JP2007534156A - サイリスタをベースとした画素エレメントを利用したイメージング・アレイ - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (51)
- 複数の画素エレメントを備えており、各前記画素エレメントが、基板上の共振器の中に互いに離れた状態に形成された互いに相補的な第1のタイプ変調ドープ量子井戸インタフェースと第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースとを備えているイメージング・デバイスであって、前記画素エレメントが所定の範囲の波長の電磁波を受け取ってその電磁波が共振器の中に注入されることにより電荷が発生し、前記電荷がその画素エレメントの前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースに蓄積されるイメージング・デバイス。
- 前記画素エレメントの前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースに蓄積される電荷の量が、その画素エレメントが受け取る所定の範囲の波長の電磁波のパワーに比例する請求項1に記載のイメージング・デバイス。
- 所定の範囲の波長の電磁波が、前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースにおいて2次元電子ガスの電子の温度を上昇させ、そのことによって前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースにより生じる電位障壁を乗り越えた熱イオン放出から電流が発生し、その電流が前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースに電荷として蓄積する請求項1に記載のイメージング・デバイス。
- 前記電流が、前記画素エレメントが受け取る所定の範囲の波長の電磁波のパワーに比例する請求項3に記載のイメージング・デバイス。
- 前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースと前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースが垂直方向に互いに離れている請求項1に記載のイメージング・デバイス。
- 各前記画素エレメントが、
i)前記画素エレメントの前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースから電荷をなくす画素セットアップ・モード、
ii)積分期間を通じて前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースに電荷を蓄積させる信号積分モード、および
iii)前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースから電荷を読み出す信号転送モード、
の3つのモードのうちの少なくとも1つで動作する請求項1に記載のイメージング・デバイス。 - 各前記画素エレメントが一連のイメージング・サイクルを実行し、各前記イメージング・サイクルには、前記画素セットアップ・モード、前記信号積分モード、および前記信号転送モードが含まれている請求項6に記載のイメージング・デバイス。
- 前記信号転送モードの間に前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースから自由電荷がなくなる請求項6に記載のイメージング・デバイス。
- 前記信号転送モードにおいて前記画素エレメント間で電荷が転送され、そのことによってCCD型イメージング・アレイが実現する請求項6に記載のイメージング・デバイス。
- 前記画素エレメント間にある前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースによって規定される経路を通じて電荷が前記画素エレメント間で転送される請求項9に記載のイメージング・デバイス。
- 前記画素エレメント間の、前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースにドナー・イオンがドープされてキャリアの密度が増大している請求項10に記載のイメージング・デバイス。
- 前記画素エレメント間の電荷の速度が所望の値になるように前記画素エレメント間にある前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースの長さが選択されている請求項10に記載のイメージング・デバイス。
- 前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースと前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースとの間に配置されたアンドープ・スペーサ層が各前記画素エレメントに含まれている請求項1に記載のイメージング・デバイス。
- 各前記画素エレメントに、
前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースと電気的に接触する少なくとも1つの第1のタイプのイオン打ち込み部と、
前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースと電気的に接触する少なくとも1つの第2のタイプのイオン打ち込み部とが含まれている請求項13に記載のイメージング・デバイス。 - 各前記画素エレメントに、
前記少なくとも1つの第1のタイプのイオン打ち込み部の上に配置された金属層から形成された少なくとも1つの第1のチャネル注入端子と、
前記第2のタイプのイオン打ち込み部の上に配置された金属層から形成された第2のチャネル注入端子とが含まれている請求項14に記載のイメージング・デバイス。 - 各前記画素エレメントに、
前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースと前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースとを間に挟むようにして形成されているアノードおよびカソードと、
前記アノードに電気的に接続されたアノード端子と、
前記カソードに電気的に接続されることにより、前記基板上にサイリスタをベースとした前記画素エレメントが一体に形成されるカソード端子とを備える請求項15に記載のイメージング・デバイス。 - 画素セットアップ・モードにおいて所定の画素エレメントの第2のチャネル注入端子に電気的に接続される回線であって、前記画素セットアップ・モードにおいて前記所定の画素エレメントの前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースから自由電荷をなくす回路をさらに備える請求項16に記載のイメージング・デバイス。
- 各前記画素エレメントの前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースに電位障壁部および電荷蓄積部が含まれていて、前記電荷蓄積部は、前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースの内部の閾値調節用イオン打ち込み部を通じて形成され、前記電位障壁部は、アノード端子の下に配置されて電圧制御される電位障壁を提供する請求項16に記載のイメージング・デバイス。
- 前記画素エレメントの前記電位障壁部によって提供される電位障壁を電圧を制御して調節することにより隣接する画素エレメント間で電荷を転送するため、前記画素エレメントのアノード端子に電気的に接続されていて、前記アノード端子にクロック・パルスを印加する回路をさらに備える請求項18に記載のイメージング・デバイス。
- 信号転送モードにおいて所定の画素エレメントの第1のチャネル注入端子に電気的に接続され、前記信号転送モードにおいて前記所定の画素エレメントの前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースから自由電荷をなくす回路をさらに備える請求項16に記載のイメージング・デバイス。
- 所定の画素エレメントの前記カソード端子に電気的に接続されていて、前記カソード端子を負荷エレメントに選択的に接続するか、前記カソード端子を高インピーダンス状態にする電子的シャッター回路をさらに備える請求項16に記載のイメージング・デバイス。
- 前記電子的シャッター回路が、信号積分モードの間を通じて所定の画素エレメントの前記カソード端子を負荷エレメントに接続することにより、前記所定の画素エレメントの前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースに電荷を蓄積させる請求項21に記載のイメージング・デバイス。
- 前記電子的シャッター回路が、
所定の画素エレメントの前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースから電荷をなくす画素セットアップ・モードおよび、
所定の画素エレメントの前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースから電荷を読み出す信号転送モード
のうちの少なくとも1つのモードの間を通じて前記所定の画素エレメントの前記カソード端子を高インピーダンス状態にする請求項21に記載のイメージング・デバイス。 - 前記複数の画素エレメントが、フル−フレーム型イメージング・アレイの一部である請求項1に記載のイメージング・デバイス。
- 前記複数の画素エレメントが、インターライン型イメージング・アレイの一部である請求項1に記載のイメージング・デバイス。
- 前記複数の画素エレメントが、能動画素型イメージング・アレイの一部である請求項1に記載のイメージング・デバイス。
- 受け取った所定の範囲の波長の電磁波の画像を生成させる方法であって、
各画素エレメントが、基板上の共振器の中に互いに離れた状態に形成された互いに相補的な第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースと第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースとを備えていて、前記画素エレメントが所定の範囲の波長の電磁波を受け取って共振器の中に注入する機能を持つ複数の画素エレメントを用意し、
前記画素エレメントを信号積分モードで動作させることによって積分期間を通じて前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースに電荷を蓄積させる操作を備える方法。 - 前記画素エレメントの前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースに蓄積される電荷の量が、前記画素エレメントが受け取る所定の範囲の波長の電磁波のパワーに比例する請求項27に記載の方法。
- 所定の範囲の波長の電磁波が、前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースにおいて2次元電子ガスの電子の温度を上昇させ、そのことによって前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースにより生じる電位障壁を乗り越えた熱イオン放出から電流が発生し、その電流が前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースに電荷として蓄積する請求項27に記載の方法。
- 前記電流が、前記画素エレメントが受け取る所定の範囲の波長の電磁波のパワーに比例する請求項29に記載の方法。
- 前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースと前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースが垂直方向に互いに離れている請求項27に記載の方法。
- 各前記画素エレメントが、
i)前記画素エレメントの前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースから電荷をなくす画素セットアップ・モード、および
ii)前記2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースから電荷を読み出す信号転送モード
の2つのモードのうちの少なくとも1つで動作する請求項27に記載の方法。 - 各前記画素エレメントが一連のイメージング・サイクルを実行し、各前記イメージング・サイクルには、前記画素セットアップ・モード、前記信号積分モード、および信号転送モードが含まれている請求項32に記載の方法。
- 前記信号転送モードの間に前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースから自由電荷がなくなる請求項32に記載の方法。
- 前記信号転送モードにおいて前記画素エレメント間で電荷が転送され、そのことによってCCD型イメージング・アレイが実現する請求項32に記載の方法。
- 前記画素エレメント間にある前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースによって規定される経路を通じて電荷が前記画素エレメント間で転送される請求項35に記載の方法。
- 前記画素エレメント間の前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースにドナー・イオンがドープされてキャリアの密度が増大している請求項36に記載の方法。
- 前記画素エレメント間の電荷の速度が所望の値になるように画素エレメント間にある前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースの長さが選択されている請求項36に記載の方法。
- 前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースと前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースとの間に配置されたアンドープ・スペーサ層が各前記画素エレメントに含まれている請求項27に記載の方法。
- 各前記画素エレメントに、
前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースと電気的に接触する少なくとも1つの第1のタイプのイオン打ち込み部と、
前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースと電気的に接触する少なくとも1つの第2のタイプのイオン打ち込み部とが含まれている請求項39に記載の方法。 - 各前記画素エレメントに、
前記少なくとも1つの第1のタイプのイオン打ち込み部の上に配置された金属層から形成された少なくとも1つの第1のチャネル注入端子と、
前記第2のタイプのイオン打ち込み部の上に配置された金属層から形成された第2のチャネル注入端子とが含まれている請求項40に記載の方法。 - 各前記画素エレメントに、
前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースと前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースとを間に挟むようにして形成されているアノードおよびカソードと、
前記アノードに電気的に接続されたアノード端子と、
前記カソードに電気的に接続されることにより、前記基板上にサイリスタをベースとした前記画素エレメントが一体に形成されるカソード端子とを備える請求項41に記載の方法。 - 画素セットアップ・モードにおいて前記所定の画素エレメントの前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースから自由電荷をなくす操作をさらに備える請求項42に記載の方法。
- 各前記画素エレメントの前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースに電位障壁部および電荷蓄積部が含まれていて、前記電荷蓄積部は、前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースの内部の閾値調節用イオン打ち込み部を通じて形成され、前記電位障壁部は、アノード端子の下に配置されて電圧制御される電位障壁を提供する請求項42に記載の方法。
- 前記画素エレメントの前記電位障壁部によって提供される電位障壁を電圧を制御して調節することにより隣接する画素エレメント間で電荷を転送するため、前記アノード端子にクロック・パルスを印加する操作をさらに備える請求項44に記載の方法。
- 信号転送モードにおいて前記所定の画素エレメントの前記第1のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースから自由電荷をなくす操作をさらに備える請求項42に記載の方法。
- 信号積分モードの間を通じてカソード端子を負荷エレメントに選択的に接続し、そのことによって前記所定の画素エレメントの前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースに電荷を蓄積させる請求項42に記載の方法。
- 前記所定の画素エレメントの前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースから電荷をなくす画素セットアップ・モードおよび、
前記所定の画素エレメントの前記第2のタイプの変調ドープ量子井戸インタフェースから電荷を読み出す信号転送モード
のうちの少なくとも1つのモードの間を通じて前記所定の画素エレメントの前記カソード端子を高インピーダンス状態にする操作をさらに備える請求項42に記載の方法。 - 前記複数の画素エレメントが、フル−フレーム型イメージング・アレイの一部である請求項27に記載の方法。
- 前記複数の画素エレメントが、インターライン型イメージング・アレイの一部である請求項27に記載の方法。
- 前記複数の画素エレメントが、能動画素型イメージング・アレイの一部である請求項27に記載の方法。
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