Прибор с зарядовой связью для автофокусировки изображений

(51)5 0 03 В 3/О Н У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(54) ПРИБОР С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ ДЛЯАВТОФОКУСИРОВКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ(57) Прибор с зарядовой связью дляавтофокусировки изображений относит"ся к области полупроводниковой электроники н может быть использован вкачестве датчика автофокусировки воптической аппаратуре. Целью изобретения является получение выходногосигнала, непосредственно характерирующего Фокусировку иэображения, Прибор содержит ряд фотодиодов, два канала, состоящих иэ последовательно Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть использовано в устройствах автофокусировки оптической аппаратуры, в частности в фотографических аппаратах.Целью изобретения является получение выходного сигнала, непосредственно характеризующего Фокусировку изображения.На фиг. 1 приведена схема функциональных частей прибора; на фиг. 2 - электрическая схема прибора; на фиг. 3-6 - структурные схеиы. функциональных частей прибора и эпю- ры потенциальных ям, индуцируемых 2соединенных секций накопления переноса заряда, секции переноса считывающего регистра, вькодного устрой ства считывающего регистра, входного устройства дополнительного регистра и выходного устройства дополнительного регистра. При этом данные цепочки входами подключены к четным и нечетным фотодиодаи, а вькодаии подключены к первому и второиу выходам секции переноса дополнительного регистра, на вькоде которого Формируется сигнал автофокусировки. Приор определяет сфокусированность изображения по максимуму коэффициента контрастности, который, в свою очередь, определяется по разнице выходных напряжений каналов; подключенных к четий и нечетньи. Фотодио.дам. 7 ил. в полупроводниковой подложке. поданным на электроды напряжением; на фиг. 7 - временные диаграммы напряжений на электродах.Схема Функциональных частей прибора включает (фиг. 1) ряд фотодиодов 1, секции 2 и 3 накопления и переноса зарядов, секции 4 и 5 переноса считывающих регистров, выходные .устройства б и 7 считывающих регистров, отдельные каналы 8 и 9 входного устройства дополнительного регистра 8 и 9, секцию 10 переноса дополнительного регистра и выходное устройство 11 дополнительного регистра.Электрическая схема прибора(Фиг, 2) содержит полупроводниковуюподложку 12. Ряд фоточувствительньжэлементов 1 содержит Фотодиоды 13 истопорные диффузионные шины 14 (непоказаны). Устройстна 2 и 3 накопления и переноса зарядов содержат разделительные 15, накопительные 16 изатворные 17 электроды, Устройстна2 и 3 переноса зарядов разделены наячейки соответственно фотодиодам 13.Секции 4 и 5 переноса считывающихрегистров содержат электроды 18 - 20переноса соответственно первой, второй и третьей фазам управляющегонапряжения (трехфазная система взята для примера), Выходные устройства6 и 7 считывающих регистров содержат экранирующие 21, выходные 22 иэкранирующие 23 электроды, стоки 24,тРанзистоРы сбРоса Тс 1 и Тсг, выходные транзисторы Тв, и Т нагрузочные транзисторы Т , и 7 , вывод 25затворов транзисторов сброса, вывод 26 стоков выходных транзисторов,вывод 27 затвора нагрузочных транзисторов, вывод 28 стоков транзисторов сброса и истоки 29 дополнительного регистра. Входное устройство дополнительного регистра имеетдва одинаковых параллельных канала 8и 9, один из которых содержит барьерный 30 и входной 31 электроды, а другой - барьерный и входной 33 электроды,35Секция 1 О переноса дополнительногорегистра содержит электродь 1 18 - 20,Выходное устройство 11 дополнительного регистра содержит экранирующие40электроды 21 и 23, сток 24, выходнойэлектрод 34, затвор 35, транзисторсброса Тсвьжоднои транзистор ТВЗнагрузочный транзистор Т вывод 25" Кзфзатвора транзистора сброса, вывод 26стока выходного транзистора, вывод4527 затвора нагрузочного транзистора и выход С дополнительного регистра.Выходные устройства (фиг. 2)для примера представлены с выходнымиэлектродами, подобными остальнымэлектродам, могут быть также выполнены в виде диффузионной области,имеющей тип проводимости, противоположный типу проводимости полупроводниковой подложки, причем транзистоРы сброса в этом случае не требуются,На Фиг. 3 - 6 приведены эпюры потенциальных ям, индуцируемых в полупроводниковой подложке 12 с диэлек. трическим слоем 36 поданным на электроды напряжением: штриховка обозначает уровень заполнения потенциальных ям зарядами, стрелки показывают направление перемещения зарядов,Сг и так далее - последовательные моменты времени, Я Ц и так,1 ф г далее - последовательные заряды. На фиг. 7 индексы Б соответствуют обозначениям на Фиг. 3 - 6.Прибор работает следующим образом.Фотогеиерированные заряды из ряда фоточувствительных элементов 1 в течение времени прямого хода по строке накапливаются в устройстве 2 переноса зарядов от нечетных фоточувствительных элементов и в устройстве 3 переноса зарядов от четных Фоточувствительньж элементов, Для этого (фиг. 3, эпюра 1 ) под накопительными электродами 16 индуцируют более глубокую потенциальную яму, чем под разделительными электродами 15, а на затворные электроды подают запирающее напряжение.После завершения накопления последовательным изменением напряжения на электродах 15 и 16 заряды переводят в регистры 4 и 5 под их электроды 18 (фиг, 3, эпюры 1 -1 ) и начинаг к ют очередной цикл накопления, Переведенные в регистры 4 и 5 заряды последовательным изменением напряжений на электродах 18 - 20 перемещают к выходным устройствам 6 и 7 считывающих регистров (фиг. 4 эпюры 1 - 1 )В 1 гЭлектроды 21 и 23 находятся под постоянным напряжением и экранируют выходной электрод 22 от наводок с электродов 18 - 20. Транзисторы сброса Тс ключевые. Через эти транзисторы раз в цикл, т,е. перед считыванием очередной строки, подают на выходные электроды 22 установочное напряжение, после чего оставляют эти электроды под плавающим потенциалом, Если выходные электроды 22 выполнены в виде диффузионной области в подложке 2, то транзисторы сброса Тне требуются, Заряд Ц, попадающий под электрод 22, индуцирует на этом электроде напряжение 1 Ц/С, где С - емкость нагрузки на этот электрод, С выходных электродов 22 импульсы напряженияпоступают на истоковые повторители,образованные транзисторами Т Т,и Т Тн. Стоки 24 служат длявывода считанных зарядов,Импульсы П и У Б с выходов А и Бэтих истоковых повторителей поступаютодновременно на оба канала 8 и 9входного устройства дополнительногорегистра, Канал, содержащий электроды 30 и 31, Формирует заряд ИУд,если Уд 1 с 131, Канал, содержащийэлектроды 32 и 33, формирует зарядц П, - Б если 1 Бд 1Ш 1. Таким образом, входное устройство доп олнитель ног о регис тра п оследовательно Формирует заряды Ц,фф Пдгде- порядковый номер заряда всчитьвающих регистрах 4 и 5.Формирование заряда Ц, происходитследующим образом (фиг. 5 и 6, эпюрыСи С 1). После появления импульсов Уд и У на электродах 30 -б33 снижают напряжение на истоках 29.Заряды из истоков 29 заполняют потенциальные ямы под этими электродами, Затем напряжение на истоках29 повывают до исходного уровня,при этом происходит перетекание зарядов обратно в сток 29 Заряд Ц;остается либо под электродом 31,либо под электродом 33.Далее заряд Я. поступает в секцию 10 переноса, электроды 18 - 20которой присоединены к одноименнымэлектродам считывающих регистров 4и 5, и перемещается к выходному устройству 11 дополнительного регистра(фиг, 5 и 6, эпюры С,- С,),Выходное устройство 11 дополнительного регистра имеет такую жесхему, как и выходные устройства 6и 7 считьвающих регистров, и Функционирует аналогичным образом. Экранирующие электроды 21 и 23, сток 24выходного устройства, а также вьводы 25 - 28 истокового повторителя итранзистора сброса присоединены кодноименным выводам выходных устройств 6 и 7 считывающих регистров.Особенностью дополнительного регистра является то, что его затвор 35имеет отдельный вьвод, а не присоединен к соответствующей шине, объединяющей электроды в секции, 9 пере- .носа, как это имеет место в считьва-ющих регистрах,Затвор 35 находится под запирающим напряжением, пока все заряды Я:.51 О 15 20 тов.25 Наилучшая фокусировка изображе 30 35 40 45 50 55 от= 1 до 1 = и, где и - число пар фоточувствительных элементов в ряду 1, не переходят в потенциальную яму под выходным электродом 34 (Фиг. 5 и 6, эпюра С ). В принципеЫустройство допускает накапливать под выходным электродом 34 любую порцию зарядов Я которая определяется1скважностью между отпирающими импульсами на затворе 35.Сигнальные импульсы на выходе С устройства УЦ2.1 О- У ;сТак как значения У и П 6 соответствуют распределенйю освещенности вдоль ряда фоточувствительных элементов, то размах импульсного выходного напряжения устройства дает сумму абсолютных значений производных от освещенности, взятых с шагом расположения Фоточувствительных элеменния наступает тогда, когда значение указанной суммы достигает максимума,Таким образом, устройство позволяет получать на выходе прибора с зарядовой связью напряжение, котороенепосредственно характеризует состояние Фокусировки, без обработки выходного напряжения на внешних устройствах, например в ЭВМ,Формула из об рет ения Прибор с зарядовой связью для автофокусировки изображений, содержащий ряд Фотодиодов, соединенные последовательно первую секцию накопления и переноса зарядов, первую секцию переноса считывающего регистра и первое выходное устройство считывающего регистра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения выходного сигнала, непосредственно характеризующего Фокусировку изображения, в него введены вторая секция накопления и переноса зарядов, секция переноса считьвающего регистра и выходное устройство считывающего регистра, соединенные последовательно аналогично первым, первый и второй отдельные каналы входного устройства дополнительного регистра и выходное устройство дополнительного регистра, причем группы из четных и нечетных диодов соединены с входа-,156990 5 ми различных секций накопления и переноса зарядов, первый и второй отдельные каналы входного устройства дополнительного регистра подключены5 входами к выходам первого и второго выходных устройств считывающих регистров соответственно, а выходамиприсоединены соответственно к первому и второму входам секции переносадополнительного регистра, выход которой соединен с выходным устройством дополнительного регистра,15 Ь 9790 83 30 ЗЗ 8018 Ю"М Л 35Я Р 9 М 3120 18 Д 21 ЗС 23 35ВдбЬ ,дъ Х 3 Ь О) ЕОс Фи,7Составитель Г. актор И, Дербак Техред И,яндык ль ников Корректор С, 1 Ке Ф ю еюЗаказ 1448 Тираж 375ВНИИ 11 И Государственного комитета по изоб113035, Москва, Ж, Ра Подписное и ГКНТ СС ям и открытиям наб., д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г,од, ул. Гагарина, 10