DE3329095C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Festkörperbildsensor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im allgemeinen weist ein Festkörperbildsensor Fotosensoren und eine Abtasteinrichtung auf einem Halbleitermaterial wie z. B. Silizium auf, und falls geeignete Fotosensoren gewählt werden, können Bilder vom sichtbaren Bereich bis zum infra­ roten Bereich geliefert werden. Verglichen mit einer kon­ ventionellen Bildröhre hat ein Festkörperbildsensor den Vorteil, daß er kompakt, leicht und sehr zuverlässig ist und insbesondere brauchen nur wenige Teile bei der Herstel­ lung einer Kamera mit solch einem Bildsensor justiert wer­ den. Dadurch hat solch ein Festkörperbildsensor in letzter Zeit auf verschiedenen Gebieten Beachtung erfahren.

Als Abtastschaltung eines Festkörperbildsensors wird in den meisten Fällen üblicherweise ein MOS-Schalter-System oder ein CCD (charge coupled device)-System benutzt. Im ersteren MOS-Schalter-System werden Spike-Störungen infol­ ge der MOS-Schalter zum Lesen der Signale den Signalen bei­ gemischt, wodurch das Signal-/Rauschverhältnis verschlech­ tert wird. Außerdem unterscheiden sich die Spike-Störungen zwischen den einzelnen Spalten zum Lesen des Signales, wo­ durch ein "fixed pattern noise" genanntes Rauschen erzeugt wird, so daß der Signal-/Rauschabstand weiter verschlechtert wird und infolgedessen kann bei Anwendung auf das Erfassen eines extrem niedrigen Lichtpegels, der ein hohes Signal-/ Rauschverhältnis erforderlich macht, ein MOS-Schalter-System nicht verwendet werden. Andererseits werden in dem CCD-System, insbesondere in einem CCD-Zwischenzeilen-System, das in letzter Zeit weite Verbreitung gefunden hat, da es Fotosen­ soren wie in einem MOS-System frei wählen kann, CCD-Elemen­ te zwischen den jeweiligen Spalten der Fotosensoren angeord­ net. Um die effektive Fläche der Fotosensoren zu vergrößern ist es erwünscht, die Fläche des CCD-Teiles schon beim Design zu minimieren. Außerdem ist die Ladungstransfer­ kapazität der CCD-Elemente proportional zur Speicher-Gatter- Fläche für eine Stufe von CCD-Elementen, falls die CCD-Ele­ mente die gleiche Struktur haben. Infolgedessen wird, falls die Fläche des CCD-Teiles verringert wird, der Maximalwert der handhabbaren Ladung begrenzt. Solch ein Problem wird insbesondere dann ernsthaft, wenn ein kleines Signal über einem großen Untergrund wie bei einem Infrarotfestkörper­ bildsensor erfaßt werden soll. Deshalb ist ein Festkörper­ bildsensor, der weniger Störungen erzeugt und der eine große Ladungsmenge handhaben kann, erwünscht.

Die DE-OS 33 19 726 beschreibt einen Halbleiterbild­ sensor, der eine zweidimensional angeordnete Mehrzahl von Fotodetektoreinrichtungen, eine Mehrzahl von jeweils mit den Fotodetektoreinrichtungen verbundenen Transfer-Gatter- Einrichtungen, und eine Mehrzahl von mit jeder Spalte der Transfer-Gatter-Einrichtung verbundene Vertikalladungstrans­ fer-Einrichtung, mit den vertikalen Ladungs-Transfer-Ein­ richtungen verbundene horizontale Ladungs-Transfer-Einrich­ tungen, und mit den vertikalen Ladungs-Trans­ fer-Einrichtungen verbundene Treiber-Einrichtungen, wobei jede der Vertikalladungstransfer-Einrichtungen eine Mehr­ zahl von Gatter-Elektroden enthält, aufweist.

Die Fotodetektor-Einrichtungen erfassen Licht zur Erzeugung einer Signalladung. Die Transfer-Gatter-Einrichtungen steuern den Transfer der Signalladung von jeder Fotodetek­ tor-Einrichtung. Die Vertikalladungstransfer-Einrichtungen transferieren die von der Transfer-Gatter-Einrichtung ein­ gegebene Signalladung. Die Horizontalladungstransfer-Ein­ richtung transferiert die Signalladung von der Vertikalla­ dungstransfer-Einrichtung zum Ausgangsteil. Die Treiber-Einrichtung liefert an die Vertikalladungstrans­ fer-Einrichtung, ehe eine Zeile aus den verschiedenen Zeilen der Transfer-Gatter-Einrichtungen ausgewählt wird, ein Gatterpotential zur Bildung von Potentialmulden unter allen in den Vertikalladungstransfer-Einrichtungen enthaltenen Gatter-Elektroden und tastet das Gatterpotential so ab, daß die Potentialmulden unter den in den Vertikalladungstrans­ fer-Einrichtungen enthaltenen Gatter-Elektroden nacheinan­ der ausgelöscht werden, wodurch die Signalladung von der Verti­ kalladungstransfer-Einrichtung an die Horizontalladungs­ transfer-Einrichtung transferiert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Halblei­ terbildsensor zu schaffen, der eine einfache Auswahl der verschiedenen Zeilen und eine einfache Erzeugung der Gatterpotentiale ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm mit einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2A ein Blockdiagramm mit einer Auswahlschaltung;

Fig. 2B und 2C das Zeitverhalten der von der Auswahlschal­ tung ausgegebenen Taktsignale;

Fig. 3A einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 3B Potentialzustände in den in Fig. 3A gezeigten Tei­ len;

Fig. 4 das Zeitverhalten von den in Fig. 3A gezeigten Teilen zugeführten Taktsignalen;

Fig. 5A einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 5B andere Potentialzustände in den in Fig. 5A gezeig­ ten Teilen; und

Fig. 6 das Zeitverhalten von den in Fig. 5A gezeigten Teilen zugeführten Taktsignalen.

Fig. 1 zeigt als Blockdiagramm ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dieser Ausführung ist zum Zweck der leich­ teren Erklärung eine Anordnung von 3 Spalten × 4 Zeilen dargestellt. Ein Festkörperbildsensor gemäß dieser Ausfüh­ rungsform weist zweidimensional auf einem Halbleitersubstrat angeordnete Fotosensoren 111 bis 114, 211 bis 214 und 311 bis 314, aus MOS-Transistoren auf dem Halbleitersubstrat gebildete Transfer-Gatter 121 bis 124, 221 bis 224 und 321 bis 324, auf dem Halbleitersubstrat ausgebildete Ver­ tikalladungstransfer-Elemente 130, 230 und 330, auf dem Halbleitersubstrat ausgebildete Schnittstellenteile 140, 240 und 340, die eine Schnittstelle zwischen einem horizon­ talen CCD 500, einem Ausgangsvorverstärker 600, einem Aus­ gangsteil 700 und einer Wahlschaltung 800 zum Auswählen der Transfer-Gatter bilden, auf. Auf nichtgezeigte Weise ist die Auswahlschaltung 800 so verbunden, daß das gleiche Sig­ nal an eine Zeile von in horizontaler Richtung angeordne­ ten Transfer-Gattern (z. B. die Zeile der Transfer-Gatter 121, 221, 321) angelegt werden kann. Der Halbleiterbild­ sensor weist weiter eine Treiberschaltung zum Anlegen von Treibertaktsignalen an die Vertikalladungstransfer-Elemente 130, 230 und 330, wie später beschrieben wird, auf.

Im folgenden wird der Betrieb eines Halbleiterbildsensors mit der oben beschriebenen Struktur beschrieben. Fig. 2A zeigt als Blockdiagramm eine Auswahlschaltung 800. Fig. 2B und 2C zeigen das Zeitverhalten der von der Auswahlschal­ tung 800 ausgegebenen Taktsignale. Die Auswahlschaltung 800 ist in einer wie in Fig. 1 gezeigten 3 × 4-Anordnung aus vier Blöcken 801 bis 804 wie in Fig. 2A gezeigt zusam­ mengesetzt, wobei die Ausgänge der Blöcke jeweils mit den zu den Transfer-Gattern gehenden Leitungen 811 bis 814 ver­ bunden sind. Die Leitungen 811 bis 814 sind jeweils mit den Zeilen von Transfer-Gattern 121, 221 und 321 bis 124, 224 und 324 verbunden. Von den Blöcken 801 bis 804 werden Takt­ signale Φ _{T 1} bis Φ _{T 4} ausgegeben, so daß das Zeitverhalten wie in Fig. 2B erreicht wird. In diesem Fall werden n-Kanal- Transfer-Gatter benutzt und, wenn die Taktsignale auf dem Pegel "H" sind, schaltet das Transfer-Gatter durch. Bei dem Zeitverhalten in Fig. 2B wird eine Zeilensprungabtastung nicht ausgeführt. Um eine 2 : 1 Zeilensprungabtastung auszu­ führen, wird das in Fig. 2C gezeigte Zeitverhalten benötigt. Das Zeitverhalten der Taktsignale Φ _{T 1} bis Φ _{T 4} ist nicht auf das Zeitverhalten in Fig. 2B und Fig. 2C begrenzt; das Zeitverhalten kann anders so bestimmt werden, daß die Takt­ signale Φ _{T 1} bis Φ _{T 4} den Pegel "H" zu verschiedenen Zeit­ punkten annehmen. Damit die Taktsignale wie in Fig. 2B aus­ gegeben werden, wird die Auswahlschaltung 800 aus gewöhnli­ chen Schieberegistern aufgebaut. Dann stellen die Blöcke 801 bis 804 Stufen für die Schiebere­ gister dar, so daß der Ausgang in der vorhergehenden Stufe der Eingang in der nachfolgenden Stufe wird. Um die Erklä­ rung leichter zu machen, wird angenommen, daß die Auswahl­ schaltung 800 mit dem Zeitverhalten nach Fig. 2B arbeitet.

Wenn das Taktsignal Φ _{T 1} den Pegel "H" annimmt, schalten die Transfer-Gatter 121, 221 und 321 zuerst durch, um die Sig­ nalladung von den Fotosensoren 111, 211 und 311 an die Ver­ tikalladungstransfer-Elemente 130, 230 und 330 anzulegen. Dann bewirkt die Treiber-Schaltung 900 den Start des Trans­ fers der Signalladung, was im folgenden unter Bezug auf Fig. 3A, 3B und 4 erklärt wird. Fig. 3A ist ein Schnitt ent­ lang der Linie III-III in Fig. 1; Fig. 3B zeigt die Poten­ tialzustände in den in Fig. 3A gezeigten Teilen; Fig. 4 zeigt das Zeitverhalten der an die in Fig. 3A gezeigten Teile angelegten Taktsignale. Das Vertikalladungstransfer- Element 130 weist vier Gatter-Elektroden 131 bis 134 auf und der Interfaceteil 140 weist zwei Gatter-Elektroden 141 und 142 auf, wobei das Ende des Interfaceteiles 140 in Kon­ takt mit einer Gatter-Elektrode 501 in den Horizontal-CCD 500 ist. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet ein Halbleitersubstrat. Unter den jeweiligen Gatter-Elektroden sind Kanäle gebildet. Diese Kanäle können Oberflächenkanäle oder versenkte Kanäle sein. Fig. 3A zeigt eine Struktur, bei der zwischen den je­ weiligen Elektroden Zwischenräume vorgesehen sind. Es kön­ nen jedoch auch Vielschicht-Gatter-Elektroden mit überlappen­ den Teilen zwischen den Elektroden benutzt werden. An die Gatter-Elektroden 131 bis 134, 141 und 142 werden jeweils Taktsignale Φ _{V 1} bis Φ _{V 4}, Φ _S und Φ _T wie in Fig. 4 gezeigt angelegt. In diesem Fall handelt es sich um n-Kanäle. Im Falle von p-Kanälen muß die Polarität der Taktsignale in­ vertiert werden.

Von den oben beschriebenen Taktsignalen werden mindestens die Taktsignale Φ _{V 1} bis Φ _{V 4} in der Treiber-Schaltung 900 erzeugt. Auch die Taktsignale Φ _S und Φ _T können auf geeignete Weise in der Treiber-Schaltung 900 erzeugt werden, sie kön­ nen aber auch von außerhalb zur Verfügung gestellt werden. Die Taktsignale Φ _{V 1} bis Φ _{V 4} werden in der Treiber-Schaltung 900 erzeugt und die Treiber-Schaltung 900 besteht aus wohl­ bekannten Schieberegistern. Jede Spalte von Vertikalladungstransfer-Elementen 130, 230 und 330 hat die gleiche Struktur. Die Vertikalla­ dungstransfer-Elemente 230 und 330 haben genau die gleiche Struktur wie die Vertikalladungstransfer-Elemente 130. Jede Spalte von Interfaceteilen 140, 240 und 340 hat eben­ falls die gleiche Struktur; die Interfaceteile 240 und 340 haben genau die gleiche Struktur wie der Interfaceteil 140.

Außerdem wird an die horizontal angeordneten Gate-Elektroden der Vertikalladungstransfer-Elemente 130, 230 und 330 das gleiche Signal angelegt auf die gleiche Art wie im Fall der Transfer-Gatter und genau die gleiche Betriebsart läuft in jeder Spalte ab. Auf ähnliche Weise wird das gleiche Sig­ nal an die horizontal angeordneten Gate-Elektroden der In­ terfaceteile 140, 240 und 340 angelegt und genau die glei­ che Betriebsweise wird in jeder Spalte ausgeführt. Im fol­ genden wird der Betrieb nur mit Bezug auf die durch einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 dargestellte erste Spalte beschrieben.

Vertikaler Ladungstransfer in den in Fig. 3A gezeigten Tei­ len wird unter Bezug auf Fig. 3B beschrieben. Die Potential­ zustände S 1 bis S 9 in Fig. 3B entsprechen jeweils den Zeit­ punkten t 1 bis t 9 in Fig. 4. Zum Beispiel ist der Zustand S 1 ein Potentialzustand in den in Fig. 3A gezeigten Teilen, wenn er dem Zeitpunkt t 1 entspricht. Zu diesem Zeitpunkt sind alle Taktsignale Φ _{V 1} bis Φ _{V 4} auf dem Pegel "H" und infolge­ dessen wird unter den Gate-Elektroden 131 bis 134 eine große Potentialmulde gebildet, und eine tiefere Potentialmulde wird unter der Gate-Elektrode 141 gebildet, da das Taktsig­ nal Φ _S mit dem Pegel "H" höher ist als die Taktsignale Φ _{V 1} bis Φ _{V 4}, und eine flache Potentialbarriere wird unter der Gatter-Elektrode 142 gebildet, da das Taktsignal Φ _T auf dem Pegel "L" ist. Andererseits führt das Horizontal-CCD 500 einen Ladungstransfer in dem oben beschriebenen Zustand aus und ist in dem zwischen den gestrichelten Linien in Fig. 3B gezeigten Grenzen hin und her wechselnden Potential­ zustand. Wenn in solch einem Zustand ein willkürliches Transfer-Gatter in der vertikalen Richtung, z. B. ein Trans­ fer-Gatter 121 eingeschaltet wird, um den Inhalt des Foto­ sensors 111 in das Vertikalladungstransfer-Element 130 ein­ zulesen, wird eine Signalladung Q _S an die Potentialmulde unter den Gatter-Elektroden 131 bis 134 gegeben. Zum Zeit­ punkt t 2, wenn das Taktsignal Φ _{V 1} den Pegel "L" annimmt, wird dann die Signalladung Q _S in Richtung des Pfeiles A in Fig. 3 geschoben, da die Potentialmulde unter der Gatter- Elektrode 131 wie im Zustand S 2 gezeigt, flach wird. Zu den Zeitpunkten t 3 bis t 5 werden die Taktsignale Φ _{V 2} bis Φ _{V 4} nacheinander dann auf den Pegel "L" gebracht, die Potential­ mulden unter den Gatter-Elektroden 132 bis 134 werden nach­ einander flach wie in den Zuständen S 3 bis S 5 gezeigt, so daß die Signalladung Q _S in Richtung des Pfeiles A geschoben wird. Zum Zeitpunkt, wenn das Taktsignal Φ _{V 4} auf dem Pegel "L" ist, wird die Signalladung Q _S in der Potentialmulde unter der Gatter-Elektrode 141 gespeichert. Die Gatter-Elektrode 141 muß groß genug sein zum Speichern der Signalladung Q _S , aber das Potential unter der Gatter-Elektrode 141 zum Zeit­ punkt, wenn das Taktsignal Φ _S auf dem Pegel "H" ist, braucht nicht tiefer als das Potential unter den Gatter-Elektroden 131 bis 134 wie in der oben beschriebenen Ausführungsform gezeigt, sein. Auf diese Weise wird die Signalladung Q _S in der Gatter-Elektrode 141 gesammelt und nachdem das Ab­ tasten für eine horizontale Linie in dem Horizontal-CCD 500 abgeschlossen ist, wird das Taktsignal Φ _H der Gatter-Elek­ trode 501 der Horizontal-CCD 500 in Berührung mit der Gatter-Elektrode 142 auf den Pegel "H" gebracht und das Taktsignal Φ _T der Gatter-Elektrode 142 wird auf den Pegel "H" zum Zeitpunkt t 6 gebracht. Dann nehmen die Potentiale unter den jeweiligen Gatter-Elektroden den in Fig. 3B ge­ zeigten Zustand S 6 an. Zu diesem Zeitpunkt wird das Poten­ tial unter der Gatter-Elektrode 142 flacher als die Poten­ tiale unter den Gatter-Elektroden 141 und 501 gemacht, aber es ist nicht unbedingt erforderlich, die Potentiale auf diese Weise zu bestimmen. Als nächstes ist zum Zeitpunkt t 7 das Taktsignal Φ _S auf dem Pegel "L" und das Potential unter der Gatter-Elektrode 141 wird flach wie im Zustand S 7 gezeigt, so daß die Signalladung Q _S in Richtung der Po­ tentialmulde unter der Gatter-Elektrode 501 wandert. Da­ nach wird zum Zeitpunkt t 8 das Taktsignal Φ _T auf den Pegel "L" gebracht und das Potential unter der Gatter-Elektrode 142 wird flach wie im Zustand S 8 gezeigt, so daß die Signal­ ladung Q _S zum Horizontal-CCD 500 transferiert wird. Der Horizontal-CCD 550, der die Signalladung Q _S empfangen hat, transferiert Signale nacheinander zum Ausgangsvorverstär­ ker 600. Nachdem ein Signal zum Horizontal-CCD 500 trans­ feriert ist, nehmen die Taktsignale Φ _{V 1} bis Φ _{V 4} und Φ _S wieder den Pegel "H" zum Zeitpunkt t 9 an und der gleiche Zustand wie zum Zeitpunkt t 1 ist hergestellt.

Wenn das Taktsignal Φ _{T 2} den Pegel "H" erreicht, wird das Transfer-Gate 122 als nächstes eingeschaltet, um das Signal des Fotosensors 112 dem Vertikalladungstransfer-Element 130 zuzuführen, so daß das Signal dem Horizontal-CCD 500 auf gleiche Weise wie oben beschrieben zugeführt wird. Dieser gleiche Zyklus wird wiederholt, um die Signale der Fotosensoren 113 und 114 zu lesen, wodurch ein Rahmen ab­ geschlossen wird.

Die oben beschriebene Betriebsweise wird in den anderen Spalten simultan ausgeführt. Auf diese Weise wird das Ab­ tasten einer zweidimensionalen Anordnung ausgeführt.

Wie oben beschrieben, können Spike-Störungen wie in einem MOS-System nicht auftreten, da die Signal­ ladung durch die Potentialmulde auf gleiche Weise wie in einem konventionellen CCD-System transferiert wird, und die zu handhabende Signalladungsmenge kann außerordentlich groß gemacht werden, da sie von der Potentialmulde in einer ganzen vertikalen Linie der Vertikalladungstransferelemente 130, 230 und 330 bestimmt wird. Außerdem kann die zu hand­ habende Signalladungsmenge sogar in dem Fall ausreichend groß gemacht werden, wenn die Breite des Kanals zur Bil­ dung einer vertikalen Signallinie in den Vertikalladungs­ transfer-Elementen klein gemacht wird. Da die Interface­ teile 140, 240 und 340 und der Horizontal-CCD 500 außerhalb der Anordnung der Fotosensoren 111 bis 114, 211 bis 214 und 311 bis 314 gebildet werden können, werden außerdem ihre Größen weniger begrenzt und es wird leicht, die Inter­ faceteile und das Horizontal-CCD gemäß der notwendigen La­ dungsmenge zu vergrößern. In der oben beschriebenen Ausfüh­ rungsform werden die Vertikalladungstransfer-Elemente in einer horizontalen Periode abgetastet (üblicherweise wer­ den Vertikalladungstransfer-Elemente in einer Periode, die dem ganzen Rahmen maximal entspricht, abgetastet) und die Zeit, die die Signalladung Q _S im Kanal verbringt wird ver­ kürzt; infolgedessen können Kanalleckstrom und das Nachzieh­ phänomen verringert werden.

Im folgenden wird eine weitere Ausführungsform der Erfin­ dung beschrieben. Fig. 5A ist ein Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1; Fig. 5B zeigt andere Potentialzu­ stände in den in Fig. 5A gezeigten Teilen; Fig. 6 zeigt das Zeitverhalten der an die Teile nach Fig. 5A angelegten Taktsignale. Diese Figuren entsprechen jeweils den oben be­ schriebenen Fig. 3A, 3B und 4, und es werden nur die Unter­ schiede erklärt. Die Zustände S 1 und S 2 in Fig. 5B sind identisch mit den Zuständen in der oben beschriebenen Aus­ führungsform. Im Zustand S 3, nachdem das Taktsignal Φ _{V 2} auf den Pegel "L" gebracht ist, nimmt das Taktsignal Φ _{V 1} wieder den Pegel "H" an, so daß unter der Gatter-Elektrode 131 eine Potentialmulde gebildet wird. Im Zustand S 4, nachdem das Taktsignal Φ _{V 3} auf den Pegel "L" gebracht ist, nimmt das Taktsignal Φ _{V 2} den Pegel "H" an, so daß unter den Gatter-Elektroden 131 und 132 Potentialmulden gebildet werden. Auf diese Weise wird in dem Zustand, bei dem das Potential einer Gatter-Elektrode immer auf dem Pegel "L" ist, die Signalladung Q _S schrittweise bis der Zustand S 5 in Fig. 5 erreicht ist, transferiert. In den Zuständen S 7 bis S 9 wird die Signalladung von den Vertikalladungstrans­ fer-Elementen zu dem Horizontal-CCD genau in der gleichen Weise wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform trans­ feriert.

Auch mit der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform können die gleichen Effekte wie mit der ersten Ausführungs­ form erreicht werden. Kurz gesagt, wird dies dadurch erreicht, daß die Vertikalladungs­ transfer-Elemente zum Zeitpunkt, wenn die Signalladung von den Fotosensoren empfangen wird, eine kontinuierliche Po­ tentialmulde darstellen, und daß danach die Signalladung in die Vertikalladungstransfer-Elemente transferiert wird durch Steuerung der Taktsignale der Vertikalladungstrans­ fer-Elemente, damit die Potentialbarriere in Richtung der Bewegungsrichtung der Ladung sich bewegt. Obwohl bei der zweiten Ausführungsform der Transfer der Signalladung in die Vertikalladungstransfer-Elemente in dem Zustand durch­ geführt wird, bei dem nur eine Gate-Elektrode auf dem Pe­ gel "L" ist, wird infolgedessen die gleiche Betriebsweise durchgeführt, falls mehr als eine auf dem Pegel "L" ist, soweit die Potentialbarriere sich in Richtung der Bewegungs­ richtung der Signalladung bewegt. Bei den oben beschriebe­ nen zwei Ausführungsformen wurde die Beschreibung unter der Annahme durchgeführt, daß ein Vertikalladungstransfer-Ele­ ment vier Gatter-Elektroden 131 bis 134 aufweist. Jedoch kann eine beliebige Zahl von Gatter-Elektroden vorhanden sein solange es mehr als eine ist. Außerdem braucht die Zahl der Gatter-Elektroden nicht gleich der Zahl der Foto­ sensoren in vertikaler Richtung sein.

Obwohl ein Interfaceteil zwei Gatter-Elektroden in den oben beschriebenen Ausführungsformen aufweist, ist eine solche Struktur nicht notwendigerweise erforderlich, soweit der Interfaceteil die Funktion hat, die Ladung zu speichern und die Ladung zum Horizontal-CCD zu transferieren.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind alle Kanäle verdeckte n-Kanäle. Jedoch entsteht kein Problem, falls p-Kanäle oder Oberflächenkanäle benutzt werden. Außer­ dem können die Transfer-Gatter übliche Gatter sein, wie sie für die Vertikalladungstransfer-Elemente benutzt wer­ den.

Claims (8)

1. Festkörperbildsensor, enthaltend eine Mehrzahl von zweidimen­ sional in Zeilen und in Spalten angeordneten Fotodetektoreinrich­ tungen (111 bis 114, 211 bis 214 und 311 bis 314) zum Erfassen von Licht und Abgabe einer Ausgangssignalladung (Q _S ), eine Mehr­ zahl von Transfer-Gattereinrichtungen (121 bis 124, 221 bis 224 und 321 bis 324) zur Steuerung des Transfers der Signalladung von jeder Fotodetektoreinrichtung, wobei die Mehrzahl von Trans­ fer-Gattereinrichtungen zweidimensional in Zeilen und in Spalten angeordnet ist und jeweils mit den Fotodetektoreinrichtungen ver­ bunden ist, eine Mehrzahl von jeweils mit den Spalten der Trans­ fer-Gattereinrichtungen verbundenen Vertikalladungstransferein­ richtungen (130, 230, 330) zum Transferieren der von den Trans­ fer-Gattereinrichtungen eingegebenen Signalladung, wobei jede der Vertikalladungstransfer-Einrichtungen eine Mehrzahl von Gatter-Elektroden (131 bis 134) aufweist, und eine mit den Verti­ kalladungstransfer-Einrichtungen verbundene Horizontalladungs­ transfer-Einrichtung (500) zum Transferieren der Signalladung von den Vertikalladungstransfer-Einrichtungen und eine mit der Vertikalladungstransfer-Einrichtung (130, 230, 330) verbundene Treiber-Einrichtung (900), durch die ein Gatterpotential zur Bil­ dung einer Potentialmulde unter allen Gatter-Elektroden einer jeden Vertikalladungstransfer-Einrichtung (130, 230, 330) an die Vertikalladungstransfer-Einrichtungen (130, 230, 330) gelegt wird, worauf eine Zeile von Transfer-Gattereinrichtungen (121 bis 124, 221 bis 224 und 321 bis 324) ausgewählt wird, um die Signalladungen der zugeordneten Zeile von Fotodetektoreinrich­ tungen zu den Vertikalladungstransfer-Einrichtungen zu übertra­ gen und die Gatterpotentiale dann so verändert werden, daß jede der Potentialmulden unter den Gate-Elektroden der Vertikal­ ladungstransfer-Einrichtungen sukzessiv von der Gatter-Elektrode an dem am weitesten entfernten Ende bezüglich der Horizontalla­ dungstransfer-Einrichtung (500) her aufgehoben wird, bevor die nächste Zeile von Transfer-Gattereinrichtungen ausgewählt wird, so daß die Signalladungen von den Vertikalladungstransfer-Ein­ richtungen an die Horizontalladungstransfer-Einrichtung trans­ feriert werden, dadurch gekennzeichnet,
daß eine ein Schieberegister (801 bis 804) aufweisende Auswahleinrichtung (800) vorgesehen ist, daß die Ausgänge des Schieberegisters (801 bis 804) mit Leitungen (811 bis 814) verbunden sind, von denen jede zu den jeweils einer horizontalen Zeile zugeordneten Transfer-Gattereinrichtungen (121 bis 124, 221bis 224 und 321 bis 324) führt,
daß das Schieberegister (801 bis 804) auf den Leitungen (811 bis 814) zu verschiedenen Zeitpunkten Taktsignale (Φ _{T 1} bis Φ _{T 4}) er­ zeugt, so daß eine Zeile von Transfer-Gattereinrichtungen (121 bis 124, 221 bis 224 und 321 bis 324) nach der anderen ausge­ wählt wird und die Signalladungen (Q _S ) der jeweils ausgewählten Zeile an die Vertikalladungstransfer-Einrichtungen (130 bis 330) abgegeben werden, und
daß die die Gatterpotentiale erzeugende Treiber-Einrichtung (900) ein Schieberegister aufweist, das die Gatterpotentiale derart erzeugt, daß während des genannten sukzessiven Aufhebens der Potentialmulden jeweils mindestens eine Gate-Elektrode (131 bis 134) auf dem Pegel ("L") ist, bei dem die darunter befindliche Signalleitung (Q _S ) verschoben wird.

2. Festkörperbildsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalladungstransfer-Ein­ richtung (500) mit den Vertikalladungstransfer-Einrichtungen über Interface-Einrichtungen (140, 240 bis 340), verbunden ist.

3. Festkörperbildsensor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transfer-Gatter-Einrichtungen (121 bis 124, 221 bis 224 und 321 bis 324) MOS-Transistoren auf­ weisen.

4. Festkörperbildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gatter-Elektroden (131 bis 134) auf einem Halbleitersubstrat (10) gebildet sind und unter den Gatter-Elektroden Kanäle gebildet sind.

5. Festkörperbildsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle n-Kanäle sind.

6. Festkörperbildsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle p-Kanäle sind.

7. Festkörperbildsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle verdeckte Kanäle sind.

8. Festkörperbildsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle Oberflächenkanäle sind.