JP2009515147A - 変調電磁波場を復調する装置およびその方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電磁波場を流動電荷の電気信号に変換する感光検出領域(1)と、少なくとも2つの出力ノード(D10、D20)と変調周期内に少なくとも2つの異なる時間間隔で電荷−電流信号をサンプリングする手段(IG10、DG10、IG20、DG20)とを有する分離された復調領域(2)とを備える。接点ノード(K2)は検知領域(1)を復調領域(2)に結合する。ドリフト電場は検知領域から接点ノードへの流動電荷の電気信号の転送を達成する。次に、流動電荷の電気信号は、2つの時間間隔中に、接点ノード(K2)から各時間間隔に割り当てられた2つの出力ノードに転送される。
【選択図】図10B
Description
−前記入射電磁波場を流動電荷の電気信号に変換する検出手段と、
−変調周期内において少なくとも2つの異なる時間間隔で流動電荷の電気信号をサンプリングするサンプリング手段と、
−サンプリング手段によってサンプリングされた電気信号に対する少なくとも2つの出力ノードと、を備える。
v=μ×Edrift
ここで、μは半導体基板内の電荷キャリアの移動度を表し、Edriftは電場を表す。
Edriftmax=vsat/μ
R=(c×TOF)/2
cは光速度であり、TOFは飛行時間である。パルス強度変調光または連続強度変調光のいずれかが、照射モジュールIMによって照射され、物体OBによって反射され、センサSNによって検出される。
R=(P×c)/(4×pi×fmod)
ここでfmodは光信号の変調周波数である。
A=(A0+A1)/2
P=arcsin[(A0−A1)/(A0+A1)]
A=sqrt[(A3−A1)2+(A2−A1)2]/2
B=[A0+A1+A2+A3]/4
P=arctan[(A3−A1)/(A0−A2)]
2 復調領域
4 処理回路
6 増幅回路
DP、DP(x,y) ピクセルデバイス
S1,…,Sk 蓄積部
CC1,…,CCk 導電チャネル
GC1,…,GCk 接点
CPG 電極接点電圧パターン発生器
DFG 電圧発生器
CAG 列選択アドレス発生器
RAG 行選択アドレス発生器
OA1,…,OAj 演算増幅器
MX1,…,MXj 多重化ライン
out1,…,outj ピクセルデバイスの出力
LT1,…,LTj 負荷トランジスタ
L1、…、Lk 接続ライン
VL1、VL2、VR 電圧レベル
VB バイアスライン
OB 物体
IM 光源
ML1 変調光
CB 制御ボード
SN 画像センサ
PC パーソナルコンピュータ
ES 放射信号
RS 受信信号
DT1,…,DT5 検出領域の構造
K1、K2 電気接点
IL1 絶縁層
SUB1、SUB10 半導体基板
MIC 少数キャリア
GM1 高抵抗ゲート材料
GM1.1、GM1.i、GM1.n 高抵抗ゲート材料の連続する分割体
FG1、FGi、FGn 光透明フローティングゲート
FD1、FDi、FDn フローティング拡散領域
VG1、VGi、VGn 並列ゲート
RL1,…,RLn 線形抵抗
V1,…,Vn、V10、V20 バイアス電圧
D1、D2、D10〜D40 拡散領域
GS ゲート構造
IG1、IG2、IG10〜IG40 積分ゲート
DG1、DG2、DG10〜DG40 分離ゲート
GC1、GCm、GC10〜GC40 接点
DGC10〜DGC40、IGC10〜GC40 ゲート接点
BC 埋込みチャネル
Claims (24)
- 入射する変調電磁波場を検出および/または復調する、半導体基板(SUB1;SUB10)のピクセルデバイスであって、
前記入射する電磁波場を流動電荷の電気信号に変換する検出手段(2)と、
変調周期内の少なくとも2つの異なる時間間隔で前記流動電荷の電流信号をサンプリングするサンプリング手段(LG、MG、RG、IG1、DG1、IG2、DG2;GS、DG10、IG10、DG20、IG20)と、
前記サンプリング手段によってサンプリングされた電気信号に対する少なくとも2つの出力ノード(D1、D2;S1、S2)とを備え、さらに、
前記少なくとも2つの出力ノードおよび前記サンプリング手段を含む復調手段(4)であって、前記サンプリング手段が第2転送手段(LG、MG、RG;GS)を有する復調手段(4)と、
前記検出手段と前記復調手段の間に配置された接点ノード(K2)とを備え、
前記検出手段(2)は第1転送手段(GM1;GM1.i;FGi;FDi;VGi)を含み、
前記第1転送手段は前記流動電荷の電気信号を前記接点ノードに転送し、前記第2転送手段は前記流動電荷の電気信号を、前記少なくとも2つの時間間隔中に、前記接点ノードから、前記各時間間隔に割り当てられた前記少なくとも2つの出力ノードに転送する、ピクセルデバイス。 - 請求項1において、前記復調手段の寸法が前記検出手段の寸法よりも小さい、ピクセルデバイス。
- 請求項1または2において、前記検出手段は感光性である、ピクセルデバイス。
- 請求項1から3のいずれか一項において、前記第1転送手段は、流動電荷の前記接点ノード(K2)への転送を可能にする静電ドリフト場を画定するゲート構造(GM1;GM1.i)を備える、ピクセルデバイス。
- 請求項4において、前記ゲート構造(GM1;GM1.i)は、前記半導体基板(SUB1)から絶縁された抵抗電極層と、この電極層に沿って電位差を加える少なくとも2つの接点(K1、K2)とを備える、ピクセルデバイス。
- 請求項5において、前記電極層は樹枝状または樹木形状を有し、好ましくは、この形状またはその相補的形状は、ハープ形、櫛形、樹木形、ヘビ形、氷晶形、または有孔平板状である、ピクセルデバイス。
- 請求項5または6において、前記電極層がそれぞれ別のシート抵抗を有する材料のうちの1つの材料(31)を備える、ピクセルデバイス。
- 請求項1から3のいずれか一項において、前記第1転送手段は、少なくとも1つのフローティング領域(FG2、…、FGn-1;FD2、…、FDn-1)と、電気接点(K1、K2)を設けた少なくとも2つの接点領域(FG1、FGn;FD1、FDn)とを備え、前記少なくとも2つの電気接点(K1、K2)に電位差を加え、
前記接点領域(FG1、FGn;FD1、FDn)は、前記フローティング領域(FG2、…、FGn-1;FD2、…、FDn-1)の少なくとも1つから電気的に絶縁されているが、前記フローティング領域の少なくとも1つに電気的に結合されている、ピクセルデバイス。 - 請求項8において、前記第1転送手段は複数のフローティング領域(FG2、…、FGn-1;FD2、…、FDn-1)の配列を備え、この配列は、隣接するフローティング領域が相互に電気的に絶縁されているが、相互に電気的に結合されるようにするものである、ピクセルデバイス。
- 請求項1から9のいずれか一項において、前記第2転送手段は複数のゲート電極(LG、MG、RG)を備え、このゲート電極は、前記少なくとも2つの時間間隔中に、前記接点ノードから、前記各時間間隔に割り当てられた前記少なくとも2つの出力ノードまで、導電チャネルを画定する、ピクセルデバイス。
- 請求項10において、前記ゲート電極はCCDゲート電極である、ピクセルデバイス。
- 請求項1から9のいずれか一項において、前記第2転送手段は少なくとも2つの接点を有するゲート抵抗層(GS)を備え、各接点は前記少なくとも2つの出力ノードのそれぞれに近接して配置され、前記少なくとも2つの時間間隔中に、前記接点ノードから、前記各時間間隔に割り当てられた前記少なくとも2つの出力ノードまで、ドリフト電場を画定する、ピクセルデバイス。
- 請求項12において、前記ゲート抵抗層は樹枝状または樹木形状を有し、好ましくは、この形状またはその相補的形状は、ハープ形、櫛形、樹木形、ヘビ形、氷晶形、または有孔平板状である、ピクセルデバイス。
- 請求項1から9のいずれか一項において、前記第2転送手段は少なくとも1つのフローティング領域および電気接点を設けた少なくとも2つの接点領域を備え、各接点は前記少なくとも2つの出力ノードのそれぞれに近接して配置され、前記少なくとも2つの時間間隔中に、前記接点ノードと、前記各時間間隔に割り当てられた前記少なくとも2つの出力ノードの1つとの間に電位差を加える、ピクセルデバイス。
- 請求項1から14のいずれか一項において、前記出力ノード(D1、D2)に転送される流動電荷の電気信号の電荷キャリアを蓄積するために、蓄積領域(IG1、IG2;IG10、IG20)が前記少なくとも2つの出力ノードのそれぞれに割り当てられている、ピクセル。
- 請求項1から15のいずれか一項において、前記接点ノード(K2)が電気接点である、ピクセル。
- 請求項1から15のいずれか一項において、前記接点ノード(K2)は、前記検出手段の端部における第1拡散ノード(D9)と、前記復調手段のゲート構造の中央における第2拡散ノード(D8)とを備え、前記第1拡散ノードが前記第2拡散ノードに接続されている、ピクセル。
- 請求項1から17のいずれか一項において、前記入射する変調電磁波場は強度変調されている、ピクセル。
- 変調電磁波場(ML1)で遠隔物体(OB)を照射する光源(IM)と、
変調電磁波信号を検知および復調する複数のピクセル(SN)と、
前記複数のピクセルにタイミング調節を提供する制御手段(CB)とを備えた3次元イメージングシステムであって、
変調電磁信号の検出および復調に、請求項1から18のいずれか一項に記載のピクセルデバイスを用いる、3次元イメージングシステム。 - 請求項19において、前記ピクセルデバイス((DPx,y)、(DP(x+1,y)…)は、2次元アレイの行および列に配置されている、3次元イメージングシステム。
- 請求項19および20のいずれかにおいて、各ピクセルデバイス((DPx,y)、(DP(x+1,y)…)は、列アドレスおよび行アドレスを有し、列アドレス発生器および行アドレス発生器によって選択される、3次元イメージングシステム。
- 請求項19から21のいずれか一項において、各ピクセルデバイスは、このピクセルデバイスの復調手段内にドリフト電場を同時に発生させる電圧発生器(CPG)に結合され、
各ピクセルデバイスは、そのサンプル値を同時にリセットするリセット発生器に結合されている、3次元イメージングシステム。 - 請求項19から22のいずれか一項において、ピクセルデバイスの各列上において、この列のピクセルデバイスの各出力ノードに対して増幅器(OAi)が設けられている、3次元イメージングシステム。
- 変調電磁波電場と電気基準信号との間の位相遅れの測定に、詳細には、3次元範囲の測定、蛍光イメージングまたは光通信に、請求項19から23のいずれか一項に記載の3次元イメージングシステムを使用する方法。
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