KR20010071287A - 전자기파의 위상 및 진폭을 검출하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

전자기파의 위상 및 진폭을 검출하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자기파의 위상 및 진폭을 검출하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 전자기파에 민감한 적어도 두 개의 변조 포토게이트(1, 2)를 구비한다. 이 장치는 또한 변조 포토게이트에 할당되며 감광이 아닌 누산 게이트(4, 5)를 가지며, 누산 게이트가 판독장치에 접속되고, 변조 포토게이트가 변조장치에 접속될 수 있도록 하기 위한 변조 포토게이트(1, 2)용 및 누산 게이트(4, 5)용의 전기 접속부를 갖는다. 이 변조장치는 소정의 변조함수에 따라 상호에 대해 그리고 누산 게이트(4, 5)의 바람직하게 일정한 전위에 대해 변조 포토게이트(1, 2)의 전위를 증가시키거나 감소시킨다. 본 발명은 PMD-픽셀을 그룹으로 형성하는 복수의 변조 포토게이트(1, 2) 및 누산 게이트(4, 5)는 길고 좁은 병렬 스트립 형태로 제공된다.

Description

전자기파의 위상 및 진폭을 검출하기 위한 장치 및 방법{Apparatus and method for detecting the phase and amplitude of electromagnetic waves}
이와 같은 장치는 독일 특허출원 제196 35 932.5 및 197 04 496.4 및 상기 두 개의 특허에 기초한 국제특허출원 PCT/DE97/01956호로부터의 포토믹싱 검출기(PMD:photomixing detector, 이하 PMD라 칭함)에 의해 공지되어 있다.
상기 출원은 발명자가 동일하며 본 출원의 출원인으로 출원되었으며, 본 발명에 개시된 내용이 PMD의 동작, 성능 및 가능한 사용의 기본 모드인 한 이전 출원의 전체 개시를 참조한다. 따라서 본 발명은 PMD의 기본 기능을 논의하지 않고, 특정 구성 및 이미 공지된 소자들을 최적화 시키는 PMD의 사용에 주안점을 둔다.
동일한 변조함수로서 변조되는 변조 포토게이트에 의해, 물체에 의해 변조, 반사 또는 방출되는 광의 수신시 구현되는 내재하는 믹싱 프로시져(procedures)에 의해, 공지된 PMD는 물체에 의해 반사되는 전자기파의 천이시간을 직접 검출하고, 종래의 카메라에서와 같이 적당한 광학 시스템에 의해 보장되는 측면 위치 해상도 이외에, 이와 동시에 레코드된 픽셀에 대한 간격 정보의 항목들을 얻는 위치에 있다. 따라서 이들 PMD는 값비싼 평가 프로시져 및 다양한 각도로의 레코딩 프로시져에 대한 필요성 없이 직접적인 표면의 3차원 조사 및 표면 측정을 가능하게 한다.
공지된 PMD의 경우에 적절한 감도와 깊이 해상도를 달성하기 위해, 픽셀 면은, 개별적인 이미지의 기록 동안에 물체의 다양한 표면 영역으로부터 충분한 전자기 복사가 수신되고 변조 포토게이트에서 서로 다른 시점에 발생하고 바로 인접하는 누산 게이트에 의해 누산되는 서로 다른 많은 전하 캐리어에 의해 궁극적으로 간격 정보가 얻어짐에 따라 적절한 수의 전하 캐리어가 발생되도록, 충분히 커야만 한다.
이는 개별적인 픽셀의 영역에 대해 임의의 최소 크기를 수반한다. 물체의 극히 선명한 명암(light-dark) 경계가 이미지에 발생한다는 사실에 비추어 종래의 PMD에 문제가 발생한다. 만일 이와 같은 명암 경계가 우연히 인접하는 변조 포토게이트 간의 경계 영역에 발생하면, 이때 인접하는 누산 게이트에 있는 서로 다른 많은 수의 전하 캐리어가 상관 결과를 위조하게 되어, 깊이 정보의 의미에서 부정확한 해석의 결과가 된다.
또한, 비교적 큰 영역인 이와 같은 종류의 감광 픽셀 소자에서의 천이 시간이 비교적 길어서, 변조 주파수의 제한 값 또는 대역폭은 흔히 수 ㎒ 내지 100㎒의 범위에서만 존재한다. 예를 들어, 특히 광전자 기술 및 광 신호 전송에서는 대응하는 감광 검출기를 사용하기 위해 적어도 1㎓의 대역폭이 요구된다.
또한, 서로 다른 사용을 위해, 예를 들면 경제성의 이유로 동일한 픽셀을 갖는 서로 다른 동작 모드를 구현하기 위해, 다양한 기능 레벨과 PMD-픽셀(pixel) 및 PMD-어레이(array)들의 유연한 사용이 요구된다.
본 발명은 전자기파의 위상 및 진폭을 검출하기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광학 및 근적외선 및 자외선에서, 전자기파(또는 감광)에 민감한 적어도 두 개의 변조 포토게이트와, 변조 포토게이트와 연관되어 있으며 감광 또는 쉐이드되지(shaded) 않은 누산 게이트와, 누산 게이트가 판독장치에 접속되고 변조 포토게이트가 변조장치에 접속될 수 있도록 하기 위한 변조 포토게이트 및 누산 게이트용의 전기 접속부를 갖는 전자기파의 위상 및 진폭을 검출하기 위한 장치에 관한 것으로, 이 변조장치는 소정의 변조함수에 따라 상호에 대해 그리고 누산 게이트의 바람직하게 일정한 전위에 대해 변조 포토게이트의 전위를 증가시키거나 감소시킨다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 픽셀 평면도.
도 2는 두 개의 인접하는 픽셀의 상호접속도.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절취한 부분으로, 도 2에 도시된 픽셀 소자를 통한 단면도에서 본 부분도.
도 4는 도 2에 도시된 이중 픽셀 또는 2-4분면 픽셀의 일부의 확대 스케일에 대한 평면도.
도 5는 각각의 경우에 두 개의 누산 게이트 및 매립된 n층간의 세 개의 포토게이트, 및 절연 재료에 내장된 변조 포토게이트를 갖는 본 발명의 다른 실시예에서의 픽셀을 통한 스트립 방향에 대한 횡단면을 나타내는 도면.
도 6은 도 4에 대응하는 도면으로 도 5에 도시한 바와 같이 다중 스트립 기술로 PMD-픽셀의 3 게이트 구조의 평면도.
도 7은 도 5 및 6에 도시된 픽셀의 일부 사시도.
도 8은 다양한 동작 모두에 대한 픽셀 유닛을 형성하고 서로 다른 스트립 방향으로 함께 접속된 네 개의 픽셀 소자도.
도 9는 도 8에 도시한 바와 같이 2 ×4 픽셀을 구비한 필드를 나타내는 도면.
도 10은 도 9에 유사하게 픽셀 소자의 상대적으로 큰 전계로부터 구성되는 3D 카메라의 동작 모드를 나타내는 도면.
도 11은 선택적 데이터 신호 재생을 광 배리어, 시간 경과 또는 지연 카메라및 데이터 광 배리어에 대한 PMD 마다의 선택적 PLL-회로 또는 DLL-회로도.
도 12는 정-위상 및 직각 신호, 및 대역 확산 기술, 특히, 고감도 데이터 광 배리어, 위상 천이 시간 측정, 및 선택적 데이터 신호 재생의 광학적 CDMA(코드 분할 다중 액세스) 시스템에서의 광 데이터 전송을 위한 신호를 측정하기 위한 로그인 증폭회로도.
상기와 관련하여, 본 발명의 목적은 본 명세서의 서두에 개진된 특징을 가지며, 두드러지게 개선된 대역폭을 가지며, 더욱이 이미지화 된 면 상의 명암 경계의 잘못된 해석이 거의 없거나 또는 제거되고, 실제의 사용에 있어서 높은 레벨의 기능 및 경제성이 달성되는 전자기파의 위상 및 진폭을 검출하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 변조 포토게이트 및 누산 게이트가 상호 병렬 배치 관계이며, 임의의 그룹 와이즈가 PMD-픽셀을 형성하는 길고 좁은 병렬 스트립 형태로 제공되고, 누산 게이트는 판독 다이오드의 형태이다.
변조 포토게이트 및 누산 게이트가 좁고 긴 스트립 형태이며, 그 구성이 병렬의 직접 상호 병렬 관계라는 사실은 게이트(변조 게이트 스트립 폭을 MOS 트랜지스터 기술로부터 게이트 길이라 함)에 대한 극히 짧은 채널 길이의 결과가 된다. 변조 포토게이트에 또는 그 밑에서 발생된 자유 전하 캐리어는 인접하는 누산 게이트에 대한 게이트 길이의 짧은 거리만큼 스트립 방향에 대해 횡으로만 드리프트하고, 이와 같은 점에서 이 드리프트는 변조 포토게이트의 변조 전압의 일부 상의 적당한 전계에 의해 지지된다. 결국 드리프트 시간이 이하의 예 1에서와 같이 나노초에 들게 되어, 1㎓의 가용 변조 대역을 달성하는 것이 가능하다. 심지어 변조 포토게이트 및 누산 게이트의 개별적인 스트립이 상대적으로 좁더라도, 그들의 대응하는 길이에 의해 복수의 번갈아 정렬된 스트립 형태의 변조 포토게이트 및 누산 게이트가 함께 접속되어 광학 필링 인수의 거의 배가를 단위를 형성하면서 충분히 큰 감광 영역을 제공할 수 있다. 이와 같이, 변조 대역폭에서의 제한이 없이 가상적으로 임의의 픽셀 형태 및 픽셀 크기가 그와 같은 종류의 스트립 구조에 의해 구현될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는, 개별적인 변조 포토게이트가 각각의 인접하는 누산 게이트의 폭보다 큰 반면에, 또한 변조 포토게이트의 폭이 소자에 의해 검출되는 변조 광에 대한 이미징 광학 시스템의 회절 제한보다 작고, 바람직하게 해당 광 또는 해당 전자기파의 파장 또는 몇 파장의 진폭이어야 한다. 이는, 회절 효과에 의해, 선명한 명암 경계가 푸시-풀(push-pull) 관계로 변조되는 인접하는 두 개의 변조 포토게이트 간의 영역에 더 이상 포함되지 않는다는 것을 의미한다. 이와반대로, 횡 방향으로의 변조 포토게이트의 작은 치수는, 음 또는 명암이 그와 같은 게이트의 전체 폭에 걸쳐 확산되어야 하므로, 인접하는 게이트 모두가 광에 의해 동등하게 동작하게 된다. 또한, 극히 길고 대응하여 좁은 변조 포토게이트로서, 명암 경계가 그와 같은 스트립의 방향에 정확히 평행하게 연장하는 것은 극히 가능하기 않다. 그러나, 스트립에 대한 약간의 차이로, 어떠한 경우에 푸시-풀 관계로 변조되는 인접하는 두 개의 변조 포토게이트가 그 이미지가 발생되는 각각의 물체의 밝은 부분과 어두운 부분으로부터의 광에 의해 실질적으로 동등하게 활성화된다.
변조 포토게이트 및 또한 누산 게이트의 스트립 길이는 가능하다면 그 폭의 적어도 10배 내지 100배이어야 한다. 복수의 변조 게이트 및 누산 게이트로 형성된 픽셀의 폭은 길이와 거의 동일한 크기이어야하는데 이는 약 10 - 100 스트립이 약 1/3이 누산 게이트이고 약 2/3이 변조 포토게이트인 상호 병렬 배치 관계로 정렬되어야 한다는 것을 의미한다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는, 각각 두 개의 누산 게이트간의 잠재적인 구성을 개선하기 위해 대응하는 스트립의 형태로 세 개 이상의 변조 포토게이트를 정렬하는 것이 가능한데, 이 경우에 중심 변조 포토게이트는 변조되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예는 픽셀에서 스트립에 대한 횡 방향으로 볼 때 누산 게이트 스트립과 번갈아 있는 항상 두 개의 변조 포토게이트가 존재하고, 두 개의 인접하게 상호 병렬 배치된 변조 포토게이트는 그 전위가 서로에 대해 푸시-풀 관계로 변조될 수 있는 방식으로 접속되어 있고, 누산 게이트는 각각 광전가에 대해 예를 들어 양 전위인 바람직하게 일정한 낮은 에너지전위를 갖는데, 이는 두 개의 변조 포토게이트 밑에서 발생된 전하 캐리어가 저 에너지 전위 값을 가정하는 변조 포토게이트의 측면으로 드리프트하고, 그로부터 두 개의 스트립의 측 상에 정렬된 누산 게이트로 이동한다. 이 경우에, 누산 게이트의 각 측면 상에 정렬된 두 개의 변조 포토게이트 스트립은 푸시-풀 관계로, 즉 누산 게이트가 그에 인접하는 두 개의 변조 포토게이트 스트립으로부터 전하 캐리어를 수신하는 소정의 순간에 변조되는 한편, 각각의 인접하는 누산 게이트는 그 순간에 극히 소수의 전하 캐리어만이 해당 누산 게이트로 이동하도록 정확히 높은 전위에 존재한다. 따라서, 각각의 제2 누산 게이트는 동일한 판독 라인에 접속되고, 나머지 누산 게이트는 다른 판독 라인에 접속되고, 그 두 개 라인의 합 신호는 수신 광의 진폭을 재생하는 한편 차이 신호는 푸시-풀 관계에 있는 바로 인접하는 변조 포토게이트의 동일한 변조 기능과 동시 변조 및 수신 광의 변조를 벗어나 발생하는 상관 신호의 값을 바로 지정한다. 이는 또한 상술한 두 개의 변조 포토게이트 간에 부수적으로 배열되고, 중심 게이트에 대해 푸시-풀 관계의 변조 전압에 따라 예를 들어 두 개의 인접하는 포토게이트가 증가하거나 감소하면서 일정한 평균으로 배치될 수 있는 제3의 변조 포토게이트를 사용할 때 완전히 유사한 형식으로 발생한다. 이와 같이 전위 구성은 또한 다소 유연할 수 있고 전하 캐리어의 단일 측면 배치와 관련된 효율의 레벨이 변조 전압의 각 전류 값에 따라 증가할 수 있다.
본 발명에 따르면, 누산 게이트는 판독 다이오드의 형태이다.
가능한 전압 판독 모드에서, 푸시-풀 변조 전압에 따라 분산되는 광 전하는 누산 게이트의 커패시턴스에 저장되고 - 이 경우에 차단 방향으로 접속(예를 들어, PN 다이오드 또는 쇼트키 다이오드)되어 있는 판독 다이오드의 장벽층 커패시턴스- 높은 오옴 판독장치에 연관되어 있다.
본 발명에서 바람직한 전류 판독 모두에서, 도달하는 광전하는 판독 전극의 실제로 변경되지 않는 전위로 판독 회로에 직접 전송된다.
본 발명의 사용을 위한 반도체 재료의 경우에서와 같이, 전자 이동도는 홀 또는 결함 전자의 전자 이동도보다 크고, 바람직하게 광전자는 변조 포토게이트에 의해 간접적으로 변조되어 변조 전압에 따라 누산 게이트 또는 판독 다이오드에 분산된다. 이 경우에, 판독 다이오드의 애노드는 바람직하게 공통 접지 전위에 접속되어 있는 한편, 캐소드는 양 전위에 접속되고, 또한 각각 판독 회로에 판독 전극 K+ 및 K-로서 접속된다.
상기 두 종류의 누산 게이트 K+ 및 K-는, 예를 들어 양 변조 포토게이트 전압이 K+ 누산 게이트에서는 광전자 풍부가 되고 K- 누산 게이트에서는 광전자 공핍의 결과가 되는 방식으로 본 발명에 따라서 병렬로 동작하며 본 발명에 따라서 가장 높은 대역폭의 신규한 PMD-픽셀을 형성하는 일단의 누산 게이트 및 변조 게이트에서 상호 교번하며, 누산 게이트는 양측 전차 누산에 의해 이중으로 사용되며, 픽셀 내부의 필링 광학도를 배가시키고, 기생 커패시턴스를 크게 감소시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 변조 포토게이트 및 누산 게이트의 복수의 병렬 스트립을 각각 구비하는 두 개의 픽셀은 이하에 2-직각 픽셀이라고 하는 직접적으로 상호 병렬로 배치된 관계로 정렬된다. 이와 같은 점에서, 횡 방향으로 픽셀들이 누산 게이트간의 경우에서와 같이 해당 방향으로의 최종 누산 게이트 스트립에 인접하는 개별적인 변조 포토게이트에 의해 각각 종료된다. 만일 두 개의 이와같은 픽셀들이 직접 상호 병렬 배치 관계로 정렬되면, 이때 두 개 픽셀의 각각의 각 변조 포토게이트를 각각 형성하는 그와 같은 두 개의 터미널 스트립은 상호 병렬 배치 관계로 놓이며, 격리되어 있는 두 개의 픽셀들은, 두 개의 상호 병렬 배치된 변조 포토게이트가 상호에 대해 푸시-풀 관계로 변조되도록 변조될 수 있어, 효과적으로 두 개의 개별적인 픽셀로부터 단일의 보다 큰 픽셀이 형성된 채 동일한 변조 전압 및 위상으로 배가된 픽셀 표면적을 갖는 크기가 된다. 그러나, 이와 같은 구성에서와 같이, 상기 보다 큰 픽셀의 두 개 절반은 원칙적으로 상호에 대해 독립적으로 변조되고, 변조함수는 위상 또는 천이 시간에 대해 다른 픽셀에 대해 90˚또는 적당한 지연 TD을 통해 한 픽셀에 대해 배치될 수 있다. 이는 정-위상 및 직각 위상 신호가 동시에 측정될 수 있어, 이와 같이 병렬 및 동시 관계로 상관 함수의 위상 위치에 대한 완전한 정보가 얻어질 수 있게 된다.
이 경우에, 누산 게이트 접속부 또는 단자는 바람직하게 픽셀중의 한 픽셀의 단에 각각 제공된다. 변조 포토게이트 접속부 또는 단자는 바람직하게, 특히 긴 스트립의 경우에 다수 및 균등한 간격으로 각각의 경우에 횡으로 연장하는 푸시-풀 스트립 길이만큼 픽셀의 한 단 또는 스트립 단으로부터 푸시-풀 스트립 라인의 형태로 제공된다. 이는 변조 포토게이트의 전기 표면 저항에 의해 변조 신호가 게이트의 길이에 걸쳐 감쇠 또는 변형되는 것을 방지하여, 확정된 상관 함수가 또한 이에 따라 변형된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예는. 네 개 픽셀들이 정사각형 또는 직각형으로 배열되어, 더 상세하게는 바로 인접하여 배치된 픽셀들이 서로에 대해 수직으로연장하는 한편, 서로에 대해 각각 대각선 관계로 정사각형 또는 직각형으로 배열된 픽셀의 스트립이 서로에 대해 평행하게 연장하는 방식으로 단일을 형성하고, 이에 의해 문제가 되는 상호 오버커플링 효과를 피한다. 본 실시예는 4직각(이하 4Q라 칭함)-PMD-픽셀이라고 한다. 만일 픽셀 자체가 정사각형이면, 네 개의 1/4로 구성된 픽셀 소자가 또한 정사각형이고, 대각선으로 상호 대향하는 픽셀 간의 변조의 위상 쉬프트에 의해 정-위상 및 직각 신호의 푸시-풀 상관 값을 동시에 검출하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 부수적인 실시예는 대응하는 스트립 형태의 렌즈, 특히 비감광 누산 게이트에 의해 점유된 표면 성분이 광 수율에 효과적으로 기여하도록 변조 포토게이트 상에 렌즈에 광 충돌의 초점을 일치시키는 원주형 렌즈가 변조 포토게이트 및 누산 게이트 위에 정렬되는 것이 바람직하다. 만일 결합된 변조 광이 상대적으로 좁은 대역이면, 스트립 구조는, 파 이론에 따라서 기하학 광학에 따라 반사율에 대응하는 것보다 결합 인수가 두드러지게 크거나 또는 반사율이 두드러지게 작은 이와 같은 광의 평균 파장에 맞게 될 수 있다. 이 경우에, 변조 포토게이트를 개선하고 이와 같은 측정을 증진시키는 것이 가능하다.
복수의 픽셀이 함께 접속되어 선형 어레이 또는 매트릭스 어레이를 형성할 수 있는데, 여기서 바람직한 실시예는 부분적으로 픽셀 간의 영역에 배향되는 입사광을 다이렉트하고 감광 픽셀 표면상에 마이크로 렌즈를 통한 평가에 기여하지 않는 마이크로 렌즈가 개별적인 픽셀 위에 정렬되는 것이 바람직하다.
네 배의 동일하거나 또는 서로 다른 변조의 4Q-PMD-픽셀은 네 개의 정사각서브픽셀의 집중점을 측정할 수 있고, 모든 4 상관 값의 평균에 의해 4Q-PMD-픽셀의 전체적인 위상 또는 천이 시간을 확인할 있다. 네 개의 개별적인 집중점은 이 경우 이미지 표면 소자의 경사 또는 법선 벡터를 공급하고, 인접하는 어레이 픽셀 간에 3D-표면의 보간이 측정될 수 있게 한다.
마지막으로, 본 발명의 특히 바람직한 실시예는 픽셀, 즉 개별적인 변조 포토게이트 및 누산 게이트가 CMOS 기술을 사용하여 구현될 수 있다는 것이다. 이는 대응하는 소자의 대량 생산을 가능하게 하고 동시에 평가 전자회로와 변조 전자회로와 같은 주변 전자회로의 온 칩 및 다중 칩 변조 집적을 가능하게 하는 극히 저렴하고 잘 수립된 기술이다.
CMOS 기술에서, 2D 기능(소위 2D 픽셀)을 갖는 종래의 CMOS 픽셀과 3D 기능(소위 3D 픽셀)을 갖는 PMD-픽셀 모두는 결합 구성에서 선형 어레이 또는 매트릭스 어레이로 집적될 수 있다. 이 경우에, 다양한 특히, 픽셀 정보의 인접하는 항목은
2D 픽셀 및 3D 깊이의 컬러 정보의 항목 및 3D-PMD-픽셀의 2D-그레이 값 정보에 의해 완전한 3D-컬러/깊이 이미지의 신속한 재구성에 의해 다운스트림 배치, 데이타 퓨젼(fusion), 및 보간 장치에서 평가될 수 있어, 전체적으로 광학 측정 프로시져, 및 자동화, 물체 식별, 보안 기술 및 멀티미디어 기술에서 새로운 선택을 부여한다.
본 발명의 부수적인 장점, 특징 및 가능한 사용은 첨부한 도면 및 바람직한 실시예의 다음 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1의 중간부에 도시되어 있는 것은, 평행한 수직 스트립의 행으로, 여기서 광 스트립은 감광 및 반투과 변조 포토게이트를 재생하는 한편, 참조번호 4 및 5에 의해 식별되는 암 스트립은 광 불투명하게 덮인 누산 게이트 또는 판독 게이트에 대응한다. 좁은 검은 수직 스트립은 인접하는 변조 포토게이트(1 및 2) 간의 절연 분리면을 나타낸다.
변조 포토게이트는, 이하에 참조번호 1 및 2로 구별되는데, 그 이유는 동일한 참조번호 1로 지칭된 변조 포토게이트가 상호에 대해 푸시-풀 관계로 변조되는 한편, 관계가 동일한 참조번호 2로 지칭된 변조 포토게이트의 전위는 변조 포토게이트와 푸시-풀 관계로 변조된다. 하부에서의 M은 변조 회로를 가리키고, 특히 변조 전자회로, 및 변조 전압원의 접속부 또는 단자(8)를 가리킨다. 도 1의 상부에 있는 A는 판독 회로, 특히 판독 전자 회로 및 접속부 또는 단자, 및 누산 게이트(4, 5) 각각에 접속된 신호 처리 구성을 도시한다. 이 경우에, 모든 누산 게이트(4, 5), 즉 모든 제2 누산 게이트는, 제1 공통 판독 라인에 접속되고, 그 사이에 접속된 누산 게이트(5)는 다른 공통 판독 라인에 접속된다. 판독 회로는 합계 신호 UΣ및 누산 게이트(4, 5)의 광전하로부터의 차이 U를 가리킨다. UΣ는 각각의 시간에 평균화된 전체 광전하의 합계에 대한 측정인 한편, U는 누산 게이트(4, 5)에서의 광전하의 차이 또는 K+ 및 K-에 대한 측정이다. 예를 들어 변조 게이트(1)는 변조 포토게이트(2)가 전압 단자 -Um(t)에 접속되어 있을 때 전압 단자 +Um(t)에 접속된다. 변조 전압은 바람직하게 의사 노이즈 전압 또는 의사 랜덤 전압이지만, 적당히 좁은 상관 함수 및 적당한 워드 길이를 갖는 임의의 다른 엔코드된 변조 신호를 사용하는 것이 가능할 것이다.
만일 변조 포토게이트(1)가 저전압 레벨에 있는 한편, 변조 포토게이트(2)가 고전압 레벨에 있으면, 도 3 및 4의 실시예에서의 광전자인 전하 캐리어는 누산 게이트(4)로만 전적으로 전달되고 누산 게이트(5)는 어떠한 전하도 또는 거의 수집하지 못한다. 만일 전압 조건이 역전되고 변조 포토게이트(1)가 고전위인 한편, 변조 포토게이트(2)가 저전위에 있으면, 이때 전하는 누산 게이트(5)에 의해 거의 전적으로 흘러가게 된다. 동일한 함수를 가지며 그 이미지가 픽셀에 의해 기록되는 물체의 조사에 의해 발생된 시간에 따라 실질적인 변화를 포함하는 전하 캐리어의 경우에, 이는 감광 표면상에 전하 캐리어가 발생된 시간 순간에 대한 정보를 제공한다. 물체의 조사와 함께 변조되는 것과 동일한 변조함수를 갖는 변조 포토게이트의 변조는 이때 이미지화 된 픽셀의 간격에 관련된 정보의 항목을 포함하는 상광 함수를 신호 U로서 공급한다.
알 수 있는 바와 같이, 스트립은 그 길이와 비교하여 극히 좁고, 이와 같은 점에서 대응하는 조건은 도면이 진짜 크기로 도시되어 있지 않다. 이와 반대로, 실제로 개별적인 스트립은 그 폭에 대해 실질적으로 한층 길다. 좁은 스트립은 극히 짧은 게이트 길이, 즉 판독 게이트(4 또는 5)중의 하나에 대해 변조 포토게이트(1 또는 2) 밑에서 발생된 전하 캐리어에 대한 극히 짧은 드리프트 간격에 대응한다. 따라서 짧은 드리트르 시간은 대응하는 고속 변조 신호를 가능하게 하고, 따라서 높은 대역폭의 결과가 된다.
그러나, 수평 방향으로서 변조 포토게이트의 저항에 의해 측정 정확도에 역효과를 주지 않기 위해, 복수의 변조 접속부 또는 단자 m1, m2및 m3은, 각각의 접속라인 m1, m2및 m3의 각 접속점에서 동시에 변조가 실시될 수 있도록, 픽셀의 상측에서 각 변조 포토게이트(1, 2)까지 상호에 대해 균등한 간격으로 평행하게 접속되고, 따라서, 상기 접속부의 수가 조건 및 개별적인 스트립의 길이에 따라 변하고 적응될 수 있다는 것을 알 수 있다.
대체적으로 또는 부수적으로, 이 문제는 만일 누산 게이트를 향하는 스트립의 측 상의 누산 게이트(4, 5)에 바로 인접하는 변조 포토게이트가 부분적으로 전자기파에 대해 극히 약간의 투과도를 갖는 또는 고도전성인 접촉 스트립에 의해, 변조 포토게이트 폭의 1/4 및 1/3 간에 스트립 형태, 바람직하게 변조 포토게이트에 인가된 금속막의 형태의 커버링을 포함하면 해결될 수 있고, 이 측정은 본 발명에 따른 원주형 렌즈에 의해 픽셀 영역 내의 광의 초점에 적응된다.
부수적으로, 변조 포토게이트(1, 2)는 또한 밑에 있는 M에 의해 식별된 블록으로부터 단 접속부를 직접 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 픽셀 소자(10)와 비교하여 각각 단지 폭이 절반인 두 개의 동일한 픽셀 소자(10, 10')로 구성된 픽셀을 도시한다. 명확히 하기 위해, 부수적인 변조 접속부 m1, m2및 m3은 도시되지 않지만 또한 명확히 존재한다.
이들 픽셀(10, 10')의 두 개의 스트립 필드가 직접 상호 병렬 배치 관계로 정렬되어 있어, 두 개의 개별적인 변조 포토게이트(2, 1)는 각각 두 개의 픽셀(10, 10') 간의 계면에서 중심에 상호 병렬 배치 관계로 배치되어 있다. 픽셀(10, 10')의 각각은 그 자신의 변조 전원을 가지며 또한 그 자신의 판독 회로 및 그 자신의 판독 라인을 가지고 있다. 만일 픽셀(10')의 변조 전압이 픽셀(10)의 스트립(2)기 픽셀(10')의 스트립(1)에 대해 푸시-풀 관계로 변조되는 방식으로 푸시-풀 변조되면 두 개의 픽셀 소자는 도 1의 보다 큰 픽셀(10)과 같이 함께 동작한다. 그러나, 또한 정-위상 및 직각 신호에 대응하는 픽셀(10)의 변조 전압에 대해 90°위상 회전됨에 따라 픽셀(10')의 변조 전압을 선정하는 것이 가능하다. 따라서, 개별적인 전압, 및 변조 및 평가 회로는 "정-위상"에 대해 인덱스 I로서 식별되고, 대응하는 회로 및 픽셀(10')의 전압 기호는 "직각"에 대해 부수적인 인덱스 Q로서 식별된다.
도 3은 도 2에 도시된 이중 픽셀의 특정 물리적 구조를 개략적으로 도시한다. 이 이중 픽셀은 공통 기판 상에 배치되어 있고, 개별적인 변조 포토게이트 층, 절연층 및 누산 게이트층의 구조 및 시퀀스는 도 1에 도시된 보다 큰 픽셀의 경우에 관련된 구조와는 다르지 않다. 전기 접속부만이 우측 및 좌측 픽셀 절반에 대해 상호 완전히 분리되어 있어, 좌측 절반에 정렬된 변조 포토게이트의 변조가 좌측 절반에 정렬된 변조 포토게이트의 변조에 무관하게 선택되는 것이 가능하여, 상술한 바와 같이 신호가 정-위상 및 직각 신호로 분리되는 것을 가능하게 하고 PMD-픽셀의 다양성을 증가시킨다.
도 4는 도 2에서의 평면도에 반드시 대응하나, 개별적인 스트립 소자들이 확대되어 전체적인 구조를 도시할 수 있도록 하기 위해 그 길이가 중단되어 도시되어 있는 한편, 변조 회로에 대한 변조 포토게이트의 개별적인 접속부 및 누산 게이트(4, 5)에 대한 판독 회로의 접속부가 부수적으로 상세히 도시되어 있는 평면도이다.
도 5 내지 7은 본 발명의 대체 실시예를 도시하는 것으로, 여기에서는 부수적인 변조 포토게이트(3)가 또한 도 1 내지 4를 참조하여 설명한 바와 같이 변조 포토게이트(1, 2) 사이에 제공되어 있다. 이 경우에, 도 5 내지 7의 각각에서 우측에 있는 회로 기호는, 이 중앙의 변조 포토게이트가 일정한 전위로 유지되며 그에 대해 변조 포토게이트(1, 2)가 변조함수에 따라 그 전위가 증가되거나 감소된다는 것을 가리키나. 이는 전체적으로 평탄한 전위 구성, 및 한층 우수한 채널 분리 효과, 보다 높은 드리프트 속도 및 보다 낮은 레벨의 변조 전력의 결과가 된다.
이와 같은 점에서, 도 5는 도 3과 부분적으로 유사하나, 이 경우에 픽셀이 복수의 부분으로 분할되어 있지는 않다. 도 5는 중첩 게이트 구조와 비교하여, 극히 작은 구조인 경우에 바람직한, 절연 재료에 내장된 변조 게이트 전극 및 매립된n층을 갖는 바람직한 구성을 도시한다. 도 6은 도 4와 유사한 도면이고, 도 7은 PMD의 사사도이다.
도 8은 스트립 형태의 변조 포토게이트 및 변조 게이트로 구성되고, 다시 한번 전체적으로 정사각형인 픽셀을 형성하도록 조립된 네 개의 픽셀 소자를 도시하는데, 여기서 상호에 대해 대각선 관계로 정렬된 4분면에 있는 스트립은 상호에 대해 병렬로 연장하는 한편, 인접하는 4분면간에서 상호 수직으로 연장한다. 이는 서로 다른 인접하는 변조 신호의 상호 중첩과 위조를 억제한다. 이와 같은 구조에서, 평가 회로는 정사각형 픽셀 면 외부에 정렬될 수 있는 정사각형의 측면으로 이동된다. 이 경우에, 변조 포토게이트의 변조는 바람직하게 상호 대각선 관계의 두 개의 4분면의 경우, 다른 두 개의 대각선 정렬된 4분면에 대해 90°위상 쉬프트 되거나 또는 PM 변조의 경우에 칩 폭 Tchip만큼 지연된 변조 전압 신호로 실시되어, 위상 및 4분면 신호의 동시 측정이 가능하게 된다. 1/4분면 동작의 경우 중심에서 중첩하는 변조 전압 라인이 배치될 수 있고, 2/4분면 동작의 경우, 이들은 단지 수평 및 수직으로 접속될 수 있고, 개별적인 4/4분면의 경우 개방될 수 있다. 그러나, 또한, 4 동일한 변조 신호 및 바람직하게 접속된 라인을 포함하는 상황에서는 개별적으로 네 번 판독을 제공하는 것이 바람직하다. 천이 시간 결정을 위한 소정의 IQ-값 쌍은 또한 동작의 1/4분면 모드에서 시간 멀티플렉스 방식으로 확인된다. 대체 이질적인 프로세스에서, 4 상관 함수는 비트 주파수에 따라 통과할 수 있고, 이와 같이 간격 정보의 항목이 확인될 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 유형의 2 ×8 픽셀의 패널 또는 필드를 도시한다. 참조번호 100에 의해 지칭된 픽셀의 각각 위에 정렬되어 있는 것은 픽셀의 실제 감광면에 대해 전체적인 픽셀 필드에 의해 실질적으로 커버되는 표면에 충돌하는 광의 촛점을 일치시키는 역할을 하는 마이크로 렌즈(6)이다. 이 도면은 개별적인 픽셀 상의 스트립에 평행하게 연장하여 정렬되고, 스트립 렌즈에 충돌하는 광이 누산 게이트간의 영역에만, 즉 변조 포토게이트에만 집중되는 방식으로 전체 픽셀 면을 커버하는 스트립 렌즈를 도시하지는 않고 있다.
도 10은 본 발명에 따른 픽셀(100)이 구비된 3D 카메라의 원리를 도시한다. 본 예에서, 발생기(11), PN(의사 노이즈) 발생기는 광 송신기, 즉 광을 광소자(13)에 의해 물체(7)의 표면에 투사하는 레이저 다이오드(12)를 제어한다. 이 경우에, 광 강도는 발생기(11)의 변조 신호에 따라 변조된다. 대응하여 반사되고 유사하게 변조되는 광은 도 8에 도시된 픽셀 또는 광 믹싱 소자 형태일 수 있는 이미지 픽셀(100)의 어레이에 카메라 광학(14)에 의해 투사된다.
이들은 PN 발생기(11)로부터 다이오드(12)와 동일한 변조 신호를 갖는 Q 출력에 대해 부수적인 고정된 시간 지연 Tchip및 I-출력에 대한 조정가능한 시간 지연 TD 만큼 지연 부재(15)에 의해 변조된다. 변조된 수신 광 신호는 따라서 변조 포토게이트에 의해 동일한 변조함수를 갖는 픽셀 당 두 번 상관되어, 천이 시간 정보 및 따라서 또한 물체(7)의 평면의 개별적인 소자의 간격 정보를 수반하게 된다.
본 발명에 따른 구성의 경우에, 길고 좁은 스트립의 형태로, 깊이 정보의 그와 같은 항목들은 물체(7) 표면상의 명암 경계에 의해 더 이상 잘못 해석되지 않게 된다.
도 11 및 12는 위상 조정 회로 PLL 및 DLL에 의해 광 신호의 극히 민감한 수신시 대응하는 PMD 소자의 사용을 도시한다.
도 11은 바람직하게 광 배리어 구성에, 광 원격 제어에서 그리고 광통신에서 데이터 신호의 표면은 물론 데이터 광 배리어 조립체에서 시간 경과 카메라 PLL-어레이로서 사용될 수 있는 것으로서 극히 높은 레벨의 감도를 갖는 전기 광학 믹싱 소자로서 PMD-픽셀을 갖는 광학 PLL 및 DLL-회로를 도시한다. 광학 PLL- DLL은 포토다이오드의 접속된 다운스트림인 통상의 수신 HF 증폭기로서 극히 일체화될 수 있고, 전자 합성기는 출력(34)에 판독 회로(31)를 갖는 PMD가 저역 필터링 차이 신호 UΔ- constㆍ(ia-ib)의 형태의 저주파수 범위의 합성된 결과를 제공하기 때문에 완전히 제거된다. 위상 조정 회로는 루프 필터 또는 디지털 조정기(22)에 의해 접속된다.
많은 변조 모드, 예를 들어, 사인, 직사각형, 주파수, 위상 변조의 경우, 그리고 코드 멀티플렉싱의 경우, 예를 들어 PN 엔코딩의 경우에 사용될 수 있다. 이 경우에, 전압 제어 발생기(33)는 수신될 클럭 레이트 및 변조에 설정된다. 위상 조정 회로가 래치되면, 본 발명에 따른 광대역 PMD의 경우에 발생하는 판독 회로(31)의 광대역 합계 출력(35)에서 발생하고 동일한 광학 데이터 신호와 병렬로 동작되는 증폭기를 갖는 광대역 포토다이오드에 의해 발생하는 데이터 신호 그와 같은 종류의 클럭 복구에 의해 1/0 정확도 소자(32)로서 재생될 수 있다. 이를 위해, 광학 1/0 데이터 신호는 바람직하게 비제로복귀(RZ) 신호로서 엔코드된다.
도 12는 높은 레벨의 감도가 IQ-PMD 수신기, 특히 PN 변조에 따라 달성될 수 있는 2Q-PMD-DLL을 도시한다.
본 특허 출원을 위한 기초를 형성하는 동일한 출원인에 대해 상술한 특허 출원에서와 같이, 주기적인 PN 변조는 PMD 수신 면에서, 특히 위상 천이 시간 해상도와 관련하여 다중 채널 감도의 가능성, 다중 타켓 검출 및 가장 큰 감도의 큰 장점을 제공한다. 본 발명에 따르면 또한, 간격 측정을 포함하는 데이터 광 배리어 구성에 대해 그리고 예를 들어, 도 12에 도시한 바와 같이 광학 CDMA 데이터 송신에 대해 PN 엔코드 데이터 신호를 사용하는 것이 가능하다. 이 경우에, 예를 들어, 논리 '1'은 정상적인 PN 워드에 대응하는 반면에, 논리 '0'은 반전된 PN-워드 =즉, 명/암 칩이 상호 변경된 것에 대응한다. 도 11과는 대조적으로, 도 12에서는 광전류의 양자적 차이: UΔ= constㆍ(｜ia-ib)｜-｜ic-id｜)의 차이로서 형성되는 차이 출력 값이다. 기록된 워드 클럭에 의해, 합산 증폭기(41)에서 광전류의 차이의 합 UΣ-const (｜ia-ib)｜-｜ic-id｜)이 합산 증폭기에 포함된 단항 적분기에 의해 PN 워드 길이에 의해 각각 형성하는 프로시져에 의해 PN 엔코드 1/0 데이터 시퀀스의 데이터 신호를 재생하는 것이 가능하고 1/0 결정 소자에서 1/0 결정은 후속하는 평가 또는 재생을 위해 클럭 동기 방식으로 취해진다.
변조 전압에 대해 사인 변조를 갖는 VCO 및 사인 주기의 Tchip= T/4로서 벡터 변조를 검출하고 재생하는 것이 가능하다.

Claims (23)

  1. 상기 전자기파(감광)에 민감한 적어도 두 개의 변조 포토게이트(1, 2)와;
    상기 변조 포토게이트와 연관되며 감광 또는 쉐이드(shaded)되지 않은 누산 게이트(4, 5)와;
    상기 누산 게이트가 판독장치에 접속되고 상기 변조 포토게이트는 소정의 변조함수에 대응하여 상호에 대해 그리고 상기 누산 게이트(4, 5)의 바람직하게 일정한 전위에 대해 상기 변조 포토게이트(1, 2)의 전위를 증가시키거나 감소시키는 변조장치에 접속되도록 상기 변조 포토게이트(1, 2) 및 상기 누산 게이트(4, 5)용의 전기 접속부;
    로 구성되되,
    PMD를 그룹 와이즈 형성하는 길고 좁은 병렬 스트립 형태의 복수의 변조 포토게이트(1, 2) 및 누산 게이트(4, 5)가 제공되고 상기 누산 게이트가 바람직하게는 각각의 경우에 상기 판독 전극으로서 판독 다이오드 형태인 것을 특징으로 하는, 바람직하게는 광학 및 근자외선 및 근적외선 범위에서, 전자기파의 위상 및 진폭을 검출하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 변조 포토게이트의 폭은 상기 누산 게이트의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 개별적인 변조 포토게이트의 폭은 파장의 크기 또는 특히 상기 변조 포토게이트가 감지하는 상기 전자기 복사의 파장이하인 원격 자외선 범위인 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항에서 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변조 포토게이트(1, 2) 및 상기 누산 게이트(4, 5)의 스트립 길이는 상기 변조 포토게이트가 감지하는 상기 전자기 복사의 파장의 10배 이상, 바람직하게 50배 이상인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항에서 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 쌍으로 된 병렬의 상호 병렬 배치 관계의 복수의 변조 포토게이트가 제공되며, 이와 같은 쌍의 상기 변조 게이트(1, 2)의 각각은 상기 변조 포토게이트(1, 2)가 푸시-풀 관계로 변조 가능하도록 다른 변조 접속부에 접속되며, 각각의 누산 게이트(4, 5)는 한 쌍의 변조 포토게이트(1, 2) 및 다음의 인접하는 쌍의 변조 포토게이트(2, 1) 사이에 정렬되며, 각각의 누산 포토게이트(4, 5)에 바로 인접하는 상기 두 쌍의 상기 변조 포토게이트(1, 2)는 그들의 변조가 푸시-풀 모드로 각각 발생하는 방식으로 상기 변조 접속부에접속 또는 전기적으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항에서 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 변조 접속부(m1, m2및 m3)는 스트립의 길이를 따른 실질적으로 균일한 간격으로 정렬되고, 상기 변조 포토게이트(1, 2)에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항에서 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 누산 게이트를 향한 쪽 상의 상기 누산 게이트(4, 5)에 바로 인접하는 상기 변조 포토게이트는, 고 전도성 및 전자기파에 대해 거의 또는 극히 낮은 투과도의 접촉 스트립에 의한 커버링(covering)을 부분적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1 항에서 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 픽셀 소자를 더 구비하며,
    상기 픽셀 소자는 복수 쌍의 변조 게이트(1, 2) 및 누산 게이트(4, 5)를 구비하고, 서로 다른 변조 전압의 인접하는 픽셀 소자의 스트립 방향은 바람직하게 상호에 대해 수직이며, 상기 스트립 방향에 대해 횡으로, 상기 픽셀의 단은 다음의내부에 배치된 누산 게이트(4, 5)에 인접하는 적어도 하나의 각각의 변조 포토게이트(1, 2)에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 누산 게이트 접속부는 픽셀의 스트립의 각 단에 제공되고, 각각의 제2 누산 게이트는 두 개의 판독 라인(예를 들어, K+)중의 각 하나에 접속되고, 다른 누산 게이트는 상기 접속 라인(K-에 대응)중의 각 다른 하나에 접속되고, 상기 판독 라인은 평가 회로에 도달하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 두 개의 픽셀 소자(10, 10')가 그들의 스트립에 병렬 및 직접적으로 상호 병렬 배치 관계로 정렬되어, 상기 두 개의 픽셀 소자(10, 10')의 상호 병렬 배치 단 또는 측면을 정의하는 상호 바로 인접하는 변조 포토게이트가 푸시-풀 모드 또는 위상 변위 관계로 선택적으로 변조 가능한 한 쌍의 변조 포토게이트(1, 2)를 형성하고, 이로 인해, 이중 크기의 단일 픽셀 소자 또는 예를 들어 정-위상 신호 및 직각 신호의 두 개의 독립하는 측정 프로시져가 상기 두 개 픽셀 소자로서 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 8 항과 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 네 개의 픽셀 소자가 직사각형으로 정렬되고, 직사각형으로 대각선의 반대 관계로 배치된 픽셀의 스트립은 각각 상호에 대해 평행하게 연장하는 한편, 바로 인접하는 픽셀 소자의 스트립은 상호에 대해 수직으로 연장하고, 인접하는 픽셀 소자(10)의 변조가 위상 쉬프트 관계, 보다 상세하게는 상호에 대해 90˚로 실시되도록 상기 두 개의 접속부가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 픽셀 소자(10)의 각각은 실질적으로 직사각 형태이며, 상기 네 개의 픽셀 소자는 직사각형 또는 구석을 형성하도록 조립되거나 또는 실질적으로 8면체 형태가 형성되는 방식으로 부수적으로 절단되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 네 개의 픽셀 소자는 선택적으로 개별적으로 (4-4분면 동작) 또는 이중으로 대각선 관계(2-4분면 동작) 또는 4배의 관계(1-4분면 동작)로 결합되며, 4-4분면 동작과 2-4분면 동작의 경우에 표면 소자의 경사 또는 법선 벡터가 부수적으로 평가되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 1 항에서 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변조 포토게이트 및 상기 누산 게이트 및 상기 연관된 신호 평가 주변 장비 및 변조 주변 장비는 CMOS 기술 또는 BICMOS 기술을 사용하여 부분적으로 온-칩으로 그리고 부분적으로 다중 칩 모듈에 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 1 항에서 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변조 게이트(1, 2) 위에 정렬되어 있는 것은, 상기 변조 포토게이트(1, 2)에 전적으로 픽셀 소자의 표면상에 입사하는 모든 광의 초점을 맞추는 스트립 렌즈인 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 1 항에서 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 픽셀들이 선형 또는 매트릭스 어레이로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 1 항에서 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 선형 또는 매트릭스 어레이에서 3D-기능을 갖는 PMD-픽셀 및 2D-기능을 갖는 종래의 CMOS 픽셀 모두가 합성 모드에서 사용되고, 픽셀 정보의 다양하고 특정한 인접하는 항목은 깊이 이미지의 재구성을 위해 데이터 퓨저닝 및 보간 장치로 전달되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 어레이에 입사하는 광을 상기 개별적인 픽셀의 감광면 상에 집중시키는 마이크로 렌즈가 각각의 PMD-픽셀과 연관되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 1 항에서 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 장치에서, 상기 장치는 카메라의 감광 이미지 기록 소자로 사용되는 장치의 사용.
  20. 제 1 항에서 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 장치에서, 상기 장치는 신호 획득, 처리 및 노이즈 억제를 위해 주파수- 및 위상 감지 합성 또는 상관 소자로서 광학 신호 처리에 사용되는 것을 특징으로 하는 장치의 사용.
  21. 제 1 항에서 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 작동시키는 방법에 있어서,
    이미지가 발생되는 장면에 변조 함수에 따라 변조되는 광이 조사되고,
    상기 변조 포토게이트(1,2)는 동일하지만 바이폴라 또는 푸시-풀 변조 함수에 따라 변조되고, 상기 픽셀의 2-4분면 또는 4-4분면 픽셀의 절반에 대해, 사인 변조, 또는 직사각형 변조의 경우에의 비트 폭 또는 상기 변조 포토게이트 전압의PN 변조의 경우에서의 칩 폭의 경우에 선택적으로 90˚위상 변조가 실시되는 것을 특징으로 하는 장치의 사용.
  22. 제 1 항에서 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 장치에서, 상기 장치는 바람직하게 고 집적인 광학 PLL-회로 또는 DLL-회로에 사용되고, 광학 원격 제어 및 데이타 광 배리어 구성에서 그리고 다양한 변조 모드를 갖는 광 통신에서의 데이타 신호의 재생을 위해 시간 경과 카메라에서의 PLL-어레이로서 광 배리어 구성에 사용되는 것을 특징으로 하는 장치의 사용.
  23. 제 1 항에서 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 장치에서, 상기 장치는 IQ-PMD 수신기에 기초한 2Q-PMD-DLL, 특히 PN-변조로서 광학 PLL- 또는 DLL-회로에 사용되고, 디지털 PN-엔코드 데이터 신호는 다중 채널 선택, 다중 타켓 검출을 위해 그리고 위상 천이 해상도에서의 최고 감도에 사용되며,
    상기 차이 출력 전압은 UΔ= constㆍ(｜ia-ib)｜-｜ic-id｜)로서 광전류의 양적 차이의 차이로서 형성되고, 전압 제어 멀티브레이터의 제어 파라미터로서 디지털 조정기 또는 루프 필터에 의해 칩 주파수에 피드백 되며, 상기 PN 엔코드 1/0 데이터 시퀀스의 데이터 신호는 합산 증폭기(41)에서 광전류의 차이 합: UΣ= constㆍ(｜ia-ib)｜-｜ic-id｜)를 상기 합산 증폭기에 포함된 단항 적분기에 의해 PN-워드 길이에 걸쳐 각각 형성시키는 프로시져에 의해 상기 복원된 워드 클럭에 의해 재생되는 것을 특징으로 하는 장치의 사용.
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