DE3021470A1 - Festkoerper-bildaufnahmevorrichtung - Google Patents
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Description
302H70
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before the European Patent Office
Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, «?ΰ5ΐΤ??? 3I ««
D-ΘΟΟΟ München 80
Kawasaki, Japan
Tel.: 089/982085-87 Telex: 05 29 802 hnkj d
Telegramme: ellipsoid
KH-55P382-2
r 6, Juni 1980
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung unter Verwendung von ladungsgekoppelten bzw. Ladungsverschiebeelementen
o.dgl.. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Festkörper -Zwischenzeilenübertragungsbildaufnahmeröhre
dieser Art.
Bisherige Festkörper-Zwischenzeilenübertragungsbildaufnahmeröhren
(inter line transfer type solid-state image pick-up devices) besitzen den in Fig. 1 schematisch dargestellten Aufbau
mit einer Vielzahl von Bildelementen 2, die in Form einer Matrix auf einem Halbleitersubstrat angeordnet sind.
Diese Vorrichtung umfaßt zudem auch Schieberegister 3 für die jede Spalte der Matrix bildenden Bildelemente 2. Diese
Schieberegister 3 übertragen Signalladungen, die entsprechend der Lichtinformation in den Bildelementen 2 gespeichert werden,
auf die durch die Pfeile angedeutete Weise in Richtung der Spalten. Weiterhin umfaßt diese Vorrichtung Überlauf-
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Drains (overflow drains) 4, die für jede Spalte in der Weise vorgesehen sind, daß sich die Bildelemente 2
jeder Spalte jeweils zwischen dem zugeordneten Schieberegister 3 und dem jeweiligen Überlauf-Drain 4 befinden.
Letztere dienen zum Absorbieren bzw. Aufnehmen der von den Bildelementen 2 überfließenden Signalladungen.
Die Signalladungen für die einzelnen Horizontal-Abtastzeilen
werden durch die verschiedenen Schieberegister hindurch verschoben und zu einem Einzelschieberegister
5 geleitet, um über dieses zu einem Ausgangsabschnitt 6 einer Flußzusainmenführungsanordnung (flowing
junction structure) übertragen zu werden.
Bei dieser bisherigen Vorrichtung mit dem beschriebenen Aufbau, bei dem für die Bildelemente jeder Spalte ein
Schieberegister und ein Überlauf-Drain (-Ableitung) vorgesehen sein muß, ist es schwierig, einen hohen Integrationsgrad
in Richtung der Horizontal-Abtastzeilen zu erreichen, wobei die Auflösung in dieser Richtung mangelhaft
ist.
Zur Ausschaltung des genannten Mangels wurde bereits eine nach einem Zeilensprung-Bildaufnahmesystem arbeitende
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vorgeschlagen (vgl. JA-OS'en 87912/1976 und 89713/1976). Diese Vorrichtung
besitzt beispielsweise den Aufbau gemäß Fig. 2, bei welchem Bildelemente 2a und 2b, die Horizontal-Abtastzeilen
10a bzw. 10b zugeordnet sind, an der einen Seite jedes
Schieberegisters 3 angeordnet sind, während den folgenden Zeilen 1Oc und 1Od zugeordnete Bildelemente 2c und 2b
an der anderen Seite des Schieberegisters 3 angeordnet sind. Ebenso sind andere Paare von Bildelementen 2a, 2b
sowie weitere Paare von Bildelementen 2c, 2d, die den betreffenden Horizontal-Abtastzeilen 10a, 10b bzw.
10c, 10d zugeordnet sind, abwechselnd auf gegenüberliegenden
Seiten des betreffenden Schieberegisters 3 angeordnet.
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Die einzelnen Bildelemente speichern jeweils Signalladungen entsprechend der Lichtinformation. Die Signalladungen
in den Bildelementen 2a, 2c für die Abtastzeilen 10a, 10c, die ein Feld (im folgenden als Feld A bezeichnet)
bilden, werden zuerst ausgelesen, insbesondere durch die einzelnen Schieberegister 3 über darin vorgesehene
Übertragungselektroden 7 und durch ein Einzelschieberegister 5, das sich in der Nähe der unteren Enden der
Schieberegister 3 erstreckt, zu einem Ausgangsabschnitt übertragen und zur Bildung des Felds A zeilenweise aus
dem Ausgangsabschnitt ausgelesen. Gleichzeitig werden die in den Bildelementen 2b, 2d der Horizontal-Abtastzeilen
10b, 10d, welche das andere Feld (Feld B) bilden, gespeicherten Signalladungen nicht ausgelesen; nach
der Auslesung der Signalladungen in dem aus den Horizontal-Abtastzeilen 10a, 10c bestehenden Feld A erfolgt die Übertragung
und Auslesung der Signalladungen im Feld B zur Bildung dieses Felds.
Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 wird ein Feld, z.B. das Feld A, durch die Bildelemente 2a und 2c gebildet, von
denen die Bildelemente 2a in jeder Horizontal-Abtastzei-Ie
10a jeweils an der einen und die Bildelemente 2c der nächsten Zeile 10c jeweils an der anderen Seite der
Schieberegister 3 angeordnet sind. Auf diese Weise ist eine Bildabtastung mit einer Konstruktion möglich, bei
welcher die Bildelemente auf beiden Seiten der Schieberegister 3 angeordnet sind, indem durch Zusammensetzung zweier
benachbarter Horizontal-Abtastzeilen 10a und 10c neue
Horizontal-Abtastzeilen gebildet werden. In diesem Fall ist eine Verzögerungsschaltung zur Verzögerung beispielsweise
jeder Horizontal-Abtastzeile 10a zwecks Kombination dieser Zeile mit der nächsten Zeile 10c erforderlich.
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Mit dieser Anordnung, bei welcher die Bildelemente auf gegenüberliegenden Seiten jedes Schieberegisters 3 angeordnet
sind, kann die Zahl der Schieberegister 3 im Vergleich zur Konstruktion nach Fig. 1 auf die Hälfte
verringert werden, so daß somit der Integrationsgrad in Richtung der Horizontal-Abtastzeile verbessert werden
kann. Die Konstruktion nach Fig. 2 ist dennoch mit den folgenden Mängeln behaftet:
Da die Horizontal-Abtastzeilen 10a und 10c bzw. 10b und
10d ein Feld bilden, ist eine Verschlechterung der Bildgüte unvermeidbar, wenn ein Bildmuster abgetastet wird, das
keine Korrelation in der betreffenden Richtung besitzt, wie die sog. Vertikalränder oder -säume (vertical fringes).
Da zudem die Verzögerungsschaltung vorgesehen werden muß,
wird die Signalverarbeitung kompliziert.
Weiterhin muß die Breite eines die Übertragungselektrode
7 im Schieberegister 3 bildenden Übertragungsbereich mit derselben Breite wie der eines Speicherbereichs ausgelegt
werden; dies ist aber im Hinblick auf die Integrationsdichte unvorteilhaft. Gemäß Fig. 3 bestehen die Übertragungselektroden
7 beispielsweise aus Übertragungsbereichen 7a, wobei Speicherbereiche 7b an der nicht mit
den Bildelementpaaren besetzten Seite des Schieberegisters 3 angeordnet sind. Bei dieser Konstruktion wird der
Übertragung der Signaladungen eine Richtwirkung (directivity) durch die Zweiphasenansteuerung aufgeprägt. In diesem
Falle muß jedoch die Breite eines der Übertragungsbereiche 7a, wie dargestellt, genauso groß gewählt werden wie die
Breite des zugeordneten Speicherbereichs 7b r was im Hinblick
auf die Integrationsdichte unerwünscht ist.
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Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Ausschaltung der vorstehend geschilderten Mängel des Stands der
Technik durch Schaffung einer verbesserten Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, bei welcher unter Verbesserung der
Integrationsdichte die Zahl der Schieberegister für die Übertragung von Bildelementen verringert ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung der angegebenen Art erfindungsgemäß gelöst durch
ein Halbleitersubstrat, durch eine Vielzahl von in Matrixform und mit vorbestimmten gegenseitigen Teilungsabständen
in jeder Horizontal-Abtastzeile auf dem Halbleitersubstrat angeordneten Bildelementen, durch eine Anzahl von
Schieberegistern, die den Bildelementen zugeordnet und zwischen die paarweisen Bildelemente in jeder Spalte der
Matrix eingefügt sind, um in den Bildelementen gespeicherte Signalladungen senkrecht zu den Horizontal-Abtastzeilen
zu übertragen, und durch ein parallel zu den Horizontal-Abtastzeilen angeordnetes Einzelschieberegister zur Übertragung
der von den Bildelementpaaren in jeder Horizontal-Abtastzeile übertragenen Signalladungen über die Vielzahl
der Schieberegister zu einem Ausgangsabschnitt.
Mit dieser Konstruktion gemäß der Erfindung lassen sich die folgenden Wirkungen erzielen:
Da die Bildelemente auf gegenüberliegenden Seiten jedes Schieberegisters angeordnet sind, kann jedes Schieberegister
die in zwei Bildelementen in derselben Horizontal-Abtastzeile gespeicherten Signalladungen behandeln. Somit
brauchen Schieberegister nur in einer Zahl entsprechend der Hälfte der Zahl der Bildelemente in einer Horizontal-Abtastzeile
vorgesehen zu werden, so daß die Integrationsdichte entsprechend verbessert, d.h. erhöht werden
kann.
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Außerdem können alle Bildelemente in einer Horizontal-Abtastzeile
sequentiell ausgelesen werden, indem die übertragungsgeschwindigkeit
der Taktimpulse geändert wird, die den verschiedenen Schieberegistern und dem Einzelschieberegister
aufgeprägt werden, oder indem die verschiedenen Schieberegister mit anderen Schieberegistern
parallel zum Einzelschieberegister gekoppelt werden, so daß auf die bisher nötigen Verzögerungsleitungen verzichtet
und somit die Signalverarbeitungsschaltung vereinfacht werden kann.
Im Gegensatz zur bisherigen Konstruktion nach Fig. 2, bei welcher ein Feld durch jeweils zwei aufeinander folgende
Horizontal-Abtastzeilen gebildet wird, braucht erfindungsgemäß keine Korrelation zwischen den beiden aufeinanderfolgenden
Horizontal-Abtastzeilen vorgesehen zu werden, so daß eine Verschlechterung der Bildgüte auch dann nicht
auftritt, wenn ein Muster ohne vertikale Korrelation (Begrenzung) bzw. sog. Vertikalsäume abgetastet wird.
Während sich weiterhin der Teilungsabstand des Bildelementpaars
durch die Breite des einen Bildelementpaars und die Breite des Übertragungsbereichs der übertragungselektrode
im Schieberegister bestimmt, hängt die Breite des Übertragungsbereichs nicht von der durch das Schieberegister
übertragenen Ladungsgröße ab, vielmehr kann dieser Bereich so schmal wie nur möglich ausgebildet werden,
um die Integrationsdichte in Richtung der Horizontal-Abtastzeile zu verbessern.
Darüber hinaus kann ein Schmalkanaleffekt ausgenützt werden, indem der Übertragungsbereich in der Übertragungselektrode
des Schieberegisters schmäler gewählt wird als der Speicherbereich. Auf diese Weise kann eine Zweiphasenansteuerung
mit einem Potentialunterschied zwischen beiden Bereichen realisiert werden. Wenn in diesem Fall
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für die Übertragungselektrode selbst eine Zweilagen-Elektrodenkonstruktion
mit diesen beiden Lagen aufgeprägten Zweiphasen-Taktimpulsen angewandt wird, kann die Verdrahtung
der Übertragungselektrode unter Vereinfachung derFertigung vereinfacht werden.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Teilaufsicht auf eine bisherige Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, die mit
Zwischenzeilenübertragung arbeitet,
Fig. 2 eine schematische Teilaufsieht auf eine andere
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach dem Stand der Technik,
Fig. 3 eine schematische Teilaufsicht zur Darstellung von Konstruktion und Anordnung der Schieberegisterübertragungselektroden bei der Vorrichtung nach
Fig. 2,
Fig. 4 eine schematische Teilaufsicht auf eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4,
Fig. 6 eine schematische Teilaufsicht auf ein spezielles Ausführungsbeispiel der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
gemäß Fig. 4,
Fig. 7 eine schematische Teilaufsicht zur Veranschaulichung eines speziellen Beispiels der Anordnung
der Schieberegister-Übertragungselektroden und der Bildelemente bei der Vorrichtung nach Fig. 6,
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Fig. 8 eine Fig. 6 ähnelnde Darstellung einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
gemäß der Erfindung zur Veranschaulichung eines Beispiels für die übertragung von Signalladungen von den Bildelementen
zu den Schieberegistern,
Fig. 9 eine schematische Teilaufsicht zur Veranschaulichung eines speziellen Beispiels für die Anordnung
der Schieberegister-Übertragungselektroden und der Bildelemente bei der Vorrichtung nach Fig. 8,
Fig. 10 eine Fig. 8 ähnelnde Darstellung einer anderen
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
,
Fig. 11 eine Fig. 9 ähnelnde Darstellung für die Vorrichtung
nach Fig. 10,
Fig. 12 eine graphische Darstellung von Wellenformen von Taktimpulsen, die zu den Schieberegistern für die
einzelnen Spalten einer Matrix und zu einem Schieberegister zur übertragung von Signalladungen
zu einem Ausgangsabschnitt bei der Ausführungsform nach Fig. 4 geliefert werden,
Fig. 13 eine schematische Teilaufsicht zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Anordnung der Schieberegister
und übertragungselektroden für den Fall,
daß die Taktimpulse gemäß Fig. 12(A) bis 12(D) geliefert werden, und
Fig. 14 eine schematische Darstellung der Art und Weise der Übertragung von Signalladungen zu den Übertragungselektroden in den Schieberegistern gemäß Fig. 13
zu den Zeitpunkten t.. - t5 in Fig. 12.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung
sind zahlreiche Schieberegister 21 für die betreffenden Spalten einer Matrix in im wesentlichen
gleichmäßigen Abständen auf einem Halbleitersubstrat 20, z.B. vom p-Leitungstyp, angeordnet. Jedes Schieberegister
21 weist einen durchgehenden Registerteil 22 auf, der sich an seinem unteren Ende in Richtung der
Horizontal-Abtastzeile erstreckt. In jeder ungeradzahligen Horizontal-Abtastzeile, z.B. in der ersten Zeile 24a,
sind zwei Bildelemente 23a und 23b auf gegenüberliegenden Seiten jedes Schieberegisters 21 angeordnet. Ebenso sind
in jeder geradzahligen Horizontal-Abtastzeile, z.B. in der Zeile 24b, jeweils zwei Bildelemente 23a, 23d auf
gegenüberliegenden Seiten jedes Schieberegisters 21 angeordnet. Auf diese Weise sind die Bildelemente 23a, 23b
bzw. 23c, 23d jeweils abwechselnd in den ungeradzahligen und geradzahligen Abtastzeilen 24a bzw. 24b angeordnet.
Betrachtet man einen durch jedes Schieberegister 21 und ein Bildelementpaar 23a, 23b an seinen beiden Seiten
bestimmten Bereich als Einheitsbereich in Horizontalrichtung, so ist ein Überlauf-Drainbereich 5 zwischen benachbarten
Einheitsbereichen vorgesehen. Im Schieberegister
21 mit dem Registerabschnitt 22 sind Übertragungselektroden φ* und $2 fortlaufend und einander abwechselnd angeordnet.
Parallel zu den Registerabschnitten 22 der Schieberegister 21, d.h. parallel zu den Horizontal-Abtastzeilen,
ist ein Einzelschieberegister 26 angeordnet, in welchem Übertragungselektroden $5., und φ. einander abwechselnd
angeordnet sind. Zwischen dem Registerabschnitt
22 jedes Schieberegisters 21 und dem Einzelschieberegister 26 ist eine Schiebeelektrode φ^ vorgesehen. Die Konstruktion
dieser Ausführungsform ist in der Schnittansicht von
Fig. 5 als Oberflächenkanal-Typ dargestellt. Die Schnittansicht von Fig. 5 stimmt nicht genau mit einem Schnitt
durch die Anordnung gemäß Fig. 4 überein, die der Einfachheit halber rein schematisch veranschaulicht ist.
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Auf dem Halbleitersubstrat 20 sind verschiedene Elektroden unter Zwischenfügung eines Isolierfilms 26 ausgebildet.
Die Bildelemente 23a und 23b entsprechen der Potentialsenke unmittelbar unter den Speicherelektroden 0fi. Die
Signalladungen von den Bildelementen 23a und 23b werden zu den Übertragungselektroden φ* durch Schiebeelektroden
φ- verschoben, und obgleich in Fig. 5 nicht veranschaulicht,
/ a
werden die Signalladungen von den Bildelementen 23c und 23d
durch Schiebeelektroden φ-, zu den genannten Übertragungselektroden Φ2 verschoben. Die Schiebeelektroden φ-, und φ-,
können in an sich bekannter Weise weggelassen bzw. durch an sich bekannte Mittel ersetzt werden, unter dem Isolierfilm
2b sind Kanalstopbereiche 27 in geeigneten gegenseitigen Abständen ausgebildet, um ein Herausstreuen von
Signalladungen von den Schieberegistern 21 und den Bildelementen 23a, 23b sowie 23c, 23d zu verhindern. Die Kanalstopbereiche
27 sind vom selben Leitungstyp wie das p-Halbleitersubstrat 20, und sie sind in Fig. 5 mit ρ
bezeichnet. Jeder Überlauf-Drainbereich 25 wird durch einen
mit η bezeichneten Fremdatombereich des dem Substrat 20 entgegengesetzten Leitungstyps gebildet, der zwischen zwei
Kanalstopbereiche 27 eingefügt ist.
Fig. 6 veranschaulicht ein spezifisches Beispiel für die Anordnung der Schieberegister 21 und der Bildelemente 23a,
23b sowie 23c, 23d. Die das Schieberegister 21 bildenden
Übertragungselektroden (zL und ^2 besitzen die Konfigurationen
gemäß Fig. 7. Die Übertragungselektrode φ* besteht aus einem
Speicherbereich φ* mit einer Breite Wq sowie einem Übertragungsbereich
jo.., mit der Breite Wn-, und die Übertragungselektrode φ~ besteht auf ähnliche Weise aus einem Speicherbereich
φ~α und einem Übertragungsbereich Φ-yw· In diesem
Fall bestimmt sich der Bildelement-Teilungsabstand W in waagerechter Richtung durch die Breite Wn des Bildelements
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und die Breite W des Übertragungsbereichs.
Die Signalladungen von den Bildelementen 23a und 23b in den ungeradzahligen Horizontal-Abtastzeilen, einschließlich
der ersten Zeile 24a, werden auf die durch die ausgezogenen Pfeile in Fig. 4 oder 6 dargestellte Weise zick-zack-artig
zu den Übertragungselektroden φ* übertragen, welche dieselbe
Phase besitzen, sich aber in verschiedenen Positionen befinden. Die Signalladungen von den Bildelementen 23a und
23b werden über die Schieberegister 21 zu den an deren unteren Enden waagerecht verlaufenden Registerabschnitten 22
übertragen. In erster Linie werden die Signalladungen vom
Bildelementpaar 23a und 2 3b in der ersten Horizontal-Abtastzeile 24a über die betreffenden Schieberegister 21 zu deren
Registerabschnitten 22 übertragen, um darin gehalten bzw. gespeichert zu werden. Sodann wird die Schiebeelektrode
inc geöffnet bzw. durchgeschaltet, wodurch die Signalladungen
gleichzeitig zum Einzelschieberegister 26 übertragen werden. Danach werden die Signalladungen vom Bildelementpaar
23a, 23b in der ersten Horizontal-Abtastzeile sequentiell zum Ausgangsabschnitt geliefert.
Nachdem alle Bildelemente in der ersten Horizontal-Abtastzeile ausgelesen worden sind, werden die Signalladungen
vom ersten Bildelementpaar 23c, 23d in der zweiten, geradzahligen Horizontal-Abtastzeile 24b auf die durch die gestrichelten
Pfeile in Fig. 4 oder 6 dargestellte Weise zick-zack-artig zu den Übertragungselektroden φ~ übertragen,
welche dieselbe Phase besitzen, sich aber in verschiedenen bzw. unterschiedlichen Positionen befinden. Sodann
werden die Signalladungen durch die betreffenden Schieberegister 21 zum Einzelschieberegister 26 übertragen, um auf
vorher beschriebene Weise sequentiell ausgelesen zu werden.
Wahlweise ist es auch möglich, die Signalladungen von den
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Bildelementen 23a und 23c zu den Übertragungselektroden
φ>. zu übertragen, die phasengleich sind, sich jedoch in
unterschiedlichen Positionen befinden, und die Signalladungen von den Bildelementen 23b und 23d zu den ubertragungselektroden
<f>2 zu übertragen.
Die Fig. 8 und 9 veranschaulichen ein weiteres alternatives Verfahren für die Übertragung. In diesem Fall werden die
Signalladungen von den Bildelementen 23a und 23d zur Übertragungselektrode
φ>* derselben Phase und in derselben Position
in jedem Schieberegister 21 übertragen, während die Signalladungen von den Bildelementen 23b und 23c zur Übertragungselektrode
JO1 derselben Phase und in der nächsten
Position über die zwischengefügte Übertragungselektrode φ^
übertragen werden.
Fig. 9 veranschaulicht ein spezifisches Beispiel für diese Anordnung. Dabei erstrecken sich die Übertragungselektroden
φ* in jedem Schieberegister 21 in Horizontalrichtung, während
die Übertragungselektroden (ό- ϊ-η Richtung der Spalte verlaufen.
Mit anderen Worten: diese Übertragungselektroden erstrecken
sich senkrecht zueinander und bilden eine gitterartige Anordnung. In den Fig. 8 und 9 sind den Teilen von
Fig. 4 entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet, so daß auf ihre erneute Beschreibung
verzichtet werden kann. Bei dieser Ausführungsform erlauben
Konstruktion und Anordnung der Übertragungselektroden φ~
und φ- eine sehr einfache Herstellung. Außerdem können die
Übertragungselektroden außerordentlich schmal ausgebildet werden, so daß der Bildelement-Teilungsabstand sowohl in
Horizontalrichtung als auch in Spaltenrichtung festgelegt werden kann. Auf diese Weise kann vorteilhaft die Zahl der
Bildelemente in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vergrößert werden.
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Fig. 10 veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung,
bei welcher die Signalladungen von den Bildelementen nur zu den Übertragungselektroden φ* der Schieberegister 21 übertragen
werden. Hierbei unterscheidet sich die Reihenfolge der Übertragung der Signalladungen vom Bildelementpaar 23a,
23b in den ungeradzahligen Horizontal-Abtastzeilen 24a zu den Übertragungselektroden φ* von derjenigen der Übertragung
der Signalladungen vom Bildelementpaar 23c, 23d in den geradzahligen
Horizontal-Abtastzeilen 24b zu den Übertragungselektroden φ.. Insbesondere werden in den ungeradzahligen
Horizontal-Abtastzeilen 24a die Signalladungen von den Bildelementen
23b übertragen, bevor die Signalladungen von den Bildelementen 23a zu den Übertragungselektroden φ* übertragen
werden, während in den geradzahligen Horizontal-Abtastzeilen 24b die Signalladungen von den Bildelemeaten
2 3c übertragen werden, bevor die Übertragung der Signa3.1adungen
in den Bildelementen 23d zu den Ubertragungselekc.roden
φ* erfolgt. Jedes Schieberegister 21 weist an seinem
unteren Ende einen sich parallel zu den Horizontal-Abtast-·
zeilen erstreckenden Registerabschnitt 22 auf. In diesen Registerabschnitten 22 werden die Signalladungen von den
Bildelementen 23a und 23b in den ungeradzahligen Horizontal-Abtastzeilen, wie durch die ausgezogenen Pfeile angedeutet,
nach rechts übertragen, während die Signalladungen von den Bildelementen 23c und 23d in den geradzahligen
Horizontal-Abtastzeilen, wie durch die gestrichelten Pfeile angedeutet, nach links übertragen werden. Hierbei ist es
notwendig, die Übertragungsrichtungen für die Signalladungen, die durch jedes einzelne Schieberegister 21 übertragen
worden sind, im Registerabschnitt 22 nach links oder rechts umzuschalten. Für diese Verteilung der Signalladungen
sind im linken und im rechten Abschnitt des Registerabschnitts 22 Steuer-Torschaltungen φ~ bzw. φ~, vorgesehen.
Die durch die Anzahl der Schieberegister 21 übertragenen Signa!ladungen von den Bildelementen in einer Horizontal-
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Abtastzeile werden in den Registerabschnitten 22 vorübergehend gehalten bzw. zwischengespeichert und dann gleichzeitig
unter dem Einfluß einer Schiebeelektrode φ,- zu
einem Einzelschieberegister 26 übertragen. Aus letzterem werden die Signalladungen zeilenweise zu einem nicht dargestellten
Ausgangsabschnitt ausgelesen.
Fig. 11 veranschaulicht ein spezielles Beispiel für die Anordnung der Übertragungselektroden in den Schieberegistern
21 sowie der Bildelemente bei der Vorrichtung gemäß Fig. 10. Hierbei sind an einer Seite jedes Schieberegisters 21
Bildelementpaare, jeweils bestehend aus Bildelementen 23a
und 23c, sowie Übertragungselektroden φ.. in Spaltenrichtung
einander abwechselnd angeordnet. Auf ähnliche Weise sind Bildelementpaare, jeweils bestehend aus Bildementen 2 3b
und 23d, sowie Übertragungselektroden φ- in Spaltenrichtung
einander abwechselnd vorgesehen. In diesem Fall werden die Signa!ladungen von benachbarten Bildelementen 23c und 23a
an Ober- und Unterseite der betreffenden Übertragungselektroden 0.. zu letzteren übertragen, während die Signalladungen
von den anderen Bildelementen 23b und 23d zu den anderen Übertragungselektroden φ* derselben Phase übertragen werden.
Im folgenden ist anhand der Fig. 12 bis 14 eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 Taktimpulse
derselben Periode zu den einzelnen Übertragungselektroden in der Vielzahl von Schieberegistern 21 und im Einzelschieberegister
26 geliefert werden, werden bei dieser weiteren Ausführungsform Taktimpulse der in Fig. 12 dargestellten Art
geliefert. In diesem Fall werden Taktimpulssignale φ 3 und
φ ^, die von verschiedener Phase, aber gleicher Wellenform
sind (vgl. Fig. 12(A) und Fig. 12(B)), zu den Übertragungs-
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elektroden φ~ und φ. im Einzelschieberegister 26 geliefert,
während Taktimpulssignale φ* und φ-γ, die mit einer
Periode T111 zum Auslesen der Signal ladungen aus den BiIdelementen
in einer Horizontal-Abtastzeile erzeugt werden (vgl. Fig. 12(C) und Fig. 12(D)), zu den Übertragungselektroden φ. und 02 i-n den verschiedenen Schieberegistern
21 geliefert werden. Durch Änderung der Übertragungsgeschwindigkeit
der zugeführten Taktimpulse auf diese Weise ist es möglich, die Registerabschnitte 22 mit der Ausführungsform
gemäß Fig. 4 wegzulassen, da nämlich die über die Schieberegister 21 übertragenen Signalladungen gemäß
Fig. 13 unmittelbar zum Einzelschieberegister übertragen
werden können. Fig. 14 veranschaulicht die Art und Weise, auf welche die Signalladungen von den Bildelementen 23a und
23b in einer ungeradzahligen Horizontal-Abtastzeile, jeweils mit A bzw. A, bezeichnet, zu aufeinanderfolgenden
Übertragungselektroden φ*, φ~, Φ-, und 0~ i-n jedem Schieberegister
21 und zu den ubertragungselektroden φ-^, φ.,
φ^ und φ^ im Einzelschieberegister 26 an aufeinanderfolgenden
Zeitpunkten t.. bis te gemäß Fig. 12 übertragen werden.
Obgleich bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
die Schieberegister 21 von dem auf dem Halbleitersubstrat 20 geformten Oberflächen-Kanaltyp sind, können sie selbstverständlich
auch vom eingelassenen oder vergrabenen Kanaltyp sein.
0 300 5 0/097 2
Claims (5)
- Henkel, Kern, feiler &Hänzel Paten t a η w ä 11 eRegistered Representativesbefore theEuropean Patent OfficeMöhtstraBe 37Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, D-8000 München 80Kawasaki, Japan Tel.: 089/982085-67Telex: 0529802 hnkj d Telegramme: ellipsoidKH-55P382-26. Juni 1980Festkörper-BildaufnähmevorrichtungPatentansprücheFestkörper-Bildaufnahmevorrichtung, gekennzeichnet durch ein Halbleitersubstrat, durch eine Vielzahl von in Matrixform und mit vorbestimmten gegenseitigen Teilungsabständen in jeder Horizontal-Abtastzeile auf dem Halbleitersubstrat angeordneten Bildelementen, durch eine Anzahl von Schieberegistern, die den Bildelementen zugeordnet und zwischen die paarweisen Bildelemente in jeder Spalte der Matrix eingefügt sind, um in den Bildelementen gespeicherte Signalladungen senkrecht zu den Horizontal-Abtastzeilen zu übertragen, und durch ein parallel zu den Horizontal-Abtastzeilen angeordnetes Einzelschieberegister zur Übertragung der von den Bildelementpaaren in jeder Horizontal-Abtastzeile übertragenen Signalladungen über eine Vielzahl der Schieberegister zu einem Ausgangsabschnitt.030050/0972 ORIGINAL INSPECTED
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zahlreichen Schieberegister jeweils an ihren unteren Enden parallel zu den Horizontal-Abtastzeilen verlaufende Registerabschnitte aufweisen und daß die Signalladungen von den Bildelementpaaren in jeder der Horizontal-Abtastzeilen gleichzeitig von den Registerabschnitten zum Einzelschieberegister übertragbar sind.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der zahlreichen Schieberegister Speicherbereiche und Übertragungsbereiche mit kleinerer Breite als diejenige der Speichörbereiche aufweist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelemente in einem Bildelement-Teilungsabstand angeordnet sind, der durch die Breite der Bildelemente und die Breite der Übertragungsbereiche bestimmt wird.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der zahlreichen Schieberegister je eine Anzahl von zwischen zugeordnete Bildelementpaare eingefügten ersten Übertragungselektroden, deren Längsrichtung mit den Verlaufrichtungen der (Matrix-)Spalten koinzidiert, sowie zweiten Übertragungselektroden aufweist, deren Längsrichtung mit den Horizontal-Abtastzeilen übereinstimmt, und daß die ersten und zweiten Übertragungselektroden unter Bildung einer gitterartigen (latticelike) Anordnung einander abwechselnd angeordnet sind.030050/0972
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