FR2753325A1 - Dispositifs a temps de retard et a couplage de charge a integration - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif à temps de retard et à couplage de charge à intégration. Ce dispositif comprend une unité de transfert de charge, une unité de remise à zéro, un registre à décalage horizontal et une pluralité de colonnes de cellules, chaque colonne de cellules comprenant une pluralité d'unités de cellules et chaque unité de cellules comprenant une cellule photoélectrique (202) et au moins une cellule tampon (204). Une unité de transfert de charge contrôle le dispositif en transférant la charge en aval entre les cellules et depuis les colonnes de cellules vers le registre à décalage horizontal. L'unité de remise à zéro remet à zéro les cellules photoélectriques une fois que la charge a été transférée de celles-ci. Le dispositif assure le contrôle du temps d'exposition des cellules photoélectriques en utilisant les cellules tampon (204) comme stockage intermédiaire des charges des cellules photoélectriques, permettant ainsi leur remise à zéro.
Description
DISPOSITIFS A TEMPS DE RETARD ET A COUPLAGE DE
CHARGE A INTEGRATION.
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne des dispositifs à temps de retard et couplage de charge à intégration.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION.
Des dispositifs à temps de retard (TDI) et à couplage de charge par intégration (CCD) sont connus dans l'art antérieur. Un capteur TDI CCD est constitué d'un certain nombre de lignes, également appelées étages, de cellules photoélectriques, également appelées pixels. La lumière, soit réfléchie, soit générée par un objet, tombe sur la cellule photoélectrique et génère des charges dans les cellules photoélectriques. On fait maintenant référence à la figure 1A qui est un schéma d'un capteur TDI CCD de l'art antérieur, généralement référencé en 100. Le capteur 100 comprend une pluralité de cellules photoélectriques, généralement référencées en 102, agencées dans un réseau bidimensionnel, comportant une pluralité de lignes 104 et de colonnes 106. Le capteur 100 comprend, également, un registre à décalage horizontal 112 placé et connecté à la
cellule inférieure de chacune des colonnes.
Le principe général selon lequel le capteur 100 fonctionne consiste à accumuler et à décaler des charges en synchronisation avec le mouvement d'un objet 110. Lorsque la cellule photoélectrique 102f est exposée à l'objet 110, une charge est générée et contenue dans la cellule photoélectrique 102f. Tandis que l'objet se déplace vers une cellule photoélectrique 102e, la charge, accumulée dans la cellule photoélectrique 102f, est transférée à la cellule photoélectrique 102e et, au même instant, la charge provenant de la cellule photoélectrique 102e est transférée à la cellule photoélectrique 102d. Ensuite, la cellule photoélectrique 102e est exposée à la lumière venant de l'objet 110, ce qui entraîne la génération et l'accumulation d'une charge supplémentaire dans la cellule photoélectrique 102e. Tandis que l'objet se déplace vers la cellule photoélectrique 102d, la charge, accumulée dans la cellule photoélectrique 102e, est transférée à la cellule photoélectrique 102d et ainsi de suite pour les cellules photoélectriques 102c et 102b. Enfin, la charge accumulée dans la cellule photoélectrique 102b, représentant L expositions de cellules photoélectriques à l'objet 110, o L est le nombre de rangées dans le capteur 100, est transférée vers une cellule 112a du registre à décalage horizontal et,
ensuite, décalée vers la sortie.
On appréciera qu'il se produit la même chose dans chacune des colonnes. Les cellules photoélectriques 102 de chaque ligne 104 transfèrent la charge accumulée vers les cellules photoélectriques de la ligne suivante, au même instant, suivant le mouvement de l'objet 110. Les charges accumulées au préalable par une ligne sont ajoutées aux charges nouvellement générées de la ligne suivante, tandis que l'objet est déplacé d'une ligne vers la suivante. Ainsi, en bas du réseau, une ligne d'une image de l'objet est formée, accumulée par toutes les lignes du réseau. Pour cette raison, un capteur TDI fournit fondamentalement une sensibilité qui est son nombre de fois d'étages supérieur à un capteur linéaire (ou à ligne unique). Du fait de sa sensibilité accrue, un capteur d'image TDI a de nombreuses applications, là o la sensibilité d'un capteur à ligne unique n'est pas suffisante, par exemple l'inspection d'une bande se déplaçant rapidement ou sombre, la reconnaissance,
et similaire.
Avec référence maintenant à la figure lB, qui est un diagramme de synchronisation généralisé d'un capteur TDI 100 classique. La ligne 140 représente un signal de synchronisation de mouvement d'objet qui passe au niveau haut à chaque fois que l'objet 110 se déplace vers la rangée de cellules photoélectriques suivante. La ligne 142 représente un signal qui est au niveau haut pendant les transferts verticaux de charge et au niveau bas pendant le temps o les cellules photoélectriques sont exposées. La ligne 144 représente un signal qui est au niveau haut pendant les décalages horizontaux du registre à décalage
horizontal 112.
Les transferts verticaux de charge de la cellule photoélectrique 102f (figure 1A) d'une première rangée vers la cellule photoélectrique 102e de la rangée suivante doivent être exécutés d'une manière synchrone au mouvement relatif entre le capteur 100 et l'objet 110. Si l'espacement entre les cellules photoélectriques dans la direction de mouvement (espacement entre les rangées) est AY, alors, le transfert de charge d'une rangée à l'autre doit se produire à chaque fois que l'objet a été déplacé d'une distance AY dans le plan du capteur. On considère un certain point sur l'objet, qui est exposé à la cellule photoélectrique 102f à un moment prédéterminé, comme exemple. Une fois que le point s'est déplacé de la distance AY dans le plan image, la charge accumulée provenant du point par la cellule photoélectrique 102f de la rangée 104f est transférée à la cellule photoélectrique 102e de la rangée suivante 104e et le point est maintenant exposé (vu) par cette cellule photoélectrique de la rangée 104e. Les charges transférées à partir de la rangée 104f sont accumulées, avec les nouvelles charges générées par la lumière, à la rangée 104e, et appartiennent au même point de l'objet 110. Cette opération de transfert de charge d'une rangée à l'autre, synchronisé avec le mouvement relatif de l'objet sur le plan image, est poursuivie jusqu'à ce que les charges de ce point atteignent le registre à décalage horizontal (HSR) 112, en bas du réseau. Dans le registre HSR, les charges des cellules photoélectriques de la rangée sont rapidement décalées vers la sortie 130. Si le capteur TDI comporte L étages, alors, à la sortie du capteur TDI, on obtient un signal représentant les éléments de l'objet, vus par les éléments du capteur, accumulés L fois. Ainsi, un capteur TDI peut, théoriquement, être L fois plus sensible qu'un capteur CCD linéaire classique. La synchronisation du transfert de charge vertical d'une rangée à l'autre, avec le mouvement de l'objet peut être réalisée en utilisant un encodeur ou par
d'autres moyens, en fonction de l'application.
A la différence d'un capteur CCD linéaire, les capteurs TDI classiques ne comportent pas de dispositif de contrôle d'exposition électronique, du fait que les charges sont accumulées de manière continue. Ainsi, les cellules photoélectriques ne peuvent pas être maintenues dans un état
de remise à zéro.
TEXP est la période de temps pendant laquelle une cellule photoélectrique prédéterminée est exposée à la lumière, accumulant ainsi une charge. Dans un capteur TDI
CCD, T1,, est le temps entre deux lignes successives.
Autrement dit, TEXP est le temps qu'il faut à un objet pour parcourir une distance, sur le plan image, égale à
l'espacement entre deux rangées successives du capteur 100.
On remarquera que la caractéristique principale du mécanisme TDI classique est basée sur la synchronisation par rapport à la distance et au déplacement. Lorsque la vitesse relative de l'objet n'est pas constante, le temps nécessaire à l'objet pour parcourir une distance fixée n'est pas constant et dépend de la vitesse. De là, le temps d'intégration TExP des cellules photoélectriques du capteur
TDI classique variera alors que la vitesse de l'objet varie.
Ainsi, la charge générée dans les cellules photoélectriques variera avec un changement de la vitesse et non uniquement
comme un coefficient de la brillance de l'objet.
Dans les applications qui impliquent l'inspection de bandes mobiles, un défaut qui devrait être détecté est parfois une variation de nuance des bandes. Une variation du signal de sortie, du fait du changement de la vitesse des bandes, peut ressembler à un défaut réel. Cela est vrai
également avec un capteur à ligne unique linéaire.
Une manière classique pour résoudre le problème de variation de signal dû à une variation de vitesse, lorsqu'on utilise des capteurs linéaires, consiste à utiliser un temps d'exposition électronique. En appliquant un temps d'exposition constant, plus court que le temps minimal entre des lignes successives (qui est à la vitesse maximale de l'objet), le temps d'intégration des cellules photoélectriques est constant, sans tenir compte de la
vitesse de l'objet.
Un autre procédé pour surmonter ce problème utilise une compensation du signal de sortie, en mesurant la vitesse du mouvement relatif de l'objet et en modifiant le gain en conséquence. Un autre procédé encore utilise des obturateurs mécaniques ou à affichage à cristaux liquides. On appréciera que c e s méthodes ci-dessus sont habituellement problématiques du fait de leur complexité d'application, du fait de la grande plage dynamique requise lorsque la plage de vitesse est grande, du fait de la précision de la
compensation nécessaire, et similaire.
Les capteurs TDI classiques ne présentent pas de caractéristique de contrôle d'exposition électronique. Cela rend leur utilisation difficile et parfois impossible dans des applications o la vitesse de l'objet, par rapport au capteur, varie. Un inconvénient des capteurs TDI antérieurs consiste en ce qu'ils sont incapables de surmonter l'effet de flou qui se produit lorsque la charge accumulée dans la
cellule photoélectrique dépasse un niveau prédéterminé.
Un dispositif de contrôle d'exposition peut être incorporé dans une architecture TDI avec transfert entre lignes (IL). On appréciera que l'architecture à transfert entre lignes souffre d'un coefficient de remplissage partiel, ce qui est un inconvénient sensible. Cette technique est présentée dans l'article suivant, incorporé ici par voie de référence: Stacy R. KAMAZ al. "Novel Interline Transfer CCD Array for Near-Infrared Applications", SPIE, vol. 2415, pages 106
à 116.
RESUME DE L'INVENTION
C'est un objet de la présente invention de proposer un nouveau capteur TDI CCD qui surmonte les inconvénients de
l'art antérieur.
C'est un autre objet de la présente invention de proposer un nouveau capteur TDI CCD avec un dispositif de contrôle d'exposition, ayant un coefficient de remplissage
proche de 100 % de l'objet dont on réalise l'image.
L'incorporation d'un dispositif de contrôle d'exposition dans la présente invention permet d'utiliser le capteur dans des applications o la vitesse relative de l'objet dont on réalise l'image n'est pas constante, ainsi que dans d'autres applications à TDI et à balayage de ligne nécessitant une
obturation électronique.
On propose donc un dispositif à temps de retard et à couplage de charge à intégration, selon la présente invention, comprenant une unité de transfert de charge, une unité de remise à zéro, un registre à décalage horizontal et au moins une colonne de cellules. La colonne de cellules comprend une pluralité d'unités de cellules connectées en série entre celles-ci, définissant un flux de charge en aval vers le registre à décalage horizontal. Chacune des unités de cellules comprend une cellule photoélectrique, générant une charge lorsqu'elle est en présence de lumière et au moins une cellule tampon pour stocker la charge dans laquelle la cellule photoélectrique et la au moins une
cellule tampon sont connectées en série entre celles-ci.
L'unité de transfert de charge est connectée à chacune des cellules photoélectriques et des cellules tampon, contrôlant le dispositif en transférant la charge en aval entre toutes les cellules et transférant la charge depuis les colonnes de cellules vers le registre à décalage horizontal. L'unité de remise à zéro assure la remise à zéro des cellules photoélectriques, une fois que la charge accumulée dans les cellules photoélectriques a été
transférée à partir de celles-ci.
Selon un aspect supplémentaire de l'invention, la longueur verticale des unités de cellules est le double de
la longueur verticale des cellules photoélectriques.
Selon un autre aspect de l'invention, la longueur verticale des unités de cellules est sensiblement identique
à la longueur verticale des cellules photoélectriques.
Le dispositif, selon un mode de réalisation de l'invention, comprend des unités de cellules qui comprennent
deux cellules tampon.
Chacune des colonnes de cellules peut également comprendre une cellule photoélectrique supplémentaire
connectée en série au registre à décalage horizontal.
Le dispositif, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, comprend des unités de cellules qui comprennent
une cellule tampon unique.
Une unité de cellules destinée à être incorporée dans un TDI CCD comprend une cellule photoélectrique, générant et accumulant une charge lorsqu'elle est en présence de lumière, et au moins une cellule tampon pour stocker la charge, ladite cellule photoélectrique et ladite au moins
une cellule tampon étant connectées en série.
Selon un autre aspect de l'invention, on propose un dispositif à temps de retard et à couplage de charge à intégration qui comprend une unité de transfert de charge, une unité de remise à zéro, un registre à décalage horizontal, au moins une colonne de cellules comprenant une pluralité d'unités de cellules connectées en série, définissant un flux de charge en aval vers le registre à
décalage horizontal.
Chacune des unités de cellules comprend une cellule photoélectrique, générant une charge lorsqu'elle est en présence de lumière et une cellule tampon, pour stocker la charge, située au-dessous de la cellule photoélectrique,
connectée à la cellule photoélectrique.
L'unité de transfert de charge est connectée à chacune des cellules photoélectriques et des cellules tampon, contrôlant le dispositif en transférant la charge dans une unité de cellules sélectionnée depuis une cellule photoélectrique de l'unité de cellules sélectionnée vers une cellule tampon de l'unité de cellules sélectionnée. Le transfert de charge contrôle, de plus, le dispositif en transférant la charge en aval entre les cellules tampon vers le registre à décalage horizontal. L'unité de remise à zéro remet à zéro les cellules photoélectriques une fois que la charge accumulée dans les cellules photoélectriques a été
transférée à partir de celles-ci.
L'unité de remise à zéro peut remettre à zéro chacune des colonnes de cellules, individuellement. Alternativement, l'unité de remise à zéro remet à zéro des rangées
individuelles des unités de cellules.
Selon un autre aspect de l'invention, on propose une unité de cellules destinée à être incorporée dans un dispositif TDI CCD, comprenant une cellule photoélectrique, générant et accumulant une charge lorsqu'elle est en présence de lumière, et au moins une cellule tampon pour stocker la charge. La cellule tampon est située au-dessous
de la cellule photoélectrique.
Selon encore un autre aspect de l'invention, on propose
donc un procédé pour commander un dispositif TDI CCD, celui-
ci comprenant une pluralité de colonnes de cellules, chacune des colonnes de cellules comprenant une pluralité d'unités de cellules, chacune des unités de cellules comprenant une cellule photoélectrique et une cellule tampon connectée à celle-ci, située au-dessous de la cellule photoélectrique, chacune des cellules tampon des unités de cellules étant connectée en série, définissant une structure en aval qui se termine dans un registre à décalage, le procédé comprenant l'opération consistant à répéter les étapes suivantes:
permettre une exposition aux cellules photo-
électriques; détecter la lumière reçue à partir d'un objet, produisant de ce fait une charge par les cellules photoélectriques; transférer la charge dans chacune des unités de cellules depuis les cellules photoélectriques vers les cellules tampon; inhiber l'exposition aux cellules photoélectriques; et transférer la charge en aval entre les cellules tampon,
vers le registre à décalage.
Selon un autre aspect de l'invention, on propose un procédé pour commander un dispositif TDI CCD, celui-ci comprenant une pluralité de colonnes de cellules, chacune des colonnes de cellules comprenant une pluralité d'unités de cellules connectées en série, chacune des unités de cellules comprenant une cellule photoélectrique et une cellule tampon connectées en série, la dernière unité de cellules de chacune des colonnes de cellules étant connectée au registre à décalage. Le procédé comprend l'opération consistant à répéter les étapes suivantes: permettre la détection de la lumière reçue à partir d'un objet, produisant de ce fait une charge par les cellules photoélectriques; transférer la charge dans chacune des unités de cellules depuis les cellules photoélectriques vers les cellules tampon; transférer la charge depuis la cellule tampon de la dernière unité de cellules vers le registre à décalage; inhiber la détection de lumière vers les cellules photoélectriques; et transférer la charge en aval entre les cellules tampon, vers le registre à décalage, à partir d'une cellule tampon d'une unité de cellules sélectionnée vers une cellule
photoélectrique d'une unité de cellules suivante.
Selon un autre aspect de l'invention, on propose un procédé pour commander un dispositif TDI CCD, celui-ci comprenant une pluralité de colonnes de cellules, chacune des colonnes de cellules comprenant une pluralité d'unités de cellules et au moins une dernière unité de cellules, chacune des unités de cellules comprenant une cellule photoélectrique et une cellule tampon connectées en série, chacune des dernières unités de cellules comprenant une cellule photoélectrique et étant, de plus, connectée à un registre à décalage. Le procédé comprend l'opération consistant à répéter les étapes suivantes: permettre la détection de la lumière reçue à partir d'un objet, produisant de ce fait une charge par les cellules photoélectriques; transférer la charge dans chacune des unités de cellules depuis les cellules photoélectriques vers les cellules tampon; transférer la charge depuis chacune des dernières unités de cellules vers le registre à décalage; inhiber la détection de lumière vers les cellules photoélectriques; et transférer la charge en aval entre les unités de cellules vers le registre à décalage, depuis une cellule tampon d'une unité de cellules sélectionnée vers une cellule
photoélectrique d'une unité de cellules suivante.
Selon un aspect supplémentaire de l'invention, on propose un procédé pour commander un dispositif TDI CCD, celui-ci comprenant une pluralité de colonnes de cellules, chacune des colonnes de cellules comprenant une pluralité d'unités de cellules connectées en série, chacune des unités de cellules comprenant une cellule photoélectrique, une première cellule tampon, connectée en série à la cellule photoélectrique et une seconde cellule tampon connectée en série à la première cellule tampon, la dernière unité de cellules de chacune des colonnes de cellules étant connectée au registre à décalage. Le procédé comprend l'opération consistant à répéter les étapes suivantes: permettre la détection de la lumière reçue à partir d'un objet, produisant de ce fait une charge par les cellules photoélectriques; transférer la charge dans chacune des unités de cellules depuis les cellules photoélectriques vers les premières cellules tampon; inhiber la détection de lumière vers les cellules photoélectriques; transférer la charge en aval entre les unités de cellules vers le registre à décalage, depuis une seconde cellule tampon d'une unité de cellules sélectionnée vers une cellule photoélectrique d'une unité de cellules suivante, transférer la charge dans chacune des unités de cellules depuis les premières cellules tampon vers les secondes cellules tampon; et transférer la charge depuis la seconde cellule tampon de la dernière unité de cellules vers le registre à décalage. Chacun des procédés ci-dessus peut également comprendre les étapes consistant à transférer une charge depuis le registre à décalage, à remettre à zéro les cellules photoélectriques, à permettre l'exposition en inhibant la remise à zéro des cellules photoélectriques et à inhiber l'exposition en permettant la remise à zéro des cellules
photoélectriques.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La présente invention sera plus totalement comprise et
appréciée à partir de la description détaillée qui suit
prise conjointement avec les dessins, sur lesquels: la figure lA est un diagramme d'un capteur TDI CCD selon un art antérieur; la figure lB est un diagramme de synchronisation d'un capteur TDI classique de la figure lA; la figure 2A est une illustration schématique d'un capteur TDI CCD, fabriqué et fonctionnant selon un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 2B est un schéma électrique du capteur TDI CCD de la figure 2A et de son mécanisme de remise à zéro; la figure 3 est un diagramme de synchronisation du capteur TDI CCD des figures 2A et 2B, fonctionnant selon un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 4A est une illustration schématique d'un capteur TDI CCD, fabriqué et fonctionnant selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 4B est un schéma électrique du capteur TDI CCD de la figure 4A; la figure 4C est une illustration schématique d'un capteur TDI CCD, fabriqué et fonctionnant selon un mode de réalisation préféré supplémentaire de l'invention; la figure 5 est un diagramme de synchronisation du dispositif des figures 4A et 4B, fonctionnant selon un mode de réalisation préféré supplémentaire de l'invention; la figure 6 est une illustration schématique d'un capteur TDI CCD, fabriqué et fonctionnant selon encore un autre mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 7 est une illustration schématique d'une unité de cellules, réalisée et fonctionnant selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 8 est une illustration schématique tridimensionnelle d'un capteur TDI et d'un registre à décalage, fabriqués selon encore un mode de réalisation préféré supplémentaire de la présente invention; la figure 9 est une illustration schématique sous forme d'organigramme d'un procédé pour commander un capteur TDI CCD de la figure 2A, fonctionnant selon encore un autre mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 10 est une illustration schématique sous forme d'organigramme d'un procédé pour commander le capteur TDI CCD de la figure 4A, fonctionnant selon encore un mode de réalisation supplémentaire de la présente invention; la figure 11 est une illustration schématique d'un diagramme de synchronisation multiple, pour commander le capteur TDI CCD de la figure 8, selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention; et la figure 12 est une illustration schématique sous forme d'organigramme d'un procédé pour commander le dispositif de la figure 8, fonctionnant selon encore un
autre mode de réalisation préféré de la présente invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION PREFERES.
Avec référence maintenant aux figures 2A et 2B, la figure 2A est une illustration schématique d'un capteur TDI CCD, généralement référencé 200, fabriqué et fonctionnant selon un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 2B est un schéma électrique du capteur TDI CCD 200 et de son mécanisme de remise à zéro. Le capteur 200, également appelé capteur à tampon unique, comprend une pluralité de rangées de cellules photoélectriques, généralement référencées 210, et une pluralité de rangées de cellules tampon, généralement référencées 2 1 2 (référencées individuellement par les suffixes A, B, etc.) et un registre à décalage horizontal 232. Chacune des rangées de cellules photoélectriques 210 comprend une pluralité de cellules photoélectriques, généralement référencées 202 (référencées individuellement par les suffixes A, B, etc.) et des
électrodes de transfert de charge vertical 203 associées.
Chacune des rangées de cellules tampon 212 comprend une pluralité de cellules tampon, généralement référencées 204 et des électrodes de transfert de charge vertical 205 associées (référencées individuellement par les suffixes A, B, etc.) dans lesquelles chaque cellule tampon 204 est couverte de sorte qu'elle ne puisse pas être affectée par la lumière. Les électrodes 203 et 205 sont
seulement montrées sur la figure 2B.
Les cellules photoélectriques 202 génèrent une charge lorsqu'elles sont exposées à la lumière. La charge dans chaque cellule photoélectrique 202 est ensuite transférée vers la cellule tampon 204 contiguë en aval. Selon le présent exemple, le transfert de charge est effectué en appliquant des potentiels selon la synchronisation appropriée aux électrodes CCD d'une cellule photoélectrique 202 prédéterminée et d'une cellule tampon 204 contiguë en aval. Chaque cellule photoélectrique 202 a un mécanisme de remise à zéro 214 associé, qui peut être réalisé dans une
structure horizontale, une structure verticale et similaire.
Fondamentalement, il consiste en une porte de transfert 216 (figure 2B) et un drain de remise à zéro 218, pour drainer les charges provenant des cellules photoélectriques vers le potentiel de remise à zéro Vr. Selon le présent exemple, les portes de remise à zéro de toutes les cellules photoélectriques sont contrôlées en commun par un signal de synchronisation TLR 220. La structure de remise à zéro peut également être utilisée comme dispositif anti-flou et pour
la sélection d'étage.
La structure de remise à zéro peut également être utilisée comme dispositif anti-flou en fournissant au drain de remise à zéro 218 un potentiel anti-flou de sorte que, lorsqu'une cellule photoélectrique a un excédent de charge, la porte de transfert 216 est mise à l'état passant et les
charges excédentaires sont évacuées.
Selon le présent exemple, la cellule tampon 204 est utilisée pour le stockage intermédiaire de la charge générée dans la cellule photoélectrique 202, ce qui permet la remise à zéro de la cellule photoélectrique 202 et le décalage de la charge vers la cellule photoélectrique suivante à l'instant approprié. Selon le présent exemple, la longueur verticale d'une cellule tampon AY2 est rendue plus courte que la longueur verticale d'une cellule photoélectrique AY1 afin de minimiser un sous-échantillonnage possible (couverture incomplète) de l'objet dans la direction Y, ce qui peut arriver lorsqu'on applique de courtes périodes
d'exposition et une faible vitesse.
On fait également référence à la figure 3 qui est un diagramme de synchronisation d'un capteur TDI CCD 200, fonctionnant selon un mode de réalisation préféré de l'invention. La ligne 252 représente le signal de synchronisation en ce qui concerne le mouvement relatif entre le capteur 200 et l'objet détecté. La ligne 254 représente la séquence de remise à zéro d'exposition des cellules photoélectriques, o TExp est une période d'exposition. La ligne 256 représente la séquence dans laquelle la charge est transférée depuis une cellule photoélectrique vers une cellule tampon contiguë en aval, généralement référencée Tc.e, La ligne 258 représente la séquence dans laquelle la charge est transférée depuis la cellule tamponvers une cellule photoélectrique contiguë en aval, généralement référencée TB,. La ligne 260 représente la séquence dans laquelle la charge est transférée depuis la dernière cellule tampon 212E vers le registre à décalage horizontal, TLBSR. La ligne 262 représente le temps dans lequel les charges sont décalées du registre à décalage
horizontal 232 vers la sortie 234.
Le signal de synchronisation 252 est déterminé conformément au mouvement relatif entre le capteur 200 et
l'objet détecté.
TLR représenté par la ligne 254 est le signal qui est utilisé pour remettre à zéro les cellules photoélectriques 202, dans lequel le niveau haut représente une commande de remise à zéro et le niveau bas représente une commande d'exposition pour accumuler une charge. Une fois que TLR est passé au niveau bas, la charge est transférée depuis une cellule tampon vers la cellule photoélectrique contiguë en aval. Ce transfert de charge est effectué à une période de temps représentée par T3 SC, référencé 258. Après la période d'exposition TzXP, la charge est transférée depuis une cellule photoélectrique prédéterminée vers la cellule tampon
contiguë en aval, représentée par Tc B, référencé 256.
Le temps entre le front descendant de TLR et le
commencement (front montant) de TcXB est le temps d'exposi-
tion Tx.P réel. Une fois que le transfert de charge depuis une cellule photoélectrique 202 vers une cellule tampon 204 est achevé, représenté par le front descendant de TC,,, TR passe au niveau haut et la cellule photoélectrique 202 est remise à zéro. La remise à zéro de la cellule photoélectrique est exécutée en drainant la charge dans la cellule photoélectrique 202 vers un potentiel de remise à zéro vr 222. La cellule photoélectrique 202 est maintenue à l'état de remise à zéro jusqu'à ce que l'objet ait fini de parcourir la distance de AY=AY,+AY2, sur le plan image, qui est l'espacement entre deux cellules photoélectriques
contiguës.
Ensuite, après le front montant suivant du signal de synchronisation de mouvement de l'objet 252, TLR passe au niveau bas, c'est-à-dire que la remise à zéro est inhibée, la charge est transférée depuis une cellule tampon 204 vers une cellule photoélectrique 202 contiguë en aval. Au même instant, cette cellule photoélectrique commence à générer et à accumuler plus de charges, du fait de la lumière provenant
de l'objet détecté.
Ainsi, tandis que l'objet se déplace verticalement du haut vers le bas du capteur, il est exposé à toutes les cellules photoélectriques 202 dans une colonne du capteur 200. Les charges accumulées sont transférées depuis une cellule photoélectrique vers une cellule tampon contiguë et, de plus, vers la cellule photoélectrique suivante alors que l'objet se déplace depuis une cellule photoélectrique vers la cellule photoélectrique suivante sur le plan image du
capteur 200, ajoutant les charges d'une cellule photo-
électrique aux charges de la cellule photoélectrique suivante. Ainsi, la charge provenant de la dernière cellule tampon, au bas du réseau 230 comportant N cellules photoélectriques, arrivant au registre à décalage horizontal 232, représente N fois les expositions de l'objet à la cellule photoélectrique 202. L'exposition totale est égale à N fois le temps d'exposition appliqué multiplié par la taille d'une cellule photoélectrique de AY1 sur Ax (figure
2A), o AX est la largeur d'une cellule photoélectrique.
Le transfert de charge depuis la dernière rangée tampon du réseau vers le registre à décalage horizontal 232 peut être contrôlé séparément et est effectué pendant le temps TLB -sR. Ce transfert peut être exécuté au même instant avec l'autre transfert TBc depuis les cellules tampon vers les cellules photoélectriques ou il est peut effectué
juste après le transfert.B, depuis les cellules photo-
électriques vers les cellules tampon. Le décalage horizontal des charges, dans le registre à décalage horizontal (HSR) 232, vers la sortie 234 peut être effectué après le
transfert TB, + ESR.
On remarquera qu'un mécanisme de remise à zéro peut être adapté pour remettre à zéro les cellules tampon également. Le capteur 200 surmonte l'inconvénient de l'art antérieur en contrôlant la période de temps d'exposition des cellules photoélectriques, éliminant ainsi l'effet de la
vitesse relative variable de l'objet détecté.
La présente invention fournit un coefficient de
remplissage qui est proche de 100 %.
Avec référence maintenant aux figures 4A et 4B, la figure 4A est une illustration schématique d'un capteur TDI CCD, généralement référencé 400, fabriqué et fonctionnant
selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention.
La figure 4B est un schéma électrique du capteur TDI CCD 400 et de son mécanisme de remise à zéro. Le capteur 400, également appelé capteur à double tampon, comprend une pluralité de colonnes de cellules, généralement référencées 420 (référencées individuellement par les suffixes A, B, etc.) et un registre à décalage horizontal 432. Chaque colonne 420 comprend une pluralité d'unités de cellules 430 (référencées individuellement par les suffixes A, B, etc.), dans lesquelles chaque unité de cellules comprend une cellule photoélectrique 402, une première cellule tampon 404 et une seconde cellule tampon 406. Le capteur 400 comprend également des électrodes de transfert de charge vertical 403 (référencées individuellement par les suffixes A, B, etc.), associées aux cellules photoélectriques 402 et aux cellules tampon 404 et 406 (chacune d'elles étant référencée par les suffixes A, B, etc. ) et un mécanisme de remise à zéro 408, pour remettre à zéro la cellule photoélectrique 402. Selon la présente invention, chacune des première et seconde cellules tampon 404 et 406, dans une unité de cellules 430, comprend un mécanisme de décalage de charge qui fournit une
synchronisation indépendante de transfert de charge.
Selon la présente invention, la longueur verticale AY d'une cellule photoélectrique 402 est égale aux longueurs verticales combinées d'une première cellule tampon 404 et d'une seconde cellule tampon 406. Autrement dit, la longueur verticale d'une unité de cellules 430 est égale au double de
la longueur verticale AY de la cellule photoélectrique 402.
La synchronisation du transfert de charge entre les différentes cellules est périodique, synchronisée par rapport au mouvement entre le capteur 400 et l'objet
détecté.
On notera que la structure d'un mécanisme de remise à zéro n'est pas limitée à des structures verticales. Selon d'autres aspects de l'invention, la structure du mécanisme de remise à zéro peut être soit horizontale, verticale et
horizontale combinées, et similaire.
On fait également référence à la figure 4C, qui est une illustration schématique du capteur TDI CCD, généralement référencé 450, et de son mécanisme de remise à zéro, fabriqués et fonctionnant selon un mode de réalisation
préféré supplémentaire de l'invention.
Le capteur TDI CCD 450 est un CCD de type à tampon double, généralement similaire au capteur TDI CCD 400 (figure 4A) avec un mécanisme de remise à zéro autrement structuré. Une rangée de cellules photoélectriques 452A est suivie d'une première rangée de cellules tampon 454A et d'une seconde rangée de cellules tampon 456A. Une rangée de cellules photoélectriques 452B est suivie d'une première rangée de cellules tampon 454B et d'une seconde rangée de
cellules tampon 456B.
La structure d'électrodes de remise à zéro est horizontale dans laquelle chaque électrode contrôle une rangée de cellules. Dans le présent exemple, l'électrode de remise à zéro 460A remet à zéro la rangée de cellules photoélectriques 452A et l'électrode de remise à zéro 460B
remets à zéro la rangée de cellules photoélectriques 452B.
On notera qu'une telle structure de remise à zéro permet une
sélection de niveau pour contrôler le temps d'exposition.
Dans le présent exemple, si l'électrode 460B maintient la remise à zéro vers la rangée de cellules photoélectriques 452B, alors, toute rangée précédant la rangée 452B, telle que la rangée de cellules photoélectriques 452A, est sensiblement désactivée. Dans un tel cas, la charge transférée depuis la rangée de cellules photoélectriques 452A via les rangées de cellules tampon 454A et 456A sera évacuée lorsqu'elle arrivera à la rangée de cellules
photoélectriques 452B.
On fait également référence à la figure 5 qui est un diagramme de synchronisation du dispositif 400, fonctionnant selon un mode de réalisation préféré supplémentaire de l'invention. La ligne 502 représente le signal de synchronisation en ce qui concerne le mouvement relatif entre le capteur 400 et l'objet détecté. La ligne 504 représente la séquence de remise à zéro d'exposition des cellules photoélectriques, o TExp est une période d'exposition. La ligne 506 représente la séquence dans laquelle la charge est transférée depuis une cellule photoélectrique vers une première cellule tampon de la même unité de cellules, généralement référencée TC,. ou 526. La ligne 508 représente la séquence dans laquelle la charge est transférée depuis une première cellule tampon vers une seconde cellule tampon de la même unité de cellules, généralement référencée TB, -B2 ou 528. La ligne 510 représente la séquence dans laquelle la charge est transférée depuis la seconde cellule tampon d'une première unité vers une cellule photoélectrique d'une unité de cellules contiguë en aval, généralement référencée TB2-C. La ligne 512 représente la séquence dans laquelle la charge est transférée depuis une première cellule tampon vers une seconde cellule tampon, dans la dernière unité de cellules 430a, généralement référencée TL1- L2 ou 532. La ligne 514 représente la séquence dans laquelle la charge est transférée depuis une seconde cellule tampon, dans la dernière unité de cellules 430a, vers le registre à décalage horizontal, TLB2 HsR (ou 432), généralement référencé 534. La ligne 516 représente le temps dans lequel les charges sont décalées du registre à décalage horizontal 232 vers la
sortie 434, généralement référencée 536.
Le signal de synchronisation de mouvement de l'objet 502 passe au niveau haut une fois que l'objet a terminé un déplacement de AY sur le plan image. C'est le commencement d'une période de ligne. TLR passe ensuite au niveau bas et les cellules photoélectriques commencent à accumuler des charges générées par la lumière. Une fois que TLR est passé au niveau bas, la charge, stockée par exemple dans la cellule tampon 406a, est transférée vers la cellule photoélectrique verticalement contiguë suivante 402b, pendant la période de temps TB2-zc. Au même instant, ou plus tard, les charges stockées dans la première cellule tampon 404a sont transférées vers la seconde cellule tampon 406a de la même unité de cellules 430, conformément, pendant la
période de temps TBI B2.
Les charges transférées depuis les secondes cellules tampon 406a vers les cellules photoélectriques 402b sont ajoutées aux charges générées par la lumière dans la cellule photoélectrique 402b. Après le temps d'exposition requis TEXP, les charges accumulées dans une cellule photoélectrique prédéterminée 402b sont transférées, pendant Tc BI, vers la première cellule tampon verticalement contiguë suivante en aval 404b. La première cellule tampon 404b stocke la charge, tandis qu'une remise à zéro est appliquée à la cellule
photoélectrique 402b, indiquée par l'état haut TLR.
Le temps d'exposition des cellules photoélectriques est en réalité le temps entre le front descendant de TLR et le front montant de T, *,. Les cellules photoélectriques sont maintenues en état de remise à zéro, par TiR, jusqu'au commencement de la période de ligne suivante, une fois que l'objet a parcouru la distance AY sur le plan (capteur) image. Ensuite, la remise à zéro est de nouveau désactivée, les charges maintenues dans la seconde cellule tampon 406b sont transférées dans la cellule photoélectrique contiguë en aval suivante 402c de l'unité de cellules suivante dans la colonne 420b et la cellule photoélectrique accumule de nouvelles charges générées par la lumière avec les charges transférées à partir de la seconde cellule tampon contiguë. Les charges générées par la lumière représentant l'objet, détecté au préalable par la cellule photoélectrique précédente dans une colonne prédéterminée, sont transférées à travers une première cellule tampon 404 et une seconde cellule tampon 406 vers la cellule photoélectrique 402 suivante, pendant la période de temps pendant laquelle l'objet se déplace depuis une cellule photoélectrique prédéterminée vers la cellule photoélectrique suivante en
aval dans une colonne prédéterminée 420, sur le plan image.
Par exemple, dans la cellule photoélectrique 402c, les charges nouvellement générées par la lumière sont ajoutées aux charges accumulées par la cellule photoélectrique
précédente 402b.
Ce traitement continue jusqu'à ce que les charges représentant l'objet détecté atteignent la première cellule tampon 404x de la dernière unité de cellules 430a. La charge est transférée depuis la première cellule tampon 404x vers la seconde cellule tampon 406x, à TLB1. LB2. La charge est transférée depuis la seconde cellule tampon 406x vers
le registre à décalage horizontal (HSR) 432, à T2 -. SR.
Selon un premier aspect de l'invention, TLBI _LB2 et TLB2.-- HBR peuvent être mis en séquence au même instant, comme indiqué
par les numéros de référence 532a et 534a (figure 5).
Selon un autre aspect de l'invention TLBl ->L2 et TB2 -*HSR peuvent être mis en séquence, plus tôt, après Tc..B, comme indiqué par les numéros de référence 532b et 634b. Le transfert de charge, dans toutes les colonnes 420 à la dernière unité de cellules 430a, vers le registre à décalage horizontal (HSR) 432 et, de plus, vers la sortie 434, est mis en séquence après le transfert de charge vertical depuis la seconde cellule tampon 404x, dans chaque colonne, vers le registre à décalage horizontal 432. Ainsi, si le capteur 400 comporte N cellules photoélectriques dans une colonne 420, alors, la sortie représentera l'objet exposé N fois le temps d'exposition appliqué, par les cellules photoélectriques de
taille AY sur AX.
L'avantage de l'architecture à double tampon par rapport à l'architecture à tampon unique consiste en ce qu'il n'y a pas de sous- échantillonnage d'un objet dans l'architecture à double tampon. Le capteur 400 couvre un objet détecté en pleine couverture, dans la direction de
mouvement.
On fait maintenant référence à la figure 6 qui est une illustration schématique d'un capteur de dispositif à couplage de charge à temps de retard et à intégration, généralement référencé 600, fabriqué et fonctionnant selon
encore un autre mode de réalisation préféré de l'invention.
Le détecteur 600 comprend un registre à décalage horizontal 632 et une pluralité de colonnes de cellules généralement désignées 630, qui comprennent une pluralité d'unités de
cellules 620 et une dernière cellule photoélectrique 610L.
Chacune des unités de cellule comprend une cellule photoélectrique, généralement désignée 610 (référencées individuellement par les suffixes A, B, etc.) et au moins une cellule tampon, généralement désignée 612 (référencée individuellement par les suffixes A, B, etc.). Dans le présent exemple, les unités 620 comprennent une cellule
tampon unique.
Selon le présent mode de réalisation, la charge générée et accumulée dans la dernière cellule photoélectrique 610L est transférée directement vers le registre à décalage horizontal 632, éliminant ainsi tout retard entraîné par d'autres transferts vers des cellules tampon intermédiaires
ou toute perte de zone de dispositif à couplage de charge.
On fait maintenant référence à la figure 7 qui est une illustration schématique d'une unité de cellules, généralement référencée 750, réalisée et fonctionnant selon
un autre mode de réalisation préféré de la présente invention.
L'unité de cellules 750 comprend une cellule photoélectrique 752 et une cellule tampon 754 qui est située au-dessous de la cellule photoélectrique 752. On notera que l'unité de cellules 750 comprend également des électrodes qui fonctionnent pour décaler les charges depuis la cellule photoélectrique 752 vers la cellule tampon 754 ainsi que des électrodes pour décaler les charges depuis la cellule tampon 754 vers la cellule tampon 754 contiguë suivante et un
mécanisme de remise à zéro.
La cellule photoélectrique 752 détecte la lumière, produisant de ce fait une charge. A la fin de l'opération de production de charge, la charge est transférée en aval vers les cellules tampon 754. Ensuite, les charges sont transférées depuis les cellules tampon 754 en avant, vers la
cellule tampon 754 contiguë suivante qui se trouve au-
dessous de la cellule photoélectrique 752 contiguë suivante.
Un avantage du présent mode de réalisation consiste en ce que la disposition de la cellule tampon 754 au-dessous de la cellule photoélectrique 752 maximise la zone d'exposition
de l'unité de cellules 750 et minimise la zone de silicium.
Un autre avantage du présente mode de réalisation consiste en ce que, une fois que la charge est transférée depuis la cellule photoélectrique vers la cellule tampon, elle ne doit plus être transférée vers une autre cellule photoélectrique, comme cela sera décrit ci- après,
simplifiant ainsi la synchronisation du transfert de charge.
On fait maintenant référence à la figure 8 qui est une illustration schématique tridimensionnelle d'un capteur TDI CCD, généralement référencé 700, et d'un registre à décalage, généralement référencé 730, fabriqués selon encore un mode de réalisation préféré supplémentaire de la présente invention. Le capteur TCD CCD 700 comprend une pluralité d'unités de cellules 702, 708, 714, 718 et 726, qui sont généralement
identiques à l'unité de cellules 750 de la figure 7.
L'unité de cellules 702 comprend une cellule photoélectrique 704 et une cellule tampon 706. L'unité de cellules 708 comprend une cellule photoélectrique et une cellule tampon 712. L'unité de cellules 714 comprend une cellule photoélectrique 715 et une cellule tampon 716. L'unité de cellules 718 comprend une cellule photoélectrique 720 et une cellule tampon 722. Le registre à décalage 730
comprend quatre cellules: 732, 734, 736 et 738.
Les cellules photoélectriques 704, 710, 715 et 720 détectent la lumière et produisent une charge en
conséquence, pendant une période de temps d'exposition.
Lorsque la période de temps d'exposition s'est écoulée, la charge est transférée en aval vers la cellule tampon respective. En conséquence, la charge accumulée dans chacune des cellules photoélectriques 704, 710, 715 et 720 est transférée en aval vers les cellules tampon 706, 712, 716 et 722, respectivement, et les cellules photoélectriques sont maintenues en état de remise à zéro jusqu'à ce que la
période d'exposition suivante commence.
Ensuite, la charge est transférée à un niveau en aval.
Cela signifie que la charge de la cellule tampon 722 est transférée vers la cellule 732 du registre à décalage 730, la charge de la cellule tampon 716 est ensuite transférée vers la cellule tampon 722, la charge de la cellule tampon 712 est transférée vers la cellule tampon 716 et la charge de la cellule tampon 706 est transférée vers la cellule tampon 712. On notera que les transferts de charge entre les
cellules tampon sont effectués en cascade.
Lorsque les cellules tampon transfèrent une charge entre elles, les cellules photoélectriques peuvent être soumises à la lumière, produisant de ce fait davantage de charge. Lorsque les cellules tampon ont fini de transférer la charge entre elles, la charge qui est maintenant produite dans les cellules photoélectriques peut alors être transférée vers les cellules tampon et y être accumulée avec
la charge transférée depuis les cellules précédentes.
On fera à présent une description de la détection d'un
objet qui se déplace le long des unités de cellules 702, 708, 714 et 718. D'abord, l'objet fait face à la cellule photoélectrique 702, tandis que la cellule photoélectrique 704 génère une charge lors de la détection de la lumière reçue à partir de l'objet. Lorsque l'objet s'est déplacé vers l'unité de cellules 710, la charge générée dans la cellule photoélectrique 704 est transférée vers la cellule tampon 706 et, de plus, transférée vers la cellule tampon 712. L'objet fait maintenant face à l'unité de cellules 708, tandis que la cellule photoélectrique 710 produit une charge lors de la détection de la lumière reçue à partir de l'objet. Lorsque l'objet s'est déplacé vers l'unité de cellules 714, la charge générée par la cellule photoélectrique 710 est transférée vers la cellule tampon 712 qui ajoute cette charge à la charge reçue à partir de la cellule tampon 706. Ensuite, la charge accumulée dans la cellule tampon 712 est transférée vers la cellule tampon 716. Lorsque l'objet fait face à l'unité de cellules 714, la cellule photoélectrique 715 génère une charge lors de la détection de la lumière reçue à partir de l'objet. Lorsque l'objet s'est déplacé vers l'unité de cellules 718, alors, la charge générée par la cellule photoélectrique 715 est transférée vers la cellule tampon 716 qui l'ajoute à la charge reçue à partir de la cellule tampon 712. Ensuite, la charge accumulée dans la cellule tampon 716 est transférée
vers la cellule tampon 722.
Lorsque l'objet fait face à l'unité de cellules 718, alors, la cellule photoélectrique 720 génère une charge lors
de la détection de la lumière reçue à partir de l'objet.
Lorsque l'objet ne fait plus face à l'unité de cellules 718, alors, la charge générée par la cellule photoélectrique 720 est transférée vers la cellule tampon 722, qui l'ajoute à la charge reçue à partir de la cellule tampon 718. La cellule tampon 722 comprend maintenant la charge totale générée par les cellules photoélectriques 704, 710, 715 et 720 qui concerne l'image de l'objet tel que détecté par chacune de ces cellules tampon. Enfin, la charge accumulée dans la cellule tampon 722 est transférée vers la cellule 732 de
l'unité de registre à décalage 730.
On notera que la même opération se produit dans le reste des colonnes du détecteur TDI CCD 700 à cet instant, toutes les cellules tampon de la dernière rangée (la rangée de l'unité de cellules 718), transfèrent leurs charges vers les cellules respectives 732, 734, 736 et 738. A cet instant, les charges sont transférées de manière horizontale vers la droite vers une unité de stockage (non montrée) pour
un traitement supplémentaire.
On fait maintenant référence à la figure 9 qui est une illustration schématique sous forme d'organigramme d'un procédé pour commander le capteur TDI CCD de la figure 2A, fonctionnant selon encore un autre mode de réalisation
préféré de la présente invention.
A l'étape 800, les cellules photoélectriques du dispositif 200 sont activées, afin de leur permettre de détecter la lumière reçue à partir d'un objet, produisant de
ce fait une charge.
A l'étape 802, la charge, accumulée dans chacune des cellules photoélectriques, est transférée vers la cellule associée contiguë. Pour la plupart des cellules photoélectriques, la cellule contiguë est la cellule tampon contiguë. Par conséquent, la charge provenant de la cellule photoélectrique 210A est transférée vers la cellule tampon 212A. On notera que dans les capteurs TDI, selon la présente invention, qui n'ont pas de cellules tampon après la dernière cellule photoélectrique, tels que le dispositif 600 de la figure 6, la cellule contiguë de la dernière cellule photoélectrique est la cellule respective dans le registre à décalage. Dans ces cas, la charge provenant de la dernière cellule photoélectrique est transférée vers le registre à
décalage.
On notera que si la structure TDI comprend des cellules tampon après la dernière cellule photoélectrique, la charge provenant de cette dernière cellule photoélectrique est transférée vers la cellule respective du registre à décalage
après être passée à travers ces cellules tampons.
A l'étape 804, les cellules photoélectriques du dispositif 200 sont désactivées. On notera que cette activation ou cette désactivation comme aux étapes 804 et 800, peuvent être mises en oeuvre en appliquant une tension constante prédéterminée sur les cellules photoélectriques, permettant et inhibant la remise à zéro vers les cellules
photoélectriques et similaire.
A l'étape 806, la charge dans chacune des cellules tampon est transférée vers la cellule photoélectrique suivante. Par conséquent, la charge provenant de la cellule tampon 212A est transférée vers la cellule photoélectrique suivante qui est la cellule photoélectrique 210B. La cellule contiguë de la dernière cellule tampon est la cellule respective dans le registre à décalage. Par conséquent, la charge provenant de la cellule tampon 212E est transférée
vers le registre à décalage 232.
A l'étape 808, la charge est décalée hors du registre à décalage. On fait maintenant référence à la figure 10 qui est une illustration schématique sous forme d'organigramme d'un procédé pour commander le capteur TDI CCD 400 de la figure 4A, fonctionnant selon encore un mode de réalisation
supplémentaire de la présente invention.
A l'étape 850, la cellule photoélectrique Pi est activée, afin de détecter la lumière reçue à partir d'un
objet, produisant de ce fait une charge.
A l'étape 852, la charge est transférée depuis la cellule tampon BsECoDi-1 vers la cellule photoélectrique Pi pour être accumulée avec une charge nouvellement générée photoélectriquement. Selon le présent exemple, la charge contenue dans la cellule tampon 406A est transférée vers la
cellule photoélectrique 402B.
A l'étape 854, la charge est transférée depuis la cellule tampon BIIRST, i vers la cellule tampon associée contiguë suivante B1SECOD,i. Dans le présent exemple, la charge est transférée depuis la cellule tampon 404A vers la cellule
tampon 406A.
A l'étape 856, la charge produite par la cellule photoélectrique est transférée depuis la cellule photoélectrique Pi vers la cellule suivante. Pour la plupart des cellules photoélectriques, la cellule suivante est la cellule tampon associée contiguë BIRSTi. Par exemple, la charge provenant de la cellule photoélectrique 402A est transférée vers la cellule tampon 402B. A l'étape 858, les cellules photoélectriques du dispositif 400 sont désactivées. A l'étape 860, les cellules photoélectriques du
dispositif 400 sont remises à zéro.
A l'étape 862, la charge provenant de la dernière cellule tampon est transférée vers la cellule respective du registre à décalage après. Dans le présent exemple, la charge est transférée depuis la cellule tampon 406X vers le
registre à décalage 432.
A l'étape 864, la charge provenant de la cellule tampon BFIRST,LAST esttransférée vers la cellule tampon BsCoSD,LAST. Dans le présent exemple, la charge est transférée depuis la
cellule tampon 404X vers la cellule tampon 406X.
Ensuite, le procédé est répété à partir de l'étape 850, tandis que la cellule photoélectrique Pi+, produit une charge et ajoute cette charge nouvellement produite à la charge qui a été transférée précédemment depuis la cellule tampon
* BSECORD,i, accumulant ainsi une charge.
A l'étape 866, la charge située dans la cellule du registre à décalage est transférée vers une unité de
stockage, pour être davantage traitée et affichée.
On notera que les étapes de ce procédé peuvent être exécutées dans un ordre différent dans lequel, par exemple, les étapes 862 et 864 sont exécutées avant l'étape 852. Pour
plus d'explication, on se référera à la figure 5.
On fait maintenant référence à la figure 11 qui est une illustration schématique d'un diagramme de synchronisation multiple, pour commander le capteur TDI CCD 700 de la figure 8, selon un autre mode de réalisation préféré de la
présente invention.
Le diagramme 900 représente la synchronisation fournie par un dispositif de contrôle, représentant le mouvement d'un objet qui est détecté par le capteur TDI CCD 700. La période de temps 910 est un signal qui représente le fait que l'objet est maintenant face aux unités de cellules sélectionnées. Le diagramme 902 représente la synchronisation d'exposition et de remise à zéro de l'unité de cellules dans laquelle TEXP est la période de temps pendant laquelle une cellule photoélectrique de l'unité de cellules sélectionnée fonctionne pour générer une charge lors de la détection de la lumière reçue à partir de l'objet. La période de temps 912 est suivie d'une période de temps de remise à zéro TREsET 914 pendant laquelle la cellule photoélectrique de l'unité
de cellules sélectionnée est remise à zéro.
Le diagramme 904 représente la synchronisation de transfert de charge depuis les cellules photoélectriques vers les cellules tampon dans une unité de cellules sélectionnée. Pendant la période de temps 916, la charge générée par une cellule photoélectrique est transférée vers une cellule tampon située au-dessous de la cellule photoélectrique. Cette période de temps est située, en temps, tout à la fin de la période de temps d'exposition 912 TEXP. On notera que la charge qui est transférée depuis la cellule photoélectrique vers la cellule tampon est ajoutée à
la charge déjà présente dans la cellule tampon.
Le diagramme 906 représente la synchronisation du
transfert de charge de cellule tampon à cellule tampon.
Pendant la période de temps 918, la charge est transférée depuis une cellule tampon vers la cellule tampon suivante
vers le bas de la même colonne.
Le diagramme 908 représente la synchronisation du registre à décalage horizontal TSR. Pendant la période de temps 920, la charge située dans chacune des cellules du registre à décalage horizontal 730 est transférée pour être traitée et affichée par un matériel et un logiciel de
formation d'image.
On fait maintenant référence à la figure 12 qui est une illustration schématique sous forme d'organigramme d'une méthode pour commander le dispositif 700, fonctionnant selon encore un autre mode de réalisation préféré de la présente invention. A l'étape 870, le cellule photoélectrique Pi est activée afin de détecter la lumière reçue à partir d'un
objet, produisant de ce fait une charge.
A l'étape 872, la charge produite par la cellule photoélectrique Pi est transférée à partir de celle-ci vers la cellule tampon B. de la même unité de cellules. Dans le présent exemple, la charge accumulée dans la cellule photoélectrique 710 est transférée vers la cellule tampon 712. A l'étape 874, les cellules photoélectriques Pi sont désactivées. A l'étape 876, la charge contenue dans la cellule tampon Bi est transférée vers la cellule tampon contiguë suivante Bi+,. Au même moment, la charge contenue dans la dernière cellule tampon BLAST est transférée vers la cellule respective du registre à décalage. Dans le présent exemple, la charge est transférée depuis la cellule tampon 722 vers
la cellule 732 du registre à décalage.
A l'étape 878, la remise à zéro est appliquée à la cellule photoélectrique Pi. Comme énoncé ci-dessus, la structure unique prévue par la présente invention permet la remise à zéro des cellules photoélectriques, réduisant ainsi
l'effet de flou.
On notera que les étapes 878 et 876 peuvent être exécutées simultanément et généralement sans ordre
particulier l'une par rapport à l'autre.
A l'étape 880, la charge située dans la cellule du registre à décalage est transférée pour être davantage
traitée et affichée.
L'homme de l'art appréciera que la présente invention n'est pas limitée à ce qui a été particulièrement montré et
décrit ci-dessus.
Claims (19)
1. Dispositif à temps de retard et à couplage de charge à intégration (TDI CCD) caractérisé en ce qu'il comprend: une unité de transfert de charge; une unité de remise à zéro; un registre à décalage horizontal (534, 730); et au moins une colonne de cellules (420, 630) comprenant une pluralité d'unités de cellules (750) connectées en série, définissant un flux de charge en aval vers ledit registre à décalage horizontal (534, 730), dans lequel chacune de ladite pluralité d'unités de cellules (750) comprend une cellule photoélectrique, (102, 202, 610) générant une charge lorsqu'elle est en présence de lumière, et au moins une cellule tampon (204, 612) pour stocker la charge, ladite cellule photoélectrique (102, 202, 610) et ladite au moins une cellule tampon (204, 612) étant connectées en série, dans lequel ladite unité de transfert de charge, qui est connectée à chacune desdites cellules photoélectriques (102, 202, 610) et desdites cellules tampon (204, 612), contrôle ledit dispositif en transférant la charge en aval entre n'importe lesquelles desdites cellules et en transférant la charge depuis ladite au moins une colonne de cellules (420, 630) vers ledit registre à décalage horizontal (534, 730), et dans lequel ladite unité de remise à zéro remet à zéro chacune desdites cellules photoélectriques (102, 202, 610) une fois que la charge accumulée dans chacune desdites cellules photoélectriques (102, 202, 610) a été transférée à
partir de celles-ci.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que: chacune desdites unités de cellules (750) a une première longueur verticale, chacune desdites cellules photoélectriques (102, 202, 610) a une seconde longueur verticale, et ladite première longueur verticale est le double de
ladite seconde longueur verticale.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que: chacune desdites unités de cellules (750) a une première longueur verticale, chacune desdites cellules photoélectriques (102, 202, 610) a une seconde longueur verticale, et ladite première longueur verticale est sensiblement
identique à ladite seconde longueur verticale.
4. Dispositif selon les revendications 1 et 2,
caractérisé en ce que chacune desdites unités de cellules
(750) comprend deux cellules tampon (204, 612).
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une colonne de cellules (420, 630) comprend, de plus, une cellule photoélectrique (102, 202, 610) supplémentaire connectée en série audit registre à
décalage horizontal (534, 730).
6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites unités de cellules (750) comprend
une seule cellule tampon (204, 612).
7. Unité de cellules (750) destinée à être incorporée dans un TDI CCD, caractérisée en ce qu'elle comprend une cellule photoélectrique (102, 202, 610), générant et accumulant une charge lorsqu'elle est en présence de lumière, et au moins une cellule tampon (204, 612) pour stocker la charge, ladite cellule photoélectrique (102, 202, 610) et ladite au moins une cellule tampon (204, 612) étant
connectées en série.
8. Dispositif à temps de retard et à couplage de charge à intégration (TDI CCD), caractérisé en ce qu'il comprend: une unité de transfert de charge; une unité de remise à zéro; un registre à décalage horizontal (534, 730); et au moins une colonne de cellules (420, 630) comprenant une pluralité d'unités de cellules (750) connectées en série, définissant un flux de charge en aval vers ledit registre à décalage horizontal (534, 730), dans lequel chacune de ladite pluralité d'unités de cellules (750) comprend une cellule photoélectrique (102, 202, 610), générant une charge lorsqu'elle est en présence de lumière, et une cellule tampon (204, 612) pour stocker la charge, située au-dessous de ladite cellule photoélectrique (102, 202, 610), connectée à ladite cellule photoélectrique
(102, 202, 610),
dans lequel ladite unité de transfert de charge, qui est connectée à chacune desdites cellules photoélectriques (102, 202, 610) et desdites cellules tampon (204, 612), contrôle ledit dispositif en transférant la charge dans une unité de cellules (750) sélectionnée depuis une cellule photoélectrique (102, 202, 610) de ladite unité de cellules (750) sélectionnée vers une cellule tampon (204, 612) de ladite unité de cellules (750) sélectionnée, dans lequel ladite unité de transfert de charge contrôle, de plus, ledit dispositif en transférant la charge en aval entre lesdites cellules tampon (204, 612) vers ledit registre à décalage (534, 730), dans lequel ladite unité de remise à zéro remet à zéro chacune desdites cellules photoélectriques (102, 202, 610) une fois que la charge accumulée dans chacune desdites cellules photoélectriques (102, 202, 610) a été transférée à
partir de celles-ci.
9. Dispositif à temps de retard et à couplage de charge à intégration selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite unité de remise à zéro remet à zéro chacune desdites au moins une colonne de cellules (420, 630), individuellement.
10. Dispositif à temps de retard et à couplage de charge à intégration selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite unité de remise à zéro remet à zéro les
rangées individuelles desdites unités de cellules (750).
11. Unité de cellules (750) destinée à être incorporée dans un TDI CCD, caractérisée en ce qu'elle comprend une cellule photoélectrique (102, 202, 610), générant et accumulant une charge lorsqu'elle est en présence de lumière, et au moins une cellule tampon (204, 612) pour stocker la charge, ladite au moins une cellule tampon (204, 612) étant située au-dessous de ladite cellule
photoélectrique (102, 202, 610).
12. Procédé pour commander un dispositif TDI CCD, caractérisé en ce que le TDI CCD comprend une pluralité de colonnes de cellules (420, 630), chacune des colonnes de cellules (420, 630) comprenant une pluralité d'unités de cellules (750), chacune des unités de cellules (750) comprenant une cellule photoélectrique (102, 202, 610) et une cellule tampon (204, 612) connectée à celle-ci, située au-dessous de la cellule photoélectrique (102, 202, 610), chacune des cellules tampon (204, 612) des unités de cellules (750) étant connectée en série, définissant une structure en aval qui se termine dans un registre à décalage (534, 730), le procédé comprenant l'opération qui consiste à répéter les étapes suivantes: permettre une exposition auxdites cellules photoélectriques (102, 202, 610); détecter la lumière reçue à partir d'un objet, produisant de ce fait une charge par les cellules photoélectriques (102, 202, 610); transférer la charge dans chacune desdites unités de cellules (750) depuis lesdites cellules photoélectriques (102, 202, 610) vers lesdites cellules tampon (204, 612); inhiber l'exposition auxdites cellules photoélectriques (102, 202, 610); et transférer la charge en aval entre lesdites cellules tampon (204, 612), vers ledit registre à décalage (534, 730).
13.Procédé pour commander un dispositif TDI CCD, caractérisé en ce que le dispositif TDI CCD comprend une pluralité de colonnes de cellules (420, 630), chacune des colonnes de cellules (420, 630) comprenant une pluralité d'unités de cellules (750) connectées en série, chacune des unités de cellules (750) comprenant une cellule photoélectrique (102, 202, 610) et une cellule tampon (204, 612) connectées en série, la dernière unité de cellules (750) de chacune des colonnes de cellules (420, 630) étant connectée à un registre à décalage (534, 730), le procédé comprenant l'opération qui consiste à répéter les étapes suivantes: permettre la détection de la lumière reçue à partir d'un objet, produisant de ce fait une charge par lesdites cellules photoélectriques (102, 202, 610); transférer la charge dans chacune desdites unités de cellules (750) depuis lesdites cellules photoélectriques (102, 202, 610) vers lesdites cellules tampon (204, 612); transférer la charge depuis la cellule tampon (204, 612) de ladite dernière unité de cellules (750) vers ledit registre à décalage (534, 730); inhiber ladite détection de lumière vers lesdites cellules photoélectriques (102, 202, 610); et transférer la charge en aval entre lesdites cellules tampon (204, 612), vers ledit registre à décalage (534, 730), à partir d'une cellule tampon (204, 612) d'une unité de cellules (750) sélectionnée vers une cellule photoélectrique (102, 202, 610) d'une unité de cellules
(750) suivante.
14. Procédé pour commander un dispositif TDI CCD, caractérisé en ce que le dispositif TDI CCD comprend une pluralité de colonnes de cellules (420, 630), chacune des colonnes de cellules (420, 630) comprenant une pluralité d'unités de cellules (750) et une dernière unité de cellules (750), chacune des unités de cellules (750) comprenant une cellule photoélectrique (102, 202, 610) et une cellule tampon (204, 612) connectées en série, chacune des dernières unités de cellules (750) comprenant une cellule photoélectrique (102, 202, 610) et étant, de plus, connectée à un registre à décalage (534, 730), le procédé comprenant l'opération qui consiste à répéter les étapes suivantes: permettre la détection de la lumière reçue à partir d'un objet, produisant de ce fait une charge par lesdites cellules photoélectriques (102, 202, 610); transférer la charge dans chacune desdites unités de cellules (750) depuis lesdites cellules photoélectriques (102, 202, 610) vers lesdites cellules tampon (204, 612); transférer la charge depuis chacune desdites dernières unités de cellules (750) vers ledit registre à décalage
(534, 730);
inhiber ladite détection de lumière vers lesdites cellules photoélectriques (102, 202, 610); et transférer la charge en aval entre lesdites unités de cellules (750) vers ledit registre à décalage (534, 730), depuis une cellule tampon (204, 612) d'une unité de cellules (750) sélectionnée vers une cellule photoélectrique (102,
202, 610) d'une unité de cellules (750) suivante.
15. Procédé pour commander un dispositif TDI CCD, caractérisé en ce que le dispositif TDI CCD comprend une pluralité de colonnes de cellules (420, 630), chacune des colonnes de cellules (420, 630) comprenant une pluralité d'unités de cellules (750) connectées en série, chacune des unités de cellules (750) comprenant une cellule photoélectrique (102, 202, 610), une première cellule tampon (204, 612), connectée en série à la cellule photoélectrique (102, 202, 610), et une seconde cellule tampon (204, 612), connectée en série à la première cellule tampon (204, 612), la dernière unité de cellules (750) de chacune des colonnes de cellules (420, 630) étant connectée à un registre à décalage (534, 730), le procédé comprenant l'opération qui consiste à répéter les étapes suivantes: permettre la détection de la lumière reçue à partir d'un objet, produisant de ce fait une charge par lesdites cellules photoélectriques (102, 202, 610); transférer la charge dans chacune desdites unités de cellules (750) depuis lesdites cellules photoélectriques (102, 202, 610) vers lesdites premières cellules tampon
(204, 612);
inhiber ladite détection de lumière vers lesdites cellules photoélectriques (102, 202, 610); transférer la charge en aval entre lesdites unités de cellules (750) vers ledit registre à décalage (534, 730), depuis une seconde cellule tampon (204, 612) d'une unité de cellules (750) sélectionnée vers une cellule photoélectrique (102, 202, 610) d'une unité de cellules (750) suivante, transférer la charge dans chacune desdites unités de cellules (750) depuis lesdites premières cellules tampon (204, 612) vers lesdites secondes cellules tampon (204, 612); et transférer la charge depuis la seconde cellule tampon (204, 612) de ladite dernière unité de cellules (750) vers
ledit registre à décalage (534, 730).
16. Procédé selon les revendications 12, 13, 14 ou 15,
caractérisé en ce qu'il comprend, de plus, l'étape consistant à transférer la charge depuis ledit registre à
décalage (534, 730).
17. Procédé selon les revendications 12, 13, 14 ou 15,
caractérisé en ce qu'il comprend, de plus, l'étape consistant à remettre à zéro lesdites cellules
photoélectriques (102, 202, 610).
18. Procédé selon les revendications 12, 13, 14 ou 15,
caractérisé en ce que ladite étape consistant à permettre l'exposition comprend l'étape consistant à inhiber la remise à zéro vers lesdites cellules photoélectriques (102, 202, 610).
19. Procédé selon les revendications 12, 13, 14 ou 15,
caractérisé en ce que ladite étape consistant à inhiber l'exposition comprend l'étape consistant à permettre la remise à zéro vers lesdites cellules photoélectriques
(102, 202, 610).
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Patent Citations (3)
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