DE2842346A1 - IMAGE SCANTER IN SOLID TECHNOLOGY - Google Patents
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Description
Sony Corp. TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER S78P147Sony Corp. TER MEER MÜLLER STEINMEISTER S78P147
- 7 BESCHREIBUNG - 7 DESCRIPTION
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildabtastvorrichtung in Festkörpertechnik, die ladungsverkoppelte Bildwandlerelemente enthält und nachfolgend auch mit ihrer englischen Abkürzung als CCD (= Clharge C_oupled E)evice) bezeichnet sind. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Festkörper-Bildabtastvorrichtung - im folgenden auch als "Bildsensor" bezeichnet - für ein sog. Zeilensprung-Übertragsystem.The invention relates to a solid state image sensing device, the charge coupled image transducer elements and hereinafter also referred to by its English abbreviation as CCD (= Clharge C_oupled E) evice) are. In particular, the invention relates to a solid-state image scanning device - hereinafter also referred to as an "image sensor" denotes - for a so-called interlaced transfer system.
Den Aufbau eines üblichen CCD-Festkörper-Bildsensors mit Zeilensprungübertrag zeigt die Fig. 1: Auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat, beispielsweise aus Silizium, ist eine Mehrzahl von Lichtempfängerabschnitten, d. h. Sensorbereichen 1, ausgebildet, die als Bildelemente in zwei Richtungen nach Spalten und Zeilen ausgerichtet sind, nämlich in Horizontalrichtung und in dazu senkrechter Vertikalrichtung. Ein Vertikal-Schieberegister 2 - ebenfalls in CCD-Bauweise - liegt außerhalb längs einer Seite jedes Sensorbereichs 1 in Vertikalrichtung, und ein CCD-Horizontal-Schieberegister 3 ist gemeinsam für jedes Vertikal-Schieberegister 2 entlang einer Endseite angeordnet. Bei der Fernseh-Videobildsignalerzeugung beispielsweise werden die während des Vertikal-Austastintervalls in Abhängigkeit von der einfallenden Lichtmenge in den Sensorbereichen 1 erzeugten Signalladungen in das zugeordnete Vertikal-Schieberegister 2 übertragen, während in jeder Horizontal-Austastlücke die einzelnen Signalladungen in jedem der Vertikal-Schieberegister 2 sequentiell in das Horizontal-Schieberegister 3 überschrieben werden. Die sich ergebende Signalladung wird in jedem der Horizontal-Bildintervalle über eine Ausgangs t am Horizontal-Schieberegister 3 ausgelesen. In diesem Fall erfolgt der Ladungsübertrag von jedem Sensorbereich 1 des Vertikal-Schiebe- registers 2 beispielsweise in jeder zweiten Horizontalzeile, und während eines geradzahligen Bild- oder HalbbildintervallsThe structure of a conventional CCD solid-state image sensor with interlaced transfer is shown in FIG. 1: On a common A semiconductor substrate, for example made of silicon, is a plurality of light receiving sections, i.e. H. Sensor areas 1, which are aligned as picture elements in two directions by columns and rows, namely in the horizontal direction and in the vertical direction perpendicular thereto. A vertical shift register 2 - also in CCD design - lies outside along one side of each sensor area 1 in the vertical direction, and a CCD horizontal shift register 3 is arranged in common for each vertical shift register 2 along one end side. In television video image signal generation for example, the during the vertical blanking interval are dependent on the amount of incident light in the sensor areas 1 generated signal charges are transferred to the associated vertical shift register 2, while in each horizontal blanking interval the individual signal charges in each of the vertical shift registers 2 sequentially be overwritten in the horizontal shift register 3. The resulting signal charge is in each of the horizontal frame intervals read out via an output t on the horizontal shift register 3. In this case, the charge is transferred from each sensor area 1 of the vertical sliding register 2, for example, in every other horizontal line, and during an even-numbered picture or field interval
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wird das Signal in jedem der Sensorbereiche 1 für jede zweite Horizontalzeile ausgelesen. Während eines geradzahligen Bild- oder Halbbildintervalls dagegen wird das Signal in jedem Sensorbereich 1 für die restlichen (ebenfalls jeweils jede zweite) Horizontalzeilen ausgelesen. Das heißt, das Auslesen erfolgt im ßeilensprung oder "verschachtelt".the signal is read out in each of the sensor areas 1 for every second horizontal line. During an even Frame or field interval, on the other hand, the signal in each sensor area is 1 for the remaining (also in each case every other) horizontal lines read out. This means that the read-out takes place in leaps and bounds or "nested".
Selbst bei einem solchen Festkörper-Bildsensor ist jedoch eine sog. Gamma-(T )-Korrektur erwünscht, um eine bestimmte Beziehung zwischen dem auf die Bildsensorbereiche einfallenden Licht und einem elektrischen Ausgangssignal sicherzustellen. Als y-Korrekturverfahren kann beispielsweise in Betracht kommen die überschüssigen elektrischen Ladungen in eine "Überlauf-Senke oder einen "überlauf"-Drainbereich abzuleiten, der - um ein überstrahlen zu vermeiden - steuerbar ist. In diesem Fall dient eine Elektrode zur Steuerung einer Potentialbarriere oder eines Potentialwalls zwischen dem Sensorbereich und der Überlauf-Senke, um damit die Menge an überschüssigen Ladungen zu steuern und die erwünschte 9" -Korrektur zu bewirken. Diese Elektrode ist unabhängig von den anderen Elektroden,verbunden mit der Schwierigkeit, daß eine leitende Schicht zusätzlich hergestellt werden muß mit der Folge, daß ein ohnehin schon relativ komplizierter Halbleiteraufbau zusätzlich komplex wird und sich große Fertigungsschwierigkeiten zeigen.However, even in such a solid-state image sensor, a so-called gamma ( T) correction is desired in order to ensure a certain relationship between the light incident on the image sensor areas and an electrical output signal. As a y correction method, for example, the excess electrical charges can be used to divert the excess electrical charges into an "overflow sink or an" overflow "drain area, which can be controlled in order to avoid overexposure. In this case, an electrode is used to control a potential barrier or a potential wall between the sensor area and the overflow sink in order to control the amount of excess charge and to effect the desired 9 "correction. This electrode is independent of the other electrodes, associated with the difficulty that an additional conductive layer has to be produced, with the result that an already relatively complicated semiconductor structure becomes additionally complex and great manufacturing difficulties arise.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Festkörper-Bildabtastvorrichtung zu schaffen, die sich vergleichsweise einfach herstellen läßt und bei der eine gesteuerte /"-Korrektur möglich ist, um überhöhte, also überschiessende elektrische Ladungen an einen Überlauf-Drainbereich abzuführen.It is therefore an object of the invention to provide a solid-state image scanning device to create which can be produced comparatively easily and in which one is controlled / "- Correction is possible to avoid excessive, ie excessive dissipate electrical charges to an overflow drain region.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Eine alternative Lösung nach der Erfindung ist im Patentanspruch 10 enthalten=A solution to this problem according to the invention is specified in claim 1. An alternative solution according to the invention is contained in claim 10 =
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Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous further developments of the inventive concept are characterized in subclaims.
Wie oben erwähnt,ist die Erfindung in erster Linie auf eine Festkörper-Bildabtastvorrichtung mit Zwischenzeilen- oder Zeilensprung-Übertrcig gerichtet und weist eine integrierte Überlaufsenke auf. Das Halbleitersubstrat enthält eine Mehrzahl von Sensorbereichen, die nach Zeilen und Spalten geordnet einen wesentlichen Teil des Halbleiterplättchens einnehmen. Auf einer Endseite der Sensorbereiche ist ein Schieberegister angeordnet, während die überlaufsenke auf der anderen Seite der Zeilen-Sensorbereiche ausgebildet ist. Eine Übertrageleketrode überdeckt einen Teil des Schieberegisters, und ein Übertrag-Gatebereich liegt zwischen den Bildelementen und dem Schieberegister und wird beim Signalladungsübertrag in das Schieberegister mit einer Taktspannung beaufschlagt, um während der Horizontal-Austastlücken am Übectrag-Gatebereich einen Potentialwall zu erzeugen. Eine Sensorelektrode überdeckt gemeinsam den Sensorbereich, und ein Überlaufsteuerbereich liegt zwischen dem Sensorbereich und der Überlaufsenke. Die Sensorelektrode wird zu bestimmten Zeitpunkten in den jeweils ausgewählten Horizontal-Austastlücken mit bestimmten Spannungswerten beaufschlagt. Diese an der Sensorelektrode liegenden Spannungswerte steigen während der ausgewählten Horizontal-Austastlücken allmählich an und führen zu der erwünschten V-Korrektur.As mentioned above, the invention is primarily directed to one Solid-state image scanning device directed with interline or interlaced transfer and has an integrated Overflow sink. The semiconductor substrate includes a plurality of sensor areas which, arranged according to rows and columns, occupy a substantial part of the semiconductor wafer. A shift register is arranged on one end side of the sensor areas, while the overflow sink is on the other Side of the line sensor areas is formed. A transfer electrode covers part of the shift register, and a carry gate area lies between the picture elements and the shift register and is used when the signal charge is transferred into the Shift register with a clock voltage applied to during the horizontal blanking gaps at the transfer gate area to create a potential wall. A sensor electrode jointly covers the sensor area and an overflow control area lies between the sensor area and the overflow sink. The sensor electrode is in at certain times applied to the selected horizontal blanking intervals with certain voltage values. This on the sensor electrode lying voltage values gradually rise and lead during the selected horizontal blanking intervals to the desired V-correction.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:The invention and advantageous details are described below in exemplary embodiments with reference to the drawing explained in more detail. Show it:
Fig. 1 in schematischer Darstellung den bereits erläuterten Aufbau einer Festkörper-Bildabtastvorrichtung mit Zwischenzeilen- oder Zeilensprungübertrag; 351 with a schematic representation of the structure of a solid-state image scanning device already explained Interline or interlace carry; 35
Fig. 2 die Draufsicht auf einen wesentlichen Teil einesFig. 2 is a plan view of an essential part of a
Ausführungsbeispiels für eine Festkörper-Bildabtast-Embodiment for a solid-state image scanning
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- 10 vorrichtung gemäß eier Erfindung;- 10 device according to an invention;
Fig. 3 und 4 die stark vergrößerte schematische Querschnittdarstellung gesehen in Richtung der Pfeile an den Schnittlinien III-JII bzw. VI-VI in Fig. 1;3 and 4 show the greatly enlarged schematic cross-sectional illustration seen in the direction of the arrows on the section lines III-JII and VI-VI in Fig. 1;
Fig. 5 in graphischer Darstellung den Zusammenhang zwischen einei Spannung, die zwischen einem Sensorbereich und einem Überlauf-Steuerbereich zugeführt wird und einem Minimumpotential;Fig. 5 is a graph showing the relationship between a voltage between a sensor area and is supplied to an overflow control region and a minimum potential;
Fig. 6A, 6B und 6C die zeitbezogene Darstellung von Spannungsimpulsen
zur Erläuterung der Betriebsweise der Erfindung;
156A, 6B and 6C show the time-related representation of voltage pulses for explaining the mode of operation of the invention;
15th
Fig. 7 bis 9 Potentialdiagramme zur Erläuterung einzelner Betriebsarten eines erfindungsgemäßen Bildsensors;7 to 9 potential diagrams for explaining individual operating modes of an image sensor according to the invention;
Fig. 10 ein Schaubild zur Erläuterung einer Speicherladung im Sensorbereich zu einzelnen Zeitpunkten bei Ände10 is a diagram for explaining a storage charge in the sensor area at individual points in time for changes
rung der auf den Bildsensor eingestrahlten Lichtintensität; tion of the light intensity irradiated on the image sensor;
Fig. ] 1 eine 'J"-Korrekturkurve und
25Figure 1 shows a 'J' correction curve and
25th
Fig. 12 in graphischer Darstellung den Verlauf eines Minimumpotentials bei automatischer Einstellung der Empfindlichkeit.12 shows the course of a minimum potential in a graphical representation with automatic setting of the sensitivity.
Bei einem der oben in Bezug auf Fig. 1 erläuterten ähnlichen Festkörper-Bildsensor gemäß der Erfindung wird ein gemeinsames Halbleitersubstrat verwendet, auf dem eine Anzahl von Sensorbereichen 1, d. h. Lichtempfängerbereichen nach horizontalen Zeilen und vertikalen SpaLten geordnet vorgesehen ist. Weiterhin sind VertikaL-Schieberegister 2 und ein Horizontal-Schieberegister 3 vorhanden.In one of the similar ones discussed above with reference to FIG Solid-state image sensor according to the invention, a common semiconductor substrate is used on which a number of sensor areas 1, i. H. Light receiving areas arranged in horizontal rows and vertical columns is. There are also vertical shift registers 2 and a horizontal shift register 3.
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Die Besonderheiten der Erfindung werden nun unter Bezug auf die Fig. 1 bis 4 anhand eines Beispiels und ohne Einschränkung des Erfindungsgedankens erläutert:The special features of the invention will now be described with reference to FIGS. 1 to 4 by way of example and without restriction of the inventive concept explained:
Fig. 2 zeigt einen Teil eines Bildsensnrs, bei dem die Sensorbereiche 1 und ein wesentlicher diesen zugeordneter Teil dargestellt ist, während - wie erwähnt - die Fig. 3 und 4 die Querschnittsansichten, gesehen in Richtung der Pfeile an den Schnittlinien III-III bzw. VI-VI in Fig. 2} veranschaulichen. In diesen Figuren ist mit Bezugshinweis 4 ein HaIbleitersubstrat, etwa ein Siliziumsubstrat mit P-Leitfähigkeit bezeichnet, das oberflächenseitig mit einer Isolationsschicht 5, beispielsweise einer SO^-Schicht, bedeckt ist. Bei dem in dem Figuren veranschaulichte)) Beispiel ist das Vertikal-Schieberegister als versenktet K.ma] ausgebildet.Fig. 2 shows a part of an image sensor in which the sensor areas 1 and an essential part assigned to them is shown, while - as mentioned - FIGS. VI-VI in Fig. 2 } illustrate. In these figures, reference 4 denotes a semiconductor substrate, for example a silicon substrate with P conductivity, which is covered on the surface with an insulation layer 5, for example an SO ^ layer. In the example illustrated in the figure, the vertical shift register is designed as a countersunk K.ma].
Zu diesem Zweck wird bei der Herstellung ein N-leitender Bereich 6 über die Hauptfläche 4a streifen- oder bandförmig ausgebildet, um das Schieberegister 2 zu erhalten. Ein Kanalbegrenzerbereich 7 mit dem Substrat 4 entsprechender Leitfähigkeit wird in hoher Verunreinigungskonzentration im Substrat 4 erzeugt, um die benachbarten Sensorbereiche 1 voneinander und außerdem vom Schieberegister 2 zu trennen, was in Fig. 2 schraffiert angedeutet ist; auch diese Bereiche 7 sind auf die Hauptfläche 4a ausgerichtet. Ein Überlauf-Steuerbereich 8 mit dem Substrat 4 entsprechender Leitfähigkeit wird ebenfalls über die Hauptfläche 4a im Substrat 4 erzeugt, und ein Überlauf-Drain- oder Senkenbereich 9 mit N-Leitfähigkeit und hoher vom Substrat 4 unterschiedlicher Verunreinigungskonzentration wird angrenzend an jeden der Sensorbereiche 1 durch den Überlauf-Steuerbereich 9 hindurch erzeugt. Außerdem wird im Substrat 4 zwischen jedem Sensorbereich 1 und dem zugeordneten Schieberegister 2 ein Gatebereich 10 mit P-Leitfähigkeit erzeugt.For this purpose, an N-conductor is used during manufacture Area 6 is designed in the form of a strip or band over the main surface 4a in order to obtain the shift register 2. A Channel delimiter region 7 with the substrate 4 corresponding Conductivity is generated in a high concentration of impurities in the substrate 4 around the adjacent sensor areas 1 separated from each other and also from shift register 2, what is indicated in Fig. 2 hatched; these areas 7 are also aligned with the main surface 4a. An overflow control area 8 with the conductivity corresponding to the substrate 4 is also transmitted via the main surface 4a in the substrate 4 generated, and an overflow drain or well region 9 with N-conductivity and higher from the substrate 4 different Impurity concentration becomes adjacent to each of the sensor areas 1 through the overflow control area 9 generated. In addition, a gate area is created in the substrate 4 between each sensor area 1 and the associated shift register 2 10 generated with P conductivity.
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Jedes Schieberegister 2 besteht aus einem Übertragbereich 11, der in Vertikalrichtung in Ausrichtung auf jeden zugeordneten Sensorbereich 1 vorhanden ist. Beim dargestellten Beispiel gehört das Vertikal-Schieberegister 2 zum Typ mit zweiphasigem Takt. In diesem Fall besteht jeder Übertragbereich aus beispielsweise einem Teil mit einer relativ dünnen Isolierschicht 5A und einem Teil der eine dicke Isolationsschicht 5B umfaßt. Auf den isolierenden Schichten 5A und 5B sind Elektroden 12A und 12B erzeugt, die ein sog. Übertrag-Gate 13A bzw. einen Speicherbereich 13B bilden. Die beiden Elektroden 12A und 12B im Übertragbereich 11 sind elektrisch verbunden.Each shift register 2 consists of a carry area 11, which is present in the vertical direction in alignment with each associated sensor area 1. In the example shown the vertical shift register 2 is of the two-phase clock type. In this case, there is any carry-over area of, for example, a part with a relatively thin insulating layer 5A and a part of a thick insulating layer 5B includes. Electrodes 12A and 12B, which act as a so-called carry gate, are produced on the insulating layers 5A and 5B 13A and a memory area 13B, respectively. The two electrodes 12A and 12B in the transfer area 11 are electrical tied together.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel sind die Isolationsschichten 5A und 5B unter den Elektroden 12A und 12B in der Dicke voneinander verschieden ausgebildet, um eine Differenz zwischen den Potentialtiefen am Übertraggate 13A bzw. im Speicherbereich 13B des Vertikal-Schieberegisters 2 zu erzielen. Die unterschiedliche Potentialtiefe kann jedoch auch durch unterschiedliche Verunreinigungskonzentration erreicht werden anstelle der Ausbildung von unterschiedlichen Schichtstärken für die Isolationsschichten. In diesem zweitgenannten Fall sind die Isolationsschichten 5A und 5B unter den Übertrag- und Speicherelektroden 12A bzw. 12B gleich, jedoch ist in diesem Fall unter der Übertragelektrode 12A ein flacher P-leitender Bereich vorgesehen. Dieser P-Bereich kann beispielsweise durch selektive Ionen-Inplantation erzeugt werden.In the example shown in FIG. 4, the insulation layers are 5A and 5B below electrodes 12A and 12B in FIG Thicknesses formed different from each other in order to avoid a difference between the potential depths at the transfer gate 13A and im To achieve storage area 13B of the vertical shift register 2. The different potential depth can, however can also be achieved by different impurity concentrations instead of the formation of different ones Layer thicknesses for the insulation layers. In this the second case are the insulating layers 5A and 5B under the transfer and storage electrodes 12A and 12B, respectively the same, but in this case a flat P-type area is provided under the transfer electrode 12A. This P-range can be achieved, for example, by selective ion implantation be generated.
Der Gatebereich 10 zwischen jedem der Sensorbereiche 1 und dem zugeordneten Vertikal-Schieberegister 2, der beispielsweise eine dem Substrat 4 entsprechende Leitfähigkeit aufweist, wird durch einen im Substrat 4 liegenden Bereiche gebildet, der eine höhere Verunreinigungskonzentration aufweist als das Substrat 4 und auf dessen Hauptfläche 4a ausgerichtet ist. Über die obere Oberfläche des Bereichs 14 erstreckt sich die Isolationsschicht 5?beispielsweise dieThe gate area 10 between each of the sensor areas 1 and the associated vertical shift register 2, which has a conductivity corresponding to the substrate 4, for example, is formed by an area in the substrate 4 which has a higher concentration of impurities than the substrate 4 and on its main surface 4a is aligned. The insulation layer 5? Extends over the upper surface of the area 14. for example the
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Isolationsschicht 5B, die durch-die Gateelektrode 15 überdeckt ist. Die Gateelektrode 15 des Gatebereichs 10, die jedem der Sensorbereiche 1 entspricht,und die Elektroden 13A und 13B jedes Übertrag-Bereichs 11 im Vertikal-Schieberegister 2 werden gemeinsam erzeugt, wie in Fig. 2 durch eine strichpunktierte Linie a angedeutet ist, oder werden elektrisch miteinander verbunden, um eine gemeinsame Spannung zuführen zu können. In diesem Fall werden die Verunreinigungskonzentrationen der Bereiche 10 und 11 oder die Dicken der Isolationsschichten so gewählt, daß die Minimumpotentiale im Gatebereich immer " flach" sind , se.Löst wenn die den Bereichen 10 und 11 zugeordneten Elektroden mit der gleichen Spannung beaufschlagt werden. Anschlüsse tr., und tr„ sind abwechselnd mit jeweils übernächsten Übertragbereichen 11 verbunden.Insulation layer 5B, which is covered by gate electrode 15 is. The gate electrode 15 of the gate region 10 corresponding to each of the sensor regions 1 and the electrodes 13A and 13B of each carry area 11 in the vertical shift register 2 are generated jointly, as indicated in FIG. 2 by a dash-dotted line a, or are electrically connected to each other in order to be able to supply a common voltage. In this case, the impurity concentrations of areas 10 and 11 or the thicknesses of the insulation layers selected so that the minimum potentials are always "flat" in the gate area, see if the electrodes assigned to the areas 10 and 11 with the the same voltage can be applied. Connections tr., And tr "are alternating with the next but one transfer areas 11 connected.
Der Überlauf-Steuerbereich 8 weist beispielsweise die dem Substrat 4 entsprechende Leitfähigkeitsart, jedoch mit höherer Verunreinigungskonzentration auf und ist ebenfalls auf die Hauptfläche 4a ausgerichtet. Eine Steuerelektrode 17 liegt über die Isolationsschicht 5 am Bereich 16.The overflow control region 8 has, for example, the conductivity type corresponding to the substrate 4, but with a higher conductivity Impurity concentration and is also aligned with the main surface 4a. A control electrode 17 lies above the insulation layer 5 on the area 16.
Die Sensorbereiche 1 werden durch eine Sensorelektrode 18 über der Isolationsschicht 5 gebildet, durch die Licht hindurchgeht. Die Sensorelektrode 18 und die Steuerelektrode 17 des zugeordneten Überlauf-Steuerbereichs 8 bestehen aus einer kontinuierlichen transparenten gemeinsamen Elektrode oder sind elektrisch miteinander verbunden und werden über eine Klemme t mit einer gemeinsamen Spannung beaufschlagt.The sensor areas 1 are formed by a sensor electrode 18 over the insulation layer 5, through which light passes. The sensor electrode 18 and the control electrode 17 of the associated overflow control area 8 consist of a continuous transparent common electrode or are electrically connected to each other and are connected via a terminal t has a common voltage applied to it.
Die jeweiligen Bereiche 6, 7, 9, 14 und 16 können mittels einer bekannten Technik hergestellt werden, beispielsweise mittels eines selektiven DiffusionsVerfahrens, durch Ionenimplantation oder dergleichen. Die einzelnen Elektroden 15, 12A und 12B werden durch selektives Abscheiden von polykristallinen Siliziumschichten hergestellt, die durch eine entsprechend gewähLte Verunreinigungsdotierung einen niedri-The respective areas 6, 7, 9, 14 and 16 can by means of a known technique, for example by means of a selective diffusion process, by ion implantation or similar. The individual electrodes 15, 12A and 12B are made by selective deposition of polycrystalline Silicon layers are produced, which have a low level of
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gen Widerstand erhalten. Das Aufbringen kann durch ein chemisches Dampfabscheidungsverfahren erfolgen, die Isolationsschichten werden vorzugsweise durch Oxidieren der Oberflächen dieser Schichten erzeugt, und die Transparentelektrode, die die Sensorelektrode 18 und die Überlauf-Steuerelektrode 17 bildet, überdeckt die Isolationsschicht 5. Eine Licht abschirmende Schicht 19 überdeckt alle Bereiche außer den Sensorbereichen 1. Diese Abschirmschicht 19 besteht beispielsweise aus Aluminium. Für diesen Fall einer leitenden Abschirmschicht überdeckt sie die auf den jeweiligen Elektroden vorhandene Isolationsschichtreceived resistance. The application can be done by a chemical vapor deposition process Isolation layers are preferably created by oxidizing the surfaces of these layers, and the transparent electrode, which forms the sensor electrode 18 and the overflow control electrode 17, covers the insulation layer 5. A light-shielding layer 19 covers all areas except the sensor areas 1. This shielding layer 19 is made of aluminum, for example. In this case, a conductive shielding layer covers the insulation layer present on the respective electrodes
Wie oben erwähnt, werden gemäß der Erfindung die Sensorelektrode 18 jedes Sensorbereiahs und die Steuerelektrode 17 des entsprechenden Überlauf-Steuerbereichs 8 in elektrischer Hinsicht gemeinsam ausgebildet. Unter der Bedingung, daß die gemeinsame Spannung beide Elektroden 17 und 18 beaufschlagt, tritt eine Differenz zwischen den Minimumpotentialen am Sensorbereich 1 und am Überlauf-Steuerbereich auf. Im dargestellten Beispiel wird das Minimumpotential an jeder Oberfläche auftreten, an der es mit dem Oberflächenpotential übereinstimmt. Diese Potentialdifferenz ändert sich mit der zugeführten Spannung. Beim oben erläuterten Beispiel ist die Oberflächenverunreinigungskonzentration des Sensorbereichs 1 mit der des Substrats 4 übereinstimmend, und die Oberflächenverunreinigungskonzentration des Überlauf-Steuerbereichs 8 ist höher gewählt als jene des Sensorbereichs 1. Für diesen Fall wird bei gleicher Schichtdicke der jeweiligen Isolationsschichten 5 von 0,3 μπι am Sensorbereich 1 bzw. am Überlauf-Steuerbereich 8 die Oberflächenverunreinigungskonzentration des Sensorbereichs 1As mentioned above, according to the invention, the sensor electrode 18 of each sensor section and the control electrode 17 of the corresponding overflow control area 8 in electrical Respect trained together. On condition that the common voltage is applied to both electrodes 17 and 18, a difference occurs between the minimum potentials at sensor area 1 and at the overflow control area on. In the example shown, the minimum potential will occur on every surface that is equal to the surface potential matches. This potential difference changes with the applied voltage. In the case of the above For example, the surface contamination concentration of the sensor area 1 is the same as that of the substrate 4, and the surface impurity concentration of the overflow control portion 8 is set higher than that of the Sensor area 1. For this case, with the same layer thickness of the respective insulation layers 5 of 0.3 μm Sensor area 1 or on the overflow control area 8, the surface contamination concentration of the sensor range 1
14 -3
beispielsweise 5 χ 10 cm und jene des Steuerbereichs14 -3
for example 5 χ 10 cm and that of the control area
15 _3
zu 5 χ 10 cm gewählt, so daß - wenn sich bei Anlegen der Spannung 0, an die Sensor- bzw. Steuerelektrode 17
bzw. 18 an der Klemme t die jeweiligen Oberflächenpotentiale
-f und -t ergeben - die Potentialdifferenz zwischen15 _3
selected to 5 χ 10 cm, so that - if the respective surface potentials -f and -t result when the voltage 0 is applied to the sensor or control electrode 17 or 18 at the terminal t - the potential difference between
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~f und "f bei ansteigender Spannung 0 groß wird, wie die Kurven 20 und 21 der Darstellung von Fig. 5 erkennen lassen. Beim obigen Beispiel werden die Oberflächenverunreinigungskonzentrationen des Sensorbereichs 1 und des Steuerbereichs 8 so gewählt, daß sich eine Differenz ergibt. In einigen Fällen ist es jedoch möglich, daß der Sensorbereich 1 und der Steuerbereich 8 mit konstanter Oberflächenverunreinigungskonzentration ausgelegt werden und die Dicken der Isolationsschichten unter den Elektroden 18 und 17 des Sensorbereichs 1 und des Steuerbereichs 8 auch bei unterschiedlicher Wahl der Oberflächenkonzentration - verschieden gewählt werden, und zwar so, daß die Dicke der Isolationsschicht des Sensorbereichs 1 geringer ist als die des Steuerbereichs 8.~ f and "f becomes large with increasing voltage 0, as can be seen from the curves 20 and 21 of the illustration of FIG. 5. In the above example, the surface contamination concentrations of the sensor area 1 and the control area 8 are selected so that there is a difference In some cases, however, it is possible that the sensor area 1 and the control area 8 are designed with a constant surface impurity concentration and the thicknesses of the insulation layers under the electrodes 18 and 17 of the sensor area 1 and the control area 8 are selected differently, even if the surface concentration is different, and in such a way that the thickness of the insulation layer of the sensor area 1 is less than that of the control area 8.
1515th
Wie weiter unten erläutert wird, ändert sich bei diesem Aufbau die Differenz ( ~y ~ ~f ) zwischen den Oberflächen-As will be explained below, the difference ( ~ y ~ ~ f) between the surface
S CS C
Potentialen am Überlauf-Steuerbereich 8 und an den Sensorbereichen 1, d. h- die Höhe des Potentialwalls oder der Potentialbarriere zwischen den Sensorbereichen 1 mit Steuerbereich 8 und der überlaufsenke 9 ändert sich in Abhängigkeit von der Größe der an der Klemme t zugeführten Span-Potentials at the overflow control area 8 and at the sensor areas 1, d. h- the height of the potential wall or the potential barrier between the sensor areas 1 with control area 8 and the overflow sink 9 changes as a function on the size of the voltage applied to terminal t
nung 0 , so daß der überlaufende Betrag an Ladungsträgern von den Sensorbereichen 1 steuerbar ist.voltage 0, so that the overflowing amount of charge carriers from the sensor areas 1 can be controlled.
2525th
Aus Gründen der besseren Verständlichkeit der späteren Erläuterung werden die Sensorbereiche 1 in Fig. 2 in jeder Horizontalzeile untereinander aufeinanderfolgend mit S1, S0, S^, und die Übertragbereiche 11 der entsprechen-For reasons of better understanding of the later explanation, the sensor areas 1 in Fig. 2 in each horizontal line successively with S 1 , S 0 , S ^, and the transfer areas 11 of the
den Vertikal-Schieberegister 2 mit T1, T9, T-., be-the vertical shift register 2 with T 1 , T 9 , T-., loading
zeichnet. Die Elektroden jedes zweiten Übertragbereichs, also für T1, T_, T5, ,sind mit dem Anschluß t.. verbunden, während die übrigen, ebenfalls jeweils zweiten Übertragbereiche, also T2, T4, Tg, gemeinsam an dendraws. The electrodes of every second transfer area, ie for T 1 , T_, T 5 , are connected to the terminal t .., while the remaining, likewise second transfer areas, ie T 2 , T 4 , Tg, are connected together to the
Anschluß t2 angeschlossen sind.Terminal t 2 are connected.
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Nachfolgend wir d die Betriebsweise der soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Festkörper-Bildabtastvorrichtung erläutert: In the following we d the mode of operation of the so far described solid-state image scanning device according to the invention explains:
Während des Vertikal-Austastintervalls oder der Bildaustastlücke werden die der auftreffenden Lichtmenge entsprechenden Signalladungen von den Sensorbereichen 1 in die zugeordneten Übertragbereiche 11 des Vertikal-Schieberegisters 2 übertragen, was nachfolgend als "Auslesen" bezeichnet ist. Die Anschlüsse t ^ und t „ des Vertikal-Schieberegisters 2 werden durch zweiphasige Taktimpulse 0 1 und 0 2 beaufschlagt, was in den Fig. 6A bzw. 6B dargestellt ist, um die Signalladungen sequentiell während der Horizontal-Austastlücke in einer Richtung in den angrenzenden Übertragbereich zu übertragen, d. h. um die Signalladung während jeder Horizontalzeile in das in Fig. gezeigte Horizontal-Schieberegister 3 zu überschreiben. Das Signal für jede Horizontalzeile wird dann während des Horizontal-Abtastintervalls über den Anschluß t abgefragt.During the vertical blanking interval or the image blanking interval, the signal charges corresponding to the amount of light incident are transferred from the sensor areas 1 to the assigned transfer areas 11 of the vertical shift register 2, which is referred to below as "read out". The terminals t 1 and t 1 of the vertical shift register 2 are acted upon by two-phase clock pulses 0 1 and 0 2, which is shown in FIGS Transfer area to transfer, ie to overwrite the signal charge during each horizontal line in the horizontal shift register 3 shown in FIG. The signal for each horizontal line is then interrogated via terminal t during the horizontal scanning interval.
Die Fig. 7 bis 9 verdeutlichen den Verlauf von Minimumpotentialen an den Einzelbereichen der Fig. 3. In dieser Schaubilddarstellung sind die jeweiligen Minimumpotentiale an der Überlauf-Senke 9, am Überlauf-Steuerbereich 8, am Sensorbereich 1, am Übertrag-Gate 10 und am Speicherbereich 13B mit J ,,, f , ^f , -f und ·$ , bezeichnet, und die Potentiale bei jeweils anliegenden Spannungen sind bei entsprechender Kennzeichnung jeweils durch eine Indexziffer unterschieden. Fig. 7 verdeutlicht die Verhältnisse bei der Betriebsart Lichtempfang und Speicherung. In diesem Fall wird dem Anschluß t eine Spannung solcher Größe zugeführt, daß eine tiefe Potentialwanne am Sensorbereich 1 auftritt, d. h. eine hohe positive Spannung 0 . Zum Zeitpunkt t der Vertikal-Austastlücke, die dem7 to 9 illustrate the course of minimum potentials in the individual areas of FIG Memory area 13B is denoted by J ,,, f, ^ f, -f and · $, and the potentials at voltages applied are each differentiated by an index number if they are identified accordingly. 7 illustrates the relationships in the operating mode light reception and storage. In this case, the terminal t is supplied with a voltage of such magnitude that a deep potential well occurs at the sensor area 1, ie a high positive voltage 0. At the time t of the vertical blanking interval that the
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Beginn eines ungeradzahligen Halbbildintervalls entspricht, werden die den Anschlüssen t ., t _ des Vertikal-Schieberegisters zugeführten Spannungen 0 .. und 0^ ? als positive Spannungen mit festgelegtem Pegel gewählt, wie in denCorresponds to the beginning of an odd-numbered field interval, the voltages 0 .. and 0 ^ ? chosen as positive fixed-level voltages, as in Figs
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Fig. 6A und 6B angedeutet. In diesem Fall wird die den6A and 6B indicated. In this case the den
Anschluß t beaufschlagende Spannung 0 abgesenkt, was s sTerminal t applied voltage 0 lowered what s s
zum Minimumpotential (vgl. Fig. 8) führt, so daß die Potentialwanne des Sensorbereichs 1 ausreichend flach wird (vgl. Potential J s-t) r während die Potentialwanne im Speicherbereich des Übertragabschnitts 11, der dem Sensorbereich 1 entspricht, ausreichend tief wird (vgl. Potential j , 2)· Als Folge davon werden die in Abhängigkeit von der auftreffenden Lichtmenge in den einzelnen Sensorbereichenleads to the minimum potential (see Fig. 8), so that the potential well of the sensor area 1 becomes sufficiently shallow (see potential J s -t) r while the potential well in the storage area of the transfer section 11, which corresponds to the sensor area 1, becomes sufficiently deep ( see. potential j are 2) · A l s a result, the function of the incident light amount in the individual sensor fields
S1, S-/ S3, erzeugten und gespeicherten Signalladungen (Ladungsträger) übertragen oder in die Speicherbereiche der Übertragbereiche T.,, T„, T , ausgelesen, wasS 1 , S- / S 3 , generated and stored signal charges (charge carriers) are transferred or read out into the storage areas of the transfer areas T. ,, T “, T, what
in Fig. 8 durch einen Pfeil b angedeutet ist. Während der Vertikal-Austastlücke wird nachfolgend beispielsweise die Spannung 0 „ am Anschluß t„ auf der oben erwähnten positiven Spannung gehalten, und die am Anschluß t.. zugeführte Spannung 0 1 wird abgesenkt, beispielsweise auf 0 Volt, wie in den Fig. 6A und 6B verdeutlicht. Damit werden die einzelnen Ladungen für jeden zweiten Übertragbereich T1,is indicated in Fig. 8 by an arrow b. During the vertical blanking interval, for example, the voltage 0 "at terminal t" is kept at the above-mentioned positive voltage, and the voltage 0 1 supplied at terminal t .. is lowered, for example to 0 volts, as in FIGS 6B clarifies. This means that the individual charges for every second transfer area T 1 ,
T , T5, in die restlichen Übertragbereiche T„, T.,T, T 5 , into the remaining carry-over areas T ", T.,
Tfi, überschrieben, d. h. die Ladungen von jeweilsT fi , overwritten, ie the charges of each
zwei Übertragbereichen werden miteinander addiert. Anders ausgedrückt: Die Signalladungen auf jedem der Sensorbereiche S1, S^, S , werden jenen auf den benachbar-two carry-over areas are added together. In other words: The signal charges on each of the sensor areas S 1 , S ^, S, are those on the neighboring
ten Sensorbereichen S2, S , S , überlagert. Die Ladungen werden sodann in üblicher Weise in den Vertikal- und Horizontal-Austastlücken in das Horizontal-Schieberegister übertragen, gemäß der Erfindung jedoch wird für eine bestimmte Anzahl von ausgewählten Horizontal-Austastlücken eine T~Korrektur durchgeführt. In Fig. 6 werden zum Ladungsübertrag ein Impuls P und weitere Impulse in den Horizontal-Austastlücken den Anschlüssen t.. und t„ zugeführt. Da in der gewählten Darstellung die Zeitdauer der Impulse nur schematisch angegeben ist, stimmen die Länge der Vertikal-Austastlücken usw. nicht genau. In anderen Worten: Die den Anschlüssen t .. und t 2 während der Horizon-th sensor areas S 2 , S, S, superimposed. The charges are then transferred to the horizontal shift register in the usual manner in the vertical and horizontal blanking intervals, but according to the invention a T correction is carried out for a certain number of selected horizontal blanking intervals. In FIG. 6, a pulse P and further pulses in the horizontal blanking intervals are supplied to the connections t .. and t ″ for charge transfer. Since the duration of the impulses is only indicated schematically in the selected representation, the length of the vertical blanking intervals etc. is not exactly correct. In other words: the connections t .. and t 2 during the horizon-
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tal-Austastlücke zugeführten Spannungen liegen beide niedrig, beispielsweise bei 0 Volt, während zwischen jedem der Übertragbereiche T , T-, T , und jedem der Sensorbereiche S1, S9, S , die Potentialbarriere J mitThe voltages supplied to the valley blanking interval are both low, for example at 0 volts, while the potential barrier J is between each of the transfer areas T, T, T, and each of the sensor areas S 1 , S 9, S
relativ hohem Wert 3 (vgl. Fig. 9) auftritt. In zugeordneten Zeitpunkten t^, t , t_, innerhalb der Ho-relatively high value 3 (see. Fig. 9) occurs. In assigned Times t ^, t, t_, within the ho-
rizontal-Austastlücke wird der Anschluß t mit SpannungenTerminal t becomes rizontal blanking interval with voltages
0 .., 0 2, 0 -., beaufschlagt, die stufenweise in der0 .., 0 2 , 0 -., Acted upon, the stepwise in the
Folge 0 -, < 0 η ^ $3 ···· auftreten, wie die Fig. 6C erkennen läßt. Die Potentiale § Sequence 0 -, <0 η ^ $ 3 ···· occur, as can be seen in FIG. 6C. The potentials §
Sensorbereichen S., S , S , werden flacher (vgl.Sensor areas S., S, S become flatter (cf.
Fig. 9), und die Potentiale am Überlauf-Steuerbereich 8 erreichen die Werte "j .,, "f o' ^v (vgl. ebenfalls Fig. 9). In diesem Fall wird, da die zugeführte Spannung einen hohen Wert erreicht, die Potentialdifferenz zwischen dem Sensorbereich und dem Überlauf-Steuerbereich, d. h. der Potentialwall hoch, wie oben in Verbindung mit Fig. 5 bereits erwähnt. Als Folge davon wird der überschiessende Ladungsbetrag vermindert.9), and the potentials at the overflow control region 8 reach the values "j. ,, " fo ' ^ v (see also FIG. 9). In this case, since the supplied voltage reaches a high value, the potential difference between the sensor area and the overflow control area, that is, the potential wall, becomes high as mentioned above in connection with FIG. 5. As a result, the excess charge is reduced.
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Dies wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 9 und 10 für den Fall betrachtet, daß das auftreffende Licht eine Intensität von I besitzt. In diesem Fall werden einen Ladungsbetrag q. übersteigende erste Ladungen in die Überlauf-Senke übertragen oder abgesaugt, so daß die Sensorbereich gespeicherten Ladungen dem Sättigungszustand bei q. entsprechen. Die Ladungsmenge q. ist bestimmt durch die Differenz zwischen dem Potential -f . im Sensorbereich, wenn dieThis is considered below with reference to FIGS. 9 and 10 for the case where the incident light has an intensity of I owns. In this case, a charge q. excess first charges into the overflow sink transferred or sucked out so that the sensor area stored charges reach the saturation state at q. correspond. The amount of charge q. is determined by the difference between the potential -f. in the sensor area if the
Spannung 0 . am Anschluß t und Oas Potential 3 , am Überlauf-Steuerbereich anliegt. Nachfolgend wird zum Zeitpunkt t.. während der ausgewählten Horizontal-Austastlücke am Anschluß t. eine relativ niedrige Spannung 0 1 zugeführt, so daß die eine Ladungsmenge q1 überschreitende Ladungen - bestimmt durch die Differenz zwischen dem Potential j s-i am Sensorbereich und dem Potential ■£ Voltage 0. at connection t and Oas potential 3 is applied to the overflow control area. Subsequently, at time t .. during the selected horizontal blanking interval at connection t. a relatively low voltage 0 1 is supplied, so that the charges exceeding a charge quantity q 1 - determined by the difference between the potential j s -i at the sensor area and the potential ■ £
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am Überlauf-Steuerbereich - übertragen werden. Die dem Anschluß t zugeführte Spannung wird wiederum 0 ,, so daß in Abhängigkeit von der Lichtmenge I. auftretende Ladung in einem Sensorbereich gespeichert wird, der durch die Differenz zwischen dem Potential "J , am Sensorbereich und jenem Potential -f . am Überlaufbereich bestimmt ist. Den Ladung.sbetrag q. übersteigende Überschußladungen werden also in die Überlauf-Senke transportiert. Zum Zeitpunkt t„ innerhalb einer anderen gewählten Horizontal-Austastlücke wird der Anschluß tg mit einer Spannung 0 2 beaufschlagt, die höher liegt als die frühere Spannung 0 .. , so daß die Ladungsmenge q~ - bestimmt durch die Differenz zwischen dem Potential "] 2 am Sensorbereich und dem Potential ^f 2 am Überlauf-Steuerbereich - übersteigende Ladungen in die Überlauf-Senke übertragen werden. Danach wird dem Anschluß t wiederum die Spannung 0 , zugeführt und eine entsprechende Ladung gespeichert. Zu einem Zeitpunkt t_ innerhalb einer dritten gewählten Horizontal-Austastlücke wird der Anschluß ts mit der Spannung 0 _ beaufschlagt, die höher liegt als die Spannung 0 2, so daß wiederum den Ladungsbetrag q-, übersteigende Ladungen abgesaugt werden. Sodann wird der Anschluß t wiederum an die Spannung 0 . gelegt, so daß die Ladungen entsprechend dem auftreffenden Licht gespeichert werden. Zum Zeitpunkt t. innerhalb der Vertikal-Austastlücke werden schließlich die Ladungen ausgelesen.at the overflow control area. The terminal t supplied voltage is in turn, so that I. occurring charge is stored in a sensor area as a function of the amount of light of f by the difference between the potential of "J, the sensor area and that potential. 0 is determined at the overflow area is Excess charges exceeding the amount q. Are thus transported into the overflow sink. At time t "within another selected horizontal blanking interval, a voltage O 2 is applied to terminal t g , which is higher than the previous voltage 0. . So that the amount of charge q ~ - determined by the difference between the potential "] 2 at the sensor area and the potential ^ f 2 at the overflow control area - excess charges are transferred into the overflow sink. Thereafter, the terminal is again the voltage 0 is supplied and a corresponding charge t stored. At a point in time t_ within a third selected horizontal blanking interval, the connection t s has the voltage 0 _ applied to it, which is higher than the voltage 0 2 , so that again charges exceeding the charge amount q are sucked off. The connection t is then again connected to the voltage 0. placed so that the charges are stored according to the incident light. At time t. The charges are finally read out within the vertical blanking interval.
Trifft auf den Bildsensor Licht mit der Intensität I entsprechend der Relation I_< I1< I„<I3<I. auf, so treten im Sensorbereich 1 zu Zeitpunkten tQ, t.., t2, t3 und t4 Ladungsmengen q auf, die nachfolgend betrachtet werden: Wie die Fig. 10 zeigt, fließen die zu den Zeitpunkten t1, t2, t3 und t. auftretenden Überschußladungen ab, die die Ladungsmenge q., , q2, q-. und q. im Sensorbereich 1 zu diesen Zeitpunkten übersteigen, so daß die dem Licht mit der Intensität I entsprechenden Ladungsmengen sich als Exponentialfunktion darstellen lassen, wie die Fig. 11If light strikes the image sensor with an intensity I corresponding to the relation I_ <I 1 <I "<I 3 <I. occur in sensor area 1 at times t Q , t .., t 2 , t 3 and t 4 charge quantities q, which are considered below: As FIG. 10 shows, they flow at times t 1 , t 2 , t 3 and t. occurring excess charges, which the amount of charge q. ,, q 2 , q-. and q. in the sensor area 1 at these points in time, so that the amounts of charge corresponding to the light with the intensity I can be represented as an exponential function, as in FIG. 11
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zeigt, aus der die T-Korrektur ersichtlich ist. Trifft eine Lichtmenge mit der Intensität von In auf, die niedriger liegt als eine Intensität I (vgl. Fig. 10 und 11) , so ist die im Sensorbereich gespeicherte Ladungsmenge durch eine Strecke 1. ablesbar. Trifft Licht mit der Intensität von I. auf, die zwischen den Intensitätswerten I und I1 liegt, so kann die im Sensorbereich gespeicherte Ladungsmenge an der Strecke I2 abgelesen werden. Die weiteren Strecken 1 , 1., ... verdeutlichen in analoger Weise die Ladungsmengen in den entsprechenden Sensorbereichen. shows, from which the T-correction can be seen. If an amount of light with an intensity of I n that is lower than an intensity I (cf. FIGS. 10 and 11) hits, the amount of charge stored in the sensor area can be read over a distance 1. If light strikes with the intensity of I., which is between the intensity values I and I 1 , the amount of charge stored in the sensor area can be read from the path I 2. The other sections 1, 1, ... illustrate the charge quantities in the corresponding sensor areas in an analogous manner.
Die 7"-Korrektur läßt sich für das nächst nachfolgende Halbbild für geradzahlige Zeilen in ähnlicher Weise erreichen.The 7 "correction can be used for the next following field for even lines in a similar way.
Beim Halbbild für geradzahlige Zeilen (vgl. auch hier Fig. 6) wird am Anschluß t2 nach dem Auslesen der entsprechendenIn the case of the field for even-numbered lines (cf. also FIG. 6 here), the corresponding
Sensorbereiche S1, S2, S3 in die ÜbertragbereicheSensor areas S 1 , S 2 , S 3 in the carry-over areas
T1, T2, T-,, des Vertikal-Schieberegisters in derT 1 , T 2 , T- ,, of the vertical shift register in FIG
Vertikal-Austastlücke, die dem Anfang des "geradzahligen" Halbbilds entspricht und im Gegensatz zum Fall des oben betrachteten "ungeradzahligen" Halbbilds beispielsweise eine Spannung von 0 Volt zugeführt,und die in den Sensorbereichen S2, S3, S4, gespeicherten Ladungen werden jenenVertical blanking interval, which corresponds to the beginning of the "even-numbered" field and, in contrast to the case of the "odd-numbered" field considered above, a voltage of 0 volts is supplied, and the charges stored in the sensor areas S 2 , S 3 , S 4 are applied those
der benachbarten Sensorbereiche S1, S2, S , hinzu-of the neighboring sensor areas S 1 , S 2 , S,
addiert; diese Kombination ist ersichtlicherweise unterschiedlich vom ungeradzahligen Halbbild gewählt. Beim geradzahligen Halbbild oder "Feld" wird durch die Kombination der Sensorbereiche S1 und S3, S3 und S4, S5 und Sg, ein Bildelementsignal erzeugt, während beinungeradzahligen Halbbild oder "Feld" für jeweils ein Bildelement die andere Kombination gewählt ist, nämlich die Zusammenfassung der Sensorbereiche S2 und S3, S4 und S , S_ und S^, Auf diese Weise wird ein Bild (ein Vollrahmen) aus zwei Halbbildern oder Feldern zusammengesetzt, um den gleichen Effekt wie bei der oben erwähnten Verschachtelung zu erzielen.added; this combination is obviously chosen to be different from the odd-numbered field. In the even-numbered field or "field" , a picture element signal is generated by the combination of the sensor areas S 1 and S 3 , S 3 and S 4 , S 5 and Sg, while in an odd-numbered field or "field" the other combination is selected for each picture element , namely the combination of the sensor areas S 2 and S 3 , S 4 and S, S_ and S ^, In this way, an image (a full frame) is composed of two fields to give the same effect as the above-mentioned interleaving achieve.
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Ist eine Einstellung der Empfindlichkeit erwünscht, so wird die Breite des Überlauf-Steuerbereichs 8 entsprechend schmäler gewählt und das Vorspannungspotential für die überlauf-Senke 9 wird entsprechend tief gelegt, wie die Fig. 12 zeigt, um die gewünschte Überlauf-Steuerung zu erzielen, d. h. um die überschüssigen Ladungsträger im Sensorbereich 1 in die überlauf-Senke abzusaugen. Wird ein großes Vorspannungspotential an der Überlauf-Senke 9 angelegt, so wird die im Sensorbereich 1 erzeugte Signalladung in die Überlauf-Senke 9 transportiert und damit nicht mehr im Sensorbereich 1 gespeichert. Das Zeitintervall zur Ladungsträgerspeicherung läßt sich damit in Abhängigkeit von der Menge des auftreffenden Lichts verkürzen.If an adjustment of the sensitivity is desired, see above the width of the overflow control area 8 is selected to be correspondingly narrower and the bias potential for the overflow sink 9 is placed correspondingly deep, like that Fig. 12 shows, in order to achieve the desired overflow control, i.e. H. the excess charge carriers in the sensor area 1 suction into the overflow sink. If a large bias potential is applied to the overflow sink 9, so the signal charge generated in the sensor area 1 is transported into the overflow sink 9 and thus no longer stored in sensor area 1. The time interval for charge carrier storage can thus be dependent on shorten on the amount of incident light.
Wie oben beschrieben, kommt die Erfindung ohne eine unabhängige Elektrode am Überlauf-Steuerbereich aus, und es läßt sich gleichwohl eine gute »-Korrektur erreichen, so daß die oben erläuterten Schwierigkeiten mit dem relativ komplizierten Aufbringen der Elektroden beseitigt sind, was bisher zu erheblichen Fertigungsproblemen führte. Mit der Erfindung läßt sich nicht nur die Zuverlässigkeit erhöhen, sondern auch die Ausbeute an einwandfreien Bildwandlerelementen bei der Serienherstellung ist deutlich besser.As described above, the invention does not and does not require an independent electrode at the overflow control area nevertheless achieve a good correction, so that the difficulties explained above with the relatively complicated Applying the electrodes are eliminated, which has previously led to significant manufacturing problems. With the Invention can not only increase the reliability, but also the yield of perfect image converter elements in series production is much better.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus folgendem: Da die Ladungen in allen Sensorbereichen S1, S„, S3, zu BeginnAnother advantage results from the following: Since the charges in all sensor areas S 1 , S 1, S 3 , at the beginning
jedes entsprichenden Halbbilds ausgelesen werden, sind mit der Erfindung alle Probleme beseitigt, die sich bisher aus sog. Restbildern ergaben, d. h. da bei bekannten Bildwandlervorrichtungen die Ladungen aus jedem Sensorbereich innerhalb jedes Felds oder Halbbilds ausgelesen werden, wird ein Lichteinfall für zwei Halbbilder registriert, da Licht durch die Sensorbereiche auch in einem Feldintervall aufgenommen wird, während dem die übrigen Sensorbereiche ausgelesen werden. Damit tritt das Restbildproblem auf, das durch die neuartige Speicher- und Auslesemethode gemäß der Erfindung vollständig beseitigt ist.each corresponding field are read out, all problems are eliminated with the invention, which so far from so-called residual images, d. H. since, in known image converter devices, the charges from each sensor area are within each field or field are read out, an incidence of light is registered for two fields, as light is recorded by the sensor areas in a field interval during which the other sensor areas are read out will. The residual image problem thus arises, which is caused by the novel storage and readout method according to Invention is completely eliminated.
90981E/084190981E / 0841
Sony Corp. TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER S78P147Sony Corp. TER MEER MÖLLER STEINMEISTER S78P147
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Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispxel der Erfindung wird die Sensorelektrode gemeinsam hergestellt, und die Signalladungen in den einzelnen Sensorbereichen werden in jedem Halbbild ausgelesen. Es ist jedoch für einige Anwendungsfälle auch möglich, die Sensorelektrode entsprechendIn the embodiment of the invention described above, the sensor electrode is produced together, and the Signal charges in the individual sensor areas are read out in each field. However, it is for some use cases also possible, the sensor electrode accordingly
der Kombination der Sensorbereiche S1, S,, S1., undthe combination of the sensor areas S 1 , S ,, S 1. , and
S-, S4, Sfi, zu unterteilen, also jeweils unter Freilassung einer Zwischenzeile zusammenzufassen, und die jeweils anderen Sensorbereiehe in jedem dieser Halbbilder auszulesen.S-, S 4 , S fi , to be subdivided, that is to say to summarize in each case leaving an intermediate line free, and to read out the other sensor areas in each of these fields.
80981 5/084 t80981 5/084 t
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Claims (14)
25for generating a potential difference by selecting a different surface contamination concentration of the substrate at the picture elements or at the overflow control area.
25th
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