DE19802818A1 - Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, Verfahren und Vorrichtung zum Abbilden von CCD-Spannungen sowie Erzeugnis mit einem digitalen Signalprozessor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Bildaufnahmevorrich­ tung unter Verwendung eines ladungsgekoppelten Bauteils (CCD = charged coupled device). Außerdem betrifft sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abbilden von CCD-Spannun­ gen sowie ein Erzeugnis mit einem digitalen Signalprozessor zum Abbilden von CCD-Spannungen.

Wenn photoelektrische Wandler und CCDs eingesetzt werden, empfängt eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung im allge­ meinen das optische Bild eines Objekts und wandelt es in ein elektrisches Signal um. Ein CCD überträgt im photoelektri­ schen Bauteil, wie einer Photodiode, erzeugte Signalladungen in einer speziellen Richtung unter Verwendung einer Poten­ tialänderung in einem Substrat.

Eine herkömmliche Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung weist folgendes auf: mehrere photoelektrische Wandlerbereiche wie Photodioden (PD); Vertikal-CCD(VCCD)-Bereiche (auch als ver­ grabenes CCD oder BCCD = buried CCD bekannt), die zwischen den mehreren photoelektrischen Wandlerbereichen ausgebildet sind, um in diesen erzeugte Ladungen in vertikaler Richtung zu übertragen; einen Horizontal-CCD(HCCD)-Bereich zum Über­ tragen der vom VCCD-Bereich in vertikaler Richtung übertra­ genen Ladungen in horizontaler Richtung; und einen poten­ tialungebundenen Diffusionsbereich zum Erfassen und Verstär­ ken der in horizontaler Richtung übertragenen Ladungen und zum Ausgeben derselben an eine Peripherieschaltung.

Nun wird eine herkömmliche Festkörper-Bildaufnahmevorrich­ tung unter Bezugnahme auf die beigefügte Fig. 1 erläutert, die die Schnittstelle zwischen VCCD-Bereichen und einem HCCD-Bereich bei einer üblichen derartigen Vorrichtung zeigt.

Eine herkömmliche Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung weist folgendes auf: mehrere photoelektrische Wandlerbereiche 1 zum Wandeln eines Bildsignals in Form von Licht in ein elek­ trisches Signal; VCCD-Bereiche 2, die zwischen den photo­ elektrischen Wandlerbereichen 1 ausgebildet sind, um die in den Photodioden 1 erzeugten Bildladungen in vertikaler Rich­ tung zu übertragen; erste und zweite Tore 3a und 3b aus Po­ lysilizium, die um die Photodioden 1 herum ausgebildet sind; und einen HCCD-Bereich 4 zum Übertragen der aus den VCCD- Bereichen 2 übertragenen Bildladungen in horizontaler Rich­ tung.

An der Schnittstelle zwischen den VCCD-Bereichen 2 und dem HCCD-Bereich 4 sind Taktsignalleitungen B1, B2, B3 und B4 parallel zum HCCD und rechtwinklig zu den VCCDs ausgebildet, um die Ausbreitung von Ladungen entlang den VCCDs zu steu­ ern. Auf dem HCCD-Bereich 4 sind Taktsignalleitungen C1, C2, C3 und C4 wiederholt entlang demselben so ausgebildet, daß sie ihn bedecken und die Ausbreitung von Ladungen entlang demselben steuern. In einer Endstufe des HCCD-Bereichs 4 liegt ein Meßverstärker 5, der die übertragenen Ladungen erfaßt und verstärkt und sie schließlich an eine Periphe­ rieschaltung ausgibt. D. h., daß die in den photoelektri­ schen Wandlerbereichen 1 erzeugten und über die VCCD-Berei­ che 2 und den HCCD-Bereich 4 übertragenen Bildladungen durch den Meßverstärker 5 an die Peripherieschaltung ausgegeben werden.

Das an die Peripherieschaltung ausgegebene Bildsignal durch­ läuft verschiedene herkömmliche Signalverarbeitungsschritte. Der Pegel des Bildsignals, das derartige Schritte durchlau­ fen hat, hängt von den Signalerzeugungs- und Signalsammel­ eigenschaften der photoelektrischen Wandlerbereiche 1 wie auch von den Signalübertragungseigenschaften der VCCD-Berei­ che 2 und des HCCD-Bereichs 4 sowie den Ladungsmeßeigen­ schaften des Verstärkers 5 ab. Jedoch wird der Pegel des Bildsignals nicht als solcher ausgegeben. Nachdem er ver­ schiedene Signal-Verarbeitungsschritte durchlaufen hat, wird er hinsichtlich der Grenzen einer Bildanzeigevorrichtung, wie eines Fernsehers oder dergleichen, ausgegeben. Hinsicht­ lich der Pegel der Bildsignale eines Fernsehers beträgt die Differenz zwischen dem Spitzenwert eines Synchronisiersi­ gnals und dem Wert eines Luminanzsignals 1,0 Vpp. Dabei ist das Luminanzsignal auf 714 mV beschränkt, so daß ein Signal von mehr als 714 mV abgeschnitten wird. Anders gesagt, durchläuft eine in den photoelektrischen Wandlerbereichen 1 erzeugte Signalladung selbst dann, wenn sie mehr als 714 mV beträgt, die Signalverarbeitungsschritte, so daß sie auf 714 mV abgeschnitten wird, wodurch sich ein Signalpegel von 714 mV ergibt. Daher ergibt sich dasselbe Bild wie bei einem Signalpegel von ursprünglich 714 mV.

Bei den Bildsignal-Verarbeitungsschritten verringert eine Gammakorrektur die Signalpegel von mehr als 700 mV, wodurch Signalpegel von bis zu 1300 mV angezeigt werden können.

Fig. 1b zeigt zwei herkömmliche Übertragungsfunktionen. Die erste herkömmliche Übertragungsfunktion ist durch die ge­ strichelte Linie 10 dargestellt, und sie repräsentiert die Beziehung zwischen den Photodioden und dem CCD insgesamt, d. h. die Photodiodenspannung als Eingangswert und die CCD- Spannung als Ausgangswert. Die gerade, gestrichelte Linie 10 zeigt, wie ein CCD die Photodiodenspannung ohne Abschwächung überträgt.

Die zweite herkömmliche Übertragungsfunktion von Fig. 1b ist als durchgezogene Linie 12 dargestellt. Sie repräsentiert die Beziehung zwischen der CCD-Spannung und der Spannung nach der herkömmlichen Bildverarbeitung. Bis zu 714 mV be­ hält die Bildverarbeitung die CCD-Spannung ohne Abschwächung bei. Über einem Eingangspegel von 714 mV bildet die Bildver­ arbeitung jedoch den CCD-Ausgangsspannungspegel als 714 mV ab, d. h., daß sie zwingend dafür sorgt, daß der CCD-Span­ nungspegel nicht höher als 714 mV ist. Dies führt zu einem Detailverlust betreffend helle Objekte. Auf einem Monitor erscheint dies dem Betrachter als Auswaschung eines hellen Objekts.

Bei einer herkömmlichen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, bei der der Dynamikbereich von Bildsignalen während der Si­ gnalverarbeitung in einer Peripherieschaltung so eingestellt wird, daß sie auf dem Schirm z. B. eines Fernsehens ausge­ geben werden, besteht das folgende Problem. Selbst wenn eine in einem photoelektrischen Wandlerbereich erzeugte Signalla­ dung über 714 mV entspricht, wird sie beim Durchlaufen der Signalverarbeitungsschritte auf 714 mV abgeschnitten, wo­ durch sich dasselbe Bild wie bei einem ursprünglichen Signal von 714 mV ergibt. Im Sättigungszustand vergrößert sich nur die Schirmgröße eines Bilds.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung zu schaffen, bei der, abhängig von der Menge einfallenden Lichts, Bildladung, die hoher Hellig­ keit entspricht, mit vorbestimmter Rate abgeschnitten wird, um so ausgegeben zu werden, wobei mittlere oder niedrige Helligkeiten unverändert ausgegeben werden, um den Dynamik­ bereich zu vergrößern.

Diese Aufgabe ist durch die Festkörper-Bildaufnahmevorrich­ tung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.

Zusätzliche Merkmale und Aufgaben der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt und gehen teilweise aus dieser hervor, ergeben sich aber andererseits auch beim Aus­ üben der Erfindung. Die Aufgaben und andere Vorteile der Er­ findung werden durch die Maßnahmen erzielt, wie sie speziell in der Beschreibung, den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen dargelegt sind.

Es ist zu beachten, daß sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd für die beanspruchte Erfindung sind.

Die Zeichnungen, die beigefügt sind, um das Verständnis der Erfindung zu fördern, veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, deren Prinzipien zu erläutern.

Fig. 1a ist ein Layout einer Ausgangsstufe einer herkömmli­ chen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung;

Fig. 1b ist ein Kurvenbild für herkömmliche Übertragungs­ funktionen;

Fig. 2a ist ein Kurvenbild einer Übertragungsfunktion bei der Erfindung sowie einer herkömmlichen Übertragungsfunktion zum Vergleich;

Fig. 2b ist ein Layout einer Ausgangsstufe einer erfindungs­ gemäßen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht zu Fig. 2b entlang der Linie I-I' in Fig. 2b;

Fig. 4a bis 4c sind Profile, die Ladungsübertragungsvorgänge abhängig von der Menge einfallenden Lichts veranschaulichen;

Fig. 5a bis 5g sind Taktzeitpunktsdiagramme eines Ladungs­ übertragungsvorgangs; und

Fig. 5h bis 5g veranschaulichen Potentialprofile, die den Taktzeitpunkten der Fig. 5a-5g entsprechen.

Eine erfindungsgemäße Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung weist gemäß Fig. 2b folgendes auf: eine Vielzahl photoelek­ trischer Wandlerbereiche 20 zum Wandeln eines Bildsignals in ein elektrisches Signal; VCCD-Bereiche 21, die zwischen den photoelektrischen Wandlerbereichen 20 ausgebildet sind, um in diesen erzeugte Bildladungen in vertikaler Richtung zu übertragen; erste und zweite Polysiliziumtore 22a und 22b, die wiederholt auf den VCCD-Bereichen 21 ausgebildet sind; sowie erste und zweite HCCD-Bereiche 23a bzw. 23b zum Über­ tragen der über die VCCD-Bereiche übertragenen Bildladungen in horizontaler Richtung. Dabei werden Ionenimplantations­ prozesse für die ersten und zweiten HCCD-Bereich 23a bzw. 23b, die verschiedene Potentiale aufweisen müssen, mit ver­ schiedenen Bedingungen ausgeführt.

In die ersten und zweiten HCCD-Bereiche 22a und 22b werden unter dem ersten Polysiliziumtor 22a (oder dem zweiten Poly­ siliziumtor 22b) Barriereionen implantiert, um den Übertra­ gungsvorgang für Ladungen zu aktivieren. Obwohl durch die zweiphasige Signalabgabe jeweils ein Signal mit gleichem Pe­ gel an die ersten und zweiten Polysiliziumtore 22a bzw. 22b angelegt wird, ist die Differenz zwischen den Potentialni­ veaus der ersten und zweiten HCCD-Bereiche 23a bzw. 23b so gestaltet, daß eine Ladungsbewegung aktiviert wird.

Im Grenzbereich zwischen den ersten und zweiten HCCD-Berei­ chen 23a bzw. 23b sowie den VCCD-Bereichen 21 sind die ers­ ten und zweiten Polysiliziumtore 22a und 22b (denen abwech­ selnd die Taktsignale B1, B2, B3 und B4 zugeführt werden, wiederholt ausgebildet. Auf den ersten und zweiten HCCD-Be­ reichen 23a bzw. 23b sind die ersten und zweiten Polysili­ ziumtore 22a und 22b, an die abwechselnd Taktsignale C1, C2, C3 und C4 angelegt werden, wiederholt ausgebildet, und ein Barrieregate 24 ist in der Richtung der HCCD-Bereiche ausge­ bildet, so daß jeder HCCD-Bereich in mehrere Kanäle unter­ teilt ist.

Unter dem Barrieregate 24 ist ein Kanalstoppbereich 25 aus­ gebildet, damit die in den zweiten HCCD-Bereich 23b übertra­ gene Bildladung nicht in den ersten HCCD-Bereich 23a zurück­ kehrt. Unter einem Teil des Barrieregates 23, wo der Kanal­ stoppbereich 25 nicht ausgebildet ist, ist ein Kanalbereich 26 ausgebildet, um die Ladung vom ersten HCCD-Bereich 23a zum zweiten HCCD-Bereich 23b zu bewegen. In der Endstufe der ersten und zweiten HCCD-Bereiche 23a bzw. 23b ist ein poten­ tialungebundener Diffusionsbereich zum Erfassen und Ver­ stärken der Bildladung ausgebildet, wodurch diese an eine Peripherieschaltung ausgegeben wird. Dabei ist eine Barrie­ reschicht umgekehrt so ausgebildet, daß sie die Funktionen der ersten und zweiten HCCD-Bereiche 23a und 23b umkehren kann.

Nachfolgend wird das Potentialprofil dieser Festkörper-Bild­ aufnahmevorrichtung beschrieben. Es weist die folgende Rei­ henfolge auf: erster HCCD-Bereich < zweiter HCCD-Bereich < Kanalbereich unter dem Barrieregate < Kanalstoppschicht un­ ter dem Barrieregate. Wenn ein Taktsignal von niedrigem Pe­ gel an das Barrieregate 24 angelegt wird, hat das Potential­ profil die folgende Reihenfolge: erster HCCD-Bereich < zwei­ ter HCCD-Bereich < Kanalbereich unter dem Barrieregate < Ka­ nalstoppschicht unter dem Barrieregate.

Nun wird die Vertikalstruktur dieser erfindungsgemäßen Fest­ körper-Bildaufnahmevorrichtung im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert.

Diese Vorrichtung mit Vertikalstruktur umfaßt einen Bereich 28 mit vergrabenem ladungsgekoppeltem Bauteil (BCCD) (ein­ schließlich eines VCCD 21 und des ersten und zweiten HCCD- Bereichs 23a und 23b), wie in einer p-Wanne 27 eines Halb­ leitersubstrats ausgebildet; erste und zweite Polysilizium­ tore 22a und 22b, die durch Isolierschichten 29 gegeneinan­ der isoliert sind, mit photoelektrischen Wandlerbereichen 20 mit Ausbildung auf den BCCD-Bereichen 28; und ein Barriere­ gate 24, das unter den ersten und zweiten Polysiliziumtoren 22a und 22b ausgebildet ist, die auf den ersten und zweiten HCCD-Bereichen 23a bzw. 23b ausgebildet sind.

Dabei ist jedes der ersten und zweiten Polysiliziumtore 22a bzw. 22b, die im VCCD-Bereich 21 ausgebildet sind, so ausge­ bildet, daß es teilweise mit dem photoelektrischen Wandler­ bereich überlappt.

Nachfolgend wird für diese Vorrichtung die Funktion beim Übertragen von Ladungen erläutert.

Wie es in den Fig. 4a bis 4c dargestellt ist, die Ladungs­ übertragungsprofile abhängig von der Lichtmenge zeigen, wird, wenn Licht mit niedriger und mittlerer Intensität auf den photoelektrischen Wandlerbereich 20 fällt, die erzeugte Ladung über den ersten HCCD-Bereich 23a an den potentialun­ gebundenen Diffusionsbereich ausgegeben. D. h., daß keine Übertragung an den zweiten HCCD-Bereich 23b erfolgt.

Andererseits wird, wenn Licht hoher Intensität auf den pho­ toelektrischen Wandlerbereich 20 fällt, die Ladung im ersten HCCD-Bereich 23a über den VCCD-Bereich 21 übertragen, mit Ausnahme einer vorbestimmten Ladungsmenge, die im ersten HCCD-Bereich 23a verbleibt und an den zweiten HCCD-Bereich 23b übertragen wird. Dann wird sie über diesen zweiten HCCD- Bereich 23b an den potentialungebundenen Diffusionsbereich übertragen und dann ohne Erfassung in einem Rücksetz-Ableit­ bereich abgeleitet.

Nun werden weitere Einzelheiten des Vorgangs zum Übertragen von Ladungen erläutert.

Die Fig. 5a bis 5g sind zeitbezogene Taktsignaldiagramme für den Ladungsübertragungsvorgang, und die Fig. 5h bis 5g sind Potentialprofile, die den Taktsignal-Zeitpunkten entspre­ chen.

Wenn t zwischen 1 und 9 liegt, wurde ein Taktsignal hohen Pegels an das Barrieregate 24 angelegt, so daß im HCCD-Be­ reich keine Barriere ausgebildet wird. D. h., daß sich die im photoelektrischen Wandlerbereich 20 erzeugte Ladung über den VCCD-Bereich 21 im HCCD-Bereich befindet. Wenn die an den HCCD-Bereich übertragene Ladung einen geringen Wert auf­ weist (geringe oder mittlere Beleuchtungsintensität), was aufgrund der Potentialdifferenz zwischen dem ersten und zweiten HCCD-Bereich 23a und 23b der Fall ist, füllt sie nur den ersten HCCD-Bereich 23a auf. Wenn sie einen hohen Wert aufweist (hohe Beleuchtungsintensität), füllt ein vorbe­ stimmter Anteil den ersten HCCD-Bereich 23a auf, und der Rest derselben läuft zum zweiten HCCD-Bereich 23b. In diesem Zustand wird ein Taktsignal niedrigen Pegels an das Barrie­ regate 24 angelegt, so daß im Zentrum des HCCD-Bereichs eine Barriere ausgebildet wird, die diesen in zwei Kanäle aufteilt.

Anders gesagt, wird die Ladung auf den ersten und den zwei­ ten HCCD-Bereich verteilt. Wenn t dem Zeitpunkt 10 oder einem späteren Zeitpunkt entspricht, wird die Ladung durch ein Taktsignal mit hohem Pegel, das an die Tore im HCCD-Be­ reich angelegt wird, zum potentialungebundenen Diffusions­ bereich übertragen, so daß die über den ersten HCCD-Bereich 23a übertragene Ladung erfaßt wird, um an eine Peripherie­ schaltung ausgegeben zu werden. Anders gesagt, wird die über den zweiten HCCD-Bereich 23b übertragene Ladung ohne Erfas­ sung an den Rücksetz-Ableitbereich abgeleitet. Dabei wird die über den zweiten HCCD-Bereich 23b ohne Erfassung abge­ leitete Ladung, obwohl es ein Teil der gesamten Ladung ist, im Bildsignal-Verarbeitungsschritt abgeschnitten, so daß kein Signalverlust besteht.

Fig. 2a zeigt Kurvenverläufe zweier Übertragungsfunktionen, die die Spannung von photoelektrischen Wandlerbereichen, z. B. Photodioden, auf ein Ausgangssignal abbilden. Wie es nachfolgend erörtert wird, kann das Ausgangssignal im Fall analoger Kartierung von einer Bildaufnahmevorrichtung her­ rühren, oder es kann im Fall einer digitalen Karte von einem digitalen Signalprozessor herrühren.

Die erste Übertragungsfunktion in Fig. 2a ist als gestri­ chelte Linie 14 dargestellt, und sie entspricht der herkömm­ lichen Übertragungsfunktion 12 von Fig. 1b. Die zweite Über­ tragungsfunktion ist mit durchgezogener Linie dargestellt und entspricht der Erfindung. Diese Übertragungsfunktion 16 bildet einen Bereich von Werten über 0-714 mV auf den Be­ reich von 0-714 mV ab. Hierbei beträgt der tatsächlich abgebildete Eingangsbereich null bis ungefähr 1200-1300 mV, mit einer oberen Grenze von 1200 mV, wie in Fig. 2a darge­ stellt.

Die Übertragungsfunktion 16 von Fig. 2a bildet 100% der Spannungen von den Photodioden auf ein Ausgangssignal für den Bereich von 0 bis 50% des maximalen Ausgangssignals ab, d. h. 50% (740 mV) = 357 mV. Zwischen dem Punkt von 50% und dem maximalen Eingangswert, hier 1200 mV, bildet die Übertragungsfunktion einen Bruchteil des Eingangssignals ab. Beim Beispiel von Fig. 2a bildet die Übertragungsfunktion 16 mit einem Faktor von 0,6 ab, oder sie schwächt mit diesem Faktor, nämlich 714 mV/1200 mV.

Eine erfindungsgemäße Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung weist den Vorteil auf, daß sie eine Signalladung betreffend hohe Beleuchtungsintensität mit vorbestimmtem Bruchteil ver­ ringert und ausgibt, so daß ein Signal mit niedriger oder mittlerer Beleuchtungsintensität den eigentlichen Wert hat, während ein bei hoher Beleuchtungsintensität aufgenommenes Signal einen Pegel aufweist, der nicht durch Bildsignal-Ver­ arbeitungsschritte beschnitten wird.

Claims (26)

1. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, gekennzeichnet durch:

• - eine Vielzahl photoelektrischer Wandlerbereiche (PD, 20);
• - VCCD-Bereiche zum Übertragen von in den photoelektrischen Wandlerbereichen erzeugten Bildladungen in vertikaler Rich­ tung;
• - HCCD-Bereiche zum Verteilen der Bildladungen auf einen Kanal oder zwei Kanäle, abhängig vom Wert der in vertikaler Richtung übertragenen Bildladung, um sie in horizontaler Richtung zu übertragen; und
• - einen potentialungebundenen Diffusionsbereich zum Er­ fassen nur der Bildladung, wie sie über einen der Kanäle der HCCD-Bereiche übertragen wurde, und zum Ableiten der Bildla­ dung, die über den anderen Kanal übertragen wurde, ohne sie zu erfassen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes und ein zweites Polysiliziumgate (22a, 22b), die ge­ geneinander isoliert sind und die wiederholt auf den VCCD- und HCCD-Bereichen sowie Grenzflächen zwischen diesen ausge­ bildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und/oder zweite Polysiliziumgate (22a, 22b), wie sie auf den VCCD-Bereichen (21) ausgebildet sind, zumin­ dest einen der photoelektrischen Wandlerbereiche (20) teil­ weise überlappt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, gekenn­ zeichnet durch ein Barrieregate (24), das in der Ladungs­ laufrichtung des HCCD-Bereichs (23) unter dem ersten und dem zweiten Polysiliziumgate (22a, 22b) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Bildladungen von den VCCD-Bereichen (21) an den HCCD-Bereich (23) übertragen werden, ein Taktsignal hohen Pegels an das Barrieregate (24) angelegt wird, während dann, wenn die Übertragung der Bildladungen an den HCCD-Be­ reich beendet wird, ein niedriges Taktsignal an es angelegt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das Taktsignal niedrigen Pegels an das Bar­ rieregate angelegt wird, unter demselben eine Barriere­ schicht ausgebildet wird, so daß der HCCD-Bereich (23) in den ersten und zweiten Unterkanal (23a, 23b) unterteilt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Barrieregate (24) ein Kanalstoppbereich teil­ weise und wiederholt ausgebildet ist, um zu verhindern, daß die Bildladungen in Rückwärtsrichtung übertragen werden.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in einem der zwei Unterkanäle (23a, 23b) des HCCD-Bereichs (23) eine Barriere (34) zeit­ weilig so ausgebildet wird, daß Potentialniveaus Stufen­ überdeckung aufweisen.

9. Verfahren zum Abbilden eines Bereichs von Spannungen von einem CCD auf einen Standardbereich von Spannungen, wo­ bei das CCD eine Vielzahl photoelektrischer Wandler (20), eine Vielzahl von Vertikal-CCD-Bereichen (21) und einen Ho­ rizontal-CCD-Bereich (23) zum Transportieren von Ladungen von den photoelektrischen Wandlern aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte, um einen erhöhten Bereich von Spannungen vom CCD abzubilden:

• - Erzeugen eines ersten Typs von Bildsignal, das durch einen Monitor anzuzeigen ist, entsprechend einem ersten Bereich von Spannungen von den photoelektrischen Wandlern durch Übertragen von ungefähr 100% jedes Spannungspegels von den photoelektrischen Wandlern, wobei der erste Bereich niedrige Intensitäten des auf die photoelektrischen Wandler fallenden Lichts repräsentiert und er einen ersten Bezugswert als Obergrenze aufweist;
• - Erzeugen eines zweiten Typs von Bildsignal, das durch einen Monitor anzuzeigen ist und das einem zweiten Bereich von Spannungen von den photoelektrischen Wandlern ent­ spricht, durch Übertragen eines vorbestimmten ersten Bruch­ teils jedes Spannungspegels von den photoelektrischen Wand­ lern, wobei sich der zweite Bereich von ungefähr dem ersten Bezugswert bis zu einer Obergrenze eines zweiten Bezugswerts erstreckt, der wesentlich größer als die Obergrenze des Standardbereichs von Spannungen ist, wobei der zweite Be­ reich mittlere und hohe Pegel der Intensität des auf die photoelektrischen Wandler fallenden Lichts repräsentiert; und
• - Erzeugen eines dritten Typs von Bildsignal, das durch einen Monitor anzuzeigen ist und einem dritten Bereich von Spannungen von den photoelektrischen Wandlern entspricht, durch Abschneiden jedes Spannungspegels in diesem dritten Bereich auf den zweiten Bezugswert, wobei jeder Spannungs­ pegel im dritten Bereich vor dem Abschneiden größer als der zweite Bezugswert ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der erste vorbestimmte Bruchteil in einem ersten Unterbe­ reich von Werten des zweiten Bereichs einem zweiten vorbe­ stimmten Bruchteil entspricht;
• - der erste vorbestimmte Bruchteil für einen zweiten Unter­ bereich von Werten des zweiten Bereichs einem dritten vorbe­ stimmten Bruchteil entspricht;
• - der dritte vorbestimmte Bruchteil kleiner als der zweite vorbestimmte Bruchteil ist; und
• - der Schritt zum Erzeugen eines zweiten Typs von Signal folgende Unterschritte umfaßt:
  • - Erzeugen eines vierten Typs von Bildsignal, das durch einen Monitor anzuzeigen ist und dem ersten Unterbereich von Spannungen entspricht, durch Übertragen des vorbestimmten zweiten Bruchteils jedes Spannungspegels im ersten Unterbe­ reich, der sich von ungefähr dem ersten Bezugswert bis zu einer Obergrenze eines dritten Bezugswerts entspricht, und wobei der erste Unterbereich mittlere Intensitäten des auf die photoelektrischen Wandler fallenden Lichts repräsen­ tiert; und
  • - Erzeugen eines fünften Typs von Bildsignal, das durch einen Monitor anzuzeigen ist, entsprechend dem zweiten Un­ terbereich von Spannungen, durch Übertragen des vorbestimm­ ten dritten Bruchteils jedes Spannungspegels im zweiten Un­ terbereich, der sich von ungefähr dem dritten Bezugswert bis zur Obergrenze des zweiten Bezugswerts erstreckt, und wobei der zweite Unterbereich hohe Intensitäten des auf die photo­ elektrischen Wandler fallenden Lichts repräsentiert.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bezugswert ungefähr 50% des zweiten Bezugswerts beträgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Obergrenze des Standardbereichs 714 mV beträgt und der zweite Bezugswert im Bereich von un­ gefähr 1200 mV bis 1300 mV liegt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte erste Bruchteil im Bereich von ungefähr 55% bis 60% liegt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Erzeugens des zweiten Typs von Bildsignal ein digitales Verarbeiten des zweiten Bereichs von Werten umfaßt, und der Schritt des Erzeugens des dritten Typs von Bildsignal digitales Verarbeiten des dritten Bereichs von Werten umfaßt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Erzeugens des zweiten Typs von Bildsignal ein selektives Aufteilen des HCCD-Be­ reichs oder eines der mehreren VCCD-Bereiche in mindestens einen ersten und zweiten Unterkanal umfaßt, um den ersten vorbestimmten Bruchteil zu übertragen, während Ladungen ver­ worfen werden, wie sie durch den ersten oder zweiten Unter­ kanal transportiert werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das HCCD selektiv aufgeteilt wird.

17. Vorrichtung zum Abbilden eines Bereichs von Spannungen von einem CCD auf einen Standardbereich von Spannungen, wo­ bei das CCD eine Vielzahl photoelektrischer Wandler (20), eine Vielzahl von Vertikal-CCD-Bereichen (21) und einen Ho­ rizontal-CCD-Bereich (23) zum Transportieren von Ladungen von den photoelektrischen Wandlern aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung zum Abbilden eines erhöhten Bereichs von Spannungen folgendes aufweist:

• - eine erste Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Typs von Bildsignal, das durch einen Monitor anzuzeigen ist, entspre­ chend einem ersten Bereich von Spannungen von den photoelek­ trischen Wandlern durch Übertragen von ungefähr 100% jedes Spannungspegels von den photoelektrischen Wandlern, wobei der erste Bereich niedrige Intensitäten des auf die photo­ elektrischen Wandler fallenden Lichts repräsentiert und er einen ersten Bezugswert als Obergrenze aufweist;
• - eine zweite Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Typs von Bildsignal, das durch einen Monitor anzuzeigen ist und das einem zweiten Bereich von Spannungen von den photoelek­ trischen Wandlern entspricht, durch Übertragen eines vorbe­ stimmten ersten Bruchteils jedes Spannungspegels von den photoelektrischen Wandlern, wobei sich der zweite Bereich von ungefähr dem ersten Bezugswert bis zu einer Obergrenze eines zweiten Bezugswerts erstreckt, der wesentlich größer als die Obergrenze des Standardbereichs von Spannungen ist, wobei der zweite Bereich mittlere und hohe Pegel der Inten­ sität des auf die photoelektrischen Wandler fallenden Lichts repräsentiert; und
• - eine dritte Einrichtung zum Erzeugen eines dritten Typs von Bildsignal, das durch einen Monitor anzuzeigen ist und einem dritten Bereich von Spannungen von den photoelektri­ schen Wandlern entspricht, durch Abschneiden jedes Span­ nungspegels in diesem dritten Bereich auf den zweiten Be­ zugswert, wobei jeder Spannungspegel im dritten Bereich vor dem Abschneiden größer als der zweite Bezugswert ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der erste vorbestimmte Bruchteil in einem ersten Unterbe­ reich von Werten des zweiten Bereichs einem zweiten vorbe­ stimmten Bruchteil entspricht;
• - der erste vorbestimmte Bruchteil für einen zweiten Unter­ bereich von Werten des zweiten Bereichs einem dritten vorbe­ stimmten Bruchteil entspricht;
• - der dritte vorbestimmte Bruchteil kleiner als der zweite vorbestimmte Bruchteil ist; und
• - die zweite Einrichtung so betreibbar ist, daß sie folgen­ des ausführt:
  • - Erzeugen eines vierten Typs von Bildsignal, das durch einen Monitor anzuzeigen ist und dem ersten Unterbereich von Spannungen entspricht, durch Übertragen des vorbestimmten zweiten Bruchteils jedes Spannungspegels im ersten Unterbe­ reich, der sich von ungefähr dem ersten Bezugswert bis zu einer Obergrenze eines dritten Bezugswerts entspricht, und wobei der erste Unterbereich mittlere Intensitäten des auf die photoelektrischen Wandler fallenden Lichts repräsen­ tiert; und
  • - Erzeugen eines fünften Typs von Bildsignal, das durch einen Monitor anzuzeigen ist, entsprechend dem zweiten Un­ terbereich von Spannungen, durch Übertragen des vorbestimm­ ten dritten Bruchteils jedes Spannungspegels im zweiten Un­ terbereich, der sich von ungefähr dem dritten Bezugswert bis zur Obergrenze des zweiten Bezugswerts erstreckt, und wobei der zweite Unterbereich hohe Intensitäten des auf die photo­ elektrischen Wandler fallenden Lichts repräsentiert.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste Bezugswert ungefähr 50% des zweiten Bezugswerts beträgt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Obergrenze des Standardbereichs 714 mV beträgt und der zweite Bezugswert im Bereich von un­ gefähr 1200 mV bis 1300 mV liegt.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte erste Bruchteil im Bereich von ungefähr 55% bis 60% liegt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung ein programmier­ ter digitaler Signalprozessor ist und die dritte Einrichtung ein programmierter digitaler Signalprozessor ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung aus dem Horizon­ tal-CCD-Bereich oder den mehreren Vertikal-CCD-Bereichen be­ steht und sie so betreibbar ist, daß sie den jeweiligen Be­ reich in steuerbarer Weise in mindestens einen ersten und einen zweiten Unterkanal aufteilt, um den ersten vorbestimm­ ten Bruchteil zu übertragen, während Ladungen verworfen wer­ den, wie sie durch den ersten oder zweiten Unterkanal über­ tragen werden.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der HCCD-Bereich steuerbar unterteilbar ist.

25. Erzeugnis, das in Verbindung mit einem digitalen Si­ gnalprozessor zu verwenden ist, um einen Bereich von Span­ nungen von einer Bildaufnahmevorrichtung in einen Standard­ bereich von Spannungen abzubilden, wobei die Bildaufnahme­ vorrichtung eine Vielzahl photoelektrischer Wandler (20), eine Anzahl von Vertikal-CCD-Bereichen (21) und einen Hori­ zontal-CCD-Bereich (23) zum Transportieren von Ladungen von den photoelektrischen Wandlern aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dieses Erzeugnis zum Abbilden eines erhöhten Bereichs von Spannungen folgendes aufweist:

• - eine erste Programmcodeeinrichtung, die dafür sorgt, daß der digitale Signalprozeß folgendes ausführt: Erzeugen eines zweiten Typs von durch einen Monitor anzuzeigenden Bildsignalen, die einem zweiten Bereich von Spannungen von den photoelektrischen Wandlern entsprechen;
• - Ignorieren eines ersten Typs von durch den Monitor anzu­ zeigenden Bildsignalen, die einem ersten Bereich von Span­ nungen von den photoelektrischen Wandlern entsprechen, wobei der erste Bereich Licht niedriger Intensitäten, wie es auf die photoelektrischen Wandler fällt, repräsentiert und er als Obergrenze einen ersten Wert aufweist; Übertragen eines vorbestimmten ersten Bruchteils jedes Spannungspegels von den photoelektrischen Wandlern, wobei sich der zweite Be­ reich von ungefähr dem ersten Bezugswert bis zu einer Ober­ grenze eines zweiten Bezugswerts erstreckt, der wesentlich größer als die Obergrenze des Standardbereichs der Spannun­ gen ist, wobei der zweite Bereich Licht mittlerer und hoher Intensitäten, wie es auf die photoelektrischen Wandler fällt, repräsentiert; und
• - eine zweite Programmcodeeinrichtung, die dafür sorgt, daß der digitale Signalprozessor folgendes ausführt: Erzeugen eines dritten Typs von durch einen Monitor anzuzeigenden Bildsignalen, die einem dritten Bereich von Spannungen von den photoelektrischen Wandlern entsprechen, durch Abschnei­ den jedes Spannungspegels im dritten Bereich von Spannungen auf den zweiten Bezugswert, wobei jeder Spannungspegel im dritten Bereich vor dem Abschneiden größer als der zweite Bezugswert ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die in vertikaler Richtung übertragene Bildladung einem Signal niedriger oder mittlerer Beleuchtungsintensität entspricht, von den zwei Kanälen des HCCD-Bereichs einer, in dem die Ladung erfaßt wird, zum Übertragen der Ladung verwendet wird, während dann, wenn es ein Signal entsprechend hoher Beleuchtungsintensität ist, ein vorbestimmter Anteil der Bildladung im Kanal verbleibt, um erfaßt zu werden, während der Rest der Bildladung zum anderen Kanal läuft, um nicht erfaßt zu werden.