JP2002516490A

JP2002516490A - 電磁波の位相及び振幅を検出するための装置並びに方法

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Publication number: JP2002516490A
Application number: JP2000550151A
Authority: JP
Inventors: ルドルフシュワルテ
Original assignee: ルドルフシュワルテ
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2002-06-04
Anticipated expiration: 2019-05-10
Also published as: CN1184693C; BR9910523A; WO1999060629A1; US6777659B1; EP1080500B1; MXPA00011286A; DE19821974A1; EP1080500A1; KR20010071287A; CN1301401A; AU5025599A; JP5066735B2; DE19821974B4; KR100537859B1

Abstract

(57)【要約】本発明は、電磁波の位相及び振幅を検出するための装置に関する。本装置は、当該電磁波に対して敏感である少なくとも２つの変調フォト・ゲート（１，２）から成っている。本装置は、また前記変調フォト・ゲートに対して関連付けられかつ感光性でない累算ゲート（４，５）から成り、そして累算ゲートが読出し装置に接続され、変調フォト・ゲートは変調装置に接続され得る変調フォト・ゲート（１，２）と累算ゲート（４，５）のための電気接続部を有している。前記変調装置はそれら変調フォト・ゲート（１，２）の当該電位を互いに増減させ、かつ所望の変調関数に対応して好ましくは一定の累算ゲート（４，５）の当該電位をも増減させる。本発明は、複数の変調フォト・ゲート（１，２）と累算ゲート（４，５）が、ＰＭＤピクセルをグループ形式で形成する長くて狭い平行ストリップの形態を採るように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、電磁波の位相及び振幅を検出するための装置に関するものであり、
より詳細に好ましくは光学領域における電磁波及びその近赤外線領域及び紫外線
領域における電磁波の位相及び振幅を検出するための装置に関するものであって
：当該電磁波に対して敏感（即ち感光性）である少なくとも２つの変調フォト
・ゲートと、それらの変調フォト・ゲートに対して関連付けられるものであり、
感光性ではなくシェーディングされるものでもないように成した、累算ゲートと
、それらの変調フォト・ゲート及びそれらの累算ゲートのための電気接続部であ
り、当該後者は、読出し装置に対して接続され得るように成し、当該前者は、変
調装置に対して接続され得るように成した、当該電気接続部とを含んで成るよう
に成し、当該変調装置は、それらの変調フォト・ゲートの当該電位を互いに増減
させ、且つ所望の変調関数に対応してそれらの累算ゲートの好ましくは一定であ
る当該電位をも増減させるように成した、当該電磁波の位相及び振幅を検出する
ための装置に関するのである。

【０００２】そのような装置は、「光混合デテクタ」（ＰＭＤと省略される）という用語に
よって、ドイツ特許出願１９６３５９３２．５号及び１９７０４４９６
．４号及び上述の２件の出願に基づく国際特許出願ＰＣＴ／ＤＥ９７／０１９５
６号から公知である。

【０００３】上述のそれらの出願は、同じ発明人に関するものであり、本件出願の出願人の
ものとして書類提出されており、その中で説明されるものが光混合デテクタの操
作の基本モード、性能及び実行可能な使用である限り、先行するそれらの出願の
全開示内容が参照される。従って、本発明は、光混合デテクタに関するそれらの
基本的な機能について論議するものではなく、主として、既に公知であるそれら
のピクセルがそれによって最適化されるように成した光混合デテクタの特殊な構
成及び使用に関するものなのである。

【０００４】対象によって変調され、反射され或いは放出される当該光線を受ける際に、そ
の同じ変調機能によって変調されるそれらの変調フォト・ゲートによって実行さ
れるその固有の混合手順の故に、当該公知のＰＭＤｓは、当該対象によって反射
された当該電磁波の当該遷移時間を検出するだけでなく、従来的なカメラにおけ
る場合のように適当な光学システムによって保証される横方向位置の解像度をも
直接に検出する適所に位置するものであり、それと同時に、記録されたそれらの
ピクセルについての間隔情報の各項目を直接に獲得する適所に位置するものでも
ある。したがって、それらのＰＭＤｓは、費用の掛かる評価手順及び記録手順を
様々な角度において必要とすることなく、表面に関する直接の３次元的な測量及
び計測を許容するのである。

【０００５】当該公知のＰＭＤｓの事例において十分な感度及び深部解像度を達成するため
に、それらのピクセル表面は、十分に大きくなければならないものであり、その
結果、個々の画像の当該記録持続時間の間に、十分な電磁放射が当該対象の様々
な表面領域から受け取られることになるのであり、当該間隔情報が、それらの変
調フォト・ゲートにおいて異なった瞬間に生じて、直に隣接するそれらの累算ゲ
ートによって累算されるように成した、異なった個数の電荷キャリアによって最
終的に獲得されるとき、適当な個数の電荷キャリアが当該感光体材料の中におい
て形成されることになるのである

【０００６】それは、それらの個々のピクセルの当該面積に関して所定の最小限の寸法を必
要とするものである。当該対象の非常に鋭い明暗境界線が当該画像の中において
形成されるという事実の故に、それらの従来的なＰＭＤｓに関連して、問題が生
じる可能性もある。そのような明暗境界線が隣接する変調フォト・ゲートの間の
当該境界線領域の上に偶然に位置するならば、隣接するそれらの累算ゲートにお
ける異なった個数の電荷キャリアが、それに従って、深部情報に関する不適当な
解釈を導き出すという相関的な結果を生じるのである。

【０００７】更に、比較的大きな面積のものである当該種類の感光体ピクセル・エレメント
における当該遷移時間は、比較的長いものであり、当該変調周波数の当該バンド
幅即ち限界数値は、通常、数メガヘルツから最大でも１００メガヘルツという領
域内にのみ位置するものである。特に、例えばオプト・エレクトロニクスの分野
及び光学的な信号通信におけるものである対応する光感知デテクタの使用の場合
には、少なくとも１ＧＨｚというバンド幅が所望されることになる。

【０００８】更に、例えば特には経済的な理由のためにそれらの同じピクセルによって種種
の操作モードを実行するというような種種の用途の場合には、それらのＰＭＤピ
クセル及びＰＭＤ配列に関する高レベルの機能性及び柔軟な使用もまた好適であ
るということになる。

【０００９】以上のことに留意すれば、本発明の目的は、本件明細書の冒頭の部分で規定さ
れたような特徴を有して、著しく改善されたバンド幅を有するように成し、画像
形成表面における明暗境界線の更なる解釈ミスが、少ししか起こりそうにないか
又は排除さえされてしまうように成し、実際的な使用における高レベルの機能性
及び経済性が達成されるように成した、電磁波の位相及び振幅を検出するための
装置を提供するということである。

【００１０】当該目的は、それらの累算ゲートと同様にそれらの変調フォト・ゲートもまた
、長くて狭い平行ストリップの形態を採って相互に併置される関係で設けられる
ように成し、当該ストリップが、ＰＭＤピクセルをグループ形式で形成するよう
に成し、それらの累算ゲートが、読出しダイオードの形態を採るように成して、
達成される。

【００１１】それらの変調フォト・ゲート及びそれらの累算ゲートが長くて狭い平行ストリ
ップの形態を採るという事実と、平行して直接に相互に併置される関係における
それらの配列は、それらのゲートのための非常に短いチャネル長さ（当該変調ゲ
ート・ストリップ幅は、ＭＯＳトランジスタ技術から、当該ゲート長さと呼ばれ
る）を生じることになる。それらの変調フォト・ゲートの中又は下において形成
されるそれらの自由電荷キャリアは、隣接する当該累算ゲートに対する当該ゲー
ト長さの当該短い間隔だけ、当該ストリップ方向に対して横方向にのみドリフト
するものであり、それに関連して、当該ドリフトは、それらの変調フォト・ゲー
トにおける当該変調電圧の当該部分において適当な電場によって支持される。結
果として、当該ドリフト時間は、例えば、１ナノ秒以下になり、それに従って、
１ＧＨｚという使用可能な変調バンド幅を達成することが可能になるのである。
それらの変調フォト・ゲートのそれらの個々のストリップが、更にはそれらの累
算ゲートもまた、比較的狭いものであるとしても、それらの対応する長さの故に
、それにも関わらず、それらは、十分に大きな感光領域を提供することが可能で
あるが、更にその一方で、交互に配列される複数のストリップ形状の変調フォト
・ゲート及び累算ゲートは、互いに接続されて、その光学的充填ファクタをほぼ
２倍にするユニットを形成することが可能になるということが認識されるであろ
う。そのようにすれば、実質的に如何なるピクセル形状及びピクセル寸法も、変
調バンド幅に関する限定なしで、当該種類のストリップ構造によって実現される
ことが可能なのである。

【００１２】本発明の当該好適な実施例は、以下のように規定する。それらの個々の変調フ
ォト・ゲートは、隣接するそれぞれの累算ゲートのものよりも大きい幅のもので
あるが、更に、それらの変調フォト・ゲートの当該幅は、可能であれば、それら
のエレメントによって検出される当該変調された光線のための当該画像形成光学
システムの当該回折限界よりも小さいものであるべきであり、好ましくは、当該
光線即ち当該電磁波の当該波長又は少数の波長の大きさのオーダーのものである
べきであるというのである。これは、回折効果の故に、鋭い明暗境界線が、もは
や、偶然にも、プッシュ・プル関係で変調される２つの隣接する変調フォト・ゲ
ートの間の当該領域に入ることはないということを意味する。その一方で、当該
横方向におけるそれらの変調フォト・ゲートの当該小さな寸法は、シャドー即ち
明暗境界線が、それらのゲートの当該全幅に渡って分散されなければならず、両
者の隣接するゲートが、未だに光線によって等しく影響されるということを規定
する。更に、非常に長く、それに対応して狭いものである変調フォト・ゲートを
使用すれば、いずれにせよ、明暗境界線が、それらのストリップの当該方向に対
して正確に平行に延在するということは、殆ど起こり得ないことである。しかし
ながら、それらのストリップに対する当該僅かな傾きがあれば、いずれにせよ、
プッシュ・プル関係で変調される２つの隣接する変調フォト・ゲートは、その画
像が形成されるそれぞれの対象の当該明部及び当該暗部からの光線によって実質
的に等しく影響されることになる。

【００１３】それらの変調フォト・ゲートの当該ストリップ長さ及びそれらの累算ゲートの
当該ストリップ長さもまた、可能であれば、少なくともその幅の１０倍から１０
０倍のものであるべきである。複数の変調フォト・ゲート及び累算ゲートによっ
て形成されるそれらのピクセルの当該幅は、全体として、当該長さとほぼ同じ大
きさのオーダーのものであるべきであり、それは、約１０個から１００個のスト
リップが、相互に併置される関係で配列されることになり、その約３分の１が累
算ゲートであり、約３分の２が変調フォト・ゲートであるということを意味する
。しかしながら、本発明のもう１つの実施例では、各々の２つの累算ゲートの間
における当該潜在的な構成を改善すべく、対応するストリップの形態を採って３
つ又はそれ以上の変調フォト・ゲートを配列することもまた実行可能であり、そ
の場合には、当該中央の変調フォト・ゲートは、変調されないものであるべきで
ある。更に、本発明のもう１つの好適な実施例は、それらのストリップに対する
当該横方向において観察すると、ピクセルの中には、１つの累算ゲート・ストリ
ップを交互に備えた２つの変調フォト・ゲート・ストリップが常に存在するよう
に成したものであり、直に相互に併置されるそれらの２つの変調フォト・ゲート
は、それらの電位が互いに対してプッシュ・プル関係で変調され得るようにして
接続されるように成し、それらの累算ゲートの各々は、好ましくは一定であるよ
り低いエネルギー・ポテンシャル、即ち例えば当該光電子に関する正電位を有す
るように成し、当該正電位は、それらの２つの変調フォト・ゲートの下において
形成される当該電荷キャリアが主として当該変調フォト・ゲートの当該側面に対
してドリフトするということを規定するように成し、それは、当該低いエネルギ
ー・ポテンシャル値を受け入れて、そこからそれらの２つのストリップの当該側
面に配列された当該累算ゲートへと進むように成したものなのである。その場合
、１つの累算ゲートのそれぞれの側面に配列されるそれらの２つの変調フォト・
ゲート・ストリップは、プッシュ・プル関係で変調されるものであり、即ち、所
定の瞬間において、１つの累算ゲートが、それに隣接する両方の変調フォト・ゲ
ート・ストリップから同時に電荷キャリアを受け入れるのであるが、隣接するそ
れぞれの累算ゲートは、当該瞬間には正確により高い電位にあって、非常に少数
の電荷キャリアだけが当該累算ゲートへと進むように成した、２つの変調フォト
・ゲート・ストリップに隣接しているのである。従って、それぞれの各々の第２
の累算ゲートもまた、それと同じ１つの読出しラインに対して接続され、その残
りの累算ゲートは、もう１つの読出しラインに対して接続されるのであり、それ
らの２本のラインの当該総和信号は、当該受信した光線の当該振幅を複製するも
のであるが、当該差信号は、当該受信した光線の当該変調と、プッシュ・プル関
係において直接に隣接するそれらの変調フォト・ゲートのその同じ変調機能によ
る同時変調とから生じる当該相関信号の当該値を直接に示すものである。それは
、上述のそれらの２つの変調フォト・ゲートの間において補足的に配列されるこ
とになり、例えば一定の中間電位に配設されることが可能であるように成した、
第３の変調フォト・ゲートを使用するときにも全く同様な様式で行われるもので
あるが、それらの隣接する２つの変調フォト・ゲートは、当該中央ゲートに対す
るプッシュ・プル関係で当該変調電圧を増減され得ることになる。そのようにす
れば、当該電位構成が、幾分か平滑化されることも可能であり、それらの電荷キ
ャリアの単方向性転移に関する効率性のレベルもまた、当該変調電圧のそれぞれ
の現在値に従って増大され得るのである。

【００１４】本発明に拠れば、それらの累算ゲートは、読出しダイオードという形態を採る
ものである。

【００１５】当該実行可能な電圧読出しモードでは、それらのプッシュ・プル変調電圧に従
って配分されるそれらの光電荷は、それらの累算ゲートのキャパシタンスにおい
て記憶されるものであり、この事例では、当該ブロッキング方向において接続さ
れるそれらの読出しダイオード（例えば、ｐｎ−ダイオード又はショットキー・
ダイオード）の当該バリア層キャパシタンスにおいて記憶されるように成し、高
抵抗読出し装置によって確かめられるのである。

【００１６】本文において選択されている当該現在読出しモードでは、到着する当該光電荷
は、当該読出し電極の実質的に変化しない電位によって当該読出し回路に対して
直接に伝達される。

【００１７】本発明の使用に関する現時点において流通している半導体材料の場合と同様に
、電子移動性は、正孔即ち欠陥電子のものより大きいものであり、好ましくは、
光電子が、それらの変調フォト・ゲートによって方向的に変調され、当該変調電
圧に従ってそれらの累算ゲート又は読出しダイオードに対して配分されるのであ
る。この場合には、読出しダイオードの各陽極が、好ましくは、共通のアース電
位にあるが、それらの陰極は、正電位にあって、当該読出し回路に対してそれぞ
れに読出し電極Ｋ_＋及びＫ₋として接続されることになる。

【００１８】上述の２種類の累算ゲートＫ_＋及びＫ₋は、本発明に従って並列に機能するよ
うに成し、且つ、例えば、正の変調フォト・ゲート電圧が、それらのＫ_＋累算ゲ
ートにおける光電荷の濃縮或いはそれらのＫ₋累算ゲートにおける光電荷の減損
を生じるようにして、本発明に従って、最高のバンド幅の新規なＰＭＤピクセル
を形成するように成した、累算ゲート及び変調ゲートのグループの中において互
い違いに位置するものであり、それらの累算ゲートは、その両面電荷累算の故に
２倍に使用され、それらのピクセルの内部に対する光学的な充填の度合いをもほ
ぼ２倍にして、寄生静電容量を著しく削減するのである。

【００１９】本発明の１つの好適な実施例では、変調フォト・ゲート及び累算ゲートの複数
の平行ストリップをそれぞれに含んで成る２つのピクセルは、直接に相互に併置
される関係で配列されるものであり、ここでは２象限ピクセルと呼ばれる。これ
に関しては、当該横方向において、それらのピクセルは、それらの累算ゲートの
間における場合のように、１対のものによってではなく、当該方向におけるその
最後の累算ゲート・ストリップに隣接する個々の変調フォト・ゲートによって、
それぞれに終端されるということが指摘されるべきである。２つのそのようなピ
クセルが直接に相互に併置される関係で配列される場合には、それらの２つのピ
クセルのそれぞれの１つのそれぞれの変調フォト・ゲートをそれぞれに形成する
ように成したそれらの２つの末端ストリップもまた、相互に併置される関係にな
るものであり、それら自体が分離されるそれらの２つのピクセルは、ここで、相
互に併置されるそれらの２つの変調フォト・ゲートが互いに対してプッシュ・プ
ル関係で変調されるようにして、変調されることが可能になり、それは、一体的
な大きいピクセルがそれらの２つの個々のピクセルから形成されるように成して
、同じ変調の電圧及び位相において当該ピクセルの表面積を効果的に２倍にする
ということになるのである。しかしながら、この構成では、当該大きなピクセル
のそれらの２つの２分割部分は、原則として、互いに独立して変調されるので、
その変調関数は、当該他方のピクセルに対して、９０度又は適当な遅延Ｔ_Ｄだけ
、当該一方のピクセルに関する位相即ち遷移時間において等しく有効に転移され
ることも可能である。これは、同相信号及び矩象信号が同時に計測されるという
ことを意味するものであり、そのような様式において、当該相関関数の当該位相
位置についての完全な情報が、並列に且つ同時の関係で獲得されるのである。

【００２０】当該事例において、それらの累算ゲート接続部即ち端子は、好適には、それら
のピクセルの１つの当該端部においてそれぞれに設けられる。それらの変調フォ
ト・ゲート接続部即ち端子は、好ましくは、それらのピクセル表面の両端即ちス
トリップ端部からのプッシュ・プル・ストリップ・ラインの形態を採って設けら
れるものであり、より詳細には、とりわけ特に長いストリップの場合、それに加
えて、それぞれの事例における横方向に延在するプッシュ・プル・ストリップ長
さの故に、複数のものとして等距離の間隔を置いて設けられるのである。それは
、当該変調信号が、当該変調フォト・ゲートの当該電気的表面抵抗の故に当該ゲ
ートの当該長さの全体に渡って減衰されて変形されるものであり、確認される当
該相関関数もまた、それに対応して変形されるということを防止することになる
。

【００２１】本発明の特に好適な１つの実施例は、４個のピクセルが長方形又は正方形の中
に配列されて、１つのユニットを形成するように成し、より詳細には、互いに対
してそれぞれに対角的な関係で当該正方形又は長方形の中に配列されるそれらの
ピクセルのストリップは、互いに対して平行に延在するが、直接に隣接して配設
されるそれらのピクセルの当該ストリップは、互いに対して垂直に延在するよう
になし、それによって、特に厄介な相互の過剰連結の影響を実質的に回避するよ
うに成して配列されるものである。この実施例は、本文では、４象限（４Ｑ）−
ＰＭＤピクセルと呼ばれる。それらのピクセルそれ自体が正方形である場合には
、それらの４個の象限によって構成される当該ピクセル・エレメントもまた、正
方形であり、対角的に相互に対向するピクセルの間におけるものとしての変調の
位相シフトによって、それらの同相信号及び矩象信号のプッシュ・プル相関数値
を検出することも同時に可能であるということになる。

【００２２】更には、それらの変調フォト・ゲート及びそれらの累算ゲートの上において、
詳細には結果として円柱レンズであるそれに対応するストリップ形状のレンズが
、配列されるように成し、それらのレンズは、それらのレンズに衝突する当該光
線をそれらの変調フォト・ゲートに対して集束させるものであり、感光性でない
それらの累算ゲートによって占拠されるそれらの表面コンポーネントもまた、当
該光線の収率に対して更に有効に貢献するように成した、本発明の更なるもう１
つの実施例もまた好適である。連結して変調される当該光線が、本質的に比較的
狭いバンドである場合、当該ストリップ構造は、波動説に従った当該連結ファク
タが、著しく大きいものであるか、或いは当該反射ファクタが、幾何光学に従っ
たそれらの当該反射ファクタに対応するものよりも著しく小さいように成して、
そのような光線の平均波長に合わせて寸法形成されることも可能である。当該事
例では、それらの変調フォト・ゲートにおける改良を包含して、そのような計測
を助長させることも実行可能である。

【００２３】複数のピクセルが線形配列又はマトリクス配列の何れかを形成すべく互いに結
合されることも可能であり、それに関連する１つの好適な実施例は、それらの個
々のピクセルの上において、マイクロ・レンズが配列されるように成し、それら
のマイクロ・レンズは、それらのピクセルの間に位置していて、それらのマイク
ロ・レンズを介する評価に貢献するものではない各領域に対しても部分的に導か
れる当該入射光を、それらの感光性ピクセル表面に対して導くように成したもの
である。

【００２４】同じものが４回であるか又は異なった変調を備えるように成した、４Ｑ−ＰＭ
Ｄピクセルは、すべての４個の相関数値の平均化によって、それらの４個の正方
形のサブ・ピクセルのそれらの集結のポイントを計測することが可能であり、そ
れと同時に、当該４Ｑ−ＰＭＤピクセルの当該全体の位相即ち遷移時間を確認す
ることも可能である。それらの４個の個々の集結ポイントの遷移時間は、当該事
例では、当該画像形成表面エレメントの当該勾配即ち垂直方向ベクトルを供給す
るものであり、当該３Ｄ表面の改良した補間が１つの配列の隣接するそれらのピ
クセルの間において計測されるということを許容するものでもある。

【００２５】最後に、本発明の特に好適な１つの実施例は、それらのピクセル、即ちそれら
の個々の変調フォト・ゲート及びそれらの累算ゲートがＣＭＯＳ技術を使用して
実装されるように成したものである。それは、対応する各エレメントの大量生産
を許容するように成し、それと同時に、当該評価電子機器及び当該変調電子機器
のような当該周辺機器のオン・チップ式及びマルチ・チップ式のモジュール統合
をも許容するように成した、非常に安価且つ有効に確立した技術である。

【００２６】ＣＭＯＳ技術では、２Ｄ機能性を備えた従来的なＣＭＯＳピクセル（いわゆる
２Ｄピクセル）及び３Ｄ機能性を備えたＰＭＤピクセル（いわゆる３Ｄピクセル
）の両方が、混合的な構成における線形配列又はマトリクス配列の中に組み込ま
れることが可能である。この事例では、特にはピクセルの隣接項目に関するもの
である様々なピクセル情報が、それらの２Ｄピクセルについてのカラー情報及び
それらの３Ｄ−ＰＭＤピクセルについての当該３Ｄ深部及び２Ｄグレー値の情報
に関する各項目による当該完全な３Ｄカラー／深部画像の迅速な再構成に関連し
て、下流に配置されるデータ融合及び補間の装置において評価され得るものであ
り、それは、光学的計測手順に関する全く新しい選択肢を、オートメーション、
対象確認、セキュリティ技術及びマルチメディア技術において提供するのである
。

【００２７】本発明の更なる利点、特徴、及び実行可能な用途は、好適な実施例及び添付図
面に関するこれ以降の説明から明白になるであろう。

【００２８】図１の中央部分において示されるものは、垂直方向の平行ストリップの列であ
り、それらの明色のストリップは、感光性で半透明の変調フォト・ゲートを再現
しているが、参照番号４及び５で表示されるそれらの暗色のストリップは、淡色
で不透明に覆われる累算ゲート即ち読出しゲートに対応する。それらの狭い黒色
の垂直方向ストリップは、隣接する変調フォト・ゲート１及び２の間における絶
縁分離面を表わしている。

【００２９】それらの変調フォト・ゲートは、ここでは、参照番号１及び２で識別されてい
る。何故なら、同じ参照番号１で示されるそれらの変調フォト・ゲートもまた互
いに対してプッシュ・プル関係で変調されるものであるが、続いて参照番号２で
示され、それに関しては全く同じであるように成したそれらの変調フォト・ゲー
トの当該電位は、それらの変調フォト・ゲート１に対してプッシュ・プル関係で
変調されるものだからである。その下側部分におけるＭは、詳細には当該変調電
子機器及び当該変調電圧供給源の接続部又は端子８である当該変調回路を概略的
に示している。図１の当該上側部分におけるＡは、当該読出し電子機器及び接続
部又は端子及びそれらの累算ゲート４及び５に対してそれぞれに接続される信号
処理装置である当該読出し回路を概略的に示している。この事例では、すべての
累算ゲート４、即ち１つおきの累算ゲートは、第１の共通読出しラインに対して
接続され、それらの間に配設されるそれらの累算ゲート５は、もう１つの共通読
出しラインに対して接続される。当該読出し回路は、当該総和信号Ｕ_Σを確認す
るものであり、それらの累算ゲート４及び５のそれらの光電荷からの当該差Ｕを
も確認する。Ｕ_Σは、時間に関して平均化されるそれらの全光電荷の総和に関す
る計測値であるが、Ｕは、それらの累算ゲート４及び５即ちＫ_＋及びＫ₋のそれ
ぞれにおけるそれらの光電荷の当該差に関する計測値である。それらの変調フォ
ト・ゲート１は、それらの変調フォト・ゲート２が当該電圧端子−Ｕ_ｍ（ｔ）に
対して接続されるとき、例えば当該電圧端子＋Ｕ_ｍ（ｔ）に対して接続される。
当該変調電圧は、好ましくは、擬似ノイズ電圧であり、或いは擬似ランダム電圧
でもあるが、適当な限定された相関関数及び十分なワード長さを備えた任意のそ
の他の符号化した変調信号を使用することもまた実行可能であろう。

【００３０】それらの変調フォト・ゲート２が高い電圧レベルにある間に、それらの変調フ
ォト・ゲート１が低い電圧レベルにある場合、図３及び図４の当該実施例では光
電子であるそれらの電荷キャリアは、主として即ちほぼ排他的にそれらの累算ゲ
ート４に対してのみ通されることになり、その間、それらの累算ゲート５は、電
荷を全く或いはほぼ全く捕集しないのである。それらの電圧条件が逆転され、結
果として、それらの変調フォト・ゲート２が低い電位にある間に、それらの変調
フォト・ゲート１が高い電位にある場合には、それらの電荷キャリアは、ほぼ排
他的にそれらの累算ゲート５を経由してのみ流出することになる。形成されたそ
れらの電荷キャリアが、その画像が当該ピクセルによって記録される対象のもの
と同じ関数に従って変化するように成して、照射によって形成される時間に関す
る実質的な変動を包含する場合、それは、それらの電荷キャリアがそれらの感光
面において形成された瞬間についての情報を供給するものでもある。当該対象の
照射もまたそれによって変調されるものである同じ変調関数によるそれらの変調
フォト・ゲートの変調は、その後、当該Ｕ信号として、当該画像形成ピクセルの
当該間隔に関する情報の各項目を包含する当該相関関数を供給することになる。

【００３１】理解されるであろうように、それらのストリップは、それらの長さと比べて非
常に狭いものであり、その点に関して、それに対応する状態は、それらの図面に
おいて縮尺通りには示されていない。その反対に、実際には、それらの個々のス
トリップは、それらの幅に比べて実質的にはより長いものでさえあるということ
になるのである。それらの狭いストリップは、非常に短いゲート長さ、即ち電荷
キャリアに対する非常に短いドリフト間隔に対応するものであり、それらの電荷
キャリアは、変調フォト・ゲート１又は２の下においてそれらの読出しゲート４
又は５の一方に対して形成される。それに対応する短いドリフト時間は、それに
対応する迅速な変調信号を許容するものであり、結果として高いバンド幅を生じ
るのである。

【００３２】しかしながら、それらの長手方向におけるそれらの変調フォト・ゲートの当該
抵抗に起因して測定精度に悪影響を及ぼさないために、複数の変調接続部即ち端
子ｍ_１、ｍ_２及びｍ_３は、好ましくは当該ピクセルの当該頂部側面からそれぞれ
の変調フォト・ゲート１及び２まで、互いに対して等しい間隔を置いてそれぞれ
に平行に接続されるものであり、変調は、それらの接続ラインｍ_１、ｍ_２及びｍ _３のそれらの各接続ポイントにおいて同時に実施され得ることになるのであり、
その点に関して、前記接続部の個数は、それらの要求事項に従って更にはそれら
の個々のストリップの当該長さにも従って変更され適応され得るということが認
識されるであろう。

【００３３】代替的に或いはそれに加えて、この問題は、それらの累算ゲート４，５に対し
てそれらの累算ゲートに向かう当該ストリップの側面において直接に隣接するそ
れらの変調フォト・ゲートが、好ましくは当該変調フォト・ゲートに対して添付
される金属フィルムという形態を採るようにして、高い導電性を有するものであ
り且つそれらの電磁波に関しては全く或いは非常に僅かしか透過性を有するもの
でないように成した接触ストリップを使用して、例えば当該変調フォト・ゲート
幅の４分の１から３分の１の間のものであるストリップ形状のカバーリングを部
分的に包含するように成し、当該計測が本発明に従ってそれらの円柱レンズによ
って当該ピクセル領域内に当該光線を集束させるように適応されるならば、解決
されることが可能である。

【００３４】更に、それらの変調フォト・ゲート１及び２は、当該底部におけるＭによって
示される当該ブロックからの端部接続部を直接に包含することもまた可能である
。

【００３５】図２は、図１において示された当該ピクセル・エレメント１０と比べてその幅
がそれぞれに半分だけのものである２つの同じピクセル・エレメント１０、１０
’によって構成されるように成した、ピクセルを概略的に示している。明快にす
るために、それらの補足的な変調接続部ｍ_１、ｍ_２及びｍ_３は、ここでは示され
ていないが、これらもまた明白に存在し得るものである。

【００３６】これらのピクセル１０、１０’のそれらの２つのストリップ・フィールドは、
直接に相互に併置される関係で配列されるものであり、２つの個々のフォト・ゲ
ート２及び１は、それぞれに、それらの２つのピクセル１０、１０’の間の当該
境界面におけるその中心において相互に併置される関係で配設される。それらの
ピクセル１０、１０’の各々は、それ自身の変調電圧供給源を有するものであり
、それ自身の読出し回路及びそれ自身の読出しラインをも有する。当該ピクセル
１０’のそれらの変調電圧は、当該ピクセル１０の当該ストリップ２が当該ピク
セル１０’の当該ストリップ１に対するプッシュ・プル関係で変調されるように
して、当該ピクセル１０のものに関連して印加されるものであり、それらの２つ
のピクセル・エレメントは、上述の図１の当該大型のピクセル１０とちょうど同
じようにして協働する。しかしながら、当該ピクセル１０’の当該変調電圧を、
当該ピクセル１０の当該変調電圧に対して９０度だけ位相ずれされるものとして
選択することもまた実行可能であり、それは、同相信号及び矩象信号に対応する
。従って、ここでは、それらの個々の電圧、及び当該変調及び当該評価回路は、
「同相」に関する当該インデックスＩを付け足して表示され、それに対応する各
回路及び当該ピクセル１０’の各電圧シンボルは、「矩象」に関する当該補足的
なインデックスＱによって表示されるのである。

【００３７】図３は、図２において示された当該ダブル・ピクセルの特殊な物理的構造を概
略的に示している。このダブル・ピクセルは、共通の基板の上に配設されるもの
であり、それらの個々の変調フォト・ゲート層、絶縁層、及び累算ゲート層の当
該配列及びシーケンスは、図１において示された当該大型ピクセルの当該事例に
おいてもまた包含されたであろう当該配列と異なるものではないということが理
解されるであろう。ただ、それらの電気接続部は、それらの右側及び左側のピク
セル２分割部分のためのものとして互いに完全に分離されているのであり、当該
右側２分割部分の中に配列されたそれらの変調フォト・ゲートの変調は、当該左
側２分割部分の中に配列されたそれらの変調フォト・ゲートの変調から独立して
選択されるということが実行可能であり、それは、前述のように、それらの信号
を同相信号及び矩象信号に分離することを許容して、当該ＰＭＤピクセルの融通
性を向上させることになるのである。

【００３８】図４は、これもまた本質的には図２における当該平面図に対応するものである
が、それらの個々のストリップ・エレメントが当該配列の全体を拡大して表示し
得るようにしてそれらの長さに関して途切れるものとして示されるように成し、
その一方で、当該変調回路に対するそれらの変調フォト・ゲートの個々の接続部
、及びそれらの累算ゲート４及び５に対するそれらの読出し回路の個々の接続部
が補足的に詳細に示されるように成した、単純な平面図である。

【００３９】図５から図７は、更なる変調フォト・ゲート３が、図１から図４に関連して既
に説明されたように、それらの変調フォト・ゲート１及び２の間において補足的
に設けられるように成した、本発明の更なる１つの代替的な実施例を示している
。この事例において、図５から図７の各々の右側におけるそれらの回路シンボル
は、この中央変調フォト・ゲートが一定の電位に保たれ、それに対して、それら
の変調フォト・ゲート１及び２が当該変調関数に従ってそれらの電位を増減され
るということを示している。それは、結果として、概ね平滑化された電位構成及
び更に有効なチャネル分離効果、より高いドリフト速度及び変調出力のより低い
レベルを生じることになる。

【００４０】この点に関して、図５は、図３に類似しているが、当該ピクセルがこの場合に
は複数の部分に分割されないように成した、断面図である。図５は、埋設ｎ層を
備えて、当該絶縁材料の中に埋め込まれる変調ゲート電極をも備えるように成し
た、有益な構成を示しているものであり、それは、部分的に重複するゲート構造
と比べて非常に小さい構造であるという理由で好都合なのである。図６は、図４
に類似した上からの図面を示すものであり、図７は、この光混合デテクタＰＭＤ
の斜視図を示している。

【００４１】図８は、ストリップ形状の変調フォト・ゲート及び累算ゲートによって構成さ
れ、各々が実質的に正方形の形状のものであり、これもまた全体として正方形で
あるピクセルを形成するものとして組み立てられるように成した、４個のピクセ
ル・エレメントを示しているものであり、互いに対してそれぞれに対角的な関係
で配列されるそれらの象限の中におけるそれらのストリップは、互いに対して平
行に延在するが、それらは、隣接する象限の間では互いに対して垂直に延在する
。それは、異なった隣接する変調信号に関する相互の過剰結合及び変造を実質的
に抑制する。当該配列において、それらの評価回路は、当該正方形のピクセル面
の外側に配列されることが可能である当該正方形のそれらの側面に向かって移動
される。この事例においても、それらの変調フォト・ゲートの変調は、好ましく
は、ここでもまた変調電圧信号によって行われるものであり、当該変調電圧信号
は、相互に対角的な関係における２つの象限に関しては、その他の２つの対角的
に配列される象限に対して、９０度だけ位相ずれされるか、或いはＰＭ変調の場
合にチップ幅Ｔ_チップだけ遅延されるように成し、それは、結果として、同相信
号及び矩象信号の同時計測を生じることになる。当該中心において部分的に重複
するそれらの変調電圧ラインは、１象限操作の場合には、閉ざされることが可能
であり、２象限操作の場合、それらは、水平方向及び即ち直方向においてのみ接
続されることが可能であり、４象限操作の場合、それらは、開いていることが可
能である。しかしながら、４個の同じ変調信号を包含し、従って好適に接続され
るラインをも包含する当該状況では、別個に４回の読出しを設けるということも
また有益である。遷移時間計測のために必要とされる当該ＩＱ数値の対もまた、
当該１象限の操作モードにおいて時間多重様式で確認されることが可能である。
その代替的なヘテロダイン・プロセスでは、それらの４個の相関関数は、当該ビ
ート周波数と一緒に通されることが可能であり、そのようにすれば、間隔情報に
ついての各項目が、確認され得ることになる。

【００４２】図９は、図８において示されたような種類の２×８個のピクセルから成るパネ
ル即ちフィールドを示している。ここでは参照番号１００で概略的に示されてい
るそれらのピクセルの各々の上に配列されるものは、当該ピクセル・フィールド
の全体によってカバーされる当該表面に衝突する当該光線を実質的にそれらのピ
クセルの実際の感光面に対して集束させるようにして機能するマイクロ・レンズ
６である。当該図面は、それらの個々のピクセルの上におけるそれらのストリッ
プに対して平行に延在するようにして配列されるように成し、それらのストリッ
プ・レンズに衝突する当該光線がそれらの累算ゲートの間の各領域に対してのみ
、即ちそれらの変調フォト・ゲートに対してのみ集束されるようにして当該ピク
セル面の全体をカバーするように成した、ストリップ・レンズを示してはいない
。

【００４３】図１０は、本発明に従ったそれらのピクセル１００を装備される３Ｄカメラの
原理を示している。この具体例ではＰＮ（擬似ノイズ）ジェネレータであるジェ
ネレータ１１は、ここではレーザ・ダイオード１２である光学送信器を制御する
ものであり、当該ダイオードの光線は、光学装置１３によって対象７の当該表面
に対して投影される。この事例では、その光度は、当該ジェネレータ１１の当該
変調信号によって変調される。それに従って反射され同様にして変調される当該
光線は、カメラ光学機器１４によって画像ピクセルの配列１００に対して投影さ
れるものであり、当該配列は、特には図８において示されたようなそれらのピク
セル即ち光混合エレメントという形態を採ることが可能なものである。

【００４４】それらは、当該Ｉ出力に関する調節可能な時間遅延Ｔ_Ｄ及び当該Ｑ出力に関す
る補足的な一定の時間遅延Ｔ_チップを備えて、当該ダイオード１２と同じ当該Ｐ
Ｎジェネレータ１１からの変調信号ではあるが、プッシュ・プル関係であるよう
に成して、遅延部材１５によって変調される。従って、変調して受信された当該
光線信号は、その同じ変調関数を使用してそれらの変調フォト・ゲートによって
ピクセル毎に２回ずつ相関されるのであり、それは、遷移時間情報を必要とする
ものであり、従って、当該対象７の当該表面についての個々のエレメントの間隔
情報をも必要とすることになる。

【００４５】長くて狭い各ストリップという形態を採る本発明に従った当該構成の場合には
、深部情報に関するそれらの情報は、当該対象７の当該表面における明暗境界線
の故に、もはや誤って解釈されることがないのである。

【００４６】図１１及び図１２は、位相調整回路ＰＬＬ及びＤＬＬによる光学信号について
の高感度な受信における対応するＰＭＤエレメントの使用を示している。

【００４７】図１１は、当該ＰＭＤピクセルは、光線バリア装置において有益に使用され得
る非常に高いレベルの感度を有する電子光学的な混合エレメントとして、及び時
間経過カメラ、光学的なリモート・コントロール装置及びデータ光線バリア・ア
センブリにおけるＰＬＬ配列としてだけでなく、光学通信におけるデータ信号の
当該再生のためのものとしても、ＰＭＤピクセルを備えるように成した、光学的
なＰＬＬ回路又はＤＬＬ回路を示している。光学的なＰＭＤ−ＰＬＬは、当該フ
ォトダイオードの下流に接続される通常の受信ＨＦ増幅器として高度に集積され
得るものであり、その電子的なミキサーは、完全に排除されることになる。何故
なら、当該出力３４において当該読出し回路３１を備えた当該光混合デテクタＰ
ＭＤは、低域フィルタ処理された差信号Ｕ_Δ−定数・（ｉ_ａ−ｉ_ｂ）という形態
を採って当該低周波領域における当該混合した成果を既に提供しているからであ
る。当該位相調整回路は、ループ・フィルタ又はデジタル・レギュレータを介し
て接続される。

【００４８】それは、例えば正弦、直交、周波数、位相の変調のためのものとして、更には
、例えばＰＮ符号化であるコード・マルチプレックス処理のためのものとして、
多くの変調モードに関連して使用されることが可能である。その場合、当該電圧
制御式ジェネレータ３３は、受信されることになる当該クロック速度及び変調に
対して設定される。当該位相調整回路がラッチされるとき、本発明に従った広帯
域ＰＭＤの当該事例では当該読出し回路３１の広帯域総和出力３５において、或
いはそれと同じ光学データ信号によって並列に操作される増幅器を備えた広帯域
フォトダイオードを経由して生じるように成した、データ信号は、当該種類のク
ロック復元の故に入出力判定エレメント３２によって再生されることが可能であ
る。その理由のために、当該光学的な入出力データ信号は、好ましくは、ゼロ復
帰（ＲＺ）信号として符号化される。

【００４９】図１２は、より高度なレベルの感度さえも、特にはＰＮ変調に拠るものである
ＩＱ−ＰＭＤ受信器をベースとして達成され得るように成した、２Ｑ−ＰＭＤ−
ＤＬＬを示している。

【００５０】本件特許出願の基礎を形成するように成した、同じ出願人に関するものである
上述の当該特許出願における場合と同様に、周期的なＰＮ変調は、ＰＭＤ受信に
関連して大きな利点を提供するものであり、特にはマルチ・チャネル選択性の可
能性、マルチ・ターゲット検出、及び位相遷移時間解像度に関する最高の感度を
提供するのである。本発明に拠れば、ＰＮ符号化されたデータ信号を、間隔計測
を包含するデータ光線バリア装置のためのものとして、更には例えば図１２にお
いて示されるような光学的なＣＤＭＡデータ送信のためのものとして使用するこ
ともまた実行可能である。それに関連して、例えば論理「１」は、通常のＰＮワ
ードに対応するものであるが、論理「０」は、逆転したＰＮワード＝ＰＮに対応
するものであり、即ち、それらの明暗チップが交換されるのである。図１１に対
比して、図１２において、それらの光電流の量的な差違に関する差として形成さ
れるものは：Ｕ_Δ＝定数・（｜ｉ_ａ−ｉ_ｂ｜−｜ｉ_ｃ−ｉ_ｄ｜）である。当該
復元されたワード・クロックに拠れば、当該ＰＮ符号化された入出力データ・シ
ーケンスの当該データ信号を所定の手順によって再生することが実行可能であり
、その結果、当該総和器の中において、それらの光電流の量的な差違の総和：
Ｕ_Σ＝定数・（｜ｉ_ａ−ｉ_ｂ｜−｜ｉ_ｃ−ｉ_ｄ｜）が、当該総和器の中に包含さ
れた短期インテグレータによって、ＰＮワード長さのためのものとしてそれぞれ
に形成され、当該入出力判定エレメントの中では、当該入出力判定が、後続の評
価又は再生のためのものとしてクロック同期的な様式で選択されるのである。

【００５１】当該変調電圧のための正弦変調を備えて、当該正弦周期のＴ_チップ＝Ｔ／４を
も備えるように成したＶＣＯを使用すれば、ベクトル変調を検出して再生するこ
ともまた実行可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のピクセルに関する平面図である。

【図２】２つの隣接するピクセルの相互接続を示している。

【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って採られた断面において、図２で示されたそれ
らのピクセル・エレメントを介する断面図の一部を示している。

【図４】図２で示されたダブル・ピクセル即ち２象限ピクセルの一部を拡大して示す平
面図である。

【図５】それぞれの事例において、２つのそれぞれの累算ゲートと埋設ｎ層との間にお
ける３つの変調フォト・ゲートを備えるように成し、当該絶縁材料の中に変調フ
ォト・ゲート電極が埋設されるように成した、本発明のもう１つの実施例のピク
セルを介して当該ストリップ方向に直行する断面の図面である。

【図６】図４に対応して図５で示されたマルチ・ストリップ技術における当該ＰＭＤピ
クセルの３ゲート構造に関する平面図である。

【図７】図５および図６で示された当該ピクセルの一部の斜視図である。

【図８】異なったストリップ方向付けによって互いに接続され、様々な操作モードのた
めのピクセル・ユニットを形成するように成した、４個のピクセル・エレメント
を示している。

【図９】図８で示されたような２×４個のピクセルから構成されるフィールドを示して
いる。

【図１０】図９に類似した比較的大きなフィールドから構築される３Ｄカメラの操作モー
ドを概略的に示している。

【図１１】光線バリア、時間経過カメラ即ち遅延カメラ、及び光学データ信号再生を備え
たデータ光線バリアのためのものである光学的ＰＬＬ回路又はＰＭＤベースのＤ
ＬＬ回路を示している。

【図１２】特には、高感度データ光線バリア、位相遷移時間計測、好ましくは光学ＣＤＭ
Ａ（コード分割多重アクセス）システムにおける光学データ転送のためのもので
あり、更には光学データ信号再生をも備えるように成した、バンド・スプレッド
技術によって同相信号及び矩象信号を計測するためのログイン増幅回路を示して
いる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】好ましくは光学領域における電磁波及びその近赤外線領域及
び紫外線領域における電磁波の位相及び振幅を検出するための装置であって：当該電磁波に対して敏感（感光性）である少なくとも２つの変調フォト・ゲート
（１，２）と、それらの変調フォト・ゲートに対して関連付けられるものであり
、感光性ではなくシェーディングされるものでもないように成した、累算ゲート
（４，５）と、それらの変調フォト・ゲート（１，２）及びそれらの累算ゲート
（４，５）のための電気接続部であり、当該後者は、読出し装置に対して接続さ
れ得るように成し、当該前者は、それらの変調フォト・ゲート（１，２）の当該
電位を互いに増減させ、且つ所望の変調関数に対応してそれらの累算ゲート（４
，５）の好ましくは一定である当該電位をも増減させる変調装置に対して接続さ
れ得るように成した、当該電気接続部とを含んで成るように成した、当該電磁波
の位相及び振幅を検出するための装置であって：ＰＭＤピクセルをグループ形
式で形成する長くて狭い平行ストリップの形態を採って複数の変調フォト・ゲー
ト（１，２）及び累算ゲート（４，５）が設けられるように成し、それらの累算
ゲートは、読出しダイオードの形態を採って、好ましくはそれぞれの事例におい
て当該陰極を当該読出し電極として備えるように成したということで特徴付けら
れる、当該電磁波の位相及び振幅を検出するための装置。
【請求項２】それらの変調フォト・ゲートの当該幅は、それらの累算ゲー
トの当該幅よりも大きいように成したということで特徴付けられる、請求項１に
記載の装置。
【請求項３】それらの個々の変調フォト・ゲートの当該幅は、当該波長の
大きさのオーダーにあり、或いは詳細には、遠赤外線領域に関しては、それらの
変調フォト・ゲートが敏感である当該電磁放射の当該波長以下でもあるように成
したということで特徴付けられる、請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】それらの変調フォト・ゲート（１，２）及びそれらの累算ゲ
ート（４，５）の当該ストリップ長さは、それらの変調フォト・ゲートが敏感で
ある当該電磁放射の当該波長の１０倍以上であり、好ましくは５０倍以上である
ように成したということで特徴付けられる、請求項１から３の１つに記載の装置
。
【請求項５】対を為して平行に相互に併置される関係で複数の変調フォト
・ゲートが設けられるように成し、そのような対のそれらの変調フォト・ゲート
（１，２）の各々は、もう１つの変調接続部に対して接続され、それらの変調フ
ォト・ゲート（１，２）は、プッシュ・プル関係で変調されるように成し、それ
ぞれの累算ゲート（５，４）は、１対の変調フォト・ゲート（１，２）と次の更
なる隣接する対の変調フォト・ゲート（２，１）との間に配列されるように成し
、それぞれの累算ゲート（４，５）に対して直に隣接するそれらの２対の当該変
調フォト・ゲート（１，２）は、それらの変調がプッシュ・プル・モードで行わ
れるようにして、それらの変調接続部に対して接続され即ち電気的に接合される
ように成したということで特徴付けられる、請求項１から４の１つに記載の装置
。
【請求項６】複数の変調接続部（ｍ_１，ｍ_２，ｍ_３）は、それらのストリ
ップの当該長さに沿って実質的に等しい間隔で配列され、それらの変調フォト・
ゲート（１，２）に対して接続されるように成したということで特徴付けられる
、請求項１から５の１つに記載の装置。
【請求項７】それらの累算ゲート（４，５）に対してそれらの累算ゲート
に向かう当該側面において直に隣接するそれらの変調フォト・ゲートは、それら
の電磁波に関して高い伝導性のものであり且つ透過性が全くないか又は非常に低
いものである接触ストリップによるカバーリングを部分的に含むように成したと
いうことで特徴付けられる、請求項１から６の１つに記載の装置。
【請求項８】当該装置は、１つ又はそれ以上のピクセル・エレメントを有
するように成し、１つのピクセル・エレメントは、複数対の変調ゲート（１，２
）及び累算ゲート（４，５）を含んで成るように成し、異なった変調電圧におけ
る隣接ピクセル・エレメントのそれらのストリップ方向は、好ましくは互いに対
して直角であるように成し、当該ストリップ方向に直交する方向において、それ
らのピクセルの各端部は、内側に配設される次の累算ゲート（４，５）に対して
隣接する少なくとも１つのそれぞれの変調フォト・ゲート（１，２）によって画
成されるように成したということで特徴付けられる、請求項１から７の１つに記
載の装置。
【請求項９】それらの累算ゲート接続部は、ピクセルのそれらのストリッ
プの各端部において設けられるように成し、各々の第２の累算ゲートは、２本の
読出しラインのそれぞれの一方（例えばＫ＋）に対して接続され、その他の累算
ゲートは、それらの接続ラインのそれぞれのもう一方（Ｋ−に対応する）に対し
て接続されるように成し、それらの読出しラインは、評価回路に至るように成し
たということで特徴付けられる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】２つのピクセル・エレメント（１０，１０’）は、それら
のストリップが平行であり且つ相互に直に併置される関係で配列されるように成
し、それらの２つのピクセル・エレメント（１０，１０’）の相互に併置される
それらの端部又は側面を画成するものである当該相互に直に隣接する変調フォト
・ゲートは、プッシュ・プル・モード又は位相遷移関係で選択的に調整可能であ
る１対の変調フォト・ゲート（１，２）を形成するように成し、それによって、
当該サイズの２倍のものである単一のピクセル・エレメント、或いは例えば同相
信号及び矩象信号の２つの独立した計測手順の何れかが、それらの２つのピクセ
ル・エレメントによって実行可能であるように成したということで特徴付けられ
る、請求項８又は請求項９に記載の装置。
【請求項１１】４個のピクセル・エレメントは、１つの長方形の中に配列
されるように成し、当該長方形の中においてそれぞれに対角的に対向する関係で
配設されるそれらのピクセルの当該ストリップは、互いに対して平行に延在する
が、直に隣接するそれらのピクセル・エレメントの当該ストリップは、互いに対
して垂直に延在するように成し、それらの変調接続部は、隣接するピクセル・エ
レメント（１０）の変調が詳細にはそれぞれの事例における好ましくは９０度に
渡る位相ずれ関係である位相ずれ関係において実施され得るようにして接続され
るように成したということで特徴付けられる、請求項８及び請求項９の１つに記
載の装置。
【請求項１２】それらのピクセル・エレメント（１０）の各々は、それぞ
れに実質的に正方形の形状のものであり、それらの４個のピクセル・エレメント
は、組み立てられて、正方形を形成し、或いは実質的に八面体の形状が形成され
るようにしてそれらのコーナーが補足的に切り取られる当該正方形を形成するよ
うに成したということで特徴付けられる、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】それらの４個のピクセル・エレメントは、選択的に個々に
結合され（４象限操作）、対角的な関係における２つの様式で結合され（２象限
操作）、或いは４つの様式で結合される（１象限操作）ように成し、４象限操作
及び２象限操作の場合には、当該サーフェイス・エレメントの当該勾配即ち垂直
方向ベクトルが、補足的に評価されるように成したということで特徴付けられる
、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】それらの変調フォト・ゲート及びそれらの累算ゲート及び
それに付随する信号評価周辺機器及び変調周辺機器は、ＣＭＯＳ技術又はＢＩＣ
ＭＯＳ技術を使用して、部分的にはオン・チップとして且つ部分的にはマルチ・
チップ・モジュールとして製造されるように成したということで特徴付けられる
、請求項１から１２の１つに記載の装置。
【請求項１５】それらの変調フォト・ゲート（１，２）の全体に渡って配
列されるものは、専らそれらの変調フォト・ゲート（１，２）の上においてピク
セル・エレメントの当該表面に入射する光線のすべてに実質的に焦点を結ぶスト
リップ・レンズであるように成したということで特徴付けられる、請求項１から
１４の１つに記載の装置。
【請求項１６】複数のピクセルが、線形配列又はマトリクス配列において
配列されるように成したということで特徴付けられる、請求項１から１５の１つ
に記載の装置。
【請求項１７】線形配列又はマトリクス配列において、３Ｄ機能性を備え
たＰＭＤピクセル及び２Ｄ機能性を備えた従来的なＣＭＯＳピクセルが、混合モ
ードで使用されるように成し、ピクセル情報の特には隣接する項目である様々な
項目が、データ融合及び補間装置に対して送られ、その深部画像を再構築するよ
うに成したということで特徴付けられる、請求項１から１６の１つに記載の装置
。
【請求項１８】好ましくは、当該配列に入射する当該光線をそれらの個々
のピクセルの当該感光表面に対して実質的に集束させるマイクロレンズが、各々
のＰＭＤピクセルに付随して存在するように成したということで特徴付けられる
、請求項１６及び１７に記載の装置。
【請求項１９】当該装置は、カメラの中における感光性の画像記録エレメ
ントとして使用されるように成したということで特徴付けられる、請求項１から
１８の１つに記載の装置の使用。
【請求項２０】当該装置は、信号捕捉、処理及びノイズ抑制のための周波
数及び位相感知性ミキシング・エレメント即ち相関エレメントとして、光学的な
信号処理において使用されるように成したということで特徴付けられる、請求項
１から１８の１つに記載の装置の使用。
【請求項２１】画像が形成されることになるシーンが変調機能に従って変
調された光線を照射されるように成し、それらの変調フォト・ゲート（１，２）
は、同じであるがここではバイポーラ式即ちプッシュ・プル式である変調機能に
従って変調されるように成し、選択的に、それらのピクセルの２象限又は４象限
ピクセルの半分に関して、正弦変調の場合には９０度の位相ずれ変調が実施され
、直交変調の場合にはビット幅の変調が実施され、それらのフォト・ゲート電圧
のＰＮ変調の場合にはチップ幅の変調が実施されるように成したということで特
徴付けられる、請求項１から１８の１つに記載の装置を操作する方法。
【請求項２２】当該装置は、好ましくは高度に集積された光学的ＰＬＬ回
路又はＤＬＬ回路において使用されるように成し、好ましくは、光線バリア装置
において、時間経過カメラ、光学的なリモート・コントロール装置、及びデータ
光線バリア装置におけるＰＬＬ配列として使用され、更には様々な変調モードを
備えた光学的通信におけるデータ信号の再生のためのものとしても使用されるよ
うに成したということで特徴付けられる、請求項１から１８の１つに記載の装置
の使用。
【請求項２３】当該装置は、特にはＰＮ変調に拠って、ＩＱ−ＰＭＤ受信
器をベースとする２Ｑ−ＰＭＤ−ＤＬＬを備えた光学的ＰＬＬ回路又はＤＬＬ回
路において使用されるように成し、デジタルＰＮ符号化されたデータ信号は、マ
ルチ・チャネル選択、マルチ・ターゲット検出、及び位相遷移時間解像度におけ
る最高度の感度のために使用されるように成し、その差出力電圧は、それらの光
電流の量的な差に関する差違、即ちＵ_Δ＝定数・（│ｉ_ａ−ｉ_ｂ│−│ｉ_ｃ−ｉ _ｄ │）として形成され、ループ・フィルタ又はデジタル・レギュレータによって
当該電圧制御式マルチ・バイブレータの制御パラメータとして当該チップ周波数
に対してフィードバックされるように成し、当該ＰＮ符号化された１／０データ
・シーケンスの当該データ信号は、手順に拠る当該復元ワード・クロックによっ
て再生されるように成し、それによって、当該総和器（４１）の中において、そ
れらの光電流のそれらの差の合計、即ちＵ_Σ＝定数・（│ｉ_ａ−ｉ_ｂ│−│ｉ_ｃ −ｉ_ｄ│）は、当該総和器の中に含まれた短期インテグレータによってＰＮワー
ド長さに渡ってそれぞれに形成されるように成したということで特徴付けられる
、請求項１から１８と２２の１つに記載の装置の使用。