FR2662853A1 - Detecteur d'image a dispositif a couplage de charge. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un détecteur d'image à dispositif à couplage de charge (CCD) perfectionné, comportant plusieurs photodétecteurs pourvus d'une porte de transfert (TG1 , PG1 1 ) et utilisant comme organe de balayage un dispositif à couplage de charge CCD pour lire un signal. Dans ce détecteur d'image CCD, les photodiodes (PD) sont reliées consécutivement aux deux côtés, gauche et droit, d'une zone de dispositif de couplage de charge verticale (VCCD), tandis que, dans les parties qui ne comportent pas de zone (VCCD), elles sont disposées d'une manière répétée parallèlement les unes aux autres suivant un intervalle correspondant à une zone d'arrêt de canal (ST). Le détecteur d'image CCD permet une meilleure résolution d'image.
Description
-I Détecteur d'image à dispositif à couplage de charge La présente
invention concerne un détecteur d' image CCD, et notanmment un détecteur d' image CCD perfectionné permettant une mei 1 il eure résolution d'image. Le CCD, c'est-à-dire le dispositif à couplage de charge, est
principalement utilisé pour réaliser un détecteur d'image à semi-
conducteur ou un détecteur d'image à dispositif à couplage de charge.
Le détecteur d'image à semi-conducteur consiste en un semi-
conducteur, tel que du silicium, sur lequel sont disposés plusieurs photodétecteurs et organes de balayage, et il peut, à l'aide d'un photodétecteur approprié, fournir une détection d'image de la zone
visible à la zone des rayons infrarouges.
Comme organes de balayage pour un détecteur d'image à semi-
conducteur, on a principalement utilisé un co Tmutateur à semi-conducteur
à oxyde métallique (MOS) ou un CCD.
Le coman Tmutateur MOS pose ce problème qu'il ne peut pas être uti isé pour détecter des signaux faibles dans lesquels un rapport signal sur bruit élevé est nécessaire, puisque le bruit de pointe intervenant pendant le fonctionnement de celui-ci a pour effet d'abaisser le rapport signal sur bruit Les coan Tnutateurs de ce type sont par conséquent
rarement utilisés actuellement.
Le CCD permet, tout comme le comnutateur MOS, d'utiliser n' inporte quel type de photoconducteur Dans le cas o le CCD est utilisé en tant qu'organe de balayage, il est préférable de concevoir la partie CCD, en particulier le dispositif de couplage de charge vertical (VCCD), de telle façon que sa surface soit aussi faible que possible afin de
pouvoir disposer d'une plus grande surface effective de photodétecteur.
Cela est important lorsque 1 'on adopte une méthode d'entrelacement selon
laquelle un OCD est interposé entre des photodétecteurs.
Une jonction PN, une structure de semi-conducteur à isolateur nmtallique (MIS), une jonction de Schottky et des dispositifs similaires
sont couramment uti 1 i sés comme photodétecteurs.
La méthode de balayage utilisant un COCD comme organe de balayage
comprend des méthodes d'entrelacement et de non entrelacement.
Selon la méthode de non entrelacement, une trame se compose de plusieurs champs, et les données de champs d'entrée sont transmises par balayage à l'écran, afin de pouvoir être introduites en entrée coame
illustré sur la Figure 1 (a).
Les chiffres 1, 2, 3 de la Figure 1 (a) indiquent que les
champs balayés sont affichés suivant leur ordre d'entrée.
Selon la méthode d'entrelacement, une trame se compose de champs pairs et impairs, des données de champs impairs puis des données de
champs pairs étant transmises tour à tour à l'écran par balayage.
Sur la Figure 1 (b), les chiffres 1 et 2 représentent
respectivement des champs impairs et pairs.
La méthode de non entrelacement permet, grâce à une vitesse de balayage rapide, d'obtenir l'image réelle précise de sujets mobiles, de sorte qu'elle est utilisée pour des équipements militaires, par exemple pour des missiles Son défaut réside dans le fait que la vidéo est
soumise à des vibrations.
La méthode d'entrelacement peut fournir une vidéo stable, du fait que la vitesse de balayage est faible comparativement à la méthode de non entrelacement Cependant, des sujets à déplacement rapide sont affichés sous la forme de deux images Par conséquent, cette méthode n'est pas appropriée pour des équipements militaires, mais est utilisée pour la télédiffusion selon le procédé NTSC (National Television System
Oa Tmittee) ou PAL.
La structure du détecteur d'image COD conventionnel ci-dessus, destinée à la méthode d'entrelacement, va être décrite en référence aux
Figures 2 (a) à 2 (d) annexées.
Dans la partie qui suit, la ligne horizontale à numéro impair dans laquelle sont disposées des photodiodes PD est appelée ligne horizontale impaire, tandis que la ligne horizontale à numéro pair est
appelée ligne horizontale paire.
La Figure 2 (a) montre un schéma bloc d'un détecteur d'image OCD selon la méthode d'entrelacement conventionnel le Chacune des photodiodes PD est reliée consécutivement à une zone VCCD correspondante, et ce, de telle manière que la charge du signal vidéo de sortie puisse être transmise à VCCD dans une seule direction, chaque zone VCCOD étant reliée à une zone de dispositif de couplage de charge horizontal HCCD de sorte que les charges de signaux sortant de chacune des photodiodes PD peuvent être transmises à une zone HODO par l'intermédiaire des premier à
quatrième signaux d'horloge VCCD Vol à /04 constitués de quatre phases.
La Figure 2 (b) représente un schéma de nmntage d'un détecteur d'image CCD conformément à la structure de la Figure 2 (a) Une zone
d'arrêt de canal ST est définie entre la zone VCCD et la photodiode PD.
Une électrode de porte impaire Pq à laquelle sont appliqués les premier et second signaux d'horloge VCCD V 01, Vo 2 est définie par dessus de la zone VCCD à la zone d'arrêt de canal ST de façon que ladite électrode de porte impaire Pq puisse être reliée à une porte de transfert correspondante Tq de la photodiode PD disposée dans la ligne horizontale impaire, tandis qu'une électrode de porte paire PG à laquelle sont appliqués les troisième et quatrième signaux d'horloge VO O D Vo 3, V 04 est définie par dessus de la zone d'arrêt de canal ST, la zone VCCD à la photodiode PD de façon que ladite électrode de porte paire P Ct puisse être reliée à une porte de transfert correspondante Tq de la photodiode PD
disposée dans la ligne horizontale paire.
Les numéros voulus de la porte impaire PA et de la porte paire PA peuvent être définis consécutivement sous la même forme Ils sont séparés les uns des autres par un matériau isolant qui n'est pas
représenté sur la figure.
Camme matériau pour les portes de transfert T"M, TG et pour l es électrodes de porte impaire et paire PGM, PA on utilisait du polysilicium. L'électrode de porte impaire Pq se compose d'une première électrode de porte impaire PG, formée au-dessous de la photodiode PD dans la ligne horizontale impaire et à laquelle est appliqué le second signal d'horloge VCCO Vo 2, et d'une seconde électrode de porte impaire Pq M formée dans la zone supérieure de la photodiode PD dans la ligne horizontale impaire, à laquelle est appliqué le premier signal d'horloge V O CD o 1 et qui est reliée à la porte de transfert T) de la photodiode
PD définie dans la ligne horizontale impaire.
L'électrode de porte paire PC se compose d'une première électrode de porte paire Pq, formée au-dessous de la photodiode PD dans la ligne horizontale paire et à laquelle est appliqué le quatrième signal d'horloge VCCD Vo 4, et d'une seconde électrode de porte paire P% formée dans la zone supérieure de la photodiode PD dans la ligne horizontale paire, à laquelle est appliqué le troisième signal d'horloge VCCO Vó 3 et qui est reliée à la porte de transfert Tq de la photodiode PD définie
dans la ligne horizontale paire.
Les premier à quatrième signaux d'horloge VCO D V 1 à Vo 4 constitués de quatre phases, se composent de champs pairs et impairs La synchronisation du VOCD va être décrite ci-après d'une manière plus
détai lle.
La Figure 2 (c) représente une vue en coupe transversale réalisée suivant la ligne a-a' de la Figure 2 (b) Un puits de potentiel type p 200 est formé sur le substrat type N 100 O, une photodiode type N PD et une zone VCCD type N définies dans la ligne horizontale paire, sont disposées consécutivement en étant séparés 1 'une de 1 'autre d'une distance correspondant à la zone d'arrêt de canal ST, tandis qu'une porte de transfert TG 2 destinée à relier la photodiode PD et la zone VO O D est définie dans la zone supérieure de l'espace qui sépare l'une de l'autre la photodiode PD et la zone VC O D, dans la zone supérieure de la surface de la zone VCCD,la seconde électrode de porte paire Pis de l'électrode de porte paire PA à laquelle est appliqué le troisième signal d'horloge VOCD Vo 3, étant reliée à la porte de transfert correspondante T de la
photodiode PD dans la ligne horizontale paire.
Le puits de potentiel type p 200 consiste en puits de potentiel type p peu profond 200 a et profond 200 b afin de contrôler la tension de
drain de dépassement de capacité OFD.
Sur la surface de la photodiode PD, un film mince type p+ 300 est généralement formé pour appliquer la polarisation initiale Le symbole p' placé sous la zone d'arrêt de canal ST représente 1 ion d'arrêt
de canal.
La Figure 2 (d) représente une vue en coupe transversale réalisée suivant la ligne c-c' de la Figure 2 (b) Sur la Figure 2 (c), un puits de potentiel type p 200 est défini sur un substrat type N 100, tandis qu'une photodiode type N PD et une zone VOCD type N définies dans la ligne horizontale paire, sont disposées consécutivement en étant séparées 1 'une de 1 'autre par une distance correspondant à la zone d'arrêt de canal, et la première électrode de porte paire PG, de l'électrode de porte paire PA à laquelle est appliqué le quatrième signal d'horloge 'VOD Vo 4, est définie dans la zone supérieure de la surface de la zone V'0 D. Sur la Figure 2 (d), comme sur la Figure 2 (c), un film mince type p conventionnel 300 est formé sur la surface de la photodiode PD, le symbole p+ indiqué sous la zone d'arrêt de canal ST représentant l'ion type p+ destiné à stopper le canal Le puits de potentiel type p 200 se compose de puits de potentiel type p peu profond 200 a et profond 200 b
afin de contrôler le tension OFD.
En conséquence, la porte de transfert Tq de la photodiode PD définie dans la ligne horizontale impaire ne peut être pilotée que par le premier signal d'horloge VCOD Vol appliqué à la seconde électrode de porte impaire P Ga de 1 'électrode de porte impaire Pq En outre, la porte de transfert TA de la photodiode PD définie dans la ligne horizontale paire ne peut être pilotée que par le troisième signal d'horloge VOC V 103 appliqué à la seconde électrode de porte paire Pût de l'électrode de
porte paire P Gi.
Le second signal d'horloge VCCD Vo 2 qui est appliqué à la première électrode de porte impaire PG; de l'électrode de porte impaire Pq et le quatrième signal d'horloge VCCD V 04 qui est appliqué à la première électrode de porte paire P Gz de l 'électrode de porte impaire PG ont pour fonction de décaler la charge de signal d'image sortant des photodiodes PD définies dans les lignes horizontales impaires et paires,
vers un HO 3 D (dispositif à couplage de charge horizontale).
Un fonctionnement du détecteur d'image CCD conventionnel va être décrit ci-après en référence à la Figure 3 (a) annexée qui représente un diagramme de temps des premier à quatrième signaux d'horloge VCCD Vol à
Vo 4 qui sont constitués de quatre phases.
Chaque signal d'horloge se compose de deux champs, à savoir un
champ impair et un champ pair.
Dans le champ impair, une tension d'excitation de porte de transfert VI d'un niveau élevé égal à 15 V est inclue dans le premier signal d'horloge Vol VCCD appliqué à la seconde électrode de porte
impaire Pff de l'électrode de porte impaire Pei.
Dans le champ pair, une tension d'excitation de porte de transfert V 2 d'un niveau élevé égal à 15 V est inclue dans le troisième signal d'horloge VCCD V 03 appliqué à la seconde électrode de porte paire P Gb de l'électrode de porte paire PC Tout d'abord, lorsque dans le champ impair, les premier à quatrième signaux d'horloge VCCD V 11 à Vo 4 sont appliqués simultanément, les portes de transfert Tq des photodiodes PD définies dans chacune des lignes horizontales impaires, sont rendues conductrices simultanément par la tension d'excitation de porte de transfert Vt comprise dans le premier signal d'horloge VCCOD Vol. Par consequent, une charge de signal d'image générée au niveau de la photodiode PD est transférée à la zone VOMC à partir de laquelle elle est à nouveau transmise à la zone HOCO par l'opération de
synchronisation de VCCD.
La Figure 3 (b) représente un diagranme de forme d'onde d'impulsion des premier à quatrième signaux d'horloge Vol à Vo 4 appliqués
dans la section unitaire K de la Figure 3 (a).
La charge de signal d'image sortant de la photodiode PD sous l'effet d'opérations de synchronisation en série représentées sur la
Figure 3 (b) est déplacée dans une direction verticale vers la zone HOCO.
Le second signal d'horloge VCD Vo 2 appliqué par 1 ' intermédiaire de la première électrode de porte impaire P Gi, de l'électrode de porte impaire PF définie au-dessous de la ligne horizontale impaire, a pour fonction de décaler la charge de signal d'image sortant de la photodiode PD prévue dans la ligne horizontale impaire grâce audit premier signal d'horloge VOC O Vol en direction de la zone Hc CD, à l'aide dudit premier signal d'horloge VCCD Vol. Dans le champ pair de la Figure 3 (a), lorsque les premier à quatrième signaux d'horloge Vol à V'4 sont appliqués simultanément, les portes de transfert Tq des photodiodes PD définies dans chacune des lignes horizontale paires, sont rendues conductrices par la tension d'excitation de porte de transfert Vz comprise dans le troisième signal
d'horloge VC O D Vo 3.
Par conséquent, une charge de signal d'image générée au niveau de la photodiode PD dans la ligne horizontale paire est déplacée dans une direction verticale vers la zone HOCD par l'opération de synchronisation,
co Tme sur la Figure 3 (b) pour le champ impair.
Le quatrième signal d'horloge VCCD Vo 4 appliqué par l'intermédiaire de la première électrode de porte paire P%, de l'électrode de porte paire Pq définie au-dessous de la ligne horizontale paire, a pour fonction, conjointement avec le troisième signal d'horloge VCCD V 03, de décaler la charge de signal d'image sortant de la photodiode PD dans la ligne horizontale paire grâce audit troisième signal d'horloge V 03. L'utilisation de signaux d'horloge VC 00 à quatre phases permet de transférer une plus grande quantité de charge de signal d'image que
les signaux d'horloge VO O D à deux phases.
Conformément à la description de fonctionnement ci-dessus, les
charges de signaux d'image des photodiodes PD disposées dans la ligne horizontale impaire, sont tout d'abord transmises par balayage à l 'écran chacune à leur tour par les premier à quatrième signaux d'horloge VCCD Vol à V 04 qui sont constitués de quatre phases, par l'intermédiaire de la zone V Cr D et de la zone HOOD Les charges de signaux d'image des photodiodes PD disposées dans la ligne horizontale paire sont ensuite transmises par balayage à l'écran chacune à leur tour par l'intermédiaire de la zone VOCD et de la zone Ho D. La méthode de balayage susdécrite est appelée méthode d'entrelacement. Comme il est visible sur la Figure 2 (a), si la charge de signal de la photodiode PD disposée dans la ligne horizontale impaire est désignée par le nunéro 1 et la charge de signal de la photodiode PO disposée dans la ligne horizontale paire par le numéro 2, un état de l'écran (la trame) constitué d'éléments d'image (Pixels) affichés par lesdites charges de signaux d'image 1 et 2 peut être représenté carme sur
la Figure 3 (c).
Cependant, ce détecteur d'image CCD de l'art antérieur pose des problèmes, en ce sens que bien que ledit détecteur d'image CCD selon la méthode d'entrelacement soit largement utilisé pour une télédiffusion selon le procédé NTSC ou PAL, la zone VOMD qui ne participe pas à la réception du signal d'image est trop large par rapport à la surface de microplaquette totale dudit détecteur d'image CCD, étant donné que le
VCCD est interposé entre les photodétecteurs.
Il est par conséquent difficile d'obtenir une haute résolution vidéo, du fait qu'une limitation s'in-pose à une augmentation des photodétecteurs en vue d'une meilleure résolution pour une taille de
microplaquette définie.
La présente invention a pour but de proposer un détecteur d'image CCD qui ne présente aucun des inconvénients de l'art antérieur et qui puisse, par conséquent, être utilisé pour des systèmes nécessitant une haute résolution en permettant de diminuer une zone CCD et d'augmenter des photodétecteurs recevant une lumière de signal d'image,
et ce pour les memes dimension de microplaquette.
Ce but est atteint selon l'invention, grâce à un détecteur d'image CCOD perfectionné comportant plusieurs photodétecteurs et utilisant comme organe de balayage un dispositif à couplage de charge CCD pour lire un signal d'image, caractérisé en ce que des photodiodes sont reliees consécutivement aux deux côtés, gauche et droit, d'une zone de dispositif de couplage de charge verticale V OD, tandis que, dans les parties qui ne comportent pas de zone VCCO, elles sont disposées d'une manière répétée parallèlement les unes aux autres suivant un intervalle
correspondant à une zone d'arrêt de canal.
Le détecteur d'image CCD selon la présente invention est actionné par un signal d'horloge à quatre phases constitué de quatre
champs.
Le détecteur d'image CCD de l'invention camporte également quatre électrodes de porte définies sur la totalité de la zone d'arrêt de canal, des photodétecteurs et de la région VCCD, auxquelles est appliqué le signal d'horloge à quatre phases, de façon que des portes de transfert des photodétecteurs définies dans les zones supérieure et inférieure gauches et dans les zones supérieure et inférieure droites par rapport au point de référence qui constitue un milieu de deux lignes horizontales impaire et paire dans lesquelles sont disposés lesdits photodétecteurs, puissent respectivement être rendues conductrices dans
différents champs par ledit signal d'horloge à quatre phases.
Ce qui précède, ainsi que d'autres buts, avantages et caractéristiques de la présente invention, apparaîtra plus clairement à
la lecture de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation
préféré de celle-ci, donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 (a) est un diagramme de référence à l'art antérieur, destiné à expliquer la méthode de non entrelacement; la Figure 1 (b) est un diagramme de référence à l'art antérieur, destiné à expliquer la méthode d'entrelacement; la Figure 2 (a) est un schéma bloc d'un détecteur d'image CCD conventionnel; la Figure 2 (b) est un schéma de montage du détecteur d'image CCD de la Figure 2 (a); la Figure 2 (c) est une vue en coupe transversale réalisée suivant la ligne a-a' de la Figure 2 (b); la Figure 2 (d) est une vue en coupe transversale réalisée suivant la ligne b-b' de la Figure 2 (b); la Figure 3 (a) est un diagranmme de temps d'un signal d'horloge VCCD selon la méthode d'entrelacement conventionnelle; la Figure 3 (b) est un diagramme de forme d'onde d'impulsion d'une section unitaire de la Figure 3 (a); la Figure 3 (c) est un schéma bloc d'éléments d'image (Pixels) d'une trame selon la méthode d'entrelacement conventionnelle; la Figure 4 (a) est un schéma bloc d'un détecteur d'image CCD selon la présente invention; la Figure 4 (b) est un schéma de nmontage du détecteur d'image COD de la Figure 4 (a); la Figure 4 (c) est une vue en coupe transversale réalisée suivant la ligne c-c' de la Figure 4 (b); la Figure 4 (d) est une vue en coupe transversale réalisée suivant la ligne d-d' de la Figure 4 (b); la Figure 5 (a) est un diagranmme de temps d'un signal d'horloge VCCD selon la présente invention; la Figure 5 (b) est un diagramme de forme d'onde d'impulsion d'une section unitaire de la Figure 5 (a); la Figure 5 (c) est un premier schéma bloc d'éléments d'image (Pixels) d'une trane selon la présente invention; et la Figure 5 (d) est un second schéma bloc d'éléments d'image
(Pixels) d'une trame selon l'invention.
En référence aux Figures 4 (a) à 4 (d), et notamment à la Figure 4 (a), des photodiodes PD sont reliées consécutivement aux deux côtés, gauche et droit, d'une zone VCCD et sont disposées parallèlement les unes aux autres suivant un intervalle qui correspond à une zone d'arrêt de canal ST, dans les parties qui ne comportent pas de zone VCCD, tandis
qu'une zone HOD est définie au-dessous des zones VOCCD.
C On Tmme on peut le voir sur la Figure 4 (b), deux photodiodes PD isolées l'une de l'autre par une zone d'arrêt de canal ST, sont interposées consécutivement et parallèlement l'une à l 'autre entre des zones VCCD et, dans une ligne horizontale impaire dans laquelle sont disposées les photodiodes PD, une électrode de porte impaire PG 1 destinée à appliquer des signaux d'horloge VCCD V 01, Vo 2 est formée sur la totalité de la photodiode PD, de la zone d'arrêt de canal ST et de la région VCCD, tandis que, dans une ligne horizontale paire dans laquelle sont disposées des photodiodes PD, une électrode de porte paire PA destinée à appliquer des signaux d'horloge VCQ O Vo 3, Vo 4 est formée sur la totalité de la photodiode PD, de la zone d'arrêt de canal ST et de la
zone VOCO.
Ladite électrode de porte impaire PG se compose d'une première électrode de porte impaire Po, formée au-dessous de la photodiode PD disposée dans la ligne horizontale impaire, qui est reliée à une porte de transfert T% de la photodiode PD définie du côté droit de la zone VOCD et à laquelle est appliqué le second signal d'horloge VCCD Vo 2, et d'une seconde électrode de porte impaire P Gb formée dans une zone supérieure de la photodiode PD disposée dans la ligne horizontale impaire, qui est reliée à une porte de transfert TG, de la photodiode PD définie du côté gauche de la zone VCCD et à laquelle est appliqué le premier signal d'horloge VCCD Vol. D'autre part, ladite électrode de porte paire PG se compose d'une première électrode de porte paire PG formée au-dessous de la photodiode PD disposée dans la ligne horizontale paire, qui est reliée à une porte de transfert T 4 de la photodiode PD définie du côté gauche de la zone VO O D et à laquelle est appliqué le quatrième signal d'horloge VC O D V 04, et d'une seconde électrode de porte paire PG%, formée dans une zone supérieure de la photodiode PD disposée dans la ligne horizontale paire, qui est reliée à une porte de transfert TG de la photodiode PD définie du côté droit de la zone VOCD et à laquelle est appliqué le
troisième signal d'horloge VCCD Vo 3.
Ladite électrode de porte impaire et ladite électrode de porte paire sont isolée électriquement l'une de l'autre par une mentrane
isolante non représentée sur la figure.
Sur la Figure 4 (c), on peut voir qu'un puits de potentiel type p 200 est défini sur un substrat type N 100, une photodiode type N PD et une zone VOCD type N étant formées consécutivement sur la surface dudit puits de potentiel type p 200 à une certaine distance de la zone d'arrêt de canal ST, tandis qu'une porte de transfert TG, destinée à relier la photodiode PD disposée du côté gauche de la zone VCOD et la zone VO O D, est formée dans la zone supérieure d'un espace défini entre celles-ci, et qu'une seconde électrode de porte impaire Pff de l'électrode de porte impaire Po destinée à appliquer le premier signal d'horloge VCCD Vo 1 est
définie dans la partie supérieure de la zone VC 00.
Le puits de potentiel type p 200 se compose d'un puits de potentiel type p peu profond 200 a et d'un puits de potentiel type p
profond 200 b, afin de contrôler une tension OFD.
Comme le montre la Figure 4 (d), une porte de transfert T% destinée à relier la zone VCCD et la photodiode disposée du côté droit de la zone VCCD, est formée dans la zone supérieure d'un espace défini entre elles, tandis qu'une première électrode de porte impaire PPM, de l'électrode de porte impaire PG à laquelle est appliqué le second signal d'horloge VCCD Vo 2, est formée dans la partie supérieure de la zone VCCD, à la place de la porte de transfert TGI et de la seconde électrode de
porte impaire P Gb de la Figure 4 (c).
Un fonctionnement de la structure ci-dessus va maintenant être
décrit d'une manière détaillée en référence aux Figures 5 (a) et ( 5 b).
Sur la Figure 5 (a), qui représente un diagramme de temps des premier à quatrième signaux d'horloge VCCD V 11 à Vo 4 utilisés dans la présente invention, tous les signaux d'horloge étant constitués de quatre champs, on peut voir que le premier signal d'horloge V O CD Vol possède une tension d'excitation de porte de transfert VI égale à 15 V dans le premier champ, que le second signal d'horloge VCCO Vo 2 possède une tension d'excitation de porte de transfert VI égale à 15 V dans le troisième champ, et que le troisième signal d'horloge VCCD V'3 possède une tension d'excitation de porte de transfert V 3 égale à 15 V dans le second champ, le quatrième signal d'horloge VCCD V'4 ayant une tension d'excitation de
porte de transfert V 4 égale à 15 V dans le quatrième champ.
La Figure 5 (b) représente un diagramme de forme d'onde d'impulsion desdits premier à quatrième signaux d'horloge Vol à V'4 générés au niveau d'une section unitaire K Un signal d'image sortant de la photodiode PD avec cette forme d'onde d'impulsion est décalé
verticalement vers la zone HOOD visible sur les Figures 4 (a) et 4 (b).
Tout d'abord, dans la partie de premier champ de la Figure 5 (a), lorsque les premier à quatrième signaux d'horloge VOCD Vol à Vo 4 sont appliqués simultanément à l'électrode de porte in-paire Pq et à l'électrode de porte paire PC, la porte de transfert Tq de la photodiode PD formée dans la zone supérieure gauche d'un point de référence P de la Figure 4 (b), est rendue conductrice par la tension d'excitation de porte de transfert Vl co Tprise dans le premier signal d'horloge VCCD Vo 1 appliqué par l'intermédiaire de la seconde électrode de porte impaire Pub de l'électrode de porte impaire PG Par conséquent, une charge de signal d'image générée au niveau de la photodiode PD est décalée en direction de la zone VOOD, o ell e est déplacée verticalement vers la zone HOCD par l'opération de synchronisation des premier à quatrième signaux d'horloge VCCD Vol à V 04
visibles sur la Figure 5 (b).
Puis, dans la partie de second champ de la Figure 5 (a), lorsque les premier à quatrième signaux d'horloge VCCD Vol à V 04 sont appliqués simultanément à l'électrode de porte impaire Pq et à l'électrode de porte paire Pq, la porte de transfert Tq de la photodiode PD formée dans zone inférieure droite du point de référence P de la Figure 4 (b), est rendue conductrice par la tension d'excitation de porte de transfert V 3 ccnprise dans le troisième signal d'horloge VOC' V 03 appliqué par l ' intermédiaire de la seconde électrode de porte paire P% de l'électrode de porte paire PA Par conséquent, une charge de signal d'image générée au niveau de la photodiode PD est décalée en direction de la zone VOCD o elle est déplacée verticalement vers la zone HOCD par l'opération de synchronisation des premier à quatrième signaux d'horloge VC/D Vol à V 04
représentés sur la Figure 5 (b).
Ensuite, dans la partie de troisième champ de la Figure 5 (a), lorsque les premier à quatrième signaux d'horloge Vol à V 04 sont appliqués simultanément, la porte de transfert Tq de la photodiode PD formée dans zone supérieure droite du point de référence P de la Figure 4 (b) estrendue conductrice par la tension d'excitation de porte de transfert V, comprise dans le second signal d'horloge VCCD V 02 appliqué par l'intermédiaire de la première électrode de porte impaire Pr, de l'électrode de porte impaire Pq Par conséquent, une charge de signal d'image générée au niveau de la photodiode PD est décalée en direction de la zone VC/D o elle est déplacée vers la zone HOCM par l 'opération de synchronisation des premier
à quatrième signaux d'horloge VCCD Vol à V'2 visibles sur la Figure 5 (b).
Enfin, dans la partie de quatrième champ de la Figure 5 (a), lorsque les premier à quatrième signaux d'horloge VCCD Vol à V 04 sont appliqués simultanément à l'électrode de porte inpaire P Gi et à l'électrode de porte paire PF, la porte de transfert Tq de la photodiode PD formée dans la zone inférieure gauche du point de référence P de la Figure 4 (b) est rendue conductrice par la tension d'excitation de porte de transfert f 4 comprise dans le quatrième signal d'horloge VOC O Vo 4
appliqué par l'intermédiaire de la première électrode de porte paire Pût.
de l'électrode de porte paire PA Par conséquent, une charge de signal d'image générée au niveau de la photodiode PD est décalée en direction de chaque zone O CCD o elle est déplacée verticalement vers la zone HCOD par l'opération de synchronisation des premier à quatrième signaux d'horloge VCCD V 01 à Vo 2
visibles sur la Figure 5 (b).
Ici, le point de référence P de la Figure 4 (b) indique un point situé au milieu des deux lignes horizontales, impaire et paire, dans la zone VC O D.
Sur la Figure 5 (c) qui représente un état d'un écran (c'est-à-
dire une trame) affiché grâce aux opérations ci-dessus, le chiffre 1 indique un état dans lequel la charge de signal d'image générée au niveau de la photodiode PD située dans la zone supérieure gauche du point de référence P de la Figure 4 (b), est affichée sous la forme d'un élément d'image ou d'un Pixel; le chiffre 2 indique un état dans lequel la charge de signal d'image générée au niveau de la photodiode PD située dans la zone inférieure droite du point de référence P de la Figure 4 (b), est affichée sous la forme d'un élément d'image ou d'un Pixel; le chiffre 3 indique un état dans lequel la charge de signal d'image générée au niveau de la photodiode PD située dans la zone supérieure droite du point de référence P de la Figure 4 (b), est affichée sous la forme d'un Pixel; et le chiffre 4 indique un état dans lequel la charge de signal d'image générée au niveau de la photodiode PD située dans la zone inférieure gauche du point de référence P de la Figure 4 (b), est affichée
sous la forme d'un Pixel.
Sur la Figure 5 (d) qui représente un état d'écran affiché conformément aux opérations ci-dessus, en considérant chacune des zones VCC O comme une zone de photodiode imaginaire, le symbole 1 + 3/2 indique un état dans lequel est affichée, sous la forme d'un Pixel, une valeur obtenue en additionnant entre elles des charges de signaux d'image respectivement générées au niveau des deux photodiodes PD situées dans les zones supérieures gauche et droite et en les divisant par 2, à l'aide d'un moyen de calcul qui n'est pas décrit ici Le symbole 2 + 4/2 indique un état dans lequel est affichée, sous la forme d'un Pixel, une valeur obtenue en additionnant entre elles des charges de signaux d'image respectivement générées au niveau des deux photodiodes PD situées dans
les zones inférieures gauche et droite et en les divisant par 2.
Le détecteur d'image CCD selon la présente invention permet une meilleure résolution de l'image, grâce à une diminution de sa zone VOCO et, par conséquent, à une augmentation de la zone des photodétecteurs et
donc d'un facteur de remplissage.
Le détecteur d'image CCD de l'invention permet une meilleure résolution de l'image, bien que la vitesse de balayage soit faible, puisque qu'il est actionné par un signal d'horloge à quatre phases constitué de quatre champs, de sorte qu'il peut être appliqué à un
magnétoscope ou à une camera fixe nécessitant une haute résolution.
Bien que la description précédente ait porté sur un mode de
réalisation préféré de l'invention, il est évident que celle-ci ne se limite pas à l'exemple particulier décrit et illustré ici, et l'horme de l'art comprendra aisément qu'il est possible d'y apporter des changements
et modifications, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Claims (7)
1 Détecteur d'image à dispositif à couplage de charge (CCD) perfectionné, comportant plusieurs photodétecteurs pourvus d'une porte de transfert et utilisant comme organe de balayage un dispositif à couplage de charge CCD pour lire un signal, caractérisé en ce que les photodiodes sont reliées consécutivement aux deux côtés, gauche et droit, d'une zone de dispositif de couplage de charge verticale (VOOD), tandis que, dans les parties qui ne comportent pas de zone VCCD, elles sont disposées d'une manière répétée parallèl ement les unes aux autres suivant
un intervalle correspondant à une zone d'arrêt de canal.
2 Détecteur d'image CCD selon la revendication 1, caractérisé en ce que des première à quatrième électrodes de porte destinées à appliquer des signaux d'horloge VCOD sont définies de façon répétée sur lesdites zones VCOD, lesdites électrodes de porte étant pourvues d'une
séparation électrique grâce à une membrane isolante.
3 Détecteur d'image CCD selon la revendication 2, caractérisé en ce que, si les photodétecteurs, qui sont définis dans les zones supérieure et inférieure gauche et dans les zones supérieure et inférieure droite par rapport à un point de référence situé au centre des lignes horizontales inmpaire et paire sur lesquelles lesdits photodétecteurs sont disposés, sont appelés respectivement premier à quatrième photodétecteurs, lesdites première à quatrième électrodes de porte destinées à appliquer des signaux d'horloge VCOD sont formées consécutivement pour être re liées à la porte de transfert correspondante unique des premier à quatrième photodétecteurs et lesdites portes de transfert sont rendues conductrices tour à tour par le signal d'horloge VCCD appliqué, de sorte qu'une charge de signal correspondant à un
élément d'image (Pixel) peut être transmise vers la zone VCCD.
4 Détecteur d'image CCD selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites première à quatrième électrodes de porte sont définies de façon répétée sur la totalité de la zone VCM, des photodétecteurs et de la zone d'arrêt de canal, de sorte que, lorsque le signal d'horloge VCCD se compose de premier à quatrième champs, la porte de transfert du premier photodétecteur peut être rendue conductrice par un signal d'horloge du premier champ, la porte de transfert du second photodétecteur peut être rendue conductrice par un signal d'horloge du second champ, celle du troisième photodétecteur peut être rendue conductrice par un signal d'horloge du troisième champ et celle du quatrième photodétecteur peut être rendue conductrice par un signal
d'horloge du quatrième champ.
Détecteur d'image CCD selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites électrodes de porte à numéros impairs et à numéros
pairs sont formées de polysilicium.
6 Détecteur d'image CCD selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit photodétecteur consiste en une photodiode utilisant une
jonction PN.
7 Détecteur d'image COD selon la revendication 1, caractérisé en ce que la porte de transfert du photodétecteur est formée de
polysi l icium.
8 Détecteur d'image COD selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur du photodétecteur est la même que celle de la zone V Co D.
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