NL8301977A - Ladinggekoppelde beeldopneeminrichting en geheugeninrichting met hoge bitdichtheid. - Google Patents

Description

*« * 4 PHN 10.698 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Ladinggekoppelde teeldcpneaninrichting en geheugeninrichting met hoge bitdichtheid.

De uitvinding heeft betrekking qp een ladinggekoppelde beeldopneeminrichting voor het opvangen van een stralingsbeeld en het cmzet-ten daarvan in een elektrisch signaal, bevattende een halgeleiderlichaam waarin aan een hoofdoppervlak een aantal van elkaar gescheiden lading-5 transportkanalen zijn gedefinieerd ten behoeve van lading-transport van een stralingsgevoelig deel naar een geheugendeel waarbij het halfge-leiderlichaam aan hetzelfde hoofdoppervlak voorzien is van een isolerende laag waarop ten behoeve van ladingcpslag en ladingtransport een e-lektrodenstelsel is aangebracht voor tweefasen- of vierfasentransport.

10 Dergelijke beelctopneeminrichtingen worden toegepast in vaste stof-camera's waarbij de informatie opgeslagen in het geheugendeel langs elektronische weg kan worden omgezet in een televisiesignaal maar ook tijdenlijk kan werden opgeslagen, bijvoorbeeld (¾) een ge-heugenschijf of -band.

15 Een beeldopneeminrichting van de in de aanhef genoemde soort is bekend uit het Amerikaanse Octrooischrift No. 3,909,803. Hierin wordt een ladinggekoppelde beeldopneeminrichting getoond voor een 4-fasen-transport, waarbij in de verschillende beeldelementen of bits, die met behulp van steeds vier elektroden zijn gedefinieerd, afwisselend onder 20 elk van de vier elektroden lading wordt verzameld. Hiertoe wordt in een eerste belichtingsperiode onder een eerste stel elektroden lading verzameld die na afloop met behulp van een geschikt klokspanningsverloop op de elektroden naar een geheugengedeelte wordt overgebracht. Daarna wordt in een tweede belichtingsperiode lading verzameld onder een tweede, 25 naast het eerste stel gelegen, stel elektroden, welke lading vervolgens eveneens naar een geheugengedeelte wordt overgebracht. Hetzelfde vindt vervolgens plaats onder een derde en een vierde stel elektroden. Doordat op deze wij2e aider elk stel elektroden steeds afzonderlijk wordt geïntegreerd, wordt het oplossend vermogen van een dergelijke beeldopneem-30 inrichting verhoogd. Deze verbetering wordt echter weer gedeeltelijk teniet gedaan doordat ook ladingdragers gegenereerd onder de andere elektroden onder de betreffende elektrode worden verzameld.

Dit gaat bovendien ten koste van een aanzienlijk langere 8301 977 * , r- PHN 10.698 2 opneemtijd. Nadat onder het eerste stel elektroden lading verzameld is, moet deze eerst worden afgevoerd naar het géheugendeel voordat onder een volgend stel lading verzameld kan worden. In het genoemde voorbeeld wordt de opneemtijd dan ook ongeveer verviervoudigd. Bovendien vinden 5 de vier integratieperioden gescheiden in de tijd plaats zodat in het geheugendeel een beeld wordt opgeslagen dat is samengesteld uit scenes van vier opeenvolgende integratietijden..

De onderhavige uitvinding stelt zich ten doel een beeldqpneem-inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen waarbij 10 een efficiëntere overdracht plaatsvindt van de opgeslagen lading naar het geheugendeel die zowel voor vierfasen- als voor tweef asen transport ingericht kan worden.

Daarnaast stelt zij zich ten doel een inrichting, in het bijzonder een ladinggekoppelde beeldopneeminrichting, te verschaffen 15 waarbij de informatiedichtheid groter is dan in bekende inrichtingen.

De uitvinding berust op het inzicht dat dit bereikt kan___________ worden door de elektroden die de potentiaalkuilen in het halfgeleider-lichaam opwekken voor het verzamelen van en opslaan van lading selectief aan te sturen.

20 Een inrichting volgens de uitvinding heeft hiertoe het kenmerk dat tot het elektrodenstelsel behorende elektroden zodanig afzonderlijk geschakeld kunnen worden tussen twee punten dat ofwel een kloksignaal voor hetladingstransport ofwel een referentieniveau kan worden aangeboden.

25 Door deze maatregel kan in een dergelijke inrichting de informa tiedichtheid per bit worden verdubbeld. Dit betekent voor een beeldopneem-inrichting volgens de uitvinding dat zowel het stralingsgevoelige deel als het geheugendeel op een aanzienlijk kleiner stuk halfgeleideroppper-vlak kan worden gerealiseerd. Dit kan enerzijds leiden tot een verhoogde 30 opbrengst, anderzijds kunnen nu delen van de besturingselektronika zoals klokpulsgenerators en desgewenst versterkers samen met de beeldopneem-inrichting in één halfgeleiderlichaam warden gerealiseerd. Ook kan men bij eenzelfde oppervlak een groter aantal beeldlijnen realiseren hetgeen de opneeminrichting geschikt maakt voor cameras met een grotere 35 resolutie (high-definition televisie).

De uitvinding zal thans nader worden besproken aan de hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden en de tekening, waarin

Figuur 1 een schematische tekening toont van een 4-fasen beeld- 8301977 , f « % EHN 10.698 3 opneeminricht ing.

Figuur 2a een schematische dwarsdoorsnede toont langs een deel van de lijn II-II in Figuur 1.

de Figuren 2° t/m 2^ de werking van de inrichting volgens 5 Figuur 1 weergeven.

Figuur 3 een schakelelement toont voor de inrichting van

Figuur 1.

Figuur 4 een schematische tekening toont van een 2-fasen beeldopneeminrichting, terwijl £ 10 Figuur 5 een schematische dwarsdoorsnede toont langs een deel van de lijn V-V in Figuur 4 en de Figuren 5° t/m 5 de werking-varTde inrichting volgens Figuur 4 weergeven. —

De figu^sR^ijn schematisch en niet op schaal getekend, waarbij, 15 ter^aille-^an de duidelijkheid, in de dwarsdoorsneden in het bijzonder, de afmetingen in de dikterichting sterk zijn overdreven. Halfgeleider-zones van hetzelfde geleidingstype zijn in het algemeen in .dezelfde richting gearceerd; in de figuren zijn overeenkomstige delen in de regel met dezelfde verwijzingscijfers aangeduid.

20 Figuur 1 toont het principeschema van een beeldopneeminrichting 1 van het zogenaamde frame-field-transfer-type. Eten dergelijke beeldopneeminrichting bevat een stralingsgevoelig qpneemgedeelte 2 waarin, gedurende een zekere belichtingsperiode, een met het stralingsbeeld overeenkomend patroon van elektrische ladingdragers wordt gevormd. Na de 25 belichtingsperiode wordt het patroon van elektrische ladingdragers tijdelijk opgeslagen in het geheugendeel 3, van waaruit het patroon sequentieel wordt uitgelezen met behulp van één of meer schuifregisters 4. Voor dit uitlezen kan gebruik gemaakt worden van op zichzelf bekende technieken. Desgewenst kunnen de verkregen signalen vóór de verdere bewerking nog ver-3q sterkt worden met behulp van de schematisch aangegeven versterker 6.

De beeldopneaminrichting (Figuren 1-2) bevat een halfgeleider-lichaam 5 dat bijvoorbeeld is opgebouwd uit een siliciurasubstraat 50 van het n-type met een soortelijke weerstand van circa 10 ohmcentimeter 14 3 (circa 5.10 donoratanen/cm ) en een daarin aangebrachte p-type gebied 15 3 35 7 met een dotering van circa 3.10 acceptoratomen/cm . Het p-type gebied 7 kan bijvoorbeeld door middel van ionenimplantatie, gevolgd door een diffusiestap zijn aangebracht. Aan het hoofdoppervlak 8 van het half-geleiderlichaam 5 zijn een aantal van elkaar gescheiden, onderling 8301977 t ' PHN 10.698 4 praktische evenwijdige Jadingstransportkanalen (in Figuur 1 met het ver- wijzingscijfer 9 aangegeven) gedefinieerd, waarin ladingtransport kan plaatsvinden, in Figuur 1 schematisch weergegeven met behulp van pijlen 10. In het onderhavige geval wordt de ladingtransport inrichting 5 of ccd gevormd door een ccd met bulk-transport (pccd of bccd). De ladingtransportkanalen worden hierbij gevormd door n-type gebieden 11 die onderling gescheiden zijn door p-type gebieden. De n-type gebieden bezitten in dit voorbeeld een gemiddelde verontreinigings- 16 3 concentratie van circa 10 atomen/cm en zijn ongeveer 1 micrometer 10 diep, terwijl hun breedte circa 5 micrometer bedraagt.

Het hoofdoppervlak 8 (zie Figuur 2) is bedekt met een laag 12 van isolerend materiaal, bijvoorbeeld siliciumoxyde. Op en in deze isolerende laag 12 zijn een aantal elektroden aangebracht met behulp waarvan potentiaalkuilen in het halfgeleidermateriaal kunnen worden 15 opgewekt ten behoeve van ladingopslag en ladingtransport.

In de inrichting van Figuur 2, die geschikt is voor vierfasen-transport bevat elk zogeheten "bit" in een kanaal 9,11 van het opneem-gedeelte 2 een viertal transportelektroden 21,22,23,24 resp.. 31,32,33,34 die voor"bits" in meerdere kanalen gemeenschappelijk zijn. Evenzo worden 20 in het geheugendeel 3 dergelijke "bits" gevormd met behulp van transportelektroden 41, 42, 43, 44 respectievelijk 51,52,53,54. Vanzelfsprekend bevat de inrichting veel meer elektroden dan hier afgebeeld is. In een beeldopneeminrichting voor het zogeheten PAL-systeem bevatten zowel het opneemgedeelte als het géheugengedeelte circa 600 transportelektroden 25 overeenkomend met 150 "bits" per ladingtransportkanaal.

In het onderhavige voorbeeld met 600 elektroden in zowel het opneemgedeelte als het geheugendeel kan elk van de elektroden geschakeld worden tussen twee punten waarop een klokpuls respectievelijk een refer entieniveau kan worden aangeboden. De inrichting is hiertoe voorzien 30 van schakelelemten 26,27,28,29,36,37,38,39,46,47,48,49,56,57,58,59 waarmee de transporteleketorden geschakeld kunnen worden tussen signaallijnen 14,16 en referentielijnen 15 respectievelijk tussen signaallijnen 17,19 en referentielijnen 18. De referentielijnen 15,18 hoevaaniet noodzakelijk een vaste potentiaal te bezitten; zoals hieronder nog nader uiteengezet 3g zal werden is deze referentiepotentiaal bij voorkeur instelbaar.

De genoemde schakelelementen worden bestuurd vanuit registers 13,13', Door de elektroden op één bedradingsniveau afwisselend vanuit registers 13' aan de linkerzijde en registers 13 aan de rechterzijde 8301977 ' * , t EHN 10.698 5 te laten besturen, kan de steek van de registers (d.w.z. de afstand tussen twee opvolgende uitgangen) circa twee maal de steek van de elektroden van één bedradingsniveau zijn, hetgeen de realisatie aanzienlijk vereenvoudigt.

5 Voor het begrip zij hierbij vermeld dat in Figuur 1 de lijnen 15’ respectievelijk 18' met dezelfde signalen worden gestuurd als de lijnen 15 respectievelijk 18. Dit kan uitwendig plaatsvinden doordat deze lijnen via de aansluitpunten 65,68 respectievelijk 65', 68* onderling verbonden zijn. In het onderhavige voorbeeld maken deze doorver-10 bindingen echter deel uit van het bedradingssysteem en zijn de doorverbindingen verbonden met aansluitpunten 75, 78 ten behoeve van referenties ignalen .

De klokpulssignalen worden in de inrichting van Figuur 1 afzonderlijk toegevoerd aan het opneemgedeelte 2 en het géheugenge-15 deelte 3. Voor het opneemgedeelte worden de kloks ignaa 11 ij nen 14, 14', 17 en 17' via aansluitpunten 64,64', 67 en 67' aangesloten op externe aansluitingen 74,74', 77 en 77' ten behoeve van een vierfasen-kloksysteem. Voor het geheugendeel warden klcksignaallijnen 16,16',19 en 19' via aansluitpunten 66,66', 69 en 69' aangesloten op externe aan-20 sluitingen 76,76',79 en 79' eveneens ten behoeve van een vierfasenklok-syteem. Desgewenst kunnen hiervoor dezelfde aansluitpunten worden gebruikt. Ook kunnen de kloklijnen 14,14' en 17, 17' worden doorverbonden met de kloklijnen 16, 16' en 19, 19'. in dit laatste geval kunnen de aansluitpunten 66,66', 69 en 69' alsmede de aansluitingen 76,76' 79 en 79' 25 vervallen.

De besturing van de registers 13,13* die de schakelelementen 26,27,28,29 86,87,88,89 46,47,48,49, 56,57,58,59 besturen vindt bijvoorbeeld plaats door middel van in de tekening niet nader aangegeven hulpelektronika die ten behoeve van synchronisatiedoeleinden mede be-30 stuurd wordt door klokpulssignalen op de aansluitingen 74,76 respectievelijk 74',76' of 76,79, respectievelijk 76', 79'.

De schakelementen 26,27 kunnen bijvoorbeeld uitgevoerd worden als MOS-transistoren zoals dit voor de schakelementen 26,27 getekend is in Figuur 3. De n-MDS-trans istoren warden vanuit het register 13 aange-35 stuurd door middel van een gemeenschappelijke poortelektrode 61. Als het signaal op de poortelektrode hoog is zijn de transistoren 26,27 geleidend en worden de klokpulssignalen die via de aanvoerzones aansluitingen 14 en 17 worden aangeboden doorgegeven aan de transportelektroden 21 en 22 8301977 PHN 10.698 6

t I

i *

Op deze wijze kan via schakelelementen 26,27,28,29,36,37,38,39.....

86,87,88,89 en 56,57,58,59.....46,47,48,49 een vierfasenklok worden aangeboden via de gemeenschappelijke kloklijnen 14,14',17,17' respectievelijk 16,16',19,19' op de transportelektroden 21,22,23,24,31,32,33,34...

5 81,82,83,84 respectievelijk 51,52,53,54....41,42,43,44 van het opneem- gedeelte 2 respectievelijk het geheugendeel 3 . Is het signaal op de poortelektroden daarentegen laag dan zijn de transistoren 26,27 gesperd en wordt de potentiaal op de elektroden 21,22 bepaald door de potentiaal aan de uitgangen van deze transistoren. Dit kan een vast ingestelde 10 spanning zijn maar ook kan deze potentiaal worden bepaald door middel van signalen op de lijnen 15,18.

Voor verdere bewerking wordt namelijk de opgeslagen lading, die overeenkomt met een opgencmen beeld doorgaans omgezet in een signaal voor een televisie-ontvanger. Hierbij is het gebruikelijk afwisselend 15 de even en oneven lijnen van het beeldscherm te activeren. Ten behoeve van dit zogenaamde interliniëren is het dan ook gewenst dat binnen één beeldperiode (1/30 - 1/25 seconde) twee maal een overdracht plaatsvindt van het stralingsgevoelige gedeelte naar een opslagregister, waarbij de ladingsopslag afwisselend in verschillende delen van het stralingsgjs-20 woelige deel plaatsvindt. Hiertoe worden in de betreffende beeldcpneem-inrichting de ladingpakketten binnen één beeldperiode afwisselend op verschillende plaatsen verzameld, namelijk afwisselend onder de elektroden 21,23,31,33...etc en de elektroden 22,24,32,34,..etc., afhankelijk van de spanning op de lijnen 15,15',18,18'.

25 De werking van een vierfasen-beeldopneeminrichting volgens de uitvinding zal thans besproken worden aan de hand van Figuur 2.

a

Figuur 2 toont de situatie in één kanaal aan het einde van een integratieperiode binnen de eerste helft van een beeldperiode, op een tijdstip t = 0.

3Q De integratie heeft plaats gevonden onder de elektroden 22,24,32, 34.......82,84 doordat deze. via de schakelelementen 27,29,37,39,...87,89 verbonden waren met de referentielijnen 18,18' die een hoge spanning bezaten, terwijl de elektroden 21 ,23,31 ,33.....81,83 via de schakelelementen 26,28,36,38....86,88 verbonden waren met de referentielijnen 15,15' die 35 een lage spanning bezaten.

Het ten gevolge- van de spanningen op de transportelektroden in het halfgeleiderlichaam optredende verloop van de oppervlaktepotentiaal is in de Figuren 2a t/m 2g aangegeven met stippellijnen. Het potentiaal- 3301977 KIN 10.698 7 «r % verloop is, op algemeen gebruikelijke wijze zodanig getekend dat po-tentiaalputten overeenkanen met energieminima, voor elektronen dus met delen van het halfgeleiderlichaam die zich bevinden ander een elektrode met hoge spanning. De stippellijn in Figuur 2a kont althans voor het 5 linkergedeelte overeen met het potentiaalverloop zoals dat tijdens de integratieperiode werd bepaald door de vaste spanningen op de elektroden 21,22,23,24,31,32,33,34...81,82,83,84 in het opneemgedeelte. Tijdens de integratieperiode zijn onder de elektroden 22,24,32 ai 34 respectievelijk de ladingpakketten 20,25,30 en 35 verzameld. De transportelektroden 41, 10 42,43,44 en 51,52,53,54 zijn via de schakelelementen 46,47,48,49 en 56,57,58,59 aangesloten cp de signaallijnen 16,19,16^191 waarop, zoals hierboven beschreven, een vierfasenklok kan warden aangeboden. De stippellijn in de rechterhelft van de inrichting volgens Figuur 2a toont he t bijbehorende potentiaalverloop? hierbij wordt een zodanig klokpulspatroon 15 aangeboden dat zich op het tijdstip t = 0 potentiaalkuilen bevinden onder de elektroden 42,43 respectievelijk 52,53 en overeenkomstige elektroden in het geheugendeel terwijl zich onder de elektroden 41,44 respectievelijk 51,54 en overeenkomstige elektroden potentiaalbarrières bevinden. De potentiaalkuilen worden geacht op het tijdstip t * 0 20 geen lading of hooguit een geringe hoeveelheid lading ten gevolge van ruis te bevatten.

ft

Het zal uit Figuur 2 zonder meer duidelijk zijn dat nu onder elke "bit" van 4 elektroden in het beeldopneemgedeelte 2 tweelading-pakketten zijn verzameld zodat met behulp van 600 transportelektroden 25 300 ladingspakketten per kanaal kunnen worden opgeslagen. Dit betekent voor het beeldopneemgedeelte dat in de voorafgaande integratieperiode 300 beeldlijnen in het beeldopneemgedeelte zijn vastgelegd. Ten opzichte van de inrichting zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift No. 3,909,303 wardt nu per integratieperiode bij eenzelfde hoeveelheid 30 transportelektroden, de dubbele hoeveelheid beeldlijnen vastgelegd.

Figuur 2 toont de inrichting op het tijdstip t^= 0,125 ^usec. wanneer vanuit een register 13 via de besturingslijn 61 de schakelelementen 26 en 27 zodanig worden geschakeld dat de transportelektroden 21 en 22 verbonden zijn met respectievelijk de kloklijnen 14 en 17 die in 35 dit voorbeeld op identieke wijze als de kloklijnen 16 en 19 worden aange-stuurd. Het gevolg hiervan is dat links van de elektrode 22 (Fig.2 ) het potentiaalverloop in het halfgeleiderlichaam onveranderd blijft terwijl dit rechts van de elektrode 23 bepaald wordt door het klokpulspatroon op 8301977 EHN 10.698 8

I I

'i de signaallijnen 14,17,16,19r16' en 19'. Dit houdt in dat de spanning op de elektrode 21 hoog wordt zodat de breedte van de potentiaalput voor het ladingpakket 20 als het ware wordt verdubbeld. De bijbehorende lading verdeelt zich over de potentiaalput onder de elektroden 21,22.

5 Voor het overige bevinden zich na in het gedeelte rechts van de elektrode 23 potentiaalbarrières onder de elektroden 44,54 en overeenkomstige elektroden.

Op de lijnen 14,17,16,19,16’,19' wordt een zodanige klokpuls-verloop aangeboden dat op het tijdstip t^ - 0,25 ^usec. de spanning op 10 de elektroden 43,53 en overeenkomstige elektroden laag wordt. De overige transportelektroden houden dezelfde spanning zodat zich nu potentiaalbarrières bevinden onder de transportelektroden 43,44 respectievelijk 53,54 en overeenkomstige elektroden (zie Figuur 2C). De potentiaal-kuil onder de elektroden 21,22 blijft gehandhaafd zodat het lading-15 pakket 20 op dezelfde plaats blijft.

Op het tijdstip t^ = 0,375 ^usec hebben alleen de transportelektroden 43,53 en overeenkomstige elektroden in het geheugengedeelte een lage spanning, zodat zich alleen onder deze elektroden een potentiaal- ja barrière bevindt (zie Figuur 2;. Het ladingpakket 20 wordt als gevolg 20 hiervan verdeeld over een potentiaalkuil gelegen ander de elektroden 22,21 en 44.

Op het tijdstip 14 = 0,5 ^usec. worden vanuit het besturings-register 13' via de bestoringslijn 62 de schakelelementen 28 en 29 zodanig geschakeld dat de transportelektroden 23 en 24 verbonden worden 25 met de kloklijnen 14 * en 171 die identiek worden aangestuurd als de kloklijnen 16’ en 19*. Het gevolg hiervan is dat nu links van de elektrode 24 het potentiaalverlcop in het halfgeleiderlichaam onveranderd blijft:, terwijl dit rechts van de elektrode 31 bepaald wordt door het kloJcpuls-patrojn op de signaallijnen 14,1 /,-16,19,14^171,1b' en 19' . Ten gevolge 30 van het klokpulspatroon worden in het halfgeleiderlichaam nu potentiaalbarrières gevormd onder de elektroden 22,23, respectievelijk 42,43 en 52,53 en overeenkomstige elektroden (Figuur 2e). Dit betekent dat het ladingpakket 25 onder de transportelektrode 24 geconcentreerd blijft, terwijl het ladingpakket 20 zich nu bevindt onder de elektroden 21,44.

35 Hiermee is dit ladingpakket 1 elektrode-afstand verschoven ten opzichte van de situatie op het tijdstip t„.

* f

Op het tijdstip t^ = 0,625 ^usec. (zie Figuur 2 ) bevinden zich potentiaalbarrières onder de transportelektroden 22,42,52 en soortgelijke 3301977 ' % EHN 10.698 9 elektroden in het geheugengedeelte. De ladingpakketten 20 en 25 verdelen zich nu onder drie (21,44,43) respectievelijk twee (24,23) e-lektroden. Op deze wijze wordt het ladingpakket 20 uit het opneenge-deelte 2 losgemaakt en overgebracht naar het geheugengedeelte 3. Ook 5 het ladingpakket 25 wordt vanaf nu onder invloed van het klokpuls-patrcon naar het geheugengedeelte overgebracht.

Het hierboven beschreven schakelpatroon wordt voortgezet totdat ophet tijdstip t = 149,5 ^usec. de schakelelanenten 88,89 (Figuur 1) zodanig worden geschakeld dat de transportelektroden 83 en 84 10 met de signaallijnen 14' en 17' zijn verbonden. Op dat moment worden alle transportelektroden in. zowel het opneemgedeelte als het geheugengedeelte bestuurd door middel van het klokpulspatroon op de lijnen 14,17,16,19,14^17^16^191. In elk van de transportkanalen 9 zijn nu de ladingpakketten die zich eerst bevonden onder de elektroden 15 22,24,32,34....82,84 als het ware qpgerékt tot een rij ladingpakketten die zich over praktisch het gehele kanaal in zowel het opneem- als het geheugengedeelte uitstrekt.

Deze ladingpakketten worden vervolgens naar het geheugengedeelte getransporteerd. Zo bevindt het ladingpakket 20 zich op het 20 tijdstip t = 150,375 ^usec. onder de elektroden 51,52,terwijl het van het ladingpakket 25 is gescheiden door een potentiaalbarriêre onder de elektrode 53 (zie Figuur 2^).

Cm de ladingpakketten 20,25,30,35...cp te slaan in het geheugengedeelte worden de transportelektroden in dit gedeelte successievelijk 25 op een vaste spanning gebracht. Zo warden op het tijdstip t = 150,5 yasec. de schakelelanenten 56 en 57 angeschakeld naar de lijnen 15 en 18 die elk een vaste spanning bezitten. Het resultaat is dat zich nu onder de elektrode 52 een potentiaalbarriêre bevindt waardoor het ladingpakket 20 in de potentiaalkuil onder de elektrode 51 wordt ge- u 30 fixeerd (zie Figuur 2r). Het klokpulsverloop heeft hierop geen invloed i i k meer, zoals blijkt uit de Figuren 2 , 2, 2 die de situatie ter plaatse van de elektroden 51,52,53,54 weergeven op de tijdstippen t = 150,625 ^usec., respectievelijk t = 150,75 ^usec. en t = 150,875 ^usec. Op het tijdstip t = 151 ^usec. worden via de schakelelanenten 58 en 59 de 35 transportelektroden 53 en 54 op de genoemde vaste spanningen gebracht zodat het ladingpakket 25 wordt opgeslagen onder elektrode 53. Deze procedure wordt voortgezet totdat op het tijdstip t = 300 ^usec. het oorspronkelijke ladingpatrcon uit het opneemgedeelte 2 geheel is opgeslagen 8301977 * t PHN 10.698 10 in het geheugengedeelte 3 en wel onder de elektroden 51,53...41,43 doordat deze elektroden en de elektroden 52,54...42,44 via schakelelementen 56,57,58,59.....46,47,48,49 verbonden zijn met de lijnen 15,15',18 en 18' die elk een vaste spanning hebben. Dit laatste kan bereikt worden via 5 aparte aansluitingen 65,68,65' en 68' of via gemeenschappelijke aansluit-punten 75 en 78.

De transportelektroden in het opneemgedeelte kunnen tot aan dit tijdstip worden bestuurd met de hierboven beschreven klokpulssignalen en daarna verbonden worden met de referentielijnen 15,17,15',17', waarbij 10 analoog aan het geheugengedeelte ook in het beeldopneemgedeelte po-tentiaalputten worden geïntroduceerd onder de elektroden 21,23...81,83.

Ook kunnen vanaf het itonent dat het oorspronkelijk onder de elektrode 84 gegenereerde ladingpakket zich heeft verdeeld onder elektroden links van de elektrode 82 de elektroden 83 en 84 vla de schakelele-15 menten 58 en 59 verbonden warden met de referentielijnen 15' en 17'.

Bij het verder doorschuiven van de gegenereerde lading naar het geheugengedeelte worden qp identieke wijze steeds meer elektroden qp de referentielijnen 15,17,15',17' aangesloten en vormen zich potentiaalkuilen onder de elektroden 83,81...23,21.

20 Dit heeft tot gevolg dat in een volgende integratieperiode integratie plaatsvindt onder deze elektroden in plaats van onder de elektroden 84,82...24,22. Qp deze wijze is interliniëren mogelijk.

Tijdens de integratieperiode wordt de informatie vanuit het geheugengedeelte overgeheveld naar één of meer uitgangsregisters 4; dit kan 25 een plaats vinden door de elktroden 51,52,53,54...41,42,43,44 van het geheugengedeelte successievelijk aan te sluiten op de signaallijnen 16,19,16',19' die van een klokpulssignaal zijn voorzien. Ten behoeve van kleurweergave worden 3 parallel geschakelde uitgangsregisters gebruikt, elk voor één van de kleurcomponenten. De signalen uit de uitgangs-30 registers 4 worden zo nodig versterkt met behulp van versterkers 6.

De inrichting van de Figuren 4 en 5 toont een beeldopneem-inrichting 1 met een tweefasenstruktuur. Deze bevat weer 600 transport-* elektroden in het opneemgedeelte 2 (waarvan in Figuur 4 slechts de elektroden 21,22,23,24,81,82,83,84 zijn getekend) en 600 transportelektroden 35 in het geheugendeel 3 (waarvan slechts de elektroden 41,42,43,44,51,52, 53,54 zijn getekend).

De elektroden 21,23,81 en 83 en overeenkomstige elektroden in het opneemgedeelte kunnen met behulp van schakelelementen 26,27,86,87 8301977 PHN 10.698 11 * etc. geschakeld worden tussen een referentielijn 15 en een lijn 14 waaraan een klókpuls kan worden toegevoerd. Cp dezelfde wijze worden de elektroden 41,43,51,53 en overeenkomstige elektroden in het geheugengedeelte geschakeld tussen de referentielijn 15 en de lijn 14 met behulp van scha-5 kelelementen 46,47,56,57.

Op analoge wijze worden de elektroden 22,24,82,84,42,44,52,54 geschakeld met behulp van schakelelementen 28,29,88,89,48,49,58,59 tussen de lijn 17 (klókpuls) en de referentielijn 18. De besturing van de schakelelementen 26,27,28,29....86,87,88,89 geschiedt weer met behulp van re-10 gisters 13, 13' terwijl ten behoeve van de referentielijnen 15,18 spanningen aangeboden kunnen worden cp de aansluitpunten 65,68. De klokpuls-patronen warden aangeboden cp de aansluitpunten 64 en 67. In het onderhavige voorbeeld zijn de klokpulslijnen voor het opneemgedeelte en het geheugengedeelte onderling doorverbonden; desgewenst kunnen de klokpuls-15 spanningen voor het geheugengedeelte apart worden aangeboden cp de aansluitpunten 66 en 69. Deze klokpulsen kunnen desgewenst tevens de hulp-elektronica voor het besturen van de registers 13, 13’ besturen.

In de uitvoeringsvorm van Figuur 4 bevat zowel het beeldopneem-gedeelte als het geheugengedeelte 600 elektroden. Zoals hieronder zal 20 worden beschreven kan onder elk van deze elektroden tegelijkertijd lading worden geïntegreerd of opgeslagen zodat in een beeldcpnametijd de dubbele hoeveelheid beeldlijnen wordt geïntegreerd, vergeleken met de inrichting van de Figuren 1 en 2.

De werking van een tweefasenbeeldcpneemmrichting volgens de 25 uitvinding zal thans nader worden besproken aan de hand van Figuur 5.

Figuur 5a toont de situatie in een gedeelte van een ladingstrans-portkanaal aan het einde van een integratieperiode cp een tijdstip t=o.

De integratie heeft plaats gevonden onder alle elektroden 21,22,23,24...

81,82,83,84 van het opneemgedeelte 2. Doordat onder elk van deze elektro-30 den een n-type implantatie 60 is aangebracht, bevindt zich onder elk van deze elektroden een potentiaalkuil indien zij via schakelelementen 26,27, 28,29....86,87,88,89 zijn verbonden met een vaste spanning op de signaallijnen 15,18. Het bijbehorende potentiaalverloop in het halfgeleiderli-chaam is in Figuur 5a weer met stippellijnen aangegeven. Na de integra-35 tieperiode zijn in de bij de elektroden 21,22,23,24 behorende potentiaal-kuilen ladingspakketten 20,25,30,35 verzameld.

De elektroden 41,42,43,44...51,52,53,54 zijn via schakelelementen 46,47,48,49....56,57,58,59 verbonden met de signaallijnen 14,17 waarop 8301977 ΕΉΝ 10.698 12 Μ · een 2-fasenklok wordt aangeboden. Als gevolg hiervan heeft het potentiaal-verloqp in de rechterhelft van Figuur 5a een geheel ander aanzien dan in de linkerhelft. De bijbehorende potentiaalkuilen in de rechterhelft worden geacht op het tijdstip t = o geen lading te bevatten.

5 Figuur 5b toont de inrichting op het tijdstip t^ = Q,25^usec.

nadat vanuit het register 13 het schakelelement 26 zodanig is geschakeld dat de elektrode 21 nu verbonden is met de kloklijn 14. Door het bijbehorende potentiaal verloop verplaatst het ladingspakket 20 zich naar een potentiaalkuil onder de elektrode 44.

10 Op het tijdstop - 0,5^usec. wordt de elektrode 22 verbonden met de kloklijn 17. Het daardoor in het onderliggende halfgeleiderlichaam optredende potentiaal verloop is nu (zie Figuur 5c) in de rechterhelft van het halfgeleiderlichaam identiek aan dat op het tijdstip t = o terwijl de ladingspakketten 20 en 25 verplaatst zijn naar potentiaalkuilen onder res-15 pectievelijk de elektroden 43 en 26.

Op analoge wijze als beschreven aan de hand van de 4-fasen-in-richting van de Figuren 1 en 2 worden de elektroden 23,24...81,82,83,84 vervolgens êên voor êên verbonden met de klöklijnen 14,17. Als gevolg hiervan worden de ladingspakketten in de richting van het geheugengedeel-20 te getransporteerd. Op het tijdstip t = 150yusec. is het ladingspakket 20 . onder de elektrode 51 aangekomen (zie Figuur 5d), terwijl het ladingspakket 25 zich onder de elektrode 53 bevindt. Op dat moment zijn alle elektroden verbonden met de klöklijnen 14,17.

Op het tijdstip t = 150,5^usec. wordt de elektrode 51 via het 25 schakelelement 56 verbonden met een vaste spanning op de referentielijn 15 (zie Figuur 5e). Vanaf dat manent wordt het ladingspakket 20 vastgehouden onder de elektrode 51. Op identieke wijze wordt vanaf t = 151^,usec. het ladingspakket 25 onder de elektrode 52 vastgehouden (zie Figuur 5f). Achtereenvolgens worden nu de andere elektroden in het geheugengedeelte 30 verbonden met de referentielijnen 15,18 totdat op het tijdstip t = 300^usec. onder alle elektroden in het geheugengedeelte potentiaalkuilen aanwezig zijn, waarin een ladingspatroon is opgeslagen, identiek aan dat in het op-neemgedeelte op het tijstip t = o.

De in het geheugengedeelte opgeslagen informatie kan weer gelei-35 delijk worden overgebracht naar uitleesregisters 4. Deze zijn nu bij voorkeur dubbel uitgevoerd waarbij de 600 lijnen afwisselend via een register voor oneven lijnen en een register voor even lijnen worden uitgelezen.

De door de registers 4 geleverde signalen worden zonodig weer versterkt 8301977 X t » * PHN 10.698 13 met behulp van versterkers 6.

Desgewenst kan de inrichting ook gebruikt worden voor het vastleggen van telkens êên scène, waarbij de informatie na één maal integreren wordt uitgelezen en wordt vastgelegd op een informatiedrager, zoals 5 bijvoorbeeld een magneetband.

De uitvinding kan ook worden toegepast in een inrichting voor meervoudig interliniëren, waarbij dan de aantallen elektroden in het op-neemgedeelte en het geheugengedeelte zodanig aan elkaar aangepast worden dat bij 1: n-interliniëring het beeldcpneengedeelte ry elektroden meer be-10 vat dan het geheugendeel. Daarnaast kan het principe van de uitvinding ook worden toegepast in een serie-parallel-serie geheugen (SPS-geheugen).

Door hierin op de hierboven geschetste wijze het transport en de opslag in het par allele gedeelte te doen plaats vinden kan daarin de informatie-dichtheid worden verdubbeld. Zo kan in een 2-faseninrichting in elk ka-15 naai onder elke elektrode een informatiebit worden opgeslagen.

20 25 30 35 8301977

Claims (7)

1. Ladinggekoppelde beeldopneeminrichting voor het opvangen van een stralingsbeeld en het omzetten daarvan in een elektrisch signaal, bevattende een halfgeleiderlichaam waarin aan een hoofdoppervlak een aantal van elkaar gescheiden ladingstransportkanalen zijn gedefinieerd 5 ten behoeve van ladingtransport van een stralingsgevoelig deel naar een géheugendeel waarbij het halfgeleiderlichaam aan hetzelfde hoofdoppervlak voorzien is van een isolerende laag waarop ten behoeve van ladingopslag en ladingtransport een elektrodenstelsel is aangebracht voor tweefasen- of vierfasentransport met het kenmerk dat tot het 10 elektrodenstelsel behorende elektroden zodanig afzonderlijk geschakeld kunnen worden tussen twee punten dat ofwel een kloksignaal voor het ladingtransport ofwel een referentieniveau kan worden aangeboden.

2. Beeldopneeminrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de elektroden geschakeld worden tussen het kloksignaal en het re- 15 ferentieniveau met behulp van schakelelementen die een MOS-trans istor bevatten.

3. Beeldopneeminrichting volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk dat de inrichting schakelelementen bevat voor het schakelen tussen het kloksignaal en het referentieniveau welke schakelelementen 20 vanuit registers worden bestuurd.

4. Beeldopneeminrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat het referentieniveau instelbaar is.

5. Beeldopneeminrichting volgens conclusie 1 voor 2-fasentransport met het kenmerk dat de beeldopneeminrichting tenminste één dubbel uit- 25 gevoerd uitleesregister bevat.

6. Beeldopneeminrichting volgens één der vorige conclusies met het kenmerk dat de elementen ten behoeve van besturing, uitlezing en versterking in hetzelfde halfgeleiderlichaam zijn gerealiseerd.

7. Beeldopneeminrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk 30 dat ten behoeve van 1:n-interliniëring het stralingsgevoelige deel ^ transportelektroden meer bevat dan het geheugendeel. 35 8301977