NL8501210A - Ladingsgekoppelde inrichting. - Google Patents

Description

Ί * PEN 11.364 1 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Ladingsgekoppelde inrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een ladingsgekoppelde inrichting omvattende: a. een halfgeleiderlichaam met een aan een oppervlak gedefinieerd ladingstransportkanaal voor het opslaan en stapsgewijs overdragen 5 van informatie in de vorm van discrete ladingspakketten; b. een rij van klokelektroden boven het ladingstransportkanaal voor het induceren van een patroon van afwisselend potentiaalkuilen en potentiaalbarrières in het ladingstransportkanaal; c. eerste middelen voor het aanleggen van spanningen aan de klokelektro-10 den, welke middelen zodanig zijn dat tijdens het opslaan van ladingspakketten de ladingsgekoppelde inrichting als een m-phase inrichting wordt bedreven en tijdens het overdragen van ladingspakketten als een n-phase inrichting, waarbij m en n beiden natuurlijke getallen zijn, en waarbij m groter of gelijk aan een, 15 en n groter dan m zijn.

Een dergelijke ladingsgekoppelde inrichting onderscheidt zich van conventionele ladingsgekoppelde inrichtingen hierin dat de informatie net een hogere dichtheid in het kanaal wordt opgeslagen dan getransporteerd. Zoals hierna nog zal blijken is deze eigenschap, 2o weliswaar niet uitsluitend, maar wel in het bijzonder van belang voor beeldsensoren. Bij beeldsensoren van bijvoorbeeld het rasteroverdracht-type (frame transfer) waarbij het CCD èn als opnemer, en als transport-kanaal èn als geheugen fungeert, is het gebruikelijk cm, bijvoorbeeld bij 4-phase transport, het cpneemgedeelte ook als een 4-phase systeem 25 te bedrijven. Een photogevoelig element of pixel komt dan overeen met 4-elektroden. Ook in het geheugendeel kant een geheugenplaats overeen met vier elektroden. Door echter de inrichting op de hierboven beschreven wijze te bedrijven is het, met behoud van de elektrodenconfiguratie mogelijk cm, cm de andere elektrode, een ladingspakket op te slaan. In 3U vergelijking met een conventionele 4-phase CCD betekent dit voor het photogevoelige deel een verdubbeling van het aantal pixels per cpper-vlak^seeenheid.

ί \ Cm te voorkanen dat tijdens het transport ladingspakketten ten 8501210 ' i * PHN 11.364 2 gevolge van de hoge dichtheid bij elkaar worden gevoegd, wordt het raster van ladingspakketten uitgerekt, door eerst alleen het ladings-pakket het dichtst bij de uitgang over een zekere afstand te verschuiven, vervolgens dit pakket en tegelijk het volgende, enzovoorts, 0 waarbij telkens de afstanden tussen opeenvolgende ladingspakketten voldoende groot worden gemaakt voor het normale 4-phase transport. Het omgekeerde gebeurt in het geheugendeel waar het raster weer in elkaar wordt geschoven waardoor de ladingspakketten weer om de andere elektroden worden opgeslagen. Vanwege de overeenkomst met het uittrekken en 10 indrukken van de balg van een accordeon, is deze inrichting de "accordion sensor" genoemd In de voordracht, "The Accordion Imager: an Ultra High Density Frame Transfer CCD" van A.J.P. Theuwissen et al. op de International Electron Device Meeting, 1984, (San Fransisco 1984) Digest pg. 40/43.

15 Behalve klokspanningsgeneratoren cmvat een ladingsgekoppelde beeldsensor ook besturingselectronica, die aangeeft wat en wanneer de inrichting behoort te doen. Deze electronica geeft bij wijze van voorbeeld aan, wanneer een integratieperiode begint en eindigt, wanneer een raster van het photogevoelige deel in het geheugendeel moet worden 2o geschoven, wanneer het raster geheel in het geheugendeel is geschoven, enzovoorts. In principe omvat deze electronica een aantal tellers die de pulsen van een klok tellen, en na een bepaald, aantal pulsen een signaal afgeven waardoor de inrichting van de ene toestand in een volgende kan overgaan. Een extra complicatie daarbij kan optreden ten 25 gevolge van de "interlacing" bedrijfswijze waarbij de pixels in twee opeenvolgende rasters over een halve verticale steek ten opzichte van elkaar zijn verschoven. Bij deze bedrijfswijze zijn de aantallen klok-pulsen, nodig voor het transporteren van de twee rasters gewoonlijk niet aan elkaar gelijk. Door de complexiteit moet deze besturings-30 electronica meestal extern, dat wil zeggen buiten de chip van de sensor zelf, worden aangebracht.

De uitvinding beoogt onder meer deze besturingselectronica voor CCD's van het hierboven beschreven accordeontype aanzienlijk te vereenvoudigen, en/of in een zodanige vorm te brengen dat hij desge-35 wenst althans ten dele samen met de ladingsgekoppelde inrichting kan worden geïntegreerd.

De uitvinding berust onder meer op het inzicht dat in een CCD van het accordeontype, de potentiaalverdeling over de klokelektroden op 85 0 1 2 1 4) ma XI.364 3 4 * een bepaald tijdstip t (of een parameter die éénduidig met deze potentiaalverdeling correspondeert) indicatief is voor de toestand van de ladingsgekoppelde inrichting. De uitvinding berust verder op het inzicht dat door detectie van de potentiaalverdeling, het mogelijk 5 is het tijdstip t te bepalen waarop een volgende operatie moet worden gestart.

Een ladingsgekoppelde inrichting volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt dat tweede middelen aanwezig zijn waarmee de toestand van de ladingsgekoppelde inrichting gedetecteerd kan worden, en, 10 afhankelijk van deze toestand een instelsignaal gegenereerd kan worden dat als stuursignaal gebruikt wordt cm de ladingsgekoppelde inrichting naar een volgende toestand te laten overgaan.

Zoals nog uit de figuurbeschrijving zal blijken kan een groot deel van de besturingselectronica tot enkele tientallen logische poorten 15 gereduceerd worden. Deze poorten kunnen bovendien gemakkelijk met de sensor zelf tot een gemeenschappelijke geïntegreerde schakeling worden samengebouwd.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en de bijgaande schematische tekening waarin: 20 figuur 1 een schematisch bovenaanzicht geeft van een beeld- sensor van het accordeontype; figuur 2 een doorsnede van de inrichting volgens figuur 1 geeft; figuur 3 een schakelschema van de in deze inrichting toege-25 paste schuifregisters geeft; figuur 4 een schakelschema van één trap van een dergelijk schuifregister geeft; figuur 5 potentiaalverdelingen in een accordeon-sensor tijdens het transport op verschillende tijdstippen t geeft; 3Q figuur 6 potentiaalverdelingen in een accordeon-CCD geeft bij het opslaan van de ladingspakketten op een aantal tijdstippen t geeft; figuur 7 het stroomdiagram geeft van de bedrijfswijze van een accordeon-sensor volgens de uitvinding; figuur 8 het schakelschema geeft van een inrichting volgens 35 de uitvinding.

Figuur 1 ggeft een schematisch bovenaanzicht van een accordeon-CCD-sensor van het F.T.-type, zoals onder meer beschreven in de hierboven genoemde publicatie van Theuwissen et al. De inrichting i-s Λ . 1 ? % * Λ*' Λ ' « * PHN 11.364 4 cravat een groot aantal, verticaal getekende ladingsgekoppelde inrichtingen 2 waarvan er in figuur 1 slechts vijf zijn weergegeven. De laterale begrenzing 3 van de CCD's zijn met onderbroken lijnen weergegeven. De pijlen 4 in de kanalen 2 stellen de ladingstransport-5 richting voor. Zoals gebruikelijk is de mat van ladingsgekoppelde inrichtingen 2 verdeeld in twee secties, de A-sectie waarmee een geprojecteerd stralingsbeeld wordt omgezet in een patroon van ladings-pakketjes en een B-sectie dat een geheugen vormt waarin het in A gegenereerde ladingspatroon kan worden opgeslagen ten behoeve van het 10 uitlezen. Het uitlezen van de matrix vindt plaats met behulp van het horizontale C-register waarin telkens één lijn van de matrix kan worden overgeheveld waarna de ladingspakketten op de gebruikelijke ladings-gekqppelde wijze naar links kunnen worden getransporteerd en aan de uitgang van de detector 5 een voor een kunnen worden uitgelezen. De 15 inrichting cravat verder, zoals gebruikelijk, een stelsel van klok- elektroden, die in het schematisch bovenaanzicht van figuur 1 eenvoudig-heidshalve door lijnen 6 zijn weergegeven. De voor het ladingstransport noodzakelijke klokspanningen worden aangelegd door middel van het schuifregister 7 voor de A-sectie en het schuifregister 8 voor de 20 B-sectie. Op deze schuifregisters wordt hierna nog ingegaan. Het c- register wordt verondersteld op een gebruikelijke 2, 3 of 4-phase wijze, waarop verder niet meer wordt ingegaan, te worden bedreven.

In figuur 2 geeft het linkerdeel een doorsnede, dwars op de ladingstransportrichting, van een deel met vijf ladingsgekoppelde 25 inrichtingen 2. De inrichting is, bij wijze van voorbeeld vervaardigd in een n-type siliciumlichaam 10, met een p-type oppervlaktegebied 11 (p-well) dat aan het oppervlak 12 grenst. In de p-type laag of zone 11 zijn de kanalen van de ladingsgekoppelde inrichtingen 2 aangebracht in de vorm van n-type oppervlaktezones, die eenvoudigheidshalve hier ook 30 net het verwijzingscijfer 2 worden aangeduid. De dikte en de doterings-concentratie van de kanalen 2 zijn zodanig gekozen dat de opslag en het transport van lading kunnen plaatsvinden in de vorm van elektronen in de bulk van de zones 2 (bccd of pccd). De elektroden 6 zijn door een dunne dielektrische laag 13 van bijvoorbeeld siliciumoxide van het 35 oppervlak 12 geïsoleerd. De elektroden 6 kunnen op de gebruikelijke wijze worden aangebracht, bijvoorbeeld in een drielaags polykristallijne silicium technologie. Uiteraard kan, in plaats van een p-type gebied 11 in de vorm van een oppervlaktegebied (p-well) ook een substraat 10 82 0 U 1 0 £ « PHN 11.364 5 dat geheel van p-type silicium is worden toegepast. Het gebruik echter van een n-type lichaam 10 en het p-type qppervlaktegebied 11 heeft bepaalde op zichzelf bekende voordelen in verband met de absorptie van langgolvig licht (rood en infrarood). De ladingsdragers die, ten gevolge 5 van de grote indringdiepte van dit licht op grote afstand van het oppervlak worden gegenereerd kunnen via het substraat 10 worden afgevoerd zonder zich over de photogevoelige mat te kunnen verspreiden en daardoor onscherpte in het beeld te veroorzaken.

Het gébruik van de p-well 11 heeft bovendien het voordeel dat 10 voor de randelektronica, nodig voor het aansturen van de sensor, gébruik gemaakt kan worden van CMOS-technologie, zoals schematisch in de rechterhelft van figuur 2 is aangegeven. In dit deel van de tekening is, bij wijze van voorbeeld een CMOS-invertertrap of omkeerschakeling weergegeven, met een n-kanaal-MOS-transistor en een p-kanaal-MOS-15 transistor. De n-kanaal-MOS-trans is tor omvat n-type aan- en afvoerzones 15 respektievelijk 16 aangebracht in de p-well 17 die tegelijk met de p-well 11 kan worden vervaardigd. De transistor omvat verder een aanvoercontact 18, een poortelektrode 19 en een afvoercontact 20 dat met de afvoer 21 van de p-kanaal-MOS-transistor is verbonden. De p-20 kanaal-transistor omvat aan- en afvoerzones 22 respektievelijk 21 in de vorm van p-type zones die, desgewenst, ook tegelijk met de p-well 11 kunnen worden vervaardigd. De transistor omvat verder een aanvoercontact 23, een poortelektrode 24 en een afvoercontact 25 dat met het afvoercontact 20 van de n-kanaal-transistor is verbonden.

2g Figuur 3 geeft, bij wijze van voorbeeld, een mogelijke uitvoeringsvorm van de schuif registers 7, 8. De schuif registers zijn in principe opgebouwd uit een keten van omkeerschakelingen 26 waarvan de uitgangen zijn verbonden met de klokelektroden 6. De ankeerschake-lingen kunnen van het hierboven aan de hand van figuur 2 beschreven 30 CMOS-type zijn, en, een n-kanaal-transistor 27 en een p-kanaal-transistor 28 omvatten, zoals schematisch in figuur 4 is weergegeven. De poorten van de trans is toren 27 en 28 zijn met elkaar verbonden. Het ingangssignaal kan via het verbindingspunt 29 worden toegevoerd. De uitgang 30 is met een klokelektrode 6 verbonden. De omkeerschakelingen 26 zijn 35 onderling doorverbonden door schakelaars 31 die door middel van de klokspanningen 0^ en 02, die via de geleiders 32, 33 worden toegevoerd, geopend c.q. gesloten kunnen worden. Deze schakelaars kunnen, zoals in figuur 4 is weergegeven, eenvoudig uit een MOS-transistor bestaan, in X Λ } .j Ά η Λ I, i » > ; 'Wf ·**/ ·-* * --3» 'J* 1 * * PHN 11.364 6 het onderhavige geval een n-kanaal-MOS-transistor. Het zal echter duidelijk zijn dat ook p-kanaal-MOS-transistoren of andere typen of combinaties, op zichzelf bekende schakelaars toegepast, kunnen worden. Voor een gedetailleerde beschrijving van andere uitvoerings-5 vormen van de schuifregisters 7, 8, evenals voor meer gedetailleerde beschrijving van de werking van de inrichting dan hier gegeven wordt, wordt verwezen naar de eerdere, niet vóórgepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage 84 01311 (PHN 10.997) ten name van Aanvraagster. In de onderhavige aanvrage zal aan de hand van figuur 5 en 6 het principe 10 van de accordeonsensor op summiere wijze slechts in die mate worden toegelicht voor zover dit voor een goed begrip van de onderhavige uitvinding van belang is. In figuur 5a is in doorsnede een deel van een ladingsgekoppelde inrichting in de photogevoelige sectie weergegeven met een aantal klokelektroden, die ter onderlinge onderscheiding van 15 de verwijzingscijfers 6,1; 6,2; 6,3; 6,4; enzovoorts zijn voorzien.

De spanningen die aan de klokelektroden 6 worden aangelegd variëren tussen een hoog niveau - waarbij in het onderliggende deel van het kanaal 2 een potentiaalput wordt geïnduceerd -, en een laag niveau waarbij in het bijbehorende deel van het kanaal een potentiaaIbarrière 20 wordt geïnduceerd. Het ladingstransport is, bij wijze van voorbeeld, een 4-phase transport onder invloed van de 4-phase klokspanningen 0^, 012, 0^2 en 0j_4* in figuur 5b is de potentiaalverdeling in het kanaal 2 op een aantal tijdstippen t weergegeven. In de tekening is de. positieve potentiaal naar beneden uitgezet. Eerst (tijdstip tQ) is de situatie 25 weergegeven, zoals in de integratieperiode vóórkant waarbij de inrichting als een 2-phase systeem wordt bedreven door aan de elektroden 6,1; 6,3; 6,5; 6,7 enzovoorts een hoge spanning en aan de elektroden 6,2; 6,4; 6,6; enzovoorts een lage spanning aan te leggen. Hierdoor wordt cm de andere elektrode een potentiaalkuil geïnduceerd waarin een 3Q ladingspakket kan worden qpgeslagen. Elke pixel correspondeert dus met een gebied ter grootte van 2 elektroden, hetgeen een verdubbeling van de pixeldichtheid in vergelijking met gebruikelijke 4-phase systemen betekent. De groootte van de ladingspakketten 35-38 correspondeert zoals bekend met de intensiteit van de invallende straling.

35 Omdat de pixeldichtheid te groot is voor het conventioneel 4-phase transport, worden de klokspanningen 0^-0^ niet, zoals gebruikelijk tegelijk aan alle elektroden aangelegd, maar geleidelijk, zoals in figuur 5b voor de tijdstippen t^-tg is weergegeven. Op t^ a s n 1 ·; i f?

V J ii * ώ 3 V

k * PHN 11.364 7 wordt 0^ aangelegd aan elektrode 6,8 waardoor onder elektrode 6,8 de potentiaalbarrière wordt vervangen door een kuil. Op is 0^ aan de elektrode 6,7 aangelegd, waardoor de kuil onder elektrode 6,7 is vervangen door een potentiaalbarrière, en het ladingspakket 35 een 5 plaats naar rechts is vershoven. De ladingspakketten 36, 37 en 38 zijn in deze periode niet van plaats verschoven. De afstand tussen de ladingspakketten 35 en 36 is nu (t^) groot genoeg cm ook het ladingspakket 36 aan het ladingstransport te laten deelnemen, zonder gevaar van menging van de pakketten. In de periode t^, t^ wordt, behalve het 10 ladingspakket 35 tegelijk het ladingspakket 36 over een plaats verschoven, terwijl de ladingspakketten 37 en 38 nog qp hun plaats blijven.

Op t^ is de afstand tussen de pakketten 36 en 37 ook groot genoeg, zodat ook het pakket 37 op de gebruikelijke 4-phase wijze naar rechts kan worden getransporteerd, tegelijk met de voorgaande pakketten 35, 36, 15 :(t5, tg). Op tg is de afstand tussen de pakketten 37 en 38 voldoende groot voor 4-phase transport, zodat ook het pakket 38 getransporteerd kan worden.

Resumerend kan derhalve gesteld worden dat ten behoeve van het ladingstransport van de A-sectie naar de B-sectie eerste de afstanden 20 tussen de ladingspakketten vergroot wordt waarna deze ladingspakketten op de gebruikelijke wijze verder getransporteerd worden (uittrekken van de accordeon).

Het omgekeerde (indrukken van de accordeon) gebeurt bij het opslaan van de ladingspakketten in het geheugendeel, waarij de ladings-25 pakketten, die op een 4-phase transportwijze aankanen, op een 2-phase wijze worden opgeslagen. Om dit te illustreren is in figuur 6a, analoog aan figuur 5a, een deel van een ladingsgekoppelde inrichting in het geheugendeel of B-sectie getekend, terwijl in figuur 6b, analoog aan figuur 5b de bijbehorende potentiaalverdelingen op een aantal tijdstippen 30 zijn getekend.

In de eerste twee figuren (tQ, t^) is de situatie weergegeven waarin de inrichting als een 4-phase CCD wordt bedreven met vier klok-spanningen 0^1^14 * Zoals uit de tekening blijkt corresponderen de twee ladingspakketten 35 en 36 met 8 klokelektrcden 6. Wanneer (t^) 35 het ladingspakket 35 onder klokelektrode 6,7 is aangekomen verandert de spanning op deze klokelektrode niet meer, evenals de spanning op klokelektrode 6,8 waaronder een barrière is gevormd. Op t^ daalt de spanning op klokelektrode 6,6, zodat onder deze klokelektrode, ook een 85C12 10 PHN 11.364 8 barrière wordt gevormd. De spanning op deze klokelektrode blijft verder ook constant, zodat het ladingspakket niet meer van plaats verandert. Op analoge wijze wordt het ladingspakket 36 opgeslagen (t^, tj) wanneer het onder de klokelektrode 6,5 is aangekomen, in een 5 potentiaalkuil die aan weerszijden wordt begrensd door potentiaal-barrières onder de klokelektroden 6,6 en 6,4. In de volgende cyclus (tg, tg) wordt het ladingspakket 37 onder de klokelektrode 6,3 opgeslagen; vervolgens wordt (t^) het ladingspakket 38 onder de klokelektrode 6,1 opgeslagen. Zoals uit de figuren bij t-, blijkt, 10 corresponderen de acht klokelektroden 6,1-6,8 met 4 ladingspakketten, hetgeen betekent dat de infonnatiedichtheid in de opslag in de geheugensectie 2x zo groot is als de infonnatiedichtheid tijdens het ladingstransport.

In tabel 1 en tabel 2 is weergegeven hoe de logische toestand 15 van de klokelektroden verandert als een in de A-sectie opgenomen beeld overgeheveld wordt naar de geheugensectie en als vervolgens de A-séctie weer gereedgemaakt wordt voor het opnemen van een volgend beeld. In tabel 1 is de situatie weergegeven voor het even raster, in tabel 2 voor het oneven raster. De klokelektroden van de geheugensectie zijn 20 aangegeven met ST, As, Bg, Cg enzovoorts, waarbij ST de klokelektrode voorstelt die het dichtstbij het horizontale uitleesregister C is gelegen en die direct met het ingangssignaal van het schuifregister 8 wordt gestuurd. Samen met de klokelektrode ST, wordt aangenanen dat de geheugensectie 8 klokelektroden cmvat. Het symbool H stelt de uitgang 25 voor van een extra trap van het schuifregister 8, die niet meer met een klokelektrode van de geheugensectie is verbonden, en waarmee, zoals hieronder nog zal blijken, bepaalde voordelen kunnen worden verkregen. In het photogevoelige deel is de eerste elektrode aangeduid met IM.

De volgende elektroden zijn aangeduid met de letters A^ ... 1^, waarbij 30 de suffix i aangeeft dat het elektroden van het photogevoelige deel (image section) betreft. Opgemerkt wordt dat deze laatste sectie twee elektroden meer dan bet geheugendeel (storage section) cmvat. Dit verschil wordt veroorzaakt in de eerste plaats doordat de ladingspakketten onder IM vaak niet ten behoeve van de beeldweergave gebruikt 35 kunnen worden, omdat de geometrische omstandigheden voor IM niet hetzelfde zijn als voor de overige lijnen. Wanneer lading onder de . elektrode IM wordt geïntegreerd, kan bij het doorschuiven van het ladingspatroon van de A-sectie naar de B-sectie deze lijn direct worden 850 1 2 ïö PHN 11.364 9 'st|aJbs Cs dJ eJ Fs Gs H IJj B. C. Dl E± F± H± ^ t 0011001101010101010 t 0110011001010101010 1100110011010101010 5 t4 1001100111010101010 t5 00110011000.1 0101010 tg 0110011000110101010 t^ 11001100 1- 1100101010 t 1001100111001101010 10 8 tg 001100.1100011001010 tl0 0110011000110011010 t 1100-1 10011100110010 ti2 1 0 O ,1 100111001100110 tl3 O O ,1 1001100011001100 15 t14 0110011000110011001 1100110011100110011 t16 1001100111001100110 t 1011001100011001100 t 1010011000110011001 20 18 t 1010110011100110011 t20 1010100111001100110 t21 1010101100011001101 t22 1010101000110011001 t 1010101010100110010 25 t24 1010101010101100110 t25 1010101010101001101 t 1010101010101011001 26 t27 1010101010101010011 t__ 1010101010101010110 on 28 d t 1010101010101010100 29 t30 1010101010101010101 tabel 1 35

85 0 1 2 1 O

PHN 11.364 10 ST A B C D E F G H IMA, B. C. D. E. F G. Η. I.

SSSSSSS 1111X1111 1100110010101010101 t2 1001100110101010101 001100110010101010;i 5 3 t4 0110011000101010101 t5 1100110011101010101 1001100111001010101 tj 0011001100011010101 t0 οιιοο·ιιοοοιιοοιοιο:ΐ 10 8 t9 1100110011100110101 t10 100110011100110010 1 tn 0011001100011001101 tno011001100011001100'il 12 j t, 1100110011100110011 15 13 t14 1001100111001100110 ^,-1011001100011001100 lb t, ^1010011000110011001 16 t17 1010110011100110011 t, „1010100111001100110 20 18 t19 1010101100011001100 t20 1010101000110011001 t21 1010101011100110011 t22 1010101011001100110 1010101011011001100 25 23 t24 1010101011010011001 t25 1010101011010110011 1010101011010100110 26 t27 1010101011010101100 tOQ 1010101011010101001 30 t29 1010101011010101011 t30 1010101011010101010

" " 1 ’ 1 1 — I ~~ 1 ' ' " I

tabel 2 35 8501212 PHN 11.364 11 afgevoerd via het C-register. De eerste zinnige lijn zit dus onder A^ of B^r afhankelijk van het raster. Bovendien is aan de andere rand van de A-sectie de extra elektrode aangebracht aa ervoor te zorgen dat de geometrische omstandigheden voor de laatste lijn, dat is de 5 lijn onder de elektrode zoveel mogelijk gelijk zijn aan de omstandigheden voor de overige, voorgaande, lijnen.

In verticale richting zijn de toestanden van de inrichting pp een aantal, opeenvolgende tijdstippen uitgezet. Het symbool "1" correspondeert met een hoge spanning, waarbij onder de desbetreffende 10 elektrode een potentiaalkuil in het kanaal 2 wordt geïnduceerd. Het symbool "O” correspondeert met een lage spanning, waarbij in het kanaal 2 een potentiaalbarrière wordt geïnduceerd.

In de tabellen is er van uitgegaan dat het geheugendeel of B-sectie de informatie van een vorig raster, via het horizontale 15 register C naar buiten heeft geschoven op de hiervoor beschreven 4-phase wijze (bij uitgetrokken accordeon), en dat door een externe puls het einde van de integratieperiode is aangegeven. In principe kan de informatie die in het opneemgedeelte of A-sectie is opgeslagen nu doorgeschoven worden naar de geheugensectie. Hiervoor is echter nodig dat de 20 geheugensectie, die op 4-phase wijze wordt bedreven, afgestemd is op de qpneemsectie. Deze sectie wordt zoals hierboven beschreven qp de accordeonwijze bedreven (2-phase) waarbij onder de andere elektrode een ladingspakket is opgeslagen. Volgens tabel 1 is lading opgeslagen onder de klokelektroden IM, B^, D^, F^ en H^. In het raster volgens tabel 2 25 is lading opgeslagen onder de klokelektroden A^, Ch, E^, G^. Het opneemgedeelte kan pas dan aan het transport gaan meedoen, wanneer de logische toestand van IM past bij de logische toestand van de laatste drie elektroden van de geheugensectie, zodanig dat deze laatste drie elektroden samen met IM beschouwd kunnen worden als een trap van een 30 4-phase CCD. In tabel 1, waarbij IM = 1 was tijdens de integratieperiode, doet deze situatie zich voor wanneer de toestand van de elektroden E , o F en G gelijk zijn aan respektievelijk 0, 0, 1. Deze situatie doet s s

zich voor op tijdstip t^ in tabel 1. In het raster volgens tabel 2, waarbij tijdens de integratieperiode IM = 0, doet genoemde toestand 35 zich voor wanneer de elektroden E , F en G de logische toestanden 1, 1, 0 hebben, eveneens op tijdstip t^. Vanaf t^ mag IM voor het eerst veranderen, en wondt IM als het ware gelijk aan een trap van de geheugensectie. Zoals hierna nog zal blijken wordt de toestand van IM

85 0 'U 'i 0 PHN 11.364 12 gelijk aan die van H.

De ladingspakketten die in het raster volgens tabel 1 onder IM zitten worden nu in de geheugensectie geschoven door middel van het gebruikelijke 4-phase transport. Cmdat zoals hiervoor al is opge-5 merkt onder IM geen volledige beeldlijn is opgebouwd, wordt deze lijn, wanneer hij onder IS is aangekomen, direct via het horizontale O register afgevoerd. De eerste volledige beeldlijn was in dit raster onder cpgeslagen. Daarom blijft de geheugensectie doorklokken, totdat de beeldlijn die in de integratieperiode onder is geïntegreerd onder 10 IS is aangekomen (t15, tabel 1). In tabel 1 is de gang van deze lijn door de onderbroken lijn weergegeven. Bij het raster volgens tabel 2, blijft de geheugensectie doorgaan tot de eerste beeldlijn, die onder is gevormd, aangekomen is onder ST (t^ in tabel 2). Als een (zinnige) beeldlijn onder ST is opgeslagen, mag ST niet meer van 15 logische toestand veranderen. Dit moment treedt op als ST = 1, nadat echter ook de laatste elektrode van het photogevoelige deel van toestand is veranderd. Op dit ogenblik namelijk nemen alle lijnen van ladingspakketten deel aan het 4-phase transport en bestrijken dan het hele photogevoelige deel en het geheugendeel. De accordeon is op dat 20 ogenblik geheel uitgerekt en kan vanaf de elektrode ST weer in elkaar gedrukt worden.

Het tijdstip waarop het geheugendeel van de accordeon geheel in elkaar gedrukt is, kan weer gedetecteerd worden door te kijken naar bijvoorbeeld de klokelektrode Gs en E . Als deze een gelijke logische 25 toestand hebben, is de geheugenaccordeon dicht. In tabel 1 is dit op tijdstip 122/ in tabel 2 op

Wanneer de geheugenaccordeon dicht is, wordt IM ook op een vaste potentiaal gezet, cm vervolgens de accordeon van de beeldsectie dicht te doen. Afhankelijk van het raster (even of oneven) wordt de 30 logische toestand van IM gelijk aan 0 of 1. Als dit gebeurd is, gaat de accordeon van het photogevoelige deel of A-sectie ook dicht. Het tijdstip waarop deze accordeon (of dit deel van de accordeon) geheel dicht is, kan ook gedetecteerd worden, namelijk door na te gaan wanneer bijvoorbeeld de elektroden en L· van het photogevoelige deel gelijke 35 toestanden hebben.

Opgemerkt wordt dat als de laatste accordeon dicht is, (en derhalve het photogevoelige deel gereed is om weer een beeld in te vangen en cm te zetten in een ladingspatroon) de beeldlijn, die in het 8591210 PHN 11.364 13 schema volgens tabel 2 onder 1^ is geïntegreerd, en vanwege asyrnmetrie-effecten geen bruikbare informatie bevat, nu onder IM is opgeslagen.

Wanneer het gehele raster in de geheugensectie is opgeslagen, 5 kan de informatie op de gebruikelijke wijze lijn voor lijn worden uitgelezen met behulp van het C-register.

De synchronisatie zoals hier beschreven kan grotendeels in het systeem zelf gerealiseerd worden, onafhankelijk van het raster (even of oneven). De enige externe pulsen (of pulsen die althans buiten 10 het getoonde deel van de inrichting gegenereerd worden) die nodig zijn, zijn: 1) De puls die aangeeft dat de integratietijd ten einde is (in het hierna volgende aangeduid als VTE-puls = Vertical Transport Enable) 15 2) De puls die aangeeft of het een even of oneven veld betreft en die in het hierna volgende aangeduid wordt met IT (= Field Identifier puls).

Figuur 7 geeft een stroomdiagram van de sturing van de inrichting, zoals hierboven beschreven.

**3 20 Stap I: Gedurende 20 m.sec. (20.10 sec) wordt in de A-sectie een beeld opgevangen en in een patroon van ladingspakketten omgezet.

Stap II: Door een uitwendige schakeling met behulp van een Sync-i.c., wordt het einde van de integratie aangegeven door middel van de VTE-puls.

Stap III: Het verplaatsen van het ladingspatroon naar de geheugensectie 25 kan pas beginnen als het geheugendeel en het photogevoelige deel op elkaar zijn afgestemd. Voor het hier beschreven systeem met 4-phase transport geldt dit als F 1 = G = IM, waarbij F' de inverse toestand SS s van F is. In de onderhavige uitvoering, is in het schuif register 7 van s

de geheugensectie nog een extra trap achter de laatste elektrode G

s 30 toegevoegd die echter niet meer aan een klokelektrode van de geheugensectie is gekoppeld. Hierdoor kan de hierboven gegeven voorwaarde ook geformuleerd worden als: Gg = H = IM. Zolang als niet aan deze voorwaarde wordt voldaan, wordt gewacht totdat deze situatie wel vóórkant. Stap IV: Zodra aan bovengenoemde voorwaarde wel wordt voldaan, mg Bi 35 van logische toestand veranderen. Dit mg echter niet ongecontrolleerd gebeuren, maar in phase met de 4-phase klokken in het geheugendeel. Cm dit te bereiken wordt IM gekoppeld aan H en wordt daardoor als het ware gelijk aan de volgende CCD-trap na G .

S

η λ m ? i o PHN 11.364 14

Stap V: IM blijft nu gelijk aan H, terwijl ook ST blijft veranderen totdat de eerste (zinvolle) lading onder ST zit. Deze situatie kan als volgt gedetecteerd worden (zie ook tabel 1, 2).

a) Is de laatste trap van het photogevoelige deel van toestand 5 veranderd? Als derhalve de vorige toestand van 1^ geschreven wordt als I. (n), dan moet nagegaan worden of I. (η) φ I. (n+1).

X XI

b) Als hieraan is voldaan, laat ST dan veranderen totdat ST = 1, waarna de toestand van ST niet meer verandert. Zoals uit de tabellen 1 en 2 blijkt, kunnen de voorwaarden samengevat worden tot 10 de vergelijking Xj_ = % = 1 (t^. in tabel 1, in tabel 2).

Stap VI: Als aan de voorwaarde V is voldaan, blijft ST = 1. De geheugenaccordeon gaat dan dicht. Voor IM blijft echter gelden IM = H.

Stap VII: In de volgende trap van het stroomdiagram wordt het tijdstip gedetecteerd waarop de geheugenaccordeon geheel dicht is. Dit is het 15 geval als de elektroden E en G dezelfde toestand hebben. Bij het s s gegeven aantal klokelektroden betekent dit bepaling van het tijdstip waarop geldt:

Eg = Gs = 0 (ΐ^2, tabel 1; t^, tabel 2).

Stap VIII: Als aan de hierbovenstaande voorwaarde wordt voldaan kan 20 ook de accordeon van de photogevoelige sectie in elkaar gedrukt worden door IM op een vaste toestand te zetten. Deze toestand is rasteraf-hankelijk, en gelijk aan 1 voor het ene raster en gelijk aan 0 voor het andere raster. In figuur 7 wordt dat aangegeven met de vergelijking IM = FI. De FI-puls is weer een puls die van buiten komt, dat wil zeggen 25 buiten de sensor-chip gegenereerd wordt, of op de sensor-chip maar buiten het getoonde deel van de schakeling.

Stap IX: De nieuwe integratieperiode begint wanneer de accordeon van de photogevoelige sectie geheel dicht is. Deze situatie kan gedetecteerd worden door te kijken of voldaan wordt aan de voorwaarde G^ = L·. Als 30 hieraan wordt voldaan kan desgewenst een volgende actie ondernomen worden, zoals bijvoorbeeld het overdragen van een lijn van de geheugen-sectie naar het horizontale register C.

Figuur 8 geeft een implement ie van het stroomdiagram volgens figuur 7. In figuur 8 zijn de schuif registers 7 en 8 en de bijbehorende 35 klokelektroden ST, A , B ... G , IM, A., B.... I. weergegeven. Duide-lijkheidshalve zijn van de schuif registers 7, 8 alleen de cmkeer-schakelingen 26 aangegeven en de bijbehorende klokspanning 0. De schakelaars 31 (zie figuur 3) zijn in figuur 8 weggelaten. Voor de 85012 ΙΟ PHN 11.364 15 beschrijving van de schakeling van figuur 8 wordt de volgorde van het stroomdiagram volgens figuur 7 aangehouden. Opgemerkt wordt dat de laatste cmkeerschakeling 26 van het schuifregister 7 geen klokelektnode van de geheugensectie aanstuurt, maar het punt H dat gebruikt wordt, S zoals nog zal blijken, cm IM aan te sturen.

I, II. Als de integratietijd afgelopen is, wordt van buiten af het signaal VEE toegevoerd, waardoor het mogelijk wordt de opgeslagen informatie van de photogevoe 1 ige sectie naar de geheugen-sectie over te hevelen.

IQ III. Voor dit overhevelen moet voldaan worden, zoals hiervoor is toegelicht, aan de voorwaarde G = H = IM. Een eerste mogelijke s oplossing voor deze vergelijking is G = H = IM = 1. Qm na te gaan of o hieraan voldaan wordt, worden de toestanden G , H en IM toegevoerd aan

O

een logische EN-poort 41, die aan de uitgang een "1" geeft als G = 15 H = IM = 1 en een "0" in alle andere combinaties. De tweede oplossing voor de vergelijking Gg = H = IM, is als deze parameters allen gelijk zijn aan 0. Om dit na te gaan worden de signalen eerst geïnverteerd met behulp van de cmkeerschakelingen 42, 43 en 44, en vervolgens geïnverteerd toegevoerd aan de EN-poort 45. Deze poort geeft aan zijn uitgang 20 alleen een 1 als G=H = IM = 0. De uitgangssignalen van de EN-poorten s 41 en 45 worden toegevoerd aan de ingangen van de OF-poort 46, die als uitgangssignaal een 1 geeft of als de uitgang van 41 of de uitgang van 45 een 1 geeft. Het uitgangssignaal van de OF-poort 46 wordt naar de ingang van de EN-poort 47 gevoerd. Het signaal VEE wordt aan de 25 tweede ingang van de EN-poort 47 toegevoerd. Zoals uit figuur 8 blijkt, omvat de EN-poort 47 nog een derde ingang, die verbonden is met de uitgang van een cmkeerschakeling 48, aan de ingang waarvan het klok- signaal 0^ wordt toegevoerd. Hoewel het niet absoluut vereist is dat ook het geïnverteerde 0^-signaal aan de EN-poort 47 wordt toegevoerd, 30 heeft dit toch bepaalde voordelen, aangezien de eerste trap van het schuifregister 8 ook met 0^ aangestuurd wordt. Door 0^ geïnverteerd aan de EN-poort 47 toe te voegen wordt bereikt dat wanneer IM verandert, de eerste MQS-schakelaar van het schuifregister 8 niet-geleidend is.

De EN-poort 47 geeft aan zijn uitgang dus alleen een 1, als 0^ laag is.

35 Als hieraan voldaan is, en bovendien G = H = IM, geeft de EN-poort een s 1-signaal dat aan de S-ingang van de RS-flip-flqp 49 wordt toegeveerd.

De flip-flop 49 heeft 2 uitgangen, P en Q die steeds gelijk zijn aan eikaars geïnverteerden (P - Q). Verder geldt dat wanneer aan S (set) ° 0 W ί « i o PHN 11.364 16 een signaal verschijnt, Q gelijk wordt aan 1, en dat de flip-flop gereset kan worden door een signaalpuls aan de ingang R (reset).

Wanneer aan de uitgang van EN-poort 47 een 1 verschijnt, die aan de S-ingang van flip-flop 49 wordt toegevoerd, krijgt de uitgang Q van 5 flip-flop 49 het niveau 1. Dit signaal wordt toegevoerd aan een van de ingangen van de EN-poort 50, waarvan de andere ingang is verbonden net het punt H. De R-uitgang van flip-flop 49, die het niveau 0 heeft als Ω het niveau 1 heeft, is verbonden met een ingang van de EN-poort 51. De uitgangen van de EN-poorten 50 en 51 zijn verbonden met de 10 ingangen van de OF-poort 52. In de gegeven situatie waarin de uitgang van de EN-poort 51 = 0 is aangezien de uitgang P van de flip-flop 49 = 0 is, volgt de OF-poort 52 geheel de EN-poort 50, en in het bijzonder, aangezien uitgang 0 van flip-flop 49 = 1 is, het niveau van punt H.

Deze situatie correspondeert met de toestand IV in het stroandiagram 15 van figuur 7: IM = H.

Het uitgangssignaal van EN-poort 50 is aangeduid door ΙΜΓ (= Input linage Transport), en is in de gegeven situatie = H. Het signaal· IMT stuurt niet alleen de klokelektrode IM, maar wordt via de OF-poort 56 ook aan de klokelektrode ST toegevoerd. De twee andere 20 ingangen van de OF-poort 56, waarop hierna nog wordt teruggekanen, zijn gelijk aan 0, zodat in deze periode geldt: ST = H. Het signaal 1ΜΓ kan eenvoudig via een geleidende verbinding aan de OF-poort 56 worden toegevoerd. Qn de tekening niet onduidelijk te maken is deze verbinding weggelaten en vervangen door het pijltje IMT bij OF-poort 56.

25 Opgemerkt wordt dat door het klokken van 0^ de toestand van flip-flop 49 niet meer verandert.

De volgende toestand die gedetecteerd moet worden (stap V in stroandiagram van figuur 7) is bedoeld cm na te gaan of ook de laatste klokelektroden van het photogevoelige deel aan het ladings-30 transport meedoen: L· = = 1. Deze toestand kan gedetecteerd worden met behulp van de EN-poort 53, waarvan twee inangen met de klokelektroden 1^ en H^ zijn verbonden. Een derde ingang van EN-poort 53 is verbonden met de uitgang van een ankeerschakeling 54 aan de ingang waarvan het kloksignaal 0^ wordt toegevoerd. De inverter 54 kan even-35 tueel weggelaten worden, maar heeft hetzelfde voordeel als de inverter 48, namelijk dat de situatie niet gewijzigd wordt wanneer 0^ = 1 is.

Het uitgangssignaal van EN-poort 53 wordt toegevoerd aan de S-ingang van de RS-flip-flop 55. Als de EN-poort een uitgangssignaal = 1 geeft, © D y 2 &. 2 v PHN 11.364 17 wat betekent dat = EL = 1, geeft de Q uitgang van flip-flop 55 een uitgangssignaal = 1. Het uitgangssignaal aan de Q-uitgang is gemakshalve met STC aangeduid (storage close) en wordt via een der ingangen van de OF-poort 56 aan de klokelektrode ST toegevoerd. Doordat STC = 1 is, 5 wordt de uitgang van de OF-poort nu ook gelijk aan 1. Vanaf dit ogenblik verandert ST niet meer (toestand VI in stroomdiagram van figuur 7), en gaat de geheugenaccordeon dicht.

Opgemerkt wordt dat het signaal STC weer via een gebruikelijke, maar vanwege de overzichtelijkheid niet in figuur 8 getekende, ver-10 binding naar de OF-poort 56 kan worden gevoerd.

De volgende toestand die gedetecteerd moet worden is toestand VII in het stroomdiagram volgens figuur 7, namelijk de toestand E = G .

Qndat de geheugenaccordeon steeds op dezelfde wijze, die niet van het raster afhankelijk is, dichtgaat, kan deze vergelijking, 15 gezien het aantal elektroden ook geschreven worden als E = F = 0.

b b

Cm deze toestand te detecteren worden de potentialen van de elektroden E en G toegevoerd aan de ingangen van de NIET-OF-poort 57 (de s s verbindingen tussen de elektroden en de poort 57 zijn duidelijkheidshalve vervangen door de aanduidingen E en G ). De NIET-OF-poort 57 geeft 20 alleen een 1 aan de uitgang als de beide ingangssignalen = 0 zijn. Het uitgangssignaal van de NIET-OF-poort 57 kan desgewenst direct aan de R-ingang van de flip-flop 49 worden toegeveerd. Bij voorkeur echter wordt het uitgangssignaal van de poort 57 samen met het door de cmkeer-schakeling 48 geïnverteerde 0^-signaal via de EN-poort 58 naar de 2g flip-flop 49 gevoerd. Wanneer E = G = 0 wordt, in een tijdsinterval waarin 0^ = 0 door de EN-poort 58 een signaal = 1 gegenereerd. Dit signaal wordt aan de R-ingang (reset ingang) van de flip-flop 49 toegevoerd. De flip-flop 49 wordt terugingesteld, wat betekent dat P = 1 en Q = 0 worden. Doordat Q = 0 wordt, laat de EN-poort 50 de 3P signalen H niet meer door naar de klokelektrode IM. Deze kan nu ook op vaste potentiaal gezet worden teneinde ook de photogevoelige accordeon dicht te doen. De toestand waarin IM en daarmee ook de hele photogevoelige accordeon gezet wordt is echter rasterafhankelijk. Daartoe wordt, van buiten, een signaal FI toegevoerd (Field Identification) 35 dat een 0 of een 1 kan zijn, afhankelijk van het raster, en dat via de EN-poort 51 en de OF-poort 52 naar IM wordt gevoerd (toestand VIII in stroomdiagram van figuur 7). Bij FI = 0 is het uitgangssignaal van de EN-poort 51 = 0 en dus, aangezien het uitgangssignaal IMT van de Λ - ^ ^ -Λ i: f\ V V V » PHN 11.364 18 EN-poort 50 = 0, ook het uitgangssignaal van de OF-poort 52. Als daarentegen FI = 1, zal het uitgangssignaal van de OF-poort 52 ook gelijk aan 1 zijn.

De accordeon van de photogevoelige sectie gaat dan dicht.

5 Volgens het stroomdiagram van figuur 7 is de volgende te detecteren toestand, vergelijking IX: G. = I., die een indicatie vormt voor de

JL

vraag of de photogevoelige accordeon geheel dicht is. De oplossing is rasterafhankelijk, dat wil zeggen G^ en kunnen beiden tegelijk of 0 of 1 zijn. Daartoe worden de potentialen van G. en I. met elkaar

J. «L

10 vergeleken door de exclusieve NIET-OF-poort 59. Deze poort geeft een uitgangssignaal 1 als de ingangssignalen aan elkaar gelijk zijn, en een 0 als de ingangssignalen niet aan elkaar gelijk zijn. De uitgang van poort 59 zou direct verbonden kunnen zijn met de R-ingang van de flipflop 55. In het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld wordt de flip-flop 55 15 alleen veranderd als 0^ = 0. Het kloksignaal 0^ wordt daartoe aan de omkeerschakeling 60 toegevoerd, waarvan de uitgang is verbonden met een ingang van de EN-poort 61.

Als Ii = Gi en 0.^ = 0, geeft de EN-poort een uitgangssignaal = 1 aan de R-ingang van de flip-flop 55. De Q-uitgang gaat dan weer 20 naar 0. Het signaal STC gaat ook naar "0" (en pas dan weer naar 1 wanneer bij het doorschuiven van het volgende raster de accordeon geheel open is of wanneer = 1^). De photogevoelige accordeon is nu geheel dicht, wat betekent dat de photogevoelige sectie van de sensor gereed is om een nieuw raster van beeldinformatie te vormen. Intussen kan de 25 in de geheugensectie qpgeslagen informatie lijn voor lijn worden uitgelezen.

Daartoe is de OF-poort 56, waarvan de ingangen STC en IMT beiden op "0" staan, voorzien van een derde ingang 62, via welke het, uitwendig, gegenereerde signaal STH (input storage hustling) wordt 30 toegevoerd aan de klokelektrode ST, en dat het mogelijk maakt dat een beeldlijn, die onder de klokelektrode ST is qpgeslagen wordt overgeheveld naar het horizontale C-register. Om te verzekeren dat het signaal STH alleen wordt doorgelaten als de geheugenaccordeon. dicht is, wordt het signaal STH vergeleken met het uitgangssignaal aan de P-35 uitgang van de flip-flop 49, aangeduid met INT, in de EN-poort 63, waarvan de uitgang is verbonden met de ingang 62 van de OF-poort 56.

Als INT = 1, volgt ST het signaal STH. Tijdens het overhevelen van. de lading in het C-register, worden de in de geheugensectie opgeslagen 3üu i- 10 PHN 11.364 19 lijnen naar beneden getransporteerd. Dit transport kan weer op dezelfde wijze (zij het met een lagere frequentie) plaatsvinden als het hierboven beschreven transport, waarbij steeds een groter deel van de geheugenaccordeon aan het 4-phase-transport deelneemt. Wanneer 5 het gehele raster is uitgelezen, kan weer het signaal VEE worden toegevoerd, terwijl (via dezelfde ingang als via welke het signaal STH wordt toegevoerd) een kloksignaal wordt toegevoerd met een relatief hoge frequentie, waarna de hier beschreven cyclus opnieuw begint.

De in de schakeling volgens figuur 8 aanwezige poorten en 10 flip-flops kunnen allen van een algemeen bekende configuratie zijn.

De schakeling kan geheel in C-MOS-technologie conform figuur 2 zijn uitgevoerd, en samen met de sensor en de schuifregisters 7 en 8 in een gemeenschappelijk halfgeleiderlichaam 10 zijn geïntegreerd.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt 15 tot het hier gegeven uitvoeringsvoorbeeld, maar dat binnen het kader van de uitvinding voor de vakman nog veel variaties mogelijk zijn. Zo kan de uitvinding ook worden toegepast in bijvoorbeeld 2-phase ladings-gekoppelde inrichtingen, waarin tijdens het ladings transport, wanneer de accordeon open is (gaat) cm de andere elektroden een ladingspakket 20 zit, terwijl tijdens de opslag, wanneer de accordeon dicht is (gaat) lading onder elke elektrode kan worden cpgeslagen. Voor een dergelijke wijze van bedrijf kan, zoals bekend, elke elektrode uitgevoerd worden in de vorm van een qpslaggedeelte en een overdrachtsgedeelte, waarbij, bij het aanleggen van een gemeenschappelijke spanning, onder het 25 opslaggedeelte een potentiaalkuil en onder het overdrachtsgedeelte een potentiaalbarriere wordt geïnduceerd in het ladingstransportkanaal.

Ook kan de uitvinding, behalve in het hier beschreven type sensoren, in andere ladingsgekqppelde inrichtingen met de accordeonwijze van bedrijf, worden toegepast. Ook kunnen de klokelektroden, in plaats 30 van direct door het schuif register 7, 8 voorgespannen te worden, verbonden zijn met schakelaars, die de elektroden of met een punt net een vaste spanning of met een punt met variërende spanning verbinden, zoals bijvoorbeeld is beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage no.

8301977 (PHN 10. 698) ten name van Aanvraagster. De uitvinding is ook 35 toepasbaar in sensoren van liet inter-lijntype of lijnsensoren die volgens het hier beschreven accordeonprincipe worden bedreven.

o * i j J Λ·

Ovl ¥ S » i

Claims (12)

1. Ladingsgekoppelde inrichting omvattende: a. een halfgeleiderlichaam met een aan een oppervlak gedefinieerd ladingstransportkanaal voor het opslaan en stapsgewijs overdragen van informatie in de vorm van discrete ladingspakketten; 5 b. een rij van klokelektroden boven het ladingstransportkanaal voor het induceren van een patroon van afwisselend potentiaalkuilen en potentiaalbarrières in het ladingstransportkanaal; c. eerste middelen, (omvattende tenminste een schuif register) voor het aanleggen van spanningen aan de klokelektroden, welke middelen 10 zodanig zijn dat tijdens het opslaan van ladingspakketten de ladingsgekoppelde inrichting als een m-phase inrichting wordt bedreven en tijdens-het overdragen van ladingspakketten als een n-phase inrichting, waarbij m en n beiden natuurlijke getallen zijn, en waarbij m groter of gelijk aan één, en n groter dan m zijn, 15 met het kenmerk dat tweede middelen aanwezig zijn waarmee de toestand van de ladingsgekoppelde inrichting gedetecteerd kan worden, en, afhankelijk van deze toestand een instelsignaal gegenereerd kan worden dat als stuursignaal gebruikt wordt om de ladingsgekoppelde inrichting naar een volgende toestand te laten overgaan.

2. Ladingsgekoppelde inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de inrichting een beeldopneeminrichting van het rasterover-drachttype vormt, met een aantal naast elkaar gelegen evenwijdige ladingsgekoppelde inrichtingen die van een gemeenschappelijk stelsel van klokelektroden zijn voorzien, waarbij een eerste deel van de 25 ladingsgekoppelde inrichtingen geschikt is als lichtgevoelig deel om invallende straling op te vangen en om te zetten in een patroon van ladingspakketten, een tweede deel van de ladingsgekoppelde inrichtingen als geheugendeel cm de, in het eerste deel gevormde ladingspakketten tijdelijk op te slaan ten behoeve van het lijn voor lijn uitlezen via 30 een horizontaal uitleesregister, waarin de in het geheugendeel opgeslagen lading lijn voor lijn kan worden overgeheveld, waarbij het stelsel van klokelektroden twee groepen omvat, een eerste groep die deel uitmaakt van het geheugendeel en G+l aantal klokelektroden omvat, - hierna aangeduid met ST, A , B ... G , waarbij ST en G het dichtst 35 bij het horizontale uitleesregister respektievelijk het dichtst bij hét lichtgevoelige deel liggen -, en een tweede groep klokelektroden die deel uitmaakt van het lichtgevoelige deel, en die I-aantal klokelektroden omvat, hierna aangeduid met IM, A^, B^, C^, L· waarbij IM en L -12 10 PHN 11.364 21 het dichtst bij, respectievelijk het verst af het géheugendeel liggen, waarbij genoemde eerste middelen zodanig zijn dat bij het cmzetten van het stralingsbeeld in een patroon van ladingspakketten, het lichtgevoelige deel als een n-phase inrichting wordt bedreven, dat bij het 5 overdragen van de ladingspakketten naar het geheugendeel, alleen het geheugendeel en het gedeelte van het lichtgevoelige (feel dat de eerste lijn van ladingspakketten bevat als een n-phase inrichting wordt bedreven, waarbij alleen de eerste lijn van ladingspakketten wordt getransporteerd, dat vervolgens het geheugendeel en het gedeelte van het 10 lichtgevoelige deel dat de eerste en de tweede lijn van ladingspakketten bevat als een n-phase inrichting wordt bedreven waarbij de eerste en de tweede lijn worden verplaatst, enzovoorts, waarbij derhalve steeds een groter gedeelte van het lichtgevoelige deel van het n-phase transport deelneemt, totdat ook de laatste lijn van ladingspakketten in het 15 geheugendeel is opgeslagen, en waarbij tijdens dit transport, wanneer onder elektrode ST een lijn van ladingspakketten is opgeslagen, deze ladingspakketten niet verder meer worden getransporteerd, maar onder elektrode ST blijven opgeslagen terwijl de overige ladingspakketten wel worden getransporteerd, waarbij vervolgens de tweede lijn van 20 ladingspakketten onder de elektrode (Hm) wordt opgeslagen en ook deze lijn niet meer aan het ladingstransport deelneemt, enzovoorts, waarbij derhalve voor het opslaan van de lading een steeds groter gedeelte van het geheugendeel als een m-phase inrichting wordt bedreven, totdat het gehele photogevoelige deel van de ladingsgekoppelde inrichting weer 25 vrij is van ladingspakketten en eventueel klaar is om opnieuw een stralingsbeeld in een patroon van ladingspakketten om te zetten.

3. ladingsgekoppelde inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk dat genoemde eerste middelen voor het aanleggen van klokspan-ningen aan de elektroden een eerste en een tweede schuifregister cm- 30 vatten waarbij het geheugendeel is geassocieerd met het eerste schuifregister met behulp waarvan aan de klokelektroden een variërend deel van het geheugendeel een vaste spanning en alternerende spanningen kunnen worden aangelegd, en waarbij het photogevoelige deel is geassocieerd met het tweede schuifregister net behulp waarvan aan de 35 kloke lektroden van een variërend deel van het photogevoelige deel een vaste spanning en alternerende spanningen kunnen worden aangelegd.

4. Ladingsgekoppelde inrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk dat de genoemde tweede middelen een schakeling omvatten met O .λ r'; ‘f ' '* ö U ί **» · -* PHN 11.364 22 behulp waarvan aan het begin van het ladingstransport van ladings-paletten van het photogevoelige deel naar het geheugendeel gedetecteerd kan worden of het geheugendeel en de eerste klokelektrode IM op elkaar afgestemd zijn ten behoeve van n-phase ladingstransport, en om, indien 5 dit het geval is een signaal, transportsignaal genoemd, te genereren waardoor de spanning op klokelektrode IM van waarde verandert.

5. Ladingsgekqppelde inrichting volgens conclusie 3 en 4, met het kenmerk dat de laatste klokelektrode Gs van het geheugendeel wordt aangestuurd door de voorlaatste trap van het eerste schuifregister, en 10 dat schakelmiddelen aanwezig zijn met behulp waarvan de eerste elektrode IM van het photogevoelige deel tijdelijk gekoppeld wordt aan de uitgang van de laatste trap genoemd schuifregister, wanneer het genoemde transportsignaal wordt gegenereerd door de tweede middelen.

6. Ladingsgekoppelde inrichting volgens een van de conclusies 15 2-5, met het kenmerk dat genoemde tweede middelen een (detectie) schake ling omvatten waarmee gedetecteerd kan worden of de spanning aan de laatste klokelektrode 1^ van het photogevoelige deel bij het transporteren van de ladingspakketten van het photogevoelige deel naar het geheugendeel, veranderd is, en, zo ja, met behulp waarvan een signaal 20 gegenereerd kan worden, waardoor aan de eerste klokelektrode ST van het geheugendeel tijdens de rest van het genoemde ladingstransport een vaste spanning wordt aangelegd waarbij onder deze klokelektrode lading kan worden opgeslagen.

7. Ladingsgekoppelde inrichting volgens conclusie 2-6, met het 25 kenmerk dat genoemde tweede middelen bovendien een schakeling omvatten met behulp waarvan gedetecteerd kan worden of/wanneer, nadat genoemde vaste spanning op de eerste elektrode ST van het geheugendeel is aangelegd, het gehele geheugendeel, inclusief de laatste elektrode Gg van het geheugendeel, als een m-phase ladingsgekoppelde inrichting 30 wordt bedreven, waarbij de spanningen aan de elektroden niet meer veranderen.

8. Ladingsgekqppelde inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk dat genoemde schakeling middelen omvat om, wanneer het gehele geheugendeel als een m-phase inrichting wordt bedreven, een signaal te 35 genereren waardoor ook aan de klokelektrode IM van het photogevoelige deel een vaste spanning aan te leggen waardoor van de elektrode IM, een geleidelijk groter wordend deel van het photogevoelige deel als een m-phase inrichting wordt bedreven, waarbij op deze klokelektroden een ' 85 0 Μ 1 0 PHN 11.364 23 vaste spanning wordt aangelegd.

9. Ladingsgekoppelde inrichting volgens conclusie 7 en 8 met het kenmerk dat genoemde schakeling verder middelen omvat waardoor de vaste spanning die aan IM wordt aangelegd instelbaar is cp een relatief 5 hoog en een relatief laag niveau.

10. ladingsgekoppelde inrichting volgens een of meer van de conclusies 7-9, met het kenmerk dat genoemde tweede middelen verder een detectieschakeling omvatten met behulp waarvan gedetecteerd kan worden of/wanneer, nadat ΊΜ op een vaste spanning is gezet, ook de laatste 10 elektrode van het photogevoelige deel niet meer van potentiaal verandert.

11. Ladingsgekoppelde inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk dat genoemde detectieschakeling ook middelen bevat met behulp waarvan, als de laatste elektrode van het photogevoelige deel niet 15 meer van potentiaal verandert, een signaal gegenereerd kan worden, waardoor de ladingspakketten, die onder de elektrode ST van de geheugensectie zijn opgeslagen, naar het horizontale uitleesregister kunnen worden overgeheveld.

12. Ladingsgekoppelde inrichting volgens een of meer van de 20 conclusies 2-11, met het kenmerk dat de genoemde tweede middelen samen met de ladingsgekoppelde beeldopneeminrichting in een gemeenschappelijk halfgeleiderlichaam zijn aangebracht. 25 30 35 }Λ * “ Λ f · f i Λ · >’ '·£ * i