light exposure intensity of said single photodiode (PD); - a transient detector circuit (2) configured to detect a change in said photoreceptor signal delivered at said output (4); characterized in that the pixel circuit also comprises an exposure measurement circuit (3) configured to measure the intensity of exposure to light said photoreceptor signal delivered at said output (4) after detection by the transient detector circuit ( 2) of a change in the photoreceptor signal.

ES2811152T3, drawing sheet 1
Sheet 1 of 6

Term

8 yearsto projected expiry

Projected expiry 15 September 2034, counted from filing; an application has no term until it is granted.

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15 claims: 5 independent, 10 dependent

  1. 1
    ES 2 811 152 T3 REIVINDICACIONES 1. Circuito de píxel que comprende:- un circuito de etapa frontal (1) que comprende un único fotodiodo (PD) y que presenta una salida (4), estando dicho circuito de etapa frontal (1) configurado para entregar en dicha salida una señal de fotorreceptor derivada de una intensidad de exposición a la luz de dicho único fotodiodo (PD);- un circuito detector de transitorios (2) configurado para detectar un cambio en dicha señal de fotorreceptor entregada en dicha salida (4);caracterizado por que el circuito de píxel comprende asimismo un circuito de medición de exposición (3) configurado para medir la intensidad de exposición a la luz dicha señal de fotorreceptor entregada en dicha salida (4) tras la detección por parte del circuito detector de transitorios (2) de un cambio en la señal de fotorreceptor.
  2. 2
    Circuito de píxel según la reivindicación 1, en el que el circuito de medición de exposición (3) comprende:- una entrada (30) conectada a la salida (4) del circuito de etapa frontal (1) para recibir la señal de fotorreceptor, - un condensador (Cs) conectado mediante un primer conmutador (Ss) a dicha entrada, estando dicho primer conmutador (Ss) configurado para desconectar dicho condensador (Cs) de dicha entrada, - una fuente de corriente (10) en serie con un segundo conmutador (S2), paralelo a dicho condensador (Cs), estando dicho segundo conmutador (S2) configurado para controlar una descarga de dicho condensador (Cs).
  3. 3
    Circuito de píxel según la reivindicación 2, en el que el circuito de medición de exposición (3) comprende un comparador de voltaje (11) que presenta una entrada de señal conectada a uno de entre el terminal del condensador (Cs) y una entrada de referencia conectada a un voltaje de referencia (Vref).
  4. 4
    Circuito de píxel según la reivindicación 3, en el que el comparador de voltaje (11) presenta:- una entrada de señal conectada a uno de los terminales del condensador (Cs) y - una entrada de referencia conectada a un conmutador de referencia (Sref) configurado para conectar selectivamente dicha entrada de referencia a por lo menos dos voltajes de referencia (Vref,h, Vref,l).
  5. 5
    Circuito de píxel según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el circuito detector de transitorios (2) comprende:- un amplificador que presenta dos etapas inversoras de fuente común de terminación única con realimentación capacitiva separadas por un búfer seguidor, siendo un condensador (C2) cargado por medio de la señal de fotorreceptor, y - por lo menos un detector de umbrales (7, 8) está dispuesto para detectar si un voltaje sobre otro condensador (C4) supera un valor de umbral.
  6. 6
    Circuito de píxel según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el circuito de etapa frontal (1) comprende un circuito fotorreceptor (5) conectado al diodo (PD) único, comprendiendo el circuito fotorreceptor (5):- una salida (50) para entregar la señal de fotorreceptor derivada de la exposición a la luz de dicho fotodiodo (PD) único, - un primer transistor de fotorreceptor (Mp1) que presenta un drenaje y una puerta, estando la puerta de dicho primer transistor de fotorreceptor (Mp1) conectada a dicha salida (50), - un transistor de fotorreceptor adicional (Mp5) que presenta un drenaje, una fuente y una puerta, estando la fuente de dicho transistor de fotorreceptor adicional (Mp5) conectada a dicho fotodiodo (PD) único y, en el que dicho primer transistor de fotorreceptor y dicho transistor de fotorreceptor adicional presentan una fuente común.
  7. 7
    Circuito de píxel según la reivindicación 6, en el que la puerta del transistor de fotorreceptor adicional (Mp5) está polarizada por un voltaje de polarización (Vbias,d) o está conectada a la fuente común del primer transistor ES 2 811 152 T3 de fotorreceptor y del transistor de fotorreceptor adicional.
  8. 8
    Circuito de píxel según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el circuito de etapa frontal (1) comprende asimismo una etapa de ganancia (6) para amplificar la señal de fotorreceptor entregada en la salida (4) del circuito de etapa frontal (1), comprendiendo dicha etapa de ganancia (6) - una entrada conectada a la salida de un circuito fotorreceptor (5), - una salida, - un primer transistor de ganancia (Mg1) que presenta un drenaje, una fuente y una puerta, estando la puerta del primer transistor de ganancia (Mg1) conectada a la entrada de la etapa de ganancia, estando la fuente del primer transistor de ganancia (Mg1) conectada a un voltaje de polarización (Vbias,ref) y estando el drenaje de dicho primer transistor de ganancia (Mg1) conectado a la salida de dicha etapa de ganancia (6), y - una pluralidad de transistores de ganancia (Mg2, Mgk) en serie, presentando cada transistor de ganancia (Mg2, Mgk) de la serie un drenaje, una fuente y una puerta, presentando cada uno de los transistores de ganancia (Mg2, Mgk) de la serie su drenaje conectado a su puerta, y presentando uno (Mg2) de entre dicha pluralidad de transistores de ganancia en serie su drenaje conectado al drenaje del primer transistor de ganancia (Mg1).
  9. 9
    Sensor de imágenes que comprende una pluralidad de circuitos de píxel según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
  10. 10
    Método de funcionamiento de un circuito de píxel según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que un ciclo de medición de la exposición a la luz de un fotodiodo (PD) por medio del circuito de medición de exposición (3) es iniciado por la detección mediante el circuito detector de transitorios (2) de un cambio en la señal de fotorreceptor derivada de la intensidad de la luz incidente en dicho fotodiodo (PD).
  11. 11
    Método de funcionamiento de un circuito de píxel según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que un ciclo de medición de la exposición a la luz de un fotodiodo (PD) por medio del circuito de medición de exposición (3) también puede ser iniciado a través de una señal de control aplicada externamente independiente con respecto a cualquier detección en la señal de fotorreceptor derivada de la intensidad de la luz incidente en dicho fotodiodo (PD).
  12. 12
    Método según la reivindicación 10 u 11, en el que la exposición a la luz del fotodiodo (PD) es medido determinando el tiempo para que el voltaje a través de un condensador de descarga (Cs) del circuito de medición de exposición (3) alcance por lo menos un voltaje de referencia (Vref, Vref,h, Vref,l).
  13. 13
    Método según la reivindicación 12, en el que está previsto un primer voltaje de referencia (Vref,h) y un segundo voltaje de referencia (Vref,l), siendo dicho primer voltaje de referencia (Vref,h) mayor que dicho segundo voltaje de referencia (Vref,l), y siendo la exposición a la luz del fotodiodo (PD) medida determinando y comparando:- un primer espacio de tiempo correspondiente al tiempo para que el voltaje a través de un condensador de descarga (Cs) del circuito de medición de exposición (3) alcance dicho primer voltaje de referencia (Vref,h), y - un segundo espacio de tiempo correspondiente al tiempo para que el voltaje a través de dicho condensador de descarga (Cs) del circuito de medición de exposición (3) alcance dicho segundo voltaje de referencia (Vref,l).
  14. 14
    Método según las reivindicaciones 12 o 13, en el que, antes del ciclo de medición de la exposición, el condensador (Cs) del circuito de medición de exposición (3) es cargado por un voltaje correspondiente a la señal de fotorreceptor.
  15. 15
    Método según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en el que el circuito de medición de exposición (3) comprende:- una entrada conectada a la salida del circuito de etapa frontal (1) para recibir la señal de fotorreceptor, - un condensador (Cs) conectado mediante un primer conmutador (Ss) a dicha entrada, estando dicho primer conmutador configurado para desconectar dicho condensador (Cs) de dicha entrada, - una fuente de corriente (10) en serie con un segundo conmutador (S2), paralelo a dicho condensador (Cs), estando dicho segundo conmutador (S2) configurado para controlar una descarga de dicho condensador ES 2 811 152 T3 (Cs), y en el que el ciclo de medición de la exposición comprende por lo menos las etapas siguientes: 5 - abrir un primer conmutador (Ss) para desconectar el condensador de medición (Cs) de la entrada del circuito de exposición de medición (3), - cerrar el segundo conmutador (S2) para permitir la descarga del condensador (CS), 10 - determinar el tiempo para que el condensador de descarga (Cs) de la exposición alcance por lo menos un voltaje de referencia (Vref, Vref,h, Vref,l), - determinar la exposición a la luz del fotodiodo (PD) a partir del tiempo de descarga determinado del condensador (Cs).
Independent claims15