JP2000504486A

JP2000504486A - ナロービーム用光学検知器

Info

Publication number: JP2000504486A
Application number: JP09525993A
Authority: JP
Inventors: ジェーンシック・ジェームズ・アール
Original assignee: ピクセルビジョンインコーポレイテッド
Priority date: 1996-01-17
Filing date: 1996-12-17
Publication date: 2000-04-11
Also published as: EP0875114A4; US5844598A; EP0875114A1; WO1997026756A1

Abstract

(57)【要約】光学検知器（３８）は、電荷結合素子（ＣＣＤ）を含む。ＣＣＤは、入射光の照度を有するナロービームを受け取って、それに応じた光電子を発生するアクティブセル（７２）と、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セル（７６）から成る第１ステージの読み出しレジスタから成る。第１ステージのゲート構造物（７４）は、アクティブセルから第１ステージの読み出しレジスタに電荷パケットを連続的に転送し、それによって、Ｎ個の連続電荷パケットが第１ステージの読み出しレジスタのＮ個のセルにそれぞれ読み込まれる。Ｎ個の第２ステージの読み出しレジスタのそれぞれが、Ｍ個（Ｍ＞１）の転送セル（８０）から成り、第２ゲート構造物（７０）は第１ステージの読み出しレジスタのＮ個のセルから第２ステージの読み出しレジスタの各第１番目のセルにＮ個の電荷パケットを転送し、それに引き続いて、第２ステージの読み出しレジスタの各第１番目のセルからその各Ｍ番目のセルにＮ個の電荷パケットを移行する。マルチプレクサ（１１８）は、第２ステージの読み出しレジスタのＭ番目のセルにそれぞれ連結したＮ個の入力を有する。マルチプレクサは、選択された入力をその出力に接続するように作動する。マルチプレクサは、アクティブセルの入射光の照度の強さの変化に従って変化する出力信号を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】ナロービーム用光学検知器発明の背景本発明は、ナロービーム用光学検知器に関する。公知のタイプの共焦点顕微鏡カメラは、図１１に示すように、光学系１２の軸に沿って送り出される細い光ビームを供給する光源１０を含む。該光学系は、Ｘ −Ｙスキャナー１６に向かって出力ビームを供給する。スキャナー１６は、前記ビームを対物レンズ２０に向け、該対物レンズ２０が該ビームを物体面２４の焦点に合わせるようにする。光学系１２は、対物レンズ２０と共に、ビームの焦点を合わせて、物体面２４の極小点（多分直径４０μｍ）にビームを当てる。スキャナー１６は、物体面２４のライトスポットがラスタースキャンを実行するように、ビームを偏向する。スキャナーと物体面との間の光軸がスキャナーと光源との間の光軸と同一平面を共有しないことと、図１１の図解が明確化のために単純化されていることが理解されるでしよう。スキャナー１６は、スキャナーコントローラー１８によって提供される駆動信号に応じて動作する。該スキャナーコントローラーは、また、前記ライトスポットの偏向を表示するために、水平同期信号と垂直同期信号をビデオプロセッサー３０に提供する。物体面からの光は、対物レンズ２０を通過してスキャナー１６によってデスキャン（ｄｅｓｃａｎ）される。デスキャンされた光ビームは、ビームスプリッター２６によって向きが変えられて、光電子増倍管２８に向かう。光電子増倍管のアパーチャは、光源１０のアパーチャと光学的に関連しており、したがって、光電子増倍管のアパーチャは、光源からのビームによって現在照射されている物体面２４の点における光の強度をサンプリングする。光電子増倍管によって提供された信号はビデオプロセッサーに提供され、該ビデオプロセッサーは光電子増倍管の信号とスキャナーコントローラー１８によって提供された各同期信号を混合して合成ビデオ信号を提供する。合成ビデオ信号は、ラスタースキャンデスプレイデバイス３４に加えられ、該デスプレイデバイス３４は物体面の映像を表示する。例えば、ビームスプリッター２６と物体面の間に光学部品を用いて、試験される試料を基準にして物体面２４の位置を調節することにより、この種の共焦点顕微鏡は、物体の３次元映像をビルドアップ（ｂｕｉｌｄｕｐ）するのに使用される。光電子増倍管のアパーチャは小さく、該光電子増倍管２８のアパーチャにおける物体面２４の焦点深度も浅く、従って、光電子増倍管を位置決めして、現在照射されている物体面のエリアからの光を前記アパーチャがサンプリングすることはむしろ難しい。光放射用の検知器として、電荷結合素子（ＣＣＤ）が使用されることは公知である。一般に、光検知器として使用されているＣＣＤは、少なくとも一次元に延在されたアクティブ画素アレイ（直線的アレイか若しくは平面アレイの何れか）を有する。電荷パケット（ｃｈａｒｇｅｐａｃｋｅｔ）は、順番に、リニア読み出しレジスタを通して移行され、フローティングディフュージョンにダンプされ、そして、フローティングディフュージョンの電圧が読み出しアンプを使用して感知される。読み出しアンプの出力電圧はデジタイズされ、結果的にデジタイズされた信号はビデオ信号を発生するために使用される。過度の人為効果を有することなくラスタスキャン陰極線管ディスプレイデバイスに映像を発生するためには、少なくとも約５００ｋピクセル／ｓのデータ速度を有するビデオ信号を提供する必要がある。したがって、もし、単独のアクティブピクセルを有するＣＣＤが、リアルタイムでビデオ信号を発生するために、共焦点顕微鏡カメラにおいて検知器として使用された場合には、少なくとも約５００ｋサンプル／ｓの頻度でアクティブピクセルから電荷パケットを読み取ることが必要となるでしよう。もし、電荷パケットが、順番に、リニア読み出しレジスタを通して移行され、フローティングディフュージョンにダンプされ、そして、フローティングディの電圧が５００ｋサンプル／ｓの速度でサンプリングされた場合には、サンプリングレートに依存しているリードノイズレベルは、受け入れられるものではない。発明の開示本発明の第１の側面に関して、入射光の照度を有するナロービームを受光し、それに応じて光電予を発生するアクティブセルと、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セルから成る第１ステージの読み出しレジスタと、前記アクティブセルから前記第１のステージの読み出しレジスタに電荷パケットを連続的に転送して、それにより、Ｎ個の連続する電荷パケットが前記第１ステージの読み出しレジスタのＮ個のセルそれぞれに読み込まれる第１ステージのゲート構造物と、それぞれがＭ個（Ｍ＞１）の転送セルから成るＮ個の第２ステージの読み出しレジスタと、前記第１のステージの読み出しレジスタのＮ個のセルから前記第２ステージの読み出しレジスタのそれぞれの第１番目のセルにＮ個の電荷パケットを連続的に転送し、それに引き続いて、Ｎ個の電荷パケットを前記第２ステージの読み出しレジスタのそれぞれの第１番目のセルからそれぞれのＭ番目のセルに移行させる第２ステージのゲート構造物と、第２ステージの読み出しレジスタのＭ番目のセルにそれぞれ連結したＮ個の入力と一つの出力を有するマルチプレクサであって、選択された入力をその出力に接続するように作動するものと、前記マルチプレクサの入力を連続的に選択するためのマルチプレクサコントローラーとから成る電荷結合素子を含み、前記マルチプレクサが前記アクティブセルの入射光の照度の強さの変化に従って変化する出力信号を提供する光学検知器が提供される。本発明の第２の側面に関して、入射光の照度を有するナロービームを受光し、それに応じて光電子を発生するアクティブセルと、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セルから成る一連の読み出しレジスタと、前記アクティブセルから前記一連の読み出しレジスタに電荷パケットを連続的に転送して、それにより、Ｎ個の連続する電荷パケットが前記一連の読み出しレジスタのＮ個のセルそれぞれに読み込まれるゲート構造物と、Ｎ個のセルのそれぞれのコンテンツをサンプリングするために連結されたＮ個のサンプラーと、前記Ｎ個のサンプラーにそれぞれ連結されたＮ個の入力と一つの出力を有し、選択された入力と前記出力を接続するように動作するマルチプレクサと、前記マルチプレクサの入力を連続的に選択するためのマルチプレクサコントローラーとから成る電荷結合素子を含み、前記マルチプレクサが、前記アクティブセルの入射光の照度の強さの経時変化に対応する出力信号を提供する光学検知器が提供される。本発明の第３の側面に関して、光ビームを発射する光源と、映像光学部品と、スキャナー手段と、ビームスリッターとからなり、それらが一緒になって、物体面のスポットに照射するために光ビームを向け、該光ビームを偏向し、それによって、そのスポットが物体面をスキャンし、物体面から受けた光をデスキャンし、更に、デスキャンされた光ビームを物体面のスキャンしているスポットから出力位置に向けるように関連して動作する共焦点光学系であって、前記出力位置に配設されると共にＣＣＤを含む検知器も含み、該ＣＣＤが、各列がデスキャンされた光ビームを前記ビームスプリッターから受光しそれに応じて多重の電荷パケットを発生する複数のアクティブセルを有するＮ個の列から成る２次元映像アレイと、第１と第２の端部を有し、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セルから成る読み出しレジスタと、前記読み出しレジスタの第１の端部に設けられた少なくとも一つの測定セルであって、該測定セルが入射光の照度に応じて光電子を発生するものと、前記映像アレイから前記読み出しレジスタに電荷パケットを転送する第１のゲート構造物と、前記測定セルから電荷パケットを前記読み出しレジスタに転送し、前記読み出しレジスタの第１の端部から第２の端部に向かう方向に、前記読み出しレジスタに沿って電荷パケットを転送する第２のゲート構造物と、読み出しレジスタの第２の端部に接続してそこから電荷パケットを受け取り出力検知信号を発生する検出増幅器と、該検知器出力信号を受け取って、そこからデスキャンされたビームの焦点となる位置に関する情報を引き出すプロセッサーと、前記プロセッサーによって供給された情報に応答して、デスキャンされたビームが測定セル上で焦点を形成する位置に前記検知器を配置するようにする位置決め手段とから成る共焦点光学系が提供される。本発明の第４の側面に関して、１グループＲ個のアクティブセル（Ｒ＞１）のＰグループ（Ｐ＞１）から成る長方形のアクティブアレイであって、入射光の照度を有するビームを受光し、それに応じてＰ×Ｒ個の光電子の電荷パケットを発生するものと、一行Ｐ個の転送セルから成る画素蓄積レジスタと、画素集積スーパーセルと、前記長方形のアクティブアレイのＲ個のアクティブセルの各グループから、前記画素蓄積レジスタの各対応するセルに電荷パケットを転送して画素蓄積レジスタの各転送セル内にＰ個の電荷パケットを形成し、更に、該Ｐ個の電荷パケットを前記画素集積スーパーセルに転送し、それによって、単独の電荷パケットが画素集積スーパーセル内に形成されるようにする画素集積ゲート構造物と、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セルから成る読み出しレジスタと、画素集積スーパーセルから読み出しレジスタに連続して電荷パケットを転送し、それによって、Ｎ個の連続する電荷パケットが前記読み出しレジスタのＮ個のセルそれぞれに読み込まれる読み出しゲート構造物と、前記読み出しレジスタのＮ個の転送セルにそれぞれ連結されたＮ個の入力と一つの出力を有し、選択された入力を前記出力に接続するように動作するマルチプレクサと、前記マルチプレクサの入力を連続的に選択するためのマルチプレクサコントローラーとから成る電荷結合素子を含み、前記マルチプレクサが前記長方形のアクティブアレイ上で入射光の照度の強さの変化に従って変化する出力信号を提供する光学検知器が提供される。図面の簡単な説明本発明のよりよき理解のために、そして、本発明がどのように有効に実施されるかを示すために、例示目的で、添付図面に関して言及する。図１は、本発明の実施の形態である共焦点顕微鏡カメラの略図である。図２は、図１の共焦点顕微鏡カメラに用いられるように設計された検知器の単純化された略図である。図３は、図２の検知器に内蔵された水平方向のレジスタの一部の拡大断面図である。図４は、水平方向レジスタの一部の平面図であると共に、いくつかの垂直方向レジスタの一部も示している。図５は、図２の検知器の部分をより詳細に示した略図である。図６は、垂直方向レジスタのうちの一の出力端を示す略式断面図である。図７は、垂直方向レジスタのうちの一つの出力端の好適例を示す略式断面図である。図８は、図２の変形例の部分図である。図９と図１０は、検知器の他の実施の形態の一部平面図である。図１１は、公知のタイプの共焦点顕微鏡カメラの略図である。図面のうちのいくつかにおいて、同じ参照番号で示されたものはそれぞれ対応する部材を示している。詳細な説明図１は、共焦点顕微鏡カメラを示すが、該カメラは、カメラコントローラー５０によって提供された信号の制御の下で操作されるモーター４６により、図１にＨ、Ｖ、Ｑによって示された互いに直交する３本の移動軸に沿って移動される顕微鏡位置決めステージ４２上に載置された検知器３８を内蔵する。Ｑ軸は、ビームスプリッター２６からの入射光ビームの軸と平行である。カメラコントローラー５０は、マスタークロック発振器からマスタークロック信号を受信してカメラの他の部品にタイミング信号と他の制御信号を送る。特に、カメラコントローラーは、画素クロック信号と、水平同期信号と、垂直同期信号を発信して、配信する。スキャナー１６は、（分離して図示されてはいないが）それぞれ別個の圧電セル５４の使用により偏向させる一対の鏡５２を用い、従って、各鏡は、カメラコントローラー５０によって提供されたタイミング信号に応じて動作するスキャナードライバー５８によって圧電セルに印加された電圧が段階式に増加するに応じて不連続段階式に回転される。それゆえ、ライトスポット（ｌｉｇｈｔｓｐｏｔ）が、画素ごとに一つの軸（Ｘ軸）に沿って物体面２４をスキャンし、画素クロックパルスに応じてステップ移動し、一行の画素がスキャンされた後に、スキャナーはＸ軸に沿って帰線し、水平同期パルスに応じて第２の軸（Ｙ軸）方向に沿って一増分だけステップ移動し、そして、Ｙ軸に沿った所定のステップ数の後に、スキャナーは垂直同期パルスに応じてＸＹ両軸に沿って引き返す。図２乃至図５に関連して、検知器３８は、ＣＣＤセルのアレイと、それに関係する回路素子を形成するために、公知のｎ−ＭＯＳ集積回路製造技術を用いて加工されたＣＣＤチップ６２から成る。ＣＣＤチップは、裏面側が薄くなっていて、各セルはチップの裏側に突出すると共に、約３６μｍ²の領域を占めている。検知器３８は、ＣＣＤチップの裏面がビームスプリッターに対向すると共にＱ軸に対して垂直であるように、顕微鏡位置決めステージ４２上に載置される。ＣＣＤセルのアレイは、２つの主要部分を有する。則ち、直線状の行６６と長方形のブロック７０である。直線状の行６６は、前記行の一端のアクティブセル７２（ときにはアクティブダイオードとも呼ぶ）と、アクティブセル７２に隣接する転移セル（則ち、中間のセル）７４と、Ｈ軸に平行に延在して水平方向のレジスタを形成する１６個の転送セル７６₁−７６₁₆で構成される。フォーカス増幅読み出し領域７８は、セル７６₁₆のセル７６₁₅とは反対の側に配置される。フォーカス増幅器８２の入力に接続したフローティングゲート８０は、前記領域７８の上に設けられる。フォーカス増幅器８２の出力は、フォーカスプロセッサーに接続する。長方形のブロック７０は、各列が３２個の転送セルから成る１６列の転送セルで構成される。３２個の転送セルの各列は、それぞれ垂直方向のレジスタ８６₁( ｊは１−１６である) を形成する。垂直方向レジスタ８６₁−５８₁₆は、水平方向レジスタの各セル７６₁−５４₁₆のそれぞれと整列される。図３に関連して、ゲート構造物は、ＣＣＤチップの表面に亘って設けられ、直線状の行６６に沿って電荷パケットを移動する。電荷パケットの早急な転送を達成するためには、ゲート長が６μｍを越えないことが望ましい。したがって、３６μｍ²の転送セルについては、ゲートＨ１−Ｈ６で構成される６相のゲート構造物が使用される。ゲート構造物Ｈ１−Ｈ６は、６相の水平ゲートドライバーに接続される。ＣＣＤセルのアレイは、周縁チャネルストップ９２（図４）によって囲撓され、各２つのレジスタ８６は互いに垂直チャネルストップ９４によって分離される。図４に示されているように、垂直方向のチャネルストップ９４は、Ｌ字型をしている。Ｌ字の短い部分は、垂直方向のレジスタの上端に存在し、そして、垂直方向のレジスタの向かい合った縁において、チャネルストップに関連して細いスロート部分を形成し、そこで、垂直方向のレジスタの第１のセルに、水平方向のレジスタの対応するセルの第１の相と第２の相に関連する領域から電荷を転送する。６相の垂直方向のゲート構造物Ｖ１−Ｖ６は、ＣＣＤチップの表面側に設けられ、セル７６₁−７６₁₆から各垂直方向レジスタの入カセル８６_j、1への電荷パケットの転送を制御し、各垂直方向レジスタを通して出力セル８６_j、32へ電荷パケットを移動する。ゲート構造物Ｖ１−Ｖ６は、６相の垂直ゲートドライバーに接続されている。図４に示すように、垂直レジスタの入力セル８６_j、1において、垂直方向のゲート構造物の第１相は、Ｌ字型垂直チャネルストップ９４の短い部分を超えて延在し、したがって、垂直方向のレジスタが水平方向のレジスタの対応するセルに近接して突き合わされる。この形態は、そのために、水平方向レジスタを越えてのコーナー回転ゲート構造物にする必要はなくなり、電荷が水平方向レジスタから垂直方向レジスタへ転送されることを可能にする。図２に再び関連して、ＣＣＤセルの長方形のブロック７０は、１６行の上部セクション７０_sと１６行の下部セクション７０_Iを有する。長方形のブロック７０の上部セクション７０_sは保存用に使用され、下部セクション７０_Iは映像用に使用される。不透明なコーティング１１４が、保存セクション７０_sを越えてＣＣＤチップの裏面に設けられ、入射光からそこをシールドする。ＣＣＤの各セルの大きさは、高精度で知られており、アクティブダイオード７２の中心と映像セクション７０_Iの何れかのセルの中心との間の距離の水平垂直成分は、±１μｍ以下の精度で計算されうる。垂直レジスタの出力セル８６_j、32は、それぞれ読み出し増幅器９６と接続している。図６の実施の形態の場合、各垂直レジスタに関連する、ＣＣＤのチャネル領域の部分は、フローティングディフュージョン（ｆｌｏａｔｉｎｇｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）９８を含んでおり、それは増幅器９６の入力と抵抗的に結合されている。前記出力セル８６_j、32の相Ｖ６とフローティングディフュージョン９８の間には、最後のゲート１０６が存在する。該最後のゲート１０６からみてフローティングディフュージョン９８の反対側にはリセットゲート１０８と、抵抗的に接地と結合されている出力ディフュージョン１１０が存在する。各増幅器９６の出力は、オフチップサンプラー１１２に接続され、サンプラー１１２は保存容量１１４に電荷を供給する（図５）。１６×１マルチプレクサ１１８は、それぞれが前記容量１１４に接続した１６個の入力を有し、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１２０に接続した一個の出力も有する。ＡＤＣ１２０は、１０ビットのデジタル信号をビデオプロセッサーに供給し、ビデオプロセッサーはＡＤＣによって供給された１０ビットのデジタル信号を、ラスタスキャンディスプレイデバイス３４上に表示を発生するのに適切な合成ビデオ信号にコンバートする。顕微鏡カメラの操作は、ビームスプリッターからのビームがアクティブダイオードにフォーカスされる位置に検知器を置くようにするフォーカス段階と、測定段階に分かれる。フォーカス段階において、顕微鏡位置決めステージ４２は、当初位置に置かれれているが、その位置は、ビームスプリッターからの入射ビームの軸が長方形のブロック７０の映像セクション７０_Iを通過するように充分正確に規定される。しかし、入射ビームの軸が通過する映像セクションの特定のセルは知られていず、一般的には、入射ビームはＣＣＤの裏面に焦点があっていない。入射光は、映像セクションにおいて光電子を発生する。照明の条件によるが、約３０ｍｓの蓄積期間の後、画素電荷パケットは、通常のフレーム転送技術を使用して、長方形のブロックの保存セクション７０_sに早急に移動する。保存セクションのコンテンツは、次の蓄積期間の間に水平方向のレジスタとフォーカス増幅器８２を通して行ごとにクロックアウトされ、フォーカスプロセッサーに加えられる。公知の信号処理技術を用いて、フォーカスプロセッサーは、フォーカス増幅器によって供給された信号から、映像セクションに入ったライトスポットの大きさと位置に関する情報を引き出す。該引き出された情報に関連してＱ軸に沿って前記ステージを移動し、この操作を繰り返すことによって、前記ステージは入射ビームがＣＣＤチップ裏面上に焦点が合う位置に置かれる。更に、Ｈ軸とＶ軸に沿ってステージを移動することによって、前記ステージは、ビームが映像セクションの単一のセル上に焦点が合う位置に置かれる。フォーカス段階の最後に、ビームの焦点が合うセルが知られる。ライトスポットとアクティブダイオードの間の距離のＨ軸上とＶ軸上の各成分を計算することは、セルの大きさに基づいて、簡単なことである。前記ステージは、引き続き、Ｈ軸とＶ軸に沿って移動し、ビームがアクティブダイオード７２上に焦点が合うように検知器の位置決めをする。続く測定段階は、別の蓄積期間と移動期間によって構成される。約１．８μｓの各蓄積期間の間、スキャンニングミラーは静止状態にあり、スキャナーは物体面の静止スポットに光ビームを向ける。照射されたスポットからの光は、アクティブダイオードに入射し画像電荷パケットに光電気的に変換される。蓄積期間の間、水平方向のゲート構造物の相Ｈ１−Ｈ５はハイに維持され、相Ｈ６はローに維持される。電荷はアクティブダイオードの相Ｈ１−Ｈ５の下に有効に集められ、相Ｈ６の下の領域は蓄積されている電荷パケットと転移セル７４との間のバリアの役目をする。蓄積期間の終わりにおいて、アクティブセル７２に蓄積された画素電荷は転移セル７４に移動する。ゲート電極構造の６相全てをクロックし電荷パケットをセル７４に移動するのに約２００ｎｓかかる。スキャナードライバーは移動期間中に画素クロックパルスを受け取り、スキャナーは物体面２４の次の位置にライトスポットを偏向するように調整され、そして、蓄積操作と移動操作が繰り返される。本方法では、１７回の蓄積操作と移動操作の後に、水平方向のレジスタのセル７６₁−７６₁₆はそれぞれ画素電荷パケットを含有する。画素電荷パケットが水平方向のレジスタのセル内に受領されたときの当初の状況は、相Ｈ１とＨ２がハイであるが相Ｈ３−Ｈ６はローであり、そして、画素電荷パケットが水平方向のレジスタの各セルの相Ｈ１とＨ２の下に集中される。各セル７６が電荷パケットを受け取りまだ当初の状態が適用されているときには、画素電荷パケットの行は、相Ｖ１をハイに相Ｈ１とＨ２をローに駆動することによって、次の電荷パケットのための蓄積期間内に垂直方向のレジスタに早急に移動され、電荷パケットは相Ｖ１の下の領域に強制的に移る。水平方向のレジスタから垂直方向のレジスタの第１番目のセルに画素電荷パケットの行を移動するには約５０ｎｓかかる。画素電荷パケットの行は、その後、垂直レジスタを通って下側に転送される。電荷パケットの所定の行が下側に転送されたときに、次の電荷パケットの行が水平方向のレジスタに形成される。電荷パケットが出力セル８６_j、32に送られたときには、それは最後のゲート１０６の真下のチャネル領域に転送され、そして、フローティングディフュージョン９８に移動される。フローティングディフュージョンの電位は、電荷パケットのサイズに依存し、従って、増幅器９６の出力の電圧は電荷パケットのサイズに依存する。増幅器９６の出力電圧は、サンプラー１１２によってサンプリングされ、該サンプラーは電荷パケットのサイズに依存する電圧を貯蔵容量１１４に格納する。そして、電荷パケットは、出力ディフュージョン１１０に移動され、基準電位に放電され、つまり、フローティングディフュージョンを基準電位にリセットする。それぞれ貯蔵容量１１４に格納された１６の電圧は、順次マルチプレクサ１１８を用いて選択され、該マルチプレクサはその入力を画素クロック信号と同期を取ってその出力に連続的に接続し、それによって、時間の関数として変化するサンプリングされたアナログ出力信号を提供し、垂直方向のレジスタにかかるサンプラーの出力電圧の変化を反映する。サンプリングシステムにおいては、リードノイズ（ｒｅａｄｎｏｉｓｅ）は、サンプリング速度の自乗に比例して増加することがよく知られている。水平方向のレジスタのコンテンツを垂直方向のレジスタに移動するときに連続した画素電荷パケットを多重分離することによって、垂直方向のレジスタからの読み込み時にパケットがサンプリングされる速度は１６の倍数によって減少し、結果的にリードノイズが４の倍数によって減少する。ＡＤＣ１２０は、５００ｋｓ／ｓの速度で、マルチプレクサ１１８によって提供されたサンプリングされたアナログ信号を再サンプリングし、そして、サンプルを１０ビットに量子化する。結果的に得られたデジタル化された信号は、ビデオプロセッサー３０に供給され、該ビデオプロセッサーは前記デジタルデータ信号と水平同期信号と垂直同期信号とを結合して合成ビデオ信号を発生する。合成ビデオ信号がデスプレイデバイス３４に加えられたとき、それは物体面２４の画像を発生する。試料の特定の面の画像が得られたときに、光学的に調整されるか、若しくは、物体面２４に対して垂直にサンプルステージを移動することによって、試料に対する物体面２４の位置が調節されて、もう一つの像が得られる。この方法により、試料の断層撮影画像が得られる。フィルタが、アクティブダイオード７２に入射する光をフィルタするために、前記チップの裏側に亘って配設されることもある。試料が白光によって照らされている場合においては、フィルタは、関連するスペクトル領域を検知器に選択せしめる。光源が単色光を発するレーザであるときでも、フィルタは背景光を阻止するために使用できる。図６において、増幅器９６は、単純なＭＯＳＦＥＴとして描かれているが、本発明の好適な実施の形態おいては、増幅器９６’は、その開示事項が先行技術として本明細書に記載されている米国特許第５２５０８２４号に記載された低雑音オンチップ増幅器であり、サンプラーは相互に関連した二重サンプラーである。この場合、図７に示されているように、増幅器９６’は、垂直方向のレジスタの信号チャネルの上のフローティングゲート１２５に接続したゲートを有するＭＯＳＦＥＴソースフォロワ１２４と、前記フローティングゲートに接続したソース及び基準電位に接続したドレインを有するＭＯＳＦＥＴｒリセットスイッチ１２６から成る。該フローティングゲート１２５と垂直方向のレジスタの最後の転送七ル８６_j、32のゲートＶ６との間には、二つのゲートＧ１とＧ２があり、フローティングゲート１２５と出力フローティングディフュージョン１３０を基準電位に接続する電極との間には第３のゲートＧ３がある。各ゲートＧ１、Ｇ２、Ｇ３は、それぞれ信号チャネルの領域１２７、１２９、１３１を制御する。各ゲートＧ１、Ｇ２、Ｇ３は、米国特許第５２５０８２４号に記載されたのと同様の方法で制御される。電荷パケットが出力セル８６_j、32に送られたときには、電荷パケットはチャネル領域１２７に転送され、そして、領域１２９を通じて領域１２７と９８’の間を往復する。ゲートＧ３は低電位にバイアスがかけられており、そのために領域１３１はバリアとして作用し、電荷パケットがディフュージョン１３０に通過することを阻止する。パケットが領域９８’から領域１２７に移行したときにはいつも、フローティングゲート１２５はリセットトランジスタ１２６によって基準電位にリセットされる。トランジスタ１２６は、電荷パケットが領域９８’に戻る前に切られる。トランジスタ１２４のソース電圧は、フローティングゲート１２５の電圧の関数として変化するが、それは領域９８’内の電荷の量に依存する。例えば、１６回である所定数の領域９８’からの出入りが行われた後で、ゲートＧ３がハイ状態に駆動され電荷パケットを出力ディフュージョン１３０に通過させ、そこから電荷パケットが基準電位に排出される。この方法で電荷パケットを繰り返してサンプリングすることによって、信号対ノイズ比は、フローティング領域９８’の通過数の平方根に応じて増加する。相互に関連する二重サンプラーは、リセットトランジスタ１２６が切られた直後と電荷パケットが領域９８’に移行した後に、電荷パケットの各経路の増幅器９６’の出力をサンプリングする。周知のように、相互に関連する二重サンプリングの操作は、リセットノイズが避けられるレベルの電圧を発生する。図６の場合のように、一行１６個の電荷パケットが同時に増幅器９６’と相互に関連する二重サンプラーによって処理され、１６個の電荷パケットをそれぞれ容量１１４に格納する。マルチプレクサ１１８は、画素クロック信号に同期して１６個の電圧を順次選択して、サンプリングされたアナログビデオ信号を提供する。図７に示されたフローティングゲート増幅器は、サブエレクトロン（ｓｕｂｅｌｅｃｔｒｏｎ）ｒｍｓ雑音特性を得ることができる利点を供する。２ｅ−若しくはそれ以上のｒｍｓ雑音特性が得られたとき、図６のフローティングディフュージョン増幅器は適切である。図８は、図２に示された検知器の変形例を示す。図８に関して、直線状の行６６は、それぞれ該行の両端の二つのアクティブセル７２Ａと７２Ｂと、水平方向のレジスタとそれぞれアクティブセル７２Ａと７２Ｂの間の転移セル７４Ａと７４Ｂとから成る。フォーカス増幅読み出し領域７８’は、水平方向のレジスタの最後のセル７６₁₆と転移セル７４Ｂの間に存在する。フローティングゲート増幅器８２’は、図７に関連して記載された増幅器９６’と同様のものである。ゲートＧ１、Ｇ２、Ｇ３を制御することによって、電荷はフォーカス増幅器８２による読み出しのために水平方向のレジスタ７６からフォーカス増幅読み出し領域７８’に送られ、電荷パケットの読み出しの完了時に、電荷パケットは、出力ディフュージョン１３０’を通して基準電位に放電されるか、若しくは、アクティブセル７２Ｂが使用中の場合には、電荷パケットは、セル７４Ｂとセル７６₁₆の間の領域により、電位低下せずに、アクティブセル７２Ｂから水平方向のレジスタ７６に送られる。もしアクティブセル７２Ａに欠陥があっても、その代わりにアクティブセル７２Ｂが測定段階中に使用される。水平方向のゲート構造物が２以上の相を有するので、水平方向のクロックドライバーは、電荷パケットを図８の左か、若しくは、右のいずれかに移行するように操作される。いずれのアクティブセルに欠陥がない場合には、アクティブセルに入射する光ビームに作用する別のフィルタの使用が許容される。例えば、任意の試料からの第１の収集期間中、あるタイプのフィルタ備えたアクティブセル７２Ａが使用されるが、一方、同じ試料からの第２の収集期間中は、別のフィルタを備えたアクティブセル７２Ｂが使用される。図９は、図２乃至図４に示された検知器の更なる変形例を示している。図９に関して、アクティブダイオード７２は、水平方向のレジスタのセルや垂直方向のレジスタのセルよりも実質的に大きな領域を有する。転移セル７４は、アクティブセルと水平方向のレジスタの第１相のセル７６₁の間に転移を提供するために台形をしている。水平方向のレジスタと垂直方向のレジスタのためにより小さなセルを使用することは、より短いゲートを用いることによって、アクティブセルの集光する領域を減少することなく、レジスタへの電荷パケットのより早急な転送を可能にする。図１０に示された更に別の変形例では、アクティブダイオードがアクティブセルの正方形のアレイ１３４と、集積セル１３８に供給する水平方向の蓄積レジスタ１３６に置き換えられている。測定段階の蓄積期間の最後で、アレイ１３４の各列の画素電荷パケットは、水平方向の蓄積レジスタ１３６に垂直方向に加算され、水平方向のレジスタの各セルのコンテンツが集積セル１３８に水平方向に加算され、そして、該集積セル内のスーパーパケットが転移セル７４を通して水平方向のレジスタ６６に移行される。正方形のアレイがＰ×Ｐ画素で構成されている場合、正方形のアレイ１３４から集積セル１３８に電荷パケットを転送するのに要するクロック速度は、画素電荷パケットが集積セル１３８から水平方向のレジスタ６６に転送される速度のＰ ×Ｐ倍である。図１０に示された構造物は、集光する領域をゲート構造物の相数と無関係にする。例えば、Ｐが２の場合、３相のゲート構造物を使用していても、３６μｍ² の領域を越えて集光することが可能であるが、このことはゲートドライバとゲート構造物の形成を単純化する。本発明が上記に記載された特定の実施の形態に制限されるものではないことと、以下の請求の範囲に記載された発明やその均等のものの範囲から逸脱することなく、多様な変形を成し得ることが理解されるべきである。例えば、図２は、検知器のアクティブセルを正方形に描いているが、アクティブセルが別の形態を有することは好ましいことである。本発明は、検知器に関して、例示手段により３２個の転送セルを有する１６列の垂直方向のレジスタがあるように記載してきたけれども、本発明の実際の具体例においては、１６列の垂直方向のレジスタよりも多くのレジスタ数にすることができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年１２月２２日（１９９７．１２．２２）【補正内容】請求の範囲１．入射光の照度を有するナロービームを受光し、それに応じて光電子を発生するアクティブセルと、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セルから成る第１ステージの読み出しレジスタと、前記アクティブセルから前記第１のステージの読み出しレジスタに電荷パケットを連続的に転送して、それにより、Ｎ個の連続する電荷パケットが前記第１ステージの読み出しレジスタのＮ個のセルそれぞれに読み込まれる第１ステージのゲート構造物と、それぞれがＭ個（Ｍ＞１）の転送セルから成るＮ個の第２ステージの読み出しレジスタと、前記第１のステージの読み出しレジスタのＮ個のセルから前記第２ステージの読み出しレジスタのそれぞれの第１番目のセルにＮ個の電荷パケットを連続的に転送し、それに引き続いて、Ｎ個の電荷パケットを前記第２ステージの読み出しレジスタのそれぞれの第１番目のセルからそれぞれのＭ番目のセルに移行させる第２ステージのゲート構造物と、第２ステージの読み出しレジスタのＭ番目のセルにそれぞれ連結したＮ個の入力と一つの出力を有するマルチプレクサであって、選択された入力をその出力に接続するように作動するものと、前記マルチプレクサの入力を連続的に選択するためのマルチプレクサコントローラーとから成る電荷結合素子を含み、前記マルチプレクサが前記アクティブセルの入射光の照度の強さの変化に従って変化する出力信号を提供する光学検知器。２．電荷結合素子が、アクティブセルと第１ステージの読み出しレジスタの第１番目のセルの間の転移セルを含み、第１ステージのゲート構造物が電荷パケットをアクティブセルから前記転移セルを経由して第１ステージの読み出しレジスタの第１番目のセルに転送するように作動することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学検知器。３．Ｎ個の検知増幅器と、第２ステージの読み出しレジスタのＭ番目のセルとマルチプレクサの入力とを連結するＮ個のサンプラーとから成ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学検知器。４．各第２ステージの読み出しレジスタが、更に、該レジスタのＭ番目のセルから電荷パケットを受け取るための検知領域を含み、各検知増幅器が、前記検知領域に容量的に結合したフローティングゲート増幅器と、前記検知領域に及び検知領域から電荷パケットを繰り返し通過させ、基準電位レベルにフローティングゲートをリセットする手段とから成り、前記フローティングゲート増幅器が、繰り返し非破壊的に電荷パケットの大きさを検知することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の光学検知器。５．サンプラーが、電荷パケットの検知毎に応じて、フローティングゲート増幅器の出力をサンプリングすることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の光学検知器。６．サンプラーが相互に関連する二重サンプラーであることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の光学検知器。７．入射光の照度を有するナロービームを受光し、それに応じて光電子を発生する第１のアクティブセルと、入射光の照度を有するビームを別に受光し、それに応じて光電子を発生する第２のアクティブセルと、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セルから成る第１ステージのレジスタであって、第１のアクティブセルと第２のアクティブセルの間に直線的に延在するものと、前記第１の前記アクティブセル若しくは第２のアクティブセルの何れかから選択して前記第１ステージの読み出しレジスタに電荷パケットを連続的に転送し、それにより、Ｎ個の連続する電荷パケットが前記第１ステージの読み出しレジスタのＮ個のセルそれぞれに読み込まれる第１ステージのゲート構造物と、前記第１ステージの読み出しレジスタのＮ個のセルから第２ステージの読み出しレジスタの各第１番目のセルにＮ個の電荷パケットを転送し、それに引き続いて、第２ステージの読み出しレジスタの各第１番目のセルからその各Ｍ番目のセルにＮ個の電荷パケットを移行する第２ステージのゲート構造物と、第２ステージの読み出しレジスタのＭ番目のセルにそれぞれ連結したＮ個の入力と一つの出力を有するマルチプレクサであって、選択された入力をその出力に接続するように作動するものと、前記マルチプレクサの入力を連続的に選択するためのマルチプレクサコントローラーとから成る電荷結合素子を含み、前記マルチプレクサが前記アクティブセルの入射光の照度の強さの変化に従って変化する出力信号を提供する光学検知器。８．電荷結合素子が、第１のアクティブセルと第１ステージの読み出しレジスタの間の転移セルを含み、第１ステージのゲート構造物が電荷パケットを第１のアクティブセルから前記転移セルを経由して第１ステージの読み出しレジスタに転送するように作動することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の光学検知器。９．Ｎ個の検知増幅器と、第２ステージの読み出しレジスタのＭ番目のセルとマルチプレクサの入力とを連結するＮ個のサンプラーとから成ることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の光学検知器。１０．各第２ステージの読み出しレジスタが、更に、該レジスタのＭ番目のセルから電荷パケットを受け取るための検知領域を含み、各検知増幅器が、前記検知領域に容量的に結合したフローティングゲート増幅器と、前記検知領域に及び検知領域から電荷パケットを繰り返し通過させ、基準電位レベルにフローティングゲートをリセットする手段とから成り、前記フローティングゲート増幅器が、繰り返し非破壊的に電荷パケットの大きさを検知することを特徴とする請求の範囲第９項に記載の光学検知器。１１．サンプラーが、電荷パケットの検知毎に応じて、フローティングゲート増幅器の出力をサンプリングすることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の光学検知器。１２．サンプラーが相互に関連する二重サンプラーであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学検知器。１３．入射光の照度を有するナロービームを受光し、それに応じて光電子を発生するアクティブセルと、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セルから成る一連の読み出しレジスタと、前記アクティブセルから前記一連の読み出しレジスタに電荷パケットを連続的に転送して、それにより、Ｎ個の連続する電荷パケットが前記一連の読み出しレジスタのＮ個のセルそれぞれに読み込まれるゲート構造物と、Ｎ個のセルのそれぞれのコンテンツをサンプリングするために連結されたＮ個のサンプラーと、前記Ｎ個のサンプラーにそれぞれ連結されたＮ個の入力と一つの出力を有し、選択された入力と前記出力を接続するように動作するマルチプレクサと、前記マルチプレクサの入力を連続的に選択するためのマルチプレクサコントローラーとから成る電荷結合素子を含み、前記マルチプレクサが、前記アクティブセルの入射光の照度の強さの経時変化に対応する出力信号を提供する光学検知器。１４．電荷結合素子が、更に、前記一連の読み出しレジスタとＮ個のサンプラーのそれぞれの間に結合されたＮ個の第２ステージの読み出しレジスタと、該第２ステージの読み出しレジスタに一連の読み出しレジスタの一番目からＮ番目のセルからＮ個の電荷パケットを平行に転送し、引き続いてＮ個のサンプラーそれぞれに平行にＮ個の電荷パケットを供給するゲート構造物から成ることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の光学検知器。１５．光ビームを発射する光源と、映像光学部品と、スキャナー手段と、ビームスリッターとからなり、それらが、物体面のスボットに照射するために光ビームを向け、該光ビームを偏向し、それによって、そのスポットが物体面をスキャンし、物体面から受けた光をデスキャンし、更に、デスキャンされた光ビームを物体面のスキャンしているスポットから出力位置に向けるように関連して動作する共焦点光学系であって、前記出力位置に配設されると共にＣＣＤを含む検知器も含み、該ＣＣＤが、各列がデスキャンされた光ビームを前記ビームスプリッターから受光しそれに応じて多重の電荷パケットを発生する複数のアクティブセルを有するＮ個の列から成る２次元映像アレイと、第１と第２の端部を有し、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セルから成る読み出しレジスタと、前記読み出しレジスタの第１の端部に設けられた少なくとも一つの測定セルであって、該測定セルが入射光の照度に応じて光電子を発生するものと、前記映像アレイから前記読み出しレジスタに電荷パケットを転送する第１のゲート構造物と、前記測定セルから電荷パケットを前記読み出しレジスタに転送し、前記読み出しレジスタの第１の端部から第２の端部に向かう方向に、前記読み出しレジスタに沿って電荷パケットを転送する第２のゲート構造物と、読み出しレジスタの第２の端部に接続してそこから電荷パケットを受け取り出力検知信号を発生する検出増幅器と、該検知器出力信号を受け取って、そこからデスキャンされたビームの焦点となる位置に関する情報を引き出すプロセッサーと、前記プロセッサーによって供給された情報に応答して、デスキャンされたビームが測定セル上で焦点を形成する位置に前記検知器を配置するようにする位置決め手段とから成る共焦点光学系。１６．映像アレイが、Ｎ＊Ｍのアクティブセルから成り、検知器が、更に、それぞれがＭ個のセルを有し映像アレイと読み出しレジスタの間に介在して、Ｎ列から成る保存アレイとから成り、第１のゲート手段が該映像アレイから保存アレイに電荷パケットをフレーム毎に転送し、保存アレイから読み出しレジスタに電荷パケットを行毎に転送するように作動することを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の共焦点光学系。１７．読み出しレジスタから映像アレイを通して移行した電荷パケットを受け取るために接続された増幅手段とから成ることを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の共焦点光学系。１８．前記増幅手段が、Ｎ列それぞれを通して移行した電荷パケットを受け取るためのＮ個の増幅器と、各増幅器に接続するＮ個の入力と単一の出力を有するマルチプレクサとから成ることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の共焦点光学系。１９．１グループＲ個のアクティブセル（Ｒ＞１）のＰグループ（Ｐ＞１）から成る長方形のアクティブアレイであって、入射光の照度を有するビームを受光し、それに応じてＰ×Ｒ個の光電子の電荷パケットを発生するものと、一行Ｐ個の転送セルから成る画素蓄積レジスタと、画素集積スーパーセルと、前記長方形のアクティブアレイのＲ個のアクティブセルの各グループから、前記画素蓄積レジスタの各対応するセルに電荷パケットを転送して画素蓄積レジスタの各転送セル内にＰ個の電荷パケットを形成し、更に、該Ｐ個の電荷パケットを前記画素集積スーパーセルに転送し、それによって、単独の電荷パケットが画素集積スーパーセル内に形成されるようにする画素集積ゲート構造物と、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セルから成る読み出しレジスタと、画素集積スーパーセルから読み出しレジスタに連続して電荷パケットを転送し、それによって、Ｎ個の連続する電荷パケットが前記読み出しレジスタのＮ個のセルそれぞれに読み込まれる読み出しゲート構造物と、前記読み出しレジスタのＮ個の転送セルにそれぞれ連結されたＮ個の入力と一つの出力を有し、選択された入力を前記出力に接続するように動作するマルチプレクサと、前記マルチプレクサの入力を連続的に選択するためのマルチプレクサコントローラーとから成る電荷結合素子を含み、前記マルチプレクサが前記長方形のアクティブアレイ上で入射光の照度の強さの変化に従って変化する出力信号を提供する光学検知器。２０．光信号を受光して照射ナロービームを供する光学部品と、電荷結合素子を含む光学検知器とを含む光学機器であって、該電荷結合素予が、ナロービーム照射を受光し、それに応じて光電子を発生するアクティブセルと、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セルから成る第１ステージの読み出しレジスタと、前記アクティブセルから前記第１のステージの読み出しレジスタに電荷パケットを連続的に転送して、それにより、Ｎ個の連続する電荷パケットが前記第１ステージの読み出しレジスタのＮ個のセルそれぞれに読み込まれる第１ステージのゲート構造物と、それぞれがＭ個（Ｍ＞１）の転送セルから成るＮ個の第２ステージの読み出しレジスタと、前記第１のステージの読み出しレジスタのＮ個のセルから前記第２ステージの読み出しレジスタのそれぞれの第１番目のセルにＮ個の電荷パケットを連続的に転送し、それに引き続いて、Ｎ個の電荷パケットを前記第２ステージの読み出しレジスタのそれぞれの第１番目のセルからそれぞれのＭ番目のセルに移行させる第２ステージのゲート構造物と、第２ステージの読み出しレジスタのＭ番目のセルにそれぞれ連結したＮ個の入力と一つの出力を有するマルチプレクサであって、選択された入力をその出力に接続するように作動するものと、前記マルチプレクサの入力を連続的に選択するためのマルチプレクサコントローラーとから成り、前記マルチプレクサが前記アクティブセルの入射光の照度の強さの変化に従って変化する出力信号を提供する光学機器。２１．光信号を受光して照射ナロービームを供する光学部品と、電荷結合素子を含む光学検知器を含む光学機器であって、該電荷結合素子が、照射ナロービームを受光し、それに応じて光電子を発生するアクティブセルと、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セルから成る一連の読み出しレジスタと、前記アクティブセルから前記一連の読み出しレジスタに電荷パケットを連続的に転送し、それにより、Ｎ個の連続する電荷パケットが前記一連の読み出しレジスタのＮ個のセルそれぞれに読み込まれるゲート構造物と、前記Ｎ個のセルのコンテンツをサンプリングするために連結されたＮ個のサンプラーと、該Ｎ個のサンプラーにそれぞれ連結したＮ個の入力と一つの出力を有するマルチプレクサであって、選択された入力をその出力に接続するように作動するものと、前記マルチプレクサの入力を連続的に選択するためのマルチプレクサコントローラーとから成り、前記マルチプレクサが前記アクティブセルの入射光の照度の強さの経時変化に応じて変化する出力信号を提供する光学機器。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】チプレクサは、選択された入力をその出力に接続するように作動する。マルチプレクサは、アクティブセルの入射光の照度の強さの変化に従って変化する出力信号を提供する。

Claims

【特許請求の範囲】１．入射光の照度を有するナロービームを受光し、それに応じて光電予を発生するアクティブセルと、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セルから成る第１ステージの読み出しレジスタと、前記アクティブセルから前記第１のステージの読み出しレジスタに電荷パケットを連続的に転送して、それにより、Ｎ個の連続する電荷パケットが前記第１ステージの読み出しレジスタのＮ個のセルそれぞれに読み込まれる第１ステージのゲート構造物と、それぞれがＭ個（Ｍ＞１）の転送セルから成るＮ個の第２ステージの読み出しレジスタと、前記第１のステージの読み出しレジスタのＮ個のセルから前記第２ステージの読み出しレジスタのそれぞれの第１番目のセルにＮ個の電荷パケットを連続的に転送し、それに引き続いて、Ｎ個の電荷パケットを前記第２ステージの読み出しレジスタのそれぞれの第１番目のセルからそれぞれのＭ番目のセルに移行させる第２ステージのゲート構造物と、第２ステージの読み出しレジスタのＭ番目のセルにそれぞれ連結したＮ個の入力と一つの出力を有するマルチプレクサであって、選択された入力をその出力に接続するように作動するものと、前記マルチプレクサの入力を連続的に選択するためのマルチプレクサコントローラーとから成る電荷結合素子を含み、前記マルチプレクサが前記アクティブセルの入射光の照度の強さの変化に従って変化する出力信号を提供する光学検知器。２．電荷結合素子が、アクティブセルと第１ステージの読み出しレジスタの第１番目のセルの間の転移セルを含み、第１ステージのゲート構造物が電荷パケットをアクティブセルから前記転移セルを経由して第１ステージの読み出しレジスタの第１番目のセルに転送するように作動することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学検知器。３．電荷結合素子が、第２のアクティブセルと、前記第１のアクティブセルと第２のアクティブセルの間に直線的に延在する第１ステージの読み出しレジスタとから成り、第１ステージのゲート構造物が、電荷パケットを、第１のアクティブセルか、若しくは、第２のアクティブセルのいずれかから第１ステージの読み出しレジスタに選択的に転送するように作動することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学検知器。４．Ｎ個の検知増幅器と、第２ステージの読み出しレジスタのＭ番目のセルとマルチプレクサの入力とを連結するＮ個のサンプラーとから成ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学検知器。５．各第２ステージの読み出しレジスタが、更に、該レジスタのＭ番目のセルから電荷パケットを受け取るための検知領域を含み、各検知増幅器が、前記検知領域に容量的に結合したフローティングゲート増幅器と、前記検知領域に及び検知領域から電荷パケットを繰り返し通過させ、基準電位レベルにフローティングゲートをリセットする手段とから成り、前記フローティングゲート増幅器が、繰り返し非破壊的に電荷パケットの大きさを検知することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の光学検知器。６．サンプラーが電荷パケットの検知毎に応じて、フローティングゲート増幅器の出力をサンプリングすることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の光学検知器。７．サンプラーが相互に関連する二重サンプラーであることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の光学検知器。８．入射光の照度を有するナロービームを受光し、それに応じて光電子を発生するアクティブセルと、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セルから成る一連の読み出しレジスタと、前記アクティブセルから前記一連の読み出しレジスタに電荷パケットを連続的に転送して、それにより、Ｎ個の連続する電荷パケットが前記一連の読み出しレジスタのＮ個のセルそれぞれに読み込まれるゲート構造物と、Ｎ個のセルのそれぞれのコンテンツをサンプリングするために連結されたＮ個のサンプラーと、前記Ｎ個のサンプラーにそれぞれ連結されたＮ個の入力と一つの出力を有し、選択された入力と前記出力を接続するように動作するマルチプレクサと、前記マルチプレクサの入力を連続的に選択するためのマルチプレクサコントローラーとから成る電荷結合素子を含み、前記マルチプレクサが、前記アクティブセルの入射光の照度の強さの経時変化に対応する出力信号を提供する光学検知器。９．電荷結合素子が、更に、前記一連の読み出しレジスタとＮ個のサンプラーのそれぞれの間に結合されたＮ個の第２ステージの読み出しレジスタと、該第２ステージの読み出しレジスタに一連の読み出しレジスタの一番目からＮ番目のセルからＮ個の電荷パケットを平行に転送し、引き続いてＮ個のサンプラーそれぞれに平行にＮ個の電荷パケットを供給するゲート構造物から成ることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の光学検知器。１０．光ビームを発射する光源と、映像光学部品と、スキャナー手段と、ビームスリッターとからなり、それらが一緒になって、物体面のスポットに照射するために光ビームを向け、該光ビームを偏向し、それによって、そのスポットが物体面をスキャンし、物体面から受けた光をデスキャンし、更に、デスキャンされた光ビームを物体面のスキャンしているスポットから出力位置に向けるように関連して動作する共焦点光学系であって、前記出力位置に配設されると共にＣＣＤを含む検知器も含み、該ＣＣＤが、各列がデスキャンされた光ビームを前記ビームスプリッターから受光しそれに応じて多重の電荷パケットを発生する複数のアクティブセルを有するＮ個の列から成る２次元映像アレイと、第１と第２の端部を有し、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セルから成る読み出しレジスタと、前記読み出しレジスタの第１の端部に設けられた少なくとも一つの測定セルであって、該測定セルが入射光の照度に応じて光電子を発生するものと、前記映像アレイから前記読み出しレジスタに電荷パケットを転送する第１のゲート構造物と、前記測定セルから電荷パケットを前記読み出しレジスタに転送し、前記読み出しレジスタの第１の端部から第２の端部に向かう方向に、前記読み出しレジスタに沿って電荷パケットを転送する第２のゲート構造物と、読み出しレジスタの第２の端部に接続してそこから電荷パケットを受け取り出力検知信号を発生する検出増幅器と、該検知器出力信号を受け取って、そこからデスキャンされたビームの焦点となる位置に関する情報を引き出すプロセッサーと、前記プロセッサーによって供給された情報に応答して、デスキャンされたビームが測定セル上で焦点を形成する位置に前記検知器を配置するようにする位置決め手段とから成る共焦点光学系。１１．映像アレイが、Ｎ＊Ｍのアクティブセルから成り、検知器が、更に、それぞれがＭ個のセルを有し映像アレイと読み出しレジスタの間に介在して、Ｎ列から成る保存アレイから成り、第１のゲート構造物が該映像アレイから保存アレイに電荷パケットをフレーム毎に転送し、保存アレイから読み出しレジスタに電荷パケットを行毎に転送するように作動することを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の共焦点光学系。１２．読み出しレジスタから映像アレイを通して移行した電荷パケットを受け取るために接続された増幅手段とから成ることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の共焦点光学系。１３．前記増幅手段が、Ｎ列それぞれを通して移行した電荷パケットを受け取るためのＮ個の増幅器と、各増幅器に接続するＮ個の入力と単一の出力を有するマルチプレクサとから成ることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の共焦点光学系。１４．１グループＲ個のアクティブセル（Ｒ＞１）のＰグループ（Ｐ＞１）から成る長方形のアクティブアレイであって、入射光の照度を有するビームを受光し、それに応じてＰ×Ｒ個の光電子の電荷パケットを発生するものと、一行Ｐ個の転送セルから成る画素蓄積レジスタと、画素集積スーパーセルと、前記長方形のアクティブアレイのＲ個のアクティブセルの各グループから、前記画素蓄積レジスタの各対応するセルに電荷パケットを転送して画素蓄積レジスタの各転送セル内にＰ個の電荷パケットを形成し、更に、該Ｐ個の電荷パケットを前記画素集積スーパーセルに転送し、それによって、単独の電荷パケットが画素集積スーパーセル内に形成されるようにする画素集積ゲート構造物と、一行Ｎ個（Ｎ＞１）の転送セルから成る読み出しレジスタと、画素集積スーパーセルから読み出しレジスタに連続して電荷パケットを転送し、それによって、Ｎ個の連続する電荷パケットが前記読み出しレジスタのＮ個のセルそれぞれに読み込まれる読み出しゲート構造物と、前記読み出しレジスタのＮ個の転送セルにそれぞれ連結されたＮ個の入力と一つの出力を有し、選択された入力を前記出力に接続するように動作するマルチプレクサと、前記マルチプレクサの入力を連続的に選択するためのマルチプレクサコントローラーとから成る電荷結合素子を含み、前記マルチプレクサが前記長方形のアクティブアレイ上で入射光の照度の強さの変化に従って変化する出力信号を提供する光学検知器。