DE3220667C2

DE3220667C2 -

Info

Publication number: DE3220667C2
Application number: DE3220667A
Authority: DE
Inventors: Takao Tokio/Tokyo Jp Kinoshita; Tokuichi Tsunekawa; Yuichi Yokohama Kanagawa Jp Sato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-06-02
Filing date: 1982-06-02
Publication date: 1990-02-22
Also published as: DE3220667A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Festkörper-Bildsensor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a solid-state image sensor according to the preamble of claim 1.

Demgemäß geht die Erfindung im Oberbegriff des Patentan spruchs 1 von einem Stand der Technik aus, wie er in der US-PS 41 48 059 gezeigt ist. Dort ist ein Teilbereich eines Festkörper-Bildsensors beschrieben, der eine Schaltungsan ordnung zum Interpolieren empfangener Lichtsignale aufweist. Die Lichtsignale werden in Form von Signalladungen zwischengespeichert und nach einer Signalverarbeitung einem der jeweiligen Anordnung zugehörigen Ausgang zuge führt.Accordingly, the invention is in the preamble of the patent pronounces 1 from a state of the art, as in the US-PS 41 48 059 is shown. There is a section of one Solid-state image sensor described that a circuit Order for interpolating received light signals. The light signals are in the form of signal charges cached and after signal processing an output associated with the respective arrangement leads.

Die DE-AS 25 33 404 betrifft einen Bildsensor, bei dem ein Bildfeld vorgesehen ist, in dem die eigentlichen Bildsen sorelemente angeordnet sind, wobei deren Ausgangssignale über eine Verschiebematrix zu einem Ausgangsanschluß geführt werden von dem aus eine parallel Übertragung in ein Ausgangsschieberegister erfolgt. Eine Besonderheit besteht bei dem bekannten Sensor weiterhin darin, daß zur Erzeugung verschachtelter Bilder das genannte Register so ausgebildet ist, daß mit Hilfe von Schalteinrichtungen je weils abwechselnd Signale anderer Spalten des Sensors aus lesbar sind.DE-AS 25 33 404 relates to an image sensor in which a Image field is provided in which the actual image sensor elements are arranged, the output signals led to an output connection via a shift matrix from which a parallel transmission into one Output shift register is done. There is a peculiarity in the known sensor also in that for generation nested images like this is formed that with the help of switching devices because alternating signals from other columns of the sensor are legible.

Bei dem in der US-PS 41 48 059 beschriebenen Bildsensor wird für die der Verbesserung des Auflösungsvermögens dienenden Signalverarbeitung für eine Zeile ein Verzögerungselement, ein Differenzverstärker und ein Integrator benötigt. Diese Bauteile sind relativ groß, so daß es schwierig ist, Bildsensoren und eine entsprechende Schaltungsanordnung auf demselben Halbleiterplättchen zu integrieren. Zudem müssen die Verzögerungsvorrichtungen und andere zugeordnete Vor richtungen relativ kompliziert aufgebaut sein, so daß ein Einsatz der Anordnung bei mehreren Zeilen, von denen jede einzelne eine solche Schaltungsanordnung benötigen würde, uneffektiv wäre.In the image sensor described in US Pat. No. 4,148,059 for those who improve the resolution Signal processing for one line a delay element, a differential amplifier and an integrator are required. These Components are relatively large, making it difficult to Image sensors and a corresponding circuit arrangement integrate the same semiconductor die. Also have to the delay devices and other associated devices directions to be constructed relatively complicated, so that a Use the arrangement on multiple lines, each of which individual would need such a circuit arrangement would be ineffective.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Festkörper-Bildsensor gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1 derart weiterzubilden, daß das Auflösungsvermögen des Ausgangsbildes mit möglichst geringem Aufwand verbessert werden kann.The invention is therefore based on the object Solid state image sensor according to the preamble of the patent Proverb 1 develop such that the resolving power improved the original image with as little effort as possible can be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeich nungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen ge löst.This object is achieved with the in the character Part of claim 1 specified measures ge solves.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Festkörper-Bildsensoren wird bei der Erfindung der Interpolation zur Verbesserung des Auflösungsvermögens auf einfache Art und Weise durchgeführt. Der bei dem Stand der Technik noch nötige Aufwand ist auf ein Minimun reduziert. In contrast to conventional solid-state image sensors will improve the invention of interpolation of resolving power in a simple way carried out. The one still necessary in the state of the art Effort is reduced to a minimum.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme in der Zeichnung näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to embodiments play explained with reference to the drawing.

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht, die die Gestal tung eines Festkörper-Bildsensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Fig. 1 is a schematic plan view illustrating the configuration of a solid-state image sensor according to a first embodiment.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung von Potential schwellen, die zur Erläuterung des Ausführungsbei spiels bezüglich der Gestaltung der wesentlichen Teile des Bildsensors nach Fig. 1 und ihrer Wirkungsweise dient. Fig. 2 is a schematic representation of potential thresholds, which is used to explain the game Ausführungsbei with respect to the design of the essential parts of the image sensor of FIG. 1 and their operation.

Fig. 3 ist eine schematische Draufsicht, die die Gestal tung eines Festkörper-Bildsensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Fig. 3 is a schematic plan view showing the processing Gestal a solid-state image sensor illustrated in accordance with a second embodiment.

Fig. 4 ist der Fig. 2 gleichartig und dient zur Erläute rung des Bildsensors nach Fig. 3. FIG. 4 is similar to FIG. 2 and serves to explain the image sensor according to FIG. 3.

Obzwar die Gestaltung des Bildsensors bei allen Arten von Ladungsverschiebe-Bildaufnahmevorrichtungen ein schließlich eindimensionaler bzw. Zeilensensoren und zwei dimensionaler bzw. Flächensensoren anwendbar ist, erfolgt zur besseren Verdeutlichung die nachstehende Erläuterung anhand eines Zeilensensors.Although the design of the image sensor for everyone Types of charge transfer imaging devices finally one-dimensional or line sensors and two dimensional or area sensors can be used the explanation below for better clarification using a line sensor.

Die Fig. 1 veranschaulicht den Bildsensor bzw. das Festkörper-Bildaufnahme element in einer schematischen Ansicht eines Ausführungs beispiels, das als Ladungskopplungsvorrichtung in der Form eines Zeilensensors gestaltet ist; die Fig. 2 zeigt Potentialschwellen in einem Teilbereich einer Ladungs verschiebeanordnung nahe einem Ausgang des Elements nach Fig. 1 in verschiedenen Betriebsablaufstufen sowie eine Ausgestaltung eines Halbleiters in diesem Teilbereich. Fig. 1 illustrates the image sensor or the solid-state image recording element in a schematic view of an embodiment example, which is designed as a charge coupling device in the form of a line sensor; FIG. 2 shows potential thresholds in a partial area of a charge-shifting arrangement near an output of the element according to FIG. 1 in different operating sequence stages as well as an embodiment of a semiconductor in this partial area.

In der Fig. 1 sind 1 Bildempfangsstellen (die nachstehend als Auflösungszellen bezeichnet sind), die entsprechend der an ihnen empfangenen Strahlung Ladungen erzeugen und in denen die Ladungen gesammelt werden. Im Ansprechen auf einen (nicht gezeigten) Verschiebeimpuls führen alle Auf lösungszellen 1 ihre Ladungen gleichzeitig in einen La dungsverschiebeteil 2 ab. Dann werden die Ladungen mittels (nicht gezeigter) Steuerimpulse aufeinanderfolgend zu einer Ausgangsstufe verschoben. Die Bildsignalkomponenten in dieser Folge werden mittels eines Ladungs/Spannungs-Wand lers 3, der die Ladung in einen entsprechenden Spannungs pegel umsetzt, in Spannungssignale umgesetzt, die dann aus einem Ausgangsanschluß 5 ausgegeben werden. Während die vorstehenden Merkmale aus dem Stand der Technik bei La dungskopplungs-Zeilensensoren bekannt sind, besteht ein Merkmal bei dem Ausführungsbeispiel des Bildaufnahmeele ments in dem mittels eines Kreises markierten Teilbereich der Ladungsverschiebeanordnung, der in seinen Einzelheiten beispielsweise gemäß der Darstellung in Fig. 2 ausgebildet ist.In Fig. 1 are 1 image receiving points (hereinafter referred to as resolution cells) which generate charges according to the radiation received on them and in which the charges are collected. In response to a shift pulse (not shown), all dissolution cells 1 simultaneously discharge their charges into a load shifting part 2 . Then the charges are successively shifted to an output stage by means of control pulses (not shown). The image signal components in this sequence are converted by means of a charge / voltage converter 3 , which converts the charge into a corresponding voltage level, into voltage signals which are then output from an output terminal 5 . While the above features are known from the prior art for charge coupling line sensors, there is one feature in the exemplary embodiment of the image recording element in the portion of the charge transfer arrangement marked by a circle, the details of which are formed, for example, as shown in FIG. 2 .

In Fig. 2 bezeichnet 2 den Ladungsverschiebeweg bzw. Ladungsverschiebeteil aus einer Ladungskopplungsvorrichtung, die beispielsweise im Falle eines Flächenempfangs-Bildauf nahmeelements einem Horizontal-Schieberegister entspricht. 3 ist die Ausgangsstufe bzw. der Ladungs/Spannungs-Wandler teil. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen dem La dungsverschiebeteil 2 und dem Wandlerteil 3 ein Signalla dungs-Speicherteil 6 angeordnet. 7 ist ein Schaltglied bzw. Gate zum Steuern der Verschiebung der Signalladungen aus dem Verschiebeteil 2 zu dem Speicherteil 6; 8 ist ein Gate zum Steuern der Verschiebung der Signalladungen aus dem Speicherteil 6 zu dem Wandlerteil 3; 9 und 10 sind Gates zur Bildung von Potentialschwellen, die den Ladungs-Spei cherteil 6 in Teile aufteilen, nämlich in diesem Fall in drei Teile in einem Verhältnis von 1 : 2 : 1 hinsichtlich der Flächeneinheit. 15 ist gleichfalls ein Gate, das zum Ab leiten der Ladung aus dem Wandlerteil 3 dient.In FIG. 2, 2 denotes the Ladungsverschiebeweg or charge transfer part of a charge coupling device, for example, in the case corresponding to a surface receiving image on transfer element to a horizontal shift register. 3 is the output stage or the charge / voltage converter part. In this embodiment, a signal loading part 6 is arranged between the load shifting part 2 and the converter part 3 . 7 is a gate for controlling the shift of the signal charges from the shift part 2 to the memory part 6; 8 is a gate for controlling the displacement of the signal charges from the storage section 6 to the converter section 3; 9 and 10 are gates for forming potential thresholds which divide the charge storage part 6 into parts, namely in this case into three parts in a ratio of 1: 2: 1 in terms of the unit area. 15 is also a gate that is used to derive the charge from the converter part 3 .

18 ist ein Substrat aus beispielsweise Silizium; 17 ist eine Isolierschicht, die beispielsweise aus Siliziumdioxid gebildet ist; 7′ bis 11′ und 15′ sind Elektroden für die Gates 7 bis 10 sowie ein Gate 11 bzw. das Gate 15. 16 ist eine Drain-Elektrode, zu der die Ladung von dem Entlade- Gate 15 abgeführt wird. Als Material für diese Elektroden wird beispielsweise Aluminium oder Poly-Silizium verwendet. 18 is a substrate made of silicon, for example; 17 is an insulating layer made of, for example, silicon dioxide; 7 ' to 11' and 15 ' are electrodes for the gates 7 to 10 and a gate 11 and the gate 15. 16 is a drain electrode to which the charge is discharged from the discharge gate 15 . Aluminum or polysilicon, for example, is used as the material for these electrodes.

I sind in das Siliziumsubstrat durch Ionenimplantation einge setzte Ionen wie beispielsweise Phosphorionen (P⁺) oder Arsenionen (As⁺). Während bei dem Sensor mit diesem Aufbau das Siliziumsubstrat in Eigenleitung Potentialmulden er gibt, wie sie in den Fig. 2(1) bis 2(5) gezeigt sind, können durch Anlegen von positivem Potential an die ent sprechenden Elektroden selektiv Schwellen zwischen den Potentialmulden beseitigt werden. Das Gate 11 ist ein Puffer - bzw. Integriergate; 12 ist ein Metalloxidhalb leiter-Feldeffekttransistor (MOS-FET); 14 ist ein Wider stand und 5 ist der Ausgangsanschluß; diese Teile bilden eine Source-Folgerschaltung als Ladungs/Spannungs-Wandler schaltung. I are inserted into the silicon substrate by ion implantation, such as phosphorus ions (P⁺) or arsenic ions (As⁺). While in the sensor with this structure the silicon substrate in self-conduction he gives potential wells, as shown in FIGS. 2 (1) to 2 (5), by applying positive potential to the corresponding electrodes, thresholds between the potential wells can be selectively eliminated will. Gate 11 is a buffer or integrating gate; 12 is a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOS-FET); 14 is an opponent and 5 is the output terminal; these parts form a source follower circuit as a charge / voltage converter circuit.

Als nächstes wird die Betriebsweise des beschriebenen Festkörper-Bildaufnahmeelements in den aufeinanderfolgen den Schritten anhand der Fig. 2(1) bis (5) erläutert.Next, the operation of the solid-state image pickup element described in the successive steps will be explained with reference to FIGS. 2 (1) to (5).

Es sei nun angenommen, daß Bildladung, die beispielsweise in einer Auflösungszelle B nach Fig. 1 gebildet wurde, nach der Verschiebung über den Weg bzw. den Verschiebeteil 2 durch das Öffnen und das Schließen des Gates 7 in den Spei cherteil 6 eingeleitet wird und gleichmäßig über den gan zen Bereich des Speicherteils 6 verteilt wird, wie es in der Fig. 2(1) dargestellt ist. Wie es später genauer beschrieben wird, enthält zu diesem Zeitpunkt der Ladungs/Spannungs-Wandlerteil 3 ein Viertel der Bild ladung aus der zeitlich vorangehenden benachbarten Auflösungszelle, nämlich in diesem Fall aus einer Zelle A nach Fig. 1. It is now assumed that image charge, which was formed, for example, in a resolution cell B according to FIG. 1, is introduced after the displacement over the path or the displacement part 2 by opening and closing the gate 7 into the memory part 6 and evenly is distributed over the entire area of the storage part 6 , as shown in FIG. 2 (1). At this time, as will be described in more detail later, the charge / voltage converter part 3 contains a quarter of the image charge from the temporally preceding neighboring resolution cell, namely in this case from a cell A according to FIG. 1.

Nachdem dann gemäß der Darstellung in Fig. 2(2) das Gate 9 gesperrt wurde, wird beim Öffnen des Gates 8 die Bild ladung aus der Auflösungszelle B in dem Speicherteil 6 in zwei Teile zu ¾ und ¼ aufgeteilt, wobei das letztere Viertel in den Wandlerteil 3 abgeführt wird, wo es zu dem Viertel der Bildladung aus der Auflösungszelle A hinzuge fügt wird. Nachdem einmal das Gate 8 wieder geschlossen wurde, kann das Signal in der Form einer Spannung an dem Ausgangsanschluß 5 ausgelesen werden. Da dieses Signal Informationen der einander benachbarten beiden Auflösungs zellen A und B enthält, stellt es ein Signal für eine Zone dar, die mittig dem Zwischenraum zwischen den Zellen A und B zugeordnet ist, nämlich ein Interpolationssignal.After the gate 9 was then blocked as shown in Fig. 2 (2), when the gate 8 is opened, the image charge from the resolution cell B in the memory part 6 is divided into two parts of ¾ and ¼, the latter quarter in the Converter part 3 is removed, where it is added to the quarter of the image charge from the resolution cell A. Once the gate 8 has been closed again, the signal can be read out in the form of a voltage at the output terminal 5 . Since this signal contains information from the two resolution cells A and B which are adjacent to one another, it represents a signal for a zone which is centrally assigned to the interspace between cells A and B , namely an interpolation signal.

Dann wird gemäß der Darstellung in Fig. 2(3) das Gate 10 geschlossen, während zugleich das Entlade-Gate 15 kurz zeitig geöffnet wird, wodurch der restliche Teil der Bild ladung in dem Speicherteil 6 aufgeteilt wird und der Wand lerteil 3 entladen bzw. geleert wird. Danach werden die Gates 8 und 9 geöffnet, so daß die Hälfte der ursprünglichen Bildladung bzw. des ursprünglichen Ladungsbilds in den leeren Ladungs/Spannungs-Wandlerteil 3 abgeleitet wird. Nach dem erneuten Schließen des Gates 8 kann das Signal für die Auflösungszelle B selbst ausgelesen werden.Then, as shown in FIG. 2 (3), the gate 10 is closed, while at the same time the discharge gate 15 is opened briefly, as a result of which the remaining part of the image charge is divided in the memory part 6 and the wall part 3 is discharged or is emptied. The gates 8 and 9 are then opened so that half of the original image charge or the original charge image is discharged into the empty charge / voltage converter part 3 . After the gate 8 has been closed again , the signal for the resolution cell B itself can be read out.

Nachdem zum Entladen des Wandlerteils 3 das Entlade-Gate 15 kurzzeitig geöffnet wurde, werden gemäß der Darstellung in Fig. 2(4) die Gates 8 und 10 geöffnet, wodurch der rest liche Bruchteil (¹/₄) der Ladung aus der Auflösungszelle B in den Wandlerteil 3 übertragen und dort gespeichert wird. Wenn dann gemäß der Darstellung in Fig. 2(5) das Gate 8 geschlossen wird und das Gate 7 geöffnet wird, wird wei tere Bildladung aus einer nachfolgenden Auflösungszelle C in den Speicherteil 6 übertragen. Danach kehrt auf das Schließen des Gates 7 hin der Arbeitsablauf zu dem Schritt gemäß Fig. 2(1) zurück. Dieser Vorgang wiederholt sich bis zum Auslesen der letzten Auflösungszelle.After the discharge gate is opened for a short time 15 for discharging the converter section 3, the display 2 (4) Liche fraction are as in Fig. Open the gates 8 and 10, so that the rest ^_(1/4) of the charge from the resolution cell B in the converter part 3 is transmitted and stored there. Then, as shown in FIG. 2 (5), when the gate 8 is closed and the gate 7 is opened, further image charge is transferred from a subsequent resolution cell C into the memory part 6 . Thereafter, upon the gate 7 closing, the work flow returns to the step shown in FIG. 2 (1). This process is repeated until the last resolution cell is read out.

Das vorstehende Ausführungsbeispiel des Bildaufnahmeele ments wurde anhand des Aufbaus eines Zellensensors beschrie ben; es ist jedoch ersichtlich, daß die Gestaltung auch bei einem Aufbau eines zweidimensionalen Sensors anwendbar ist. Bei dieser Anwendung sind verschiedenerlei Anordnun gen der Ladungsspeichervorrichtung des Bildaufnahmeelements in dem Ladungsverschiebeweg möglich. Beispielsweise kann die Speichervorrichtung unmittelbar dem Horizontal-Schiebe register in der Abbildungsvorrichtung folgen. Auch in diesem Fall genügt eine einzige Ladungsspeichervorrichtung zum Erzielen der Horizontal-Wechselbeziehungen bzw. der Horizontal-Interpolationen. Bei einer Bildübertragungs- Bildaufnahmevorrichtung kann die Ladungsspeichervorrich tung bzw. Ladungshaltevorrichtung entweder zwischen einer Bildempfangsfläche und einer Ladungsspeicherfläche oder zwischen einer Ladungsspeicherfläche und einem Horizontal- Schieberegister angeordnet sein. Ferner können bei der Anwendung in einer Zwischenzeilenübertragungs-Bildaufnahme vorrichtung gemäß der Darstellung in Fig. 3 die Stellen zwischen Vertikal-Schieberegistern und einem Horizontal- Schieberegister in Betracht gezogen werden. Das Anbringen der Aufteilungs- und Addiervorrichtung gemäß dem voran gehend beschriebenen Ausführungsbeispiel an diesen Stellen ermöglicht es auch, Vertikal-Wechselbeziehungen bzw. - Interpolationen zwischen jeglichen Paaren benachbarter Ladungsbilder bzw. Bildladungen zu erhalten. Es ist anzu merken, daß bei der Verwendung dieser Ortsstellen die notwendige Anzahl von Ladungsspeichervorrichtungen des Bildaufnahmeelements gleich der Anzahl der Auflösungszellen in einer einzelnen Horizontal-Zeile wird.The above embodiment of the image recording element was described using the structure of a cell sensor; however, it can be seen that the design can also be used in the construction of a two-dimensional sensor. Various applications of the charge storage device of the image pickup element in the charge displacement path are possible in this application. For example, the storage device can immediately follow the horizontal shift register in the imaging device. In this case too, a single charge storage device is sufficient to achieve the horizontal interrelationships or the horizontal interpolations. In the case of an image transfer image pickup device, the charge storage device or charge holding device can be arranged either between an image receiving area and a charge storage area or between a charge storage area and a horizontal shift register. Furthermore, when used in an interline transmission image pickup device as shown in Fig. 3, the locations between vertical shift registers and a horizontal shift register can be taken into account. Attaching the splitting and adding device according to the embodiment described above at these points also makes it possible to obtain vertical interrelationships or interpolations between any pairs of adjacent charge images or image charges. It should be noted that when these locations are used, the necessary number of charge storage devices of the image pickup element becomes equal to the number of resolution cells in a single horizontal line.

Statt des Heranziehens von zwei benachbarten Auflösungs zellen bei der Bildung des Interpolationssignals wie bei dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiels ist es auch möglich, die Ausgangssignale von drei oder mehr Auf lösungszellen zur Bildung eines einzelnen Interpolations signals heranzuziehen.Instead of using two neighboring resolutions cells in the formation of the interpolation signal as in it is the embodiment described above also possible to set the output signals of three or more solution cells to form a single interpolation signals.

Ferner können als erweiterte Form des vorstehend beschrie benen Aufbaus die Anzahl der Teile, in die die Bildladung in dem beschriebenen Speicherteil aufgeteilt wird, und das Verhältnis, in welchem die Bildladung aufgeteilt wird, mit dem Ergebnis verändert werden, daß die Anzahl der interpolierten Auflösungszonen gesteigert oder vermindert wird, und/oder unterschiedliche Interpolationswirkungen hervorgerufen werden.Furthermore, as an expanded form of the above described The number of parts in which the image is loaded is divided in the memory section described, and the ratio in which the image charge is divided, with the result that the number of interpolated resolution zones increased or decreased and / or different interpolation effects are caused.

Ferner wird zwar bei dem vorangehend beschriebenen Aus führungsbeispiel der Ladungs/Spannungs-Wandlerteil in der Ausgangsstufe zur Addition der Bruchteile der verschiede nen Bildladungen herangezogen, jedoch kann hierfür ein gesonderter Teil vorgesehen werden.Furthermore, although the above described example of the charge / voltage converter part in the Initial stage for adding the fractions of the different Image loads are used, however, one can separate part can be provided.

Die Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für die Anwendung der besonderen Gestaltung des beschrie benen Bildaufnahmeelements bei einer Zwischenzeilen-Ab bildungs- bzw. Bildaufnahmevorrichtung veranschaulicht, was vorstehend angeregt wurde. Die Fig. 4 veranschaulicht die Arbeitsweise des Elements nach Fig. 3. Fig. 3 is a schematic view illustrating an example of the application of the particular design of the described image pickup element to an interline imaging device, which has been suggested above. FIG. 4 illustrates the operation of the element according to FIG. 3.

In den Fig. 3 und 4 sind 19 die Vertikal-Schieberegister, die in Ladungskopplungsvorrichtungen ausgebildet sind. Die anderen Teile, die mit den gleichen Bezugszeichen wie die Teile in Fig. 2 bezeichnet sind, haben einen zu diesen gleichartigen Aufbau. Zunächst wird beim Öffnen des Gates 7 bei geschlossenem Gate 8 die Informationsladung für eine jeweilige Auflösungszelle in den Speicherteil 6 geleitet (Fig. 4(5)). Danach wird das Gate 7 geschlossen, wodurch diese Ladung gespeichert wird (Fig. 4(1)).In FIGS. 3 and 4 are 19, the vertical shift registers, which are formed in charge-coupled devices. The other parts, which are designated by the same reference numerals as the parts in FIG. 2, have a similar structure to these. First, when the gate 7 is opened with the gate 8 closed, the information charge for a respective resolution cell is passed into the memory part 6 ( FIG. 4 (5)). Thereafter, the gate 7 is closed, whereby this charge is stored ( Fig. 4 (1)).

Wenn dann nach dem Schließen des Gates 9 das Gate 8 ge öffnet wird, wird ein Viertel der Informationsladung in das entsprechende Bit der Bits des Horizontal-Schiebere gisters abgeleitet, wo es der übrigen Informationsladung hinzugefügt wird, die sich aus dem um eine Stelle voran liegenden Horizontal-Abtastsignal ergibt (Fig. 4(2)).Then, when the gate 8 is opened after the gate 9 is closed, a quarter of the information charge is derived into the corresponding bit of the bits of the horizontal shift register, where it is added to the remaining information charge which is one position ahead Horizontal scan signal results ( Fig. 4 (2)).

Obgleich dies in der Zeichnung nicht gezeigt ist, wird dann das Gate 8 geschlossen und das Horizontal-Schiebe register 2 angesteuert, um die Ladungen in einer einzelnen Horizontal-Zeile auszulesen. Wenn dann nach dem Schließen des Gates 10 die Gates 8 und 9 geöffnet werden, wird der jenige der Ladungsteile, der zwischen den Potentialschwel len unterhalb der Gates 9 und 10 gespeichert war, in das entsprechende Bit des Verschiebeteils bzw. Schieberegisters 2 abgeleitet (Fig. 4(3)). Dann wird gleichermaßen wie im Vorstehenden nach dem Schließen des Gates 8 das Schiebere gister 2 gesteuert, um die nächste Horizontalzeile auszu lesen.Although this is not shown in the drawing, the gate 8 is then closed and the horizontal shift register 2 is activated in order to read out the charges in a single horizontal line. If the gates 8 and 9 are then opened after the gate 10 is closed, that part of the charge which was stored between the potential thresholds below the gates 9 and 10 is derived into the corresponding bit of the shift part or shift register 2 ( FIG. 4 (3)). Then, as in the foregoing, after the gate 8 is closed, the slide register 2 is controlled in order to read out the next horizontal line.

Wenn dann die Gates 8, 9 und 10 in ihren Öffnungszustand versetzt werden, wird die restliche Ladung in das ent sprechende Bit des Schieberegisters 2 geleitet (Fig. 4(4)). Then when the gates 8, 9 and 10 are set in their open state, the remaining charge is passed into the corresponding bit of the shift register 2 ( Fig. 4 (4)).

Wenn danach das Gate 8 geschlossen wird und die Gates 9, 10 und 7 geöffnet werden, wird in den Speicherteil 6 die in der nächsten Auflösungszelle in dem Vertikal-Schiebe register gebildete Ladung eingespeichert. Danach wird in der gleichen Aufeinanderfolge die Ladung gespeichert, auf geteilt und hinsichtlich der Interpolation verarbeitet.Then, when the gate 8 is closed and the gates 9, 10 and 7 are opened, the charge formed in the next resolution cell in the vertical shift register is stored in the memory part 6 . The charge is then stored in the same sequence, divided, and processed for interpolation.

Auf diese Weise wird die Ladung für eine einzelne Auflö sungszelle in drei Teile aufgeteilt, von denen ein Teil mit einem der Teile der Ladung für die vertikal benach barte, nämlich beispielsweise unmittelbar darüberliegende Auslösungszelle zusammengeführt wird, während ein anderer Teil der Ladung mit einem der Teile der Ladung zusammenge fügt wird, die in derjenigen Auflösungszelle gebildet wird, die beispielsweise in Abwärtsrichtung zu der einzelnen Zelle benachbart ist. Daher wird die tatsächliche Auslese frequenz doppelt so groß wie üblich.In this way, the charge for a single resolution divided into three parts, one part of which with one of the parts of the cargo for the vertically adjacent beard, namely, for example, immediately above Trigger cell is merged while another Part of the cargo merged with one of the parts of the cargo is inserted, which is formed in that dissolving cell which, for example, go down to the individual Cell is adjacent. Hence the actual selection frequency twice as usual.

Wie im Vorstehenden ausführlich beschrieben wurde, wird somit ein Festkörper-Bildaufnahmeelement mit einem Ladungs speicherteil, mit dem eine Signalladung für eine jeweilige Auflösungszelle speicherbar ist, und einer Einrichtung ge schaffen, die zum Aufteilen der in diesem Ladungsspeicher teil gehaltenen Ladung und zum Addieren der abgeteilten Teile der Ladungen dient, wodurch Ausgangssignale für Auf lösungszonen erzielt werden, die in den Zwischenräumen zwischen mindestens zwei aufeinanderfolgenden Auflösungs zellen zentriert sind. Dies ergibt den Vorteil, daß das Pseudo-Auflösungsvermögen des Bildaufnahmeelements ge steigert wird. Es ist möglich, ohne Einsatz irgend einer komplizierten Schaltungseinrichtung wie bei dem Stand der Technik eine bessere Wirkung zu erzielen. Ein weiterer Vorteil, der aus der Herstellungsmöglichkeit einer derar tigen Einrichtung in einem einzigen Halbleiterplättchen des Bildaufnahmeelements entsteht, besteht darin, daß der Raumbedarf und die Abmessungen einer Bildaufnahmevorrich tung auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden können, bei der dieses Bildaufnahmeelement eingesetzt wird. Damit ist insbesondere mit dem Bildaufnahmeelement ein großer Fort schritt hinsichtlich der Herabsetzung der Abmessungen und des Gewichts der Vorrichtung erzielt.As described in detail above, thus a solid-state imaging element with a charge memory part with which a signal charge for a respective Resolution cell is storable, and a device ge create that for dividing up in this cargo storage partially held charge and to add the divided Parts of the charges are used, creating output signals for on Solution zones can be achieved in the gaps between at least two consecutive resolutions cells are centered. This gives the advantage that Pseudo-resolving power of the image pickup element is increased. It is possible without using anyone complicated circuit device as in the prior art Technology to achieve a better effect. Another Advantage that derar from the manufacturing possibility term device in a single semiconductor die of the image pickup element is that the Space requirements and the dimensions of an image acquisition device tion can be reduced to a minimum who uses this imaging element. So that is a great fort especially with the image recording element step down in size and the weight of the device achieved.

Claims

1. Solid-state image sensor with at least one light receiving and charge shifting arrangement, which receives the pixels corresponding to a line of incident light simultaneously, stores them in the form of signal charges and then shifts them to an output coupled to the respective arrangement, from which the signal charges can be read out serially, characterized by
a storage device ( 6 ) arranged in front of the respective output ( 3, 5 ) of each light receiving and charge shifting arrangement ( 1, 2; 1, 19 ), in which the signal charges can be briefly stored before being read out, and by
a switching device ( 7 to 10 ) with which the signal charges stored in the storage device ( 6 ) can be split into several partial loads and adjacent partial charges can be added to one another.

2. Solid-state image sensor according to claim 1, characterized in that the output stage ( 3, 5 ) has a charge / voltage converter ( 3 ) which converts the charge into a corresponding voltage, and has an output terminal ( 5 ).

3. Solid-state image sensor according to claim 2, characterized in that the charge / voltage converter ( 3 ) is a source follower circuit.

4. Solid-state image sensor according to claim 2 or 3, marked by a gate electrode ( 15 ) which derives the charge from the charge / voltage converter ( 3 ).

5. Solid-state image sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device ( 7 to 10 ) has a first switching element ( 7 ) which controls the displacement of the signal charges from the displacement part ( 2 ) to the storage device ( 6 ) , has a second switching element ( 8 ) which controls the displacement of the signal charges from the storage device ( 6 ) to the output ( 3, 5 ), and has two further switching elements ( 9, 10 ) which the storage device ( 6 ) uses by means of potential thresholds in Splits parts with a predetermined part ratio.

6. Solid-state image sensor according to claim 5, dadrch marked records that the predetermined part ratio is 1: 2: 1.

7. Solid-state image sensor according to claim 5 or 6, characterized in that the switching elements of the switching device ( 7 to 10 ) are gate electrodes.

8. Solid state image sensor according to one of the preceding An sayings, characterized in that it is in a line scythe sensor or can be used in a surface sensor.

9. Solid state image sensor according to one of the preceding An sayings, characterized in that he is on a single Semiconductors can be formed.