DE3546841C2 - Bildaufnahmevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildaufnahmevorrichtung, bei der insbesondere im Langbild-Betrieb ein Flimmern sowie Überstrahlungs­ effekte bzw. Störungen wirkungsvoll unterdrückt werden.

Nach dem Stand der Technik wurde gemäß der JP-OS 138371/1981 bei einem Festkörper-Bildsensor wie einer Ladungskoplungs­ vorrichtung (CCD) oder dergleichen ein Verfahren in Betracht gezogen, bei dem überschüssige Träger statt durch das An­ bringen von Überlaufablässen in der Lichtempfangsfläche durch Oberflächen-Rekombination gelöscht werden, um ein Überstrah­ len zu verhindern.

Dieses Verfahren hat Vorteile dadurch, daß die Empfindlich­ keit hoch ist, da hinsichtlich des Öffnungsverhältnisses der Lichtempfangsfläche keine Einbußen entstehen, und daß das Horizontal-Auflösungsvermögen gesteigert ist, da der Inte­ grationsgrad verbessert werden kann.

Fig. 1 bis 3 sind Darstellungen zur Erläuterung dieses Ver­ fahrens zum Verhindern des Überstrahlens durch Oberflächen- Rekombination, wobei die Fig. 1 eine Vorderansicht einer gewöhnlichen Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung ist.

Nach Fig. 1 besteht ein Lichtempfangsteil 1 aus einer Viel­ zahl von Vertikalübertragungs-Registern mit Fotoempfind­ lichkeit.

Ein Speicherteil 2 besteht aus einer Vielzahl von Vertikal­ übertragungs-Registern, die gegenüber Licht abgeschirmt sind.

Mit 3 ist ein Horizontalübertragungs-Register bezeichnet. Die Informationen in den jeweiligen Vertikalübertragungs- Registern des Speicherteils 2 können durch gleichzeitiges Verschieben um jeweils ein Bit in dieses Horizontalüber­ tragungs-Register 3 eingespeichert werden. Danach kann durch die Horizontalübertragung in dem Horizontalübertragungs-Register 3 aus einem Aus­ gangsverstärker 4 ein Videosignal abgegeben werden.

Im allgemeinen werden die in dem jeweiligen Vertikalüber­ tragungs-Register des Lichtempfangsteils 1 gebildeten In­ formationen innerhalb einer Vertikalaustastlücke nach der Fernsehnorm vertikal in den Speicherteil 2 übertragen und innerhalb des nächsten Vertikalabtastintervalls zeilenweise über das Horizontalübertragungs-Register 3 ausgelesen.

Es sei nun angenommen, daß der Lichtempfangsteil 1, der Speicherteil 2 und das Horizontalübertragungs-Register 3 jeweils zweiphasig angesteuert werden und jeweilige Über­ tragungselektroden mit P₁, P₂, P₃, P₄, P₅ und P₆ bezeichnet sind, während entsprechende Übertragungstaktsignale mit Φ_P1 und Φ_P2, Φ_P3 und Φ_P4 sowie Φ_P5 und Φ_P6 bezeichnet sind.

Fig. 2 ist eine Darstellung von Potentialprofilen unter­ halb dieser Übertragungselektroden P₁ bis P₆. Beispielsweise werden unterhalb einer jeden Elektrode, die über einer Iso­ lierschicht 5 auf einem P-Siliciumsubstrat 6 ausgebildet ist, durch Ionenimplantation oder dergleichen in bezug auf die Elektronen ein Bereich niedrigen Potentials und ein Bereich hohen Potentials gebildet. Wenn hierbei an die Elek­ troden P₂, P₄ und P₆ eine Spannung -V₁ niedrigen Pegels und an die Elektroden P₁, P₃ und P₅ eine Spannung V₂ hohen Pe­ gels angelegt wird, werden die in dieser Figur durch eine ausgezogene Linie dargestellten Potentiale hervorgerufen. Wenn andererseits an die Elektroden P₁, P₃ und P₅ die Span­ nung -V₁ niedrigen Pegels und an die Elektroden P₂, P₄ und P₆ die Spannung V₂ hohen Pegels angelegt wird, werden die in der Figur durch die gestrichelte Linie dargestellten Potentiale gebildet.

Daher werden durch das Anlegen wechselnder Spannungen mit jeweils entgegengesetzten Phasen an die Elektroden P₁, P₃ und P₅ bzw. an die Elektroden P₂, P₄ und P₆ die Träger bzw. Ladungen aufeinanderfolgend in einer Richtung befördert (nämlich nach rechts in der Figur).

Andererseits sind in der Fig. 2 durch eine strichpunktierte Linie Potentiale in dem Fall dargestellt, daß an die Elek­ troden P₁, P₃ und P₅ eine hohe positive Spannung V₃ angelegt wird. Diese Potentialmulden sind in einem Umkehrzustand, so daß über eine vorbestimmte Menge überschüssige Träger durch Rekom­ bination mit Majoritätsträgern gelöscht worden sind.

Fig. 3 zeigt die Zusammenhänge zwischen den an die Elek­ troden angelegten Spannungen und den vorstehend genannten Formen des inneren Potentials in bezug auf die Richtung der Dicke des Silicium- bzw. Halbleitersubstrats 6. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß bei der Elektrodenspannung V₃ die Potentialmulden niedrig sind, so daß die überschüssigen Ladungsträger einen zweiten Zustand erreichen, bei dem sie an der Grenzfläche zur Isolierschicht mit Majoritätsträgern rekombinieren können.

Andererseits wird bei der Elektrodenspannung -V₁ als erster Zustand der Sammelzustand hervorgerufen, so daß sich um die Grenzfläche herum leicht Majoritätsträger sammeln kön­ nen, die beispielsweise aus einem (nicht gezeigten) Kanal­ sperrbereich zugeführt werden.

Daher werden beispielsweise durch das abwechselnde Anlegen der Spannungen -V₁ und V₃ an die Elektrode P₁ bei dem Zu­ stand, bei dem durch das Anlegen der Spannung -V₁ an die Elektrode P₂ eine Sperre gebildet ist, die unterhalb der Elektrode P₁ gesammelten Minoritätsträger auf weniger als eine vorbestimmte Menge begrenzt.

Diese in Fig. 2 gezeigte Gestaltung hat jedoch einen Nach­ teil insofern, als der Wirkungsgrad bei dem Beseitigen der überschüssigen Ladungen gering ist. Bei den Übertragungs­ elektroden wird nämlich im allgemeinen der Übertragungswir­ kungsgrad dadurch verbessert, daß bei der Speicherung und Übertragung der Ladungen die Oberflächen-Rekombination der Ladungen verhindert wird. Zu diesem Zweck muß die Potential­ mulde unterhalb der Übertragungselektrode ausreichend tief sein und die Fläche der Sohle der Mulde breit sein.

Andererseits sind für das wirkungsvolle Rekombinieren der Ladungen die entgegengesetzten Bedingungen notwendig.

D. h., zum wirkungsvollen Überlaufen und Rekombinieren der Ladungen ist es anzustreben, daß die Fläche der Sohle der Potentialmulde unterhalb der Elektrode bis zu einem gewis­ sen Ausmaß schmal ist.

Infolgedessen tritt bei der herkömmlichen Technologie ein Problem insofern auf, als eine Steigerung des Übertragungs­ wirkungsgrads eine Verschlechterung des Rekombinations-Wirkungsgrads hervorruft und im Gegensatz dazu eine Steigerung des Rekombinations-Wirkungsgrads eine Verringe­ rung des Übertragungswirkungsgrads ergibt.

Aus der DE 34 05 808 A1 ist eine Bildaufnahmevorrichtung bekannt, deren Bildsensor ein Lichtaufnahmeteil zum foto- elektrischen Umsetzen des Bildlichts in ein elektrisches Signal sowie einen Speicherabschnitt zum Zwischenspeichern des aus dem Lichtempfangsabschnitt ausgelesenen elektrischen Signals aufweist. Die in dieser Druckschrift vorgeschlagene Bildaufnahmevorrichtung ist jedoch lediglich für die Stehbild-Aufnahmetechnik geeignet.

Darüber hinaus ist aus der DE 31 04 489 A eine Bild­ aufnahmevorrichtung bekannt, welche sowohl für einen Stehbild-Betrieb als auch für einen Laufbild-Betrieb verwendet werden kann und bei deren Bildsensor Über­ strahlungseffekte vermieden werden. Zur Vermeidung der Überstrahlungseffekte im Bildsensor wird hierbei die Bild­ aufnahmeabschnitt-Oberfläche während der Integrationsphase abwechselnd zwischen Inversion und Anhäufung umgeschaltet, wobei überschüssige Ladungsträger durch Oberflächen­ rekombination abgeleitet werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bildaufnahmevorrichtung derart auszugestalten, daß insbesondere im Laufbild-Betrieb kaum ein Flimmern auftritt, und eine hohe Leistungsfähigkeit bei der Unterdrückung von Überstrahlungseffekten bzw. Störungen erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vielzahl von ersten und zweiten Bereichen zum Umsetzen von einfallendem Licht in Ladungen, eine Rekombinations­ vorrichtung mit der einem Teil der Ladungen im zweiten Bereich die Rekombination mit anderen Ladungen von entgegengesetzter Polarität ermöglicht wird, und eine Steuereinrichtung, welche die Rekombinationsvorrichtung betreibt und das Speichern der Ladungen in den jeweiligen ersten und zweiten Bereichen ermöglicht, und die den ersten und den zweiten Bereich sowie die Rekombinationsvorrichtung derart steuert, daß zwischen einer in dem ersten Bereich gespeicherten Ladungsmenge A_INT und einer Ladungsmenge D_INT restlicher Ladungen, die nicht im zweiten Bereich rekombiniert sind, die Beziehung o < A_INT < D_INT besteht, wobei die Steuereinrichtung Ladungen in einem vorgegebenen Paar von ersten und zweiten Bereichen addiert und das vorgegebene Paar von ersten und zweiten Bereichen für jedes Halbbild wechselt.

Auf diese Weise kann insbesondere im Laufbild-Betrieb ein Zeilensprungseffekt bzw. eine Zeilenverschachtelung unter Verwendung einiger weniger Bildelemente erreicht werden, wobei gleichzeitig der Dunkelstromwinkel bei jedem Halbbild unverändert bleibt und ein Flimmern verringert wird. Darüber hinaus kann insbesondere durch die Beziehung Φ < A_INT < D_INT, wobei A_INT die Ladungsmenge in der Mulde unterhalb der Elektrode P_PI und D_INT die verbliebene Ladungsmenge der nicht rekombinierten Ladungen bezeichnet, bei vorhandener Zeilenverschachtelung eine besonders hohe Leistungsfähigkeit bei der Rekombination der Überschuß- Ladungsträger erzielt werden.

In den Unteransprüchen 2 bis 18 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines bekannten Ladungskopplungs-Bildsensors,

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfah­ rens zum Ansteuern des in Fig. 1 gezeigten bekannten Ladungskopplungs-Bildsen­ sors,

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Oberflächen-Ladungsrekombination,

Fig. 4 eine Darstellung, die ein Beispiel für die Ge­ staltung der Bildaufnahmevorrich­ tung zeigt,

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht, die ein Bei­ spiel für den Aufbau eines Ladungskopplungs-Bildsensors zeigt, der für die Verwendung in der Bildauf­ nahmevorrichtung gemäß Fig. 4 geeignet ist,

Fig. 6 eine Darstellung eines Beispiels für ein Elek­ trodenmuster des in Fig. 5 gezeigten Ladungskopplungs-Bildsensors,

Fig. 7 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Ansteue­ rungsverfahrens bei der Bildauf­ nahmevorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbei­ spiel,

Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung von Potential­ zuständen des in Fig. 5 gezeigten Ladungskopplungs-Bildsensors,

Fig. 9 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Ansteue­ rungsverfahrens der Bildaufnahme­ vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 10(a) und (b) Darstellungen zur Erläuterung von Potentialzuständen bei dem zweiten Ausführungsbei­ spiel,

Fig. 11 eine Darstellung zur Erläuterung eines Kanal­ verengungseffekts,

Fig. 12 ein Zeitdiagramm der Ansteuerung der Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 13 eine Darstellung eines Beispiels der Gestaltung einer Takttreiberstufe,

Fig. 14 ein Zeitdiagramm der Wirkungsweise der Takt­ treiberstufe nach Fig. 13,

Fig. 15 eine Darstellung eines Beispiels der Gestaltung der Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem vierten Aus­ führungsbeispiel,

Fig. 16 eine schematische Schnittansicht, die ein Bei­ spiel für den Aufbau eines Bildsensors zeigt, der für die Verwendung bei dem vierten Ausführungsbei­ spiel geeignet ist,

Fig. 17 ein Zeitdiagramm des Betriebsablaufs bei einer Stehbild-Betriebsart, und

Fig. 18 eine Darstellung eines Beispiels für die Ge­ staltung einer Takttreiberstufe.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel der Bild­ aufnahmevorrichtung, bei dem ein Ladungskopplungs-Bildsensor verwendet wird. Bei diesem Beispiel wird eine Bildübertragungs-Ladungskopp­ lungsvorrichtung (CCD) mit Einzelphasenansteuerung beschrie­ ben.

In der Fig. 4 sind gleichartige Teile und Komponenten wie die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten mit den gleichen Bezugs­ zeichen bezeichnet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird an den Lichtempfangsteil 1 zusammen mit einem Übertragungstaktsignal Φ_PI ein Takt­ signal Φ_AB angelegt, mit dem überschüssige Ladungen dadurch gelöscht werden können, daß sie mit Löchern im Zentrum der Oberflächen-Rekombination rekom­ biniert werden.

Andererseits werden jeweils an den Speicherteil 2 und das Horizontalübertragungsregister 3 Übertragungstaktsignale Φ_PS bzw. Φ_S angelegt.

Eine Takttreiberstufe CKD dient als Steuereinrichtung für das Speisen des Ladungskopplungs-Bildsensors mit diesen Taktsignalen bzw. Taktimpulsen Φ_PI, Φ_AB, Φ_PS und Φ_S. Ein Taktgenerator CKD erzeugt Zeitsteuersignale für das Bilden dieser Impulse. Ein Entzerrer PAP dient als Unterdrückungseinrichtung und ent­ hält eine Kniekennlinien-Schaltung oder Gamma-Umsetzschal­ tung oder dergleichen, mit der auf nachfolgend erläuterte Weise ein Signal oberhalb eines vorbestimmten Pegels abge­ schnitten oder auf nichtlineare Weise komprimiert wird. Ein Codierer ECD setzt ein über den Entzerrer PAP zugeführ­ tes Videosignal in ein Signal nach einem Fernsehnormsystem wie beispielsweise in ein NTSC-Signal um.

Fig. 5 zeigt schematisch im Querschnitt Elektroden und Potentiale im Grenzbereich zwischen dem Lichtempfangs­ teil 1 und dem Speicherteil 2.

Fig. 5 zeigt Übertragungselektroden P_PI für das Anlegen des Übertragungstaktsignals Φ_PI an den Lichtempfangsteil 1, Rekombinationselektroden P_AB, die als Rekombinationsvorrich­ tung für das Anlegen des Rekombinations-Taktsignals Φ_AB dienen, und Übertragungselektroden P_PS für das Anlegen des Übertragungstaktsignals Φ_PS an den Speicherteil 2. In der Fig. 5 ist durch ausgezogene Linien ein Potentialzustand in dem Fall dargestellt, daß als Taktimpulse Φ_PI und Φ_PS Spannungen niedrigen Pegels angelegt werden und als Takt­ impuls Φ_AB eine Spannung hohen Pegels angelegt wird. Eine gestrichelte Linie stellt einen Potentialzustand in dem Fall dar, daß die Taktimpulse Φf_PI und Φ_PS den hohen Pegel haben und der Taktimpuls Φ_AB niedrigen Pegel hat.

Die in der Figur gezeigten Potentialstufen werden in einem Substrat 6 durch Ionenimplantation gebildet. Ande­ rerseits wird unterhalb des nicht von den Elektroden P_PI, P_PS und P_AB abgedeckten Bereichs einer Isolierschicht 5, nämlich im Grenzbereich zwischen der Isolierschicht 5 und dem Halbleitersubstrat 6 eine Inversionsschicht, beispiels­ weise mit P-Leitfähigkeit, ausgebildet, die eine (nicht dar­ gestellte) virtuelle Elektrode bildet. Daher wird durch die Vorspannung an einer jeweiligen Elektrode das Potential in dem von den Elektroden nicht abgedeckten Halbleiterbereich nicht verändert.

In der Fig. 4 ist ein erster Bereich mit X bezeichnet, wäh­ rend ein zweiter Bereich mit Y bezeichnet ist. Gemäß der Darstellung ist als zweiter Bereich derjenige Bereich be­ zeichnet, der die Elektrode P_AB enthält. Diese Definition des ersten und zweiten Bereichs gilt ohne Einschränkung auf die Einzelphasenansteuerung auch für eine Bildaufnahmevor­ richtung mit mehrphasiger Ansteuerung.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel für ein Elektrodenmuster in den in Fig. 5 gezeigten Bereichen. Eine Horizontalbewegung von Ladungen wird durch Kanalsperren CS verhindert.

Bei dem in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Breite der Elektrode P_AB für die Ladungsrekombina­ tion ausreichend geringer als die Breite der Übertragungs­ elektrode P_PI gewählt werden, so daß bei dem Beseitigen der überschüssigen Ladungen ein hoher Wirkungsgrad erzielbar ist.

Bei dem Ladungskopplungs-Bildsensor mit Einzelphasenansteue­ rung kann der Vorgang des Rekombinierens der Ladungen unab­ hängig von dem Übertragungsvorgang ausgeführt werden.

Ferner kann ein Aufbau zur Steuerung der Rekombination in dem Ladungskopplungs-Bildsensor gemäß dem Ausführungsbeispiel durch einen Schritt zum Bilden von Gate-Elektroden aus polykristallinem bzw. Polysilicium als Elektroden gebildet werden, der bei dem gleichen Prozeß wie bei der Herstellung der Kanalsper­ ren CS ausgeführt werden kann, während die Stufen der inneren Potentiale durch einen Ionenimplantationsschritt gebildet werden können.

Fig. 7 ist eine Darstellung von Kurvenformen der von der Takttreiberstufe CKD zur Ansteuerung des in Fig. 4 ge­ zeigten Ladungskopplungs-Bildsensors abgegebenen Taktimpulse Φ_AB, Φ_PI, Φ_PS und Φ_S, sowie eines Ausgangssignals VOUT des Verstärkers 4.

Nach Fig. 7 wird bei jedem Fernsehteilbild ein Vertikal­ synchronisiersignal V_D erhalten. Synchron mit dem Signal V_D werden in Zeitintervallen von t₁ bis t₂ und t₃ bis t₄ die Taktimpulse Φ_PI und Φ_PS in einer Anzahl zugeführt, die gleich der Anzahl von Bildelementen des Lichtempfangsteils 1 und des Speicherteils 2 in der Vertikalrichtung ist, wo­ bei beispielsweise diese Taktsignale gleichphasig zuge­ führt werden.

Dadurch werden die Ladungen aus den jeweiligen Bildelemente­ zellen in dem Lichtempfangsteil 1 übertragen und in ent­ sprechende Speicherzellen in dem Speicherteil 2 eingespei­ chert.

Während dieser Zeit wird bei der Bildauf­ nahmevorrichtung das an die Elektroden P_AB angelegte Takt­ signal Φ_AB auf einen Spannungspegel V₄ festgelegt, um zu vermeiden, daß das Potential unterhalb der Rekombinations- Elektroden P_AB die Ladungsübertragung behindert. Dieser Spannungspegel V₄ ist beispielsweise gemäß Fig. 8 ein Span­ nungspegel, der unterhalb der Elektroden P_AB einen Potential­ pegel hervorruft, welcher zwischen einer oberen und einer unteren Grenze des Potentialpegels im Bereich der virtuellen Elektroden liegt. Am günstigsten wird der Spannungspegel V₄ so gewählt, daß sich ein Potentialpegel ergibt, der zwischen der oberen und der unteren Grenze der Potentiale in dem Be­ reich außerhalb des Bereichs unter den Elektroden P_AB im zweiten Bereich Y liegt.

Das Zeitintervall t₁ bis t₂ entspricht dem Vertikalaustast­ intervall des Fernsehnormsignals.

In dem Intervall von t₂ bis t₃ werden unter beliebiger Zeit­ steuerung mehrere Taktimpulse Φ_AB zugeführt. Die Taktimpul­ se Φ_AB können periodisch und fortgesetzt oder nur während des Horizontalaustastintervalls zugeführt werden.

Mit einer Steigerung der Anzahl zugeführter Taktimpulse Φ_AB wird die Fähigkeit zum Beseitigen der überschüssigen La­ dungen gesteigert.

Die Ladungen im Speicherteil werden in dem Intervall von t₂ bis t₃ durch die Taktsignale Φ_PS und Φ_S synchron mit der Horizontalperiode zeilenweise ausgelesen und als Horizon­ talzeilensignale ausgegeben. Dieses Intervall von t₂ bis t₃ entspricht dem Vertikalabtastintervall des Fernsehnormsig­ nals.

Als nächstes wird als zweites Ausführungsbeispiel die An­ steuerung in einem Fall beschrieben bei dem eine Video­ kamera unter Verwendung eines solchen Ladungskopplungs-Bildsensors aufge­ baut ist, welcher gemäß den vorstehenden Ausführungen mit einer Einrichtung zur Zerstreuung überschüssiger Ladungen versehen ist.

Fig. 9 ist ein Zeitdiagramm von Ausgangsimpulsen der Takttreiberstufe CKD bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel.

Gemäß Fig. 9 unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel in fol­ genden Punkten: Während der Speicherintervalle bis zum Zeit­ punkt t₁, zwischen dem Zeitpunkt t₂ und einem Zeitpunkt t_a und nach dem Zeitpunkt t₄ wird das Taktsignal Φ_PI auf einen Pegel V₅ festgelegt, der zumindest annähernd der mittlere Pegel zwischen den Pegeln der Spannungen -V₁ und V₂ ist. Das Ansteigen und Abfallen der Taktimpulse Φ_PI werden bei jedem Halbbild bei dem Ende der Speicherintervalle geschal­ tet.

Diese Punkte werden nun erläutert. Durch das Einstellen des Taktsignals Φ_PI auf den Pegel V₅ während der Speicherinter­ valle werden gemäß Fig. 10(a) in dem Substrat unterhalb der Übertragungselektroden P_PI und in dem Substrat unterhalb der virtuellen Elektroden jeweils Potentialmulden A bzw. C gebildet, in denen die Ladungen gespeichert werden.

Gemäß Fig. 9 werden während dieser Intervalle mehrere Takt­ impulse Φ_AB zugeführt, so daß gemäß Fig. 10(a) die Poten­ tiale unterhalb der Elektroden P_AB zunehmen und abnehmen. Von den Ladungen in Mulden B, die bei dem Abnehmen dieser Potentiale gebildet werden, werden jedoch bei dem Zunehmen der Potentiale die nahe der Isolierschicht 5 gesammelten überschüssigen Ladungen mit den Löchern rekombiniert, so daß diese überschüssigen Ladungen ge­ löscht werden und nicht in die Mulden A abfließen.

Es sei nun angenommen, daß gemäß Fig. 10(a) die während des Speicherintervalls bei dem ersten Halbbild bis zu dem Zeit­ punkt t₁ nach Fig. 9 in die Mulden A und C (oder B) ein­ fließenden Ladungsmengen jeweils A_INT und C_INT (oder B_INT) sind. Danach werden gemäß Fig. 10(b) durch die Vertikal­ übertragung, die vom Zeitpunkt t₁ nach Fig. 9 an beginnt, durch das Anheben des Taktsignals Φ_PI von dem mittleren Pe­ gel V₅ auf den Pegel der Spannung V₂ zu Beginn der Übertra­ gung die in Bereichen ′ und , und , . . . ge­ speicherten Ladungen addiert und in den Speicherteil über­ tragen. Andererseits werden bei dem zweiten Halbbild durch das Absenken des Taktsignals Φ_PI von dem mittleren Pegel V₅ auf den Pegel der Spannung -V₁ zu Beginn der Übertragung (zum Zeitpunkt t_a) die in Bereichen und ′, und ′, und ′, . . . addiert. Auf diese Weise kann der Zeilensprung bzw. die Zeilenverschachtelung dadurch ausge­ führt werden, daß für ein jedes Halbbild die Kombination addierter Ladungen verändert wird.

Mit dieser Gestaltung kann der Zeilensprung-Effekt bzw. die Zeilenverschachtelung unter Benutzung einiger weniger Bild­ elemente erreicht werden, während sich zugleich keine Änderung des Dunkelstrompegels bei einem jeden Halbbild ergibt und kaum ein Flimmern auftritt.

Ferner besteht bei diesem Ausführungsbeispiel das Merkmal, daß die Beziehung A_INT < D_INT erfüllt ist, wenn eine Sät­ tigungsladungsmenge der Mulde A gleich A_F ist, eine Sätti­ gungsladungsmenge der Bereiche aus den Mulden B und C außer­ halb der Mulde A gleich D_F ist und die Menge verbliebener Ladungen, die nicht in den Mulden der Bereiche außerhalb der Mulde A rekombiniert sind, gleich D_INT ist.

Dies wird nachstehend erläutert.

Falls bei diesem Ausführungsbeispiel nicht die Bedingung

A_INT + D_INT ≦ min [A_F, D_F] = Q_SAT

erfüllt wird, übersteigt die Summenmenge A_INT + D_INT die Menge übertragbarer Ladungen; infolgedessen würde eine be­ stimmte Menge an Ladungen zurückbleiben, ohne übertragen zu werden. Es muß also die Summenmenge A_INT + D_INT geringer als die kleinere Menge der Sättigungsladungsmengen A_F und D_F sein.

Daher wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Summenmenge A_INT + D_INT beispielsweise auf die kleinste Menge der Men­ gen A_F und D_F, nämlich auf ungefähr 70% von Q_SAT eingestellt. Wenn man annimmt, daß dieser Wert eine maximale Speicherungs- Ladungsmenge Q_max ist und zum Erreichen der Ladungsmenge Q_max eine Lichtmenge L_max erforderlich ist, können die Men­ gen A_INT und D_INT einander gleich, nämlich zu A_INT = D_INT gewählt werden, um die Zeilenverschachtelung ausführen zu können, bis die Lichtmenge von "0" ausgehend die Lichtmenge L_max erreicht.

Obwohl zwar nach diesem Verfahren die Zeilenverschachtelung ausgeführt werden kann, wird dabei kein ausreichendes Be­ seitigen der überschüssigen Ladungen erzielt.

Um nämlich zu gewährleisten, daß Elemente in einer Anzahl gebildet werden, die bei dem Bildschirmformat von beispiels­ weise 17 mm (2/3 Zoll) erforderlich sind, ist es praktisch notwendig, eine Breite W der Elektroden P_AB auf einen Wert nahe der kleinsten Linienbreite, nämlich auf einen Wert von 3 bis 4 µm festzulegen.

Zur Steigerung der Rekombinationsfähigkeit des Ladungskopplungs-Bildsensors un­ ter diesen Bedingungen ist ein Verfahren in Erwägung zu ziehen, bei dem die Anzahl der Stellen für die Rekombination gesteigert wird; in diesem Fall entsteht jedoch der Nach­ teil, daß die Herstellungsausbeute verschlechtert wird.

Andererseits ist auch zu erwägen, die Fläche der Elektrode P_AB für die Rekombination zu vergrößern.

In der Praxis beträgt gemäß Fig. 11 dann, wenn die Breite W der Elektrode zu 3 µm gewählt wird, infolge des Kanalver­ engungseffekts die wirksame Breite der unterhalb der Elektrode gebildeten und zur Rekombination beitragenden Mulde ungefähr 0,5 µm. Wenn andererseits die Breite W der Elektrode zu 4 µm gewählt wird, beträgt die wirksame Breite der zur Rekombination beitragenden Mulde ungefähr 1,5 µm. Daher wird dann, wenn in dieser Mulde eine ausreichende Ladungsmenge gesammelt werden kann, die Menge an Ladungen, die bei einem jeden Taktimpuls Φ_AB beseitigt werden können, auf ungefähr das Dreifache gesteigert. In diesem Fall kann jedoch gemäß der vorstehenden Beschreibung die Rekombinationsfähigkeit nicht erreicht werden, wenn die Menge der Ladungen, die in der Mulde B unterhalb der Elek­ trode P_AB gesammelt werden können, nicht so groß bzw. nicht ausreichend ist.

Andererseits nimmt die maximale Ladungsmenge Q_max einen be­ stimmten konstanten Wert an, wenn die Anzahl der Bildele­ mente und die Fläche des Ladungskopplungs- Bildsensors festgelegt sind. Daher ist es erforderlich, die Menge A_INT um die Menge einer Zunahme von D_INT zu ver­ ringern.

Daher wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch die Takt­ treiberstufe eine Steuerung in der Weise ausgeführt, daß zwischen der Ladungsmenge A_INT in der Mulde A unterhalb der Elektrode P_PI als erster Bereich und der Menge D_INT ver­ bliebener Ladungen, die nicht in den Mulden unterhalb der virtuellen Elektrode und der Rekombinationselektrode als zweiter Bereich rekombiniert werden, der Zusammenhang

0 < A_INT < D_INT

besteht. Auf diese Weise wird die Zeilenverschachtelung er­ reicht und zugleich eine hohe Leistungsfähigkeit bei der Re­ kombination erzielt.

Wenn in diesem Fall beispielsweise die Breite W der Elektro­ de P_AB zu 4 µm gewählt wird, die Menge D_INT zu 50% der Menge Q_SAT gewählt wird und die Menge A_INT zu ungefähr 20% der Menge Q_SAT gewählt wird, wird der Zeilensprung bzw. die Zeilenverschachtelung bis zu ungefähr 57% der Lichtmenge L_max möglich. D. h., es ist zwar für eine Lichtmenge über diesem Wert von 57% keine Zeilenverschachtelung erzielbar, die Leistungsfähigkeit hinsichtlich des Verhinderns des Überstrahlens aber auf ungefähr das Dreifache der herkömm­ lichen Leistungsfähigkeit verbessert. Die Videokamera ge­ mäß diesem Ausführungsbeispiel wird gemäß Fig. 4 mit einer Unterdrückungseinrichtung PAP ausgestattet, mit der unter Berücksichtigung des größten Teils der Bildflä­ che die Zeilenverschachtelung auf einen Wert von weniger als 20% der Lichtmenge L_max eingestellt wird und eine Sig­ nalkomponente, die einer Lichtmenge über diesem Wert ent­ spricht, durch Komprimieren oder dergleichen unterdrückt wird; dadurch wird die Verschlechterung der Zeilenverschach­ telung bei hoher Lichtstärke unauffällig bzw. unmerkbar.

Fig. 12 ist eine Darstellung von Ansteuerungszeiten bei einem dritten Ausführungsbeispiel der Bildaufnahmevorrichtung. Dieses Ausführungsbeispiel hat ei­ nen Lichtempfangsteil 1 für das Umsetzen eines optischen Bilds in ein Ladungssignal, eine Rekombinationsvorrichtung P_AB mit der ein Teil von Ladungen im Lichtempfangsteil 1 mit Majori­ tätsträgern rekombiniert werden kann, und eine Steuerein­ richtung CKD für das Erzeugen eines Signals, das die Übertragung des Ladungssignals im Lichtempfangsteil 1 herbeiführt, und für das Ausführen der Rekombination durch die Rekombinations­ vorrichtung P_AB über eine vorbestimmte Zeitdauer unmittelbar vor der Übertragung des Ladungssignals. Dadurch ist es möglich, durch das Zuführen eines Impulses für die Ladungsrekombi­ nation unmittelbar vor der Bildübertragung die bis zu dem Beginn der Bildübertragung gespeicherten überschüssigen Ladungen auf einen geeigneten Wert zu verringern, wodurch es möglich wird, ein Überstrahlen oder Verwischen zu ver­ hindern, das dadurch hervorgerufen wird, daß solche über­ schüssige Ladungen bei der Bildübertragung nicht übertragen werden können.

Fig. 12 zeigt Kurvenformen von Taktimpulsen und der­ gleichen, die von der in Fig. 4 gezeigten Takttreiberstufe CKD zur Ansteuerung des Ladungskopplungs-Bildsensors, von der über Zeitin­ tervalle t₁₁ bis t₁₃ und t₁₄ bis t₁₆ synchron mit dem bei einem jeden Fernsehhalbbild erhaltenen Vertikalsynchroni­ siersignal V_D ein Vertikalaustastsignal V_BLK abgegeben wird. Mit H_BLK ist ein Horizontalaustastsignal bezeichnet.

D. h., der Zeitraum t₁₁ bist₁₃ entspricht dem Zeitraum t₁ bis t₂ in den Fig. 7 und 9, der Zeitraum t₁₃ bis t₁₄ ent­ spricht dem Zeitraum t₂ bis t₃ und der Zeitraum t₁₄ bis t₁₆ entspricht dem Zeitraum t₃ bis t₄. Durch das Zuführen meh­ rerer Taktimpulse Φ_AB in den Zeitintervallen von t₁₁ bis t₁₂ und von t₁₄ bis t₁₅ werden unmittelbar vor der Vertikal­ übertragung die überschüssigen Ladungen beseitigt. Ferner werden in den Zeitintervallen von t₁₂ bis t₁₃ und von t₁₅ bis t₁₆ die Taktimpulse Φ_PI und Φ_PS in einer Anzahl, die gleich der Anzahl der Bildelemente des Lichtempfangsteils 1 und des Speicherteils 2 in der Vertikalrichtung ist, im wesentlichen gleichphasig zugeführt, wodurch die Ladungen aus den jeweiligen Bildelementezellen im Lichtempfangsteil 1 übertragen und in den entsprechenden Speicherzellen des Speicherteils 2 eingespeichert werden. Diese Vorgänge sind gleichartig denjenigen bei den in den Fig. 7 und 9 gezeig­ ten Ausführungsbeispielen.

Fig. 13 zeigt ein Beispiel für die Gestaltung der Takt­ treiberstufe CKD. Fig. 14 ist ein Zeitdiagramm der Be­ triebsvorgänge der Takttreiberstufe CKD. In den Fig. 13 und 14 sind mit Φ_D Impulse bezeichnet, die in jedem einzelnen Horizontalintervall zweimal erzeugt werden, während mit TRG ein Bildübertragungs-Triggerimpuls bezeichnet ist, mit dem die Bildübertragung ausgelöst wird. Dieser Triggerimpuls TRG wird für die Dauer des Vertikalaustastintervalls oder zu einem hierauf bezogenen Zeitpunkt erzeugt.

Der Triggerimpuls TRG kann beispielsweise gemäß der Be­ schreibung in der japanischen Patentanmeldung No. 61098/1983 zu einem beliebigen Zeitpunkt abgegeben werden, der von dem Vertikalaustastintervall verschieden ist. In diesem Fall kann durch die Zeitsteuerung dieses Triggerimpulses TRG auch die Bildspeicherungszeit gesteuert werden.

Ein D-Flip-Flop D₁ nimmt den Impuls TRG als Taktimpuls auf und erhält an seinem Eingang D ständig hohen Pegel, so daß ein Ausgangssignal T₁ durch das Auslösen mit dem Impuls TRG (zu einem Zeitpunkt t₁₇) den hohen Pegel annimmt. Dadurch wird durch D-Flip-Flops D₂ und D₃ nach einer Verzögerungs­ zeit um nur zwei Taktimpulse Φ_D (zu einem Zeitpunkt t₁₈) ein Ausgangssignal T₂ erzeugt, wobei das Flip-Flop D₁ ge­ löscht bzw. rückgesetzt wird und das Ausgangssignal T₁ den niedrigen Pegel annimmt. Die Dauer dieses Verzögerungsin­ tervalls kann durch Erhöhung oder Verringern der Anzahl der D-Flip-Flops verlängert oder verkürzt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist als Intervall von t₁₇ bis t₁₈ ein einzelnes Horizontalintervall (H) gewählt; durch das Weg­ lassen des Flip-Flops D₂ wird jedoch das Intervall zu H/2. Nachdem das Ausgangssignal T₂ den hohen Pegel angenommen hat, nimmt zu einem Zeitpunkt t₁₉ ein Ausgangssignal T₃ ei­ nes D-Flip-Flops D₄ den hohen Pegel an, wonach nach vorbe­ stimmten Taktimpulsen durch ein Ausgangssignal eines Zählers CNT die Flip-Flops D₃ und D₄ (zu einem Zeitpunkt t₂₀) gelöscht bzw. rückgesetzt werden. Dadurch nehmen die Aus­ gangssignale T₂ und T₃ den niedrigen Pegel an, wodurch die Bildübertragung beendet wird.

Die Taktsignale Φ_PI, Φ_PS und dergleichen können von einem Impulsgenerator SG auf die in Fig. 12 gezeigte Weise er­ zeugt werden; daher werden sie hier nicht im einzelnen dar­ gestellt.

Während des hohen Pegels des Ausgangssignals T₂ wird mittels eines UND-Glieds A₂ das Horizontalaustastsignal H_BLK auf den niedrigen Pegel geschaltet. Das Ausgangssignal des UND-Glieds A₂ wird einem ODER-Glied OR₁ zugeführt, welches durch die ODER-Verknüpfung des Ausgangssignals T₁ und des Ausgangs­ signals des UND-Glieds A₂ ein Ausgangssignal T₁ erzeugt. Auf diese Weise wird das Ausgangssignal T_1′ zu einem Zeit­ steuersignal für das Einschalten der Taktimpulse Φ_AB. D. h., das Ausgangssignal T_1′ nimmt den hohen Pegel entweder wäh­ rend des Horizontalaustastintervalls unter Ausschluß des Vertikalaustastintervalls von t₁₈ bis t₂₀ oder während des einem Bereich unmittelbar vor dem Ausgangssignal T₂ ent­ sprechenden Intervalls von t₁₇ bis t₁₈ an, bei dem das Aus­ gangssignal T₁ den hohen Pegel hat.

Durch ein UND-Glied A₁ wird eine logische Multiplikation eines Taktsignals CLK mit dem Ausgangssignal T_1′ zum Er­ zielen eines UND-Signals ausgeführt, durch das ein Schal­ ter SW₁ zum Umschalten des Taktsignals Φ_AB auf den Spannungs­ pegel V₃ allein in dem Zeitintervall eingeschaltet wird, in welchem sowohl das Taktsignal CLK als auch das Ausgangs­ signal T_1′ den hohen Pegel haben. Während des hohen Pegels des Ausgangssignals T₂ wird ein Schalter SW₂ eingeschaltet, wodurch das Taktsignal Φ_AB auf den mittleren Spannungspegel V₄ geschaltet wird. Andernfalls wird durch ein Ausgangssig­ nal eines NOR-Glieds N₁ ein Schalter SW₃ eingeschaltet, so daß das Taktsignal Φ_AB auf den Spannungspegel -V₁ geschal­ tet wird.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung werden bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Bildaufnahmevor­ richtung durch das Zuführen des Impulses für die Rekombina­ tion der Ladungen unmittelbar vor der Bildübertragung die bis zu dem Beginn der Bildübertragung gespeicherten über­ schüssigen Ladungen auf einen geeigneten Wert herabgesetzt, wodurch es möglich wird, ein Überstrahlen oder Verwischen zu vermeiden, das verursacht werden würde, da bei der Bild­ übertragung nicht alle überschüssigen Ladungen übertragen werden könnten.

Andererseits wird auch während des Betriebs in dem Verti­ kalaustastintervall kein hoher elektrischer Leistungsver­ brauch hervorgerufen; daher ist die Bildaufnahmevorrichtung auch dann wirkungsvoll, wenn für eine Ausnahmever­ wendung wie beispielsweise zum Erreichen einer Speicherzeit, die kürzer als die Halbbildperiode ist, die Bildübertragung innerhalb anderer Zeitintervalle als dem Vertikalaustast­ intervall vorgenommen wird.

Fig. 15 ist ein Blockschaltbild eines vierten Ausfüh­ rungsbeispiels der Bildaufnahmevorrich­ tung, bei dem gleichartige Teile und Komponenten wie in den Fig. 1 bis 14 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Mit OFD ist ein Überlaufablaß für das Ableiten der über­ schüssigen Ladungen bezeichnet. Dieser Oberlaufablaß OFD ist an der dem Speicherteil 2 gegenüberliegenden Seite des Lichtempfangsteils 1 angeordnet und wird mittels einer kon­ stanten positiven Spannung V_OD vorgespannt.

Mit MS ist eine Betriebsart-Wählschaltung bezeichnet, mit der die Ausgangszustände der verschiedenartigen, von der Takttreiberstufe CKD abgegebenen Impulse geschaltet werden können und die Frequenz der Taktimpulse Φ_AB für die Rekom­ bination verändert werden kann. Die Betriebsart-Wählschaltung MS steuert auch das Ein- und Ausschalten eines Analogschaltglieds AG.

Mit RCC ist ein Aufzeichnungsgerät bezeichnet. Mit SW₁ ist ein Schalter für das Aufzeichnen eines Stehbildsignals be­ zeichnet. Wenn dieser Schalter SW₁ eingeschaltet wird, wird automatisch auf die nachfolgend beschriebene Weise die Betriebsart-Wähl­ schaltung MS auf eine Stehbild-Betriebsart geschaltet und da­ bei die Takttreiberstufe CKD gesteuert, während zugleich unter einer vorbestimmten Zeitsteuerung das Analogschalt­ glied AG für ein Halbbild bzw. über ein einzelnes Bildin­ tervall durchgeschaltet wird.

Fig. 16 zeigt schematisch im Querschnitt die Elektroden und Potentiale im Grenzbereich zwischen dem Lichtempfangs­ teil 1 und dem Speicherteil 2 bei dem vierten Ausführungs­ beispiel.

Mit 6E ist ein n⁺-Bereich bezeichnet, der den Überlaufab­ laß bildet.

Wenn der Schalter SW₁ ausgeschaltet ist, nämlich die Lauf­ bild-Aufnahmebetriebsart gewählt ist, werden zur Ansteue­ rung des in Fig. 15 gezeigten Ladungskopplungs-Bildsensors von der Takt­ treiberstufe CKD die in Fig. 12 gezeigten Taktimpulse er­ zeugt, wobei von dem Verstärker 4 usw. das Ausgangssignal VOUT abgegeben wird.

Fig. 17 ist ein Zeitdiagramm für den Fall, daß der Schalter SW₁ eingeschaltet ist, um einen Aufnahmevorgang in der Stehbild-Betriebsart auszuführen. Wenn zu einem be­ liebigen Zeitpunkt t₀ der Schalter SW₁ eingeschaltet wird, wird von der Betriebsart-Wählschaltung MS synchron mit der Abfallflanke des nächsten Vertikalaustastimpulses V_BLK zu einem Zeitpunkt t₁₃ ein nachfolgend erläutertes Signal MODEΦ erzeugt.

Dieses Signal MODEΦ wird bis zu der Vorderflanke des näch­ sten Vertikalaustastimpulses V_BLK zu einem Zeitpunkt t₁₄ aufrechterhalten.

Andererseits wird für die Zeitdauer der Ausgabe des Signals MODEΦ das Taktsignal Φ_AB auf das Potential V₃ festgelegt, während das Taktsignal Φ_PI auf das Potential V₂ festgelegt wird. Synchron mit dem Vertikalsynchronisiersignal V_D, das unmittelbar nach dem Einschalten des Schalters SW₁ auftritt, wird das Analogschaltglied AG für die Dauer eines Halbbild­ intervalls durchgeschaltet (t₁₁ bis t₁₄).

Die anderen Impulse sind den in Fig. 12 gezeigten gleich­ artig.

Daher führt während der Zeitdauer des Auslesens des Signals für ein Halbbild mittels der Impulse Φ_PS und Φ_S synchron mit dem Vertikalsynchronisiersignal V_D nach dem Einschalten des Schalters SW₁ das Analogschaltglied AG dieses Signal dem Aufzeichnungsgerät RCC zu, so daß das Signal für das einzel­ ne Halbbild aufgezeichnet wird.

Während dieser Zeitdauer hat für die Zeitdauer von t₁₃ bis t₁₄ das Taktsignal Φ_AB einen konstanten Pegel; daher wird während des Auslesens des Signals VOUT kein Störsignal ein­ gemischt, wobei auch elektrische Leistung gespart werden kann.

Andererseits ist über den größten Teil der Zeitdauer t₁₃ bis t₁₄ die Potentialbarriere in dem Lichtempfangsteil 1 niedri­ ger als die Barriere in dem Speicherteil 2. D. h., nach Fig. 16 nimmt das Potential in dem Bereich X den durch die ge­ strichelte Linie dargestellten Zustand an und das Potential in dem Bereich Y den durch die ausgezogene Linie darge­ stellten Zustand an, so daß selbst bei dem unwirksamen Zu­ stand des Taktsignals Φ_AB die überlaufenden Ladungen nicht wesentlich in den Speicherteil 2 abfließen.

Da ferner an der dem Speicherteil 2 gegenüberliegenden Sei­ te des Lichtempfangsteils 1 der Überlaufablaß OFD gebracht ist, werden die zu dieser Zeit im Bildempfangsteil 1 über­ laufenden Ladungen zu der Spannungsquelle der Vorspannung V_OD abgeleitet.

Obwohl durch die Impulse Φ_PS das Potential in dem Bereich X des Speicherteils 2 nur während des Horizontalaustastinter­ valls verringert wird, wird bei jeder Verringerung das (bis zu dem Zeitpunkt t₁₁ erzeugte) nutzbare Bildsignal in den Speicherteil 2 nach unten gemäß Fig. 15 bewegt. Daher ist es möglich, Ladungen außer Acht zu lassen, die aus dem Lichtempfangsteil 1 in den Speicherteil 2 abfließen, wäh­ rend das Signal Φ_PS den hohen Pegel hat.

Fig. 18 zeigt ein Beispiel für die Gestaltung der Takt­ treiberstufe CKD, wobei gleichartige Teile und Komponenten wie die in Fig. 13 gezeigten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Fig. 18 zeigt die D-Flip-Flops D₁ bis D₄, ODER-Glieder OR₁ bis OR₄, den Zähler CNT, den Impulsgenerator SG zur Er­ zeugung der Impulse Φ_PI und Φ_PS, Analogschalter SW₁ bis SW₄, 1 : 2-Frequenzteiler DIV₁ und DIV₂, UND-Glieder A₂ bis A₇ und ein NOR-Glied NOR₁.

Den UND-Gliedern A₃ bis A₆ werden das Taktsignal CLK, die hinsichtlich der Frequenz geteilten Signale aus den Fre­ quenzteilern DIV₁ und DIV₂ sowie die Ausgangssignale der Betriebsart-Wählschaltung MS zugeführt, wobei folgende Zu­ sammenhänge herbeigeführt werden:

Wenn Ausgangssignale SEL1 und SELΦ der Betriebsart-Wähl­ schaltung MS den hohen Pegel H haben (was nachfolgend als Signal MODE3 bezeichnet wird), wird als Ausgangssignal T₅ des ODER-Glieds OR₃ das Taktsignal CLK ausgegeben. Wenn das Signal SEL1 den hohen Pegel H hat und das Signal SELΦ den niedrigen Pegel L hat (was nachfolgend als Signal MODE2 be­ zeichnet wird), wird das Ausgangssignal T₅ zu dem hinsicht­ lich der Frequenz halbierten Taktsignal CLK.

Wenn andererseits das Signal SEL1 den niedrigen Pegel L hat und das Signal SELΦ den hohen Pegel H hat (was nachstehend als Signal MODE1 bezeichnet wird), wird das Ausgangssignal T₅ zu dem hinsichtlich der Frequenz geviertelten Taktsignal CLK. Wenn die Signale SEL1 und SELΦ beide den niedrigen Pe­ gel L haben, wodurch das Signal MODEΦ gebildet ist, erhält das Ausgangssignal T₅ ständig den hohen Pegel H.

Mit T₁ sind Zeitsteuerimpulse bezeichnet, durch die unmit­ telbar vor der Vertikalübertragung die Impulse Φ_AB zuge­ führt werden. Wenn der Impuls T₁ den hohen Pegel hat, wird der Impuls Φ_AB zugeführt.

Mit T₃ sind die Zeitsteuerimpulse für die Vertikalübertra­ gung bezeichnet. Wenn ein solcher Impuls T₃ den hohen Pegel hat, wird die Vertikalübertragung mittels der Impulse Φ_PI und Φ_PS ausgeführt.

Wenn der in Fig. 15 gezeigte Schalter SW₁ ausgeschaltet ist, wird die Periode der Impulse Φ_AB entsprechend den von der Betriebsart-Wählschaltung MS bestimmten Betriebsart-Signalen MODE1 bis MODE3 festgelegt, wobei die Impuls Φ_AB unter der in Fig. 12 dargestellten Zeitsteuerung zugeführt werden.

Die Impulse Φ_PI und Φ_PS werden von dem Impulsgenerator SG unter der in Fig. 12 gezeigten Zeitsteuerung erzeugt.

Wenn der Schalter SW₁ nach Fig. 15 einmal eingeschaltet wird, ergibt die Betriebsart-Wählschaltung MS sofort danach das Betriebsart-Signal MODEΦ, so daß die Signale SEL1 und SELΦ den niedrigen Pegel L annehmen und ein Ausgangssignal T₆ des ODER-Glieds OR₄ nach Fig. 18 den hohen Pegel annimmt, wodurch das Taktsignal Φ_AB auf das Potential bzw. die Span­ nung V₃ geschaltet wird. Andererseits wird während dieses Zeitraums der Analogschalter SW₄ auf einen Kontakt b ge­ schaltet, so daß das Taktsignal Φ_PI auf das Potential bzw. die Spannung +V₂ festgelegt wird.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung werden bei diesem Aus­ führungsbeispiel die Impulse Φ_AB über eine vorbestimmte Zeitdauer unmittelbar vor dem Bildübertragungsintervall zu­ geführt, wodurch die überschüssigen Ladungen unmittelbar vor der Übertragung beseitigt werden, so daß kein Verwischen oder Überstrahlen hervorgerufen wird.

Ferner wird bei der Aufzeichnung des Videoausgangssignals des Ladungskopplungs-Bildsensors für nur ein einzelnes Halbbild oder ein einzelnes Vollbild das Signal Φ_AB auf ein konstantes Poten­ tial festgelegt, so daß elektrische Leistung gespart wer­ den kann und keine Störsignale eingemischt werden.

Andererseits wird für den größten Teil der Zeit die Poten­ tialbarriere in dem Lichtempfangsteil 1 niedriger als die Potentialbarriere in dem Speicherteil 2 eingestellt, daher wird das Auslesesignal aus dem Speichersignal während des Auslesens des Signals nicht durch das Überstrahlen beein­ flußt.

Da ferner an der dem Speicherteil 2 gegenüberliegenden Seite des Lichtempfangsteils 1 der Überlaufablaß OFD gebracht ist, können die während dieses Zeitraums überlaufenden Ladungen schnell abgeführt werden.

Vorstehend wurde zwar ein Beispiel einer Bildübertragungs- Ladungskopplungsvorrichtung mit Einzelphasensteuerung be­ schrieben, jedoch ist es ersichtlich, daß die auf gleichartige Weise auch bei einem La­ dungskopplungs-Bildsensor mit mehrphasiger Ansteuerung an­ wendbar ist. Es ist ferner offensichtlich, daß die Gestaltung nicht nur bei einem Ladungskopplungs- Bildsensor, sondern auch bei allen Bildsensoren angewandt werden kann, welche ein Bildsignal in ein Ladungssignal um­ setzen und dieses speichern.

Bei dem Ausführungsbeispiel werden bei dem Betriebsart-Signal MODEΦ das Taktsignal Φ_PI auf die Spannung V₂ und das Takt­ signal Φ_AB auf die Spannung V₃ festgelegt; eine gleichartige Wirkung wird jedoch auch dann erzielt, wenn das Taktsignal Φ_PI auf die Spannung V₅ und das Taktsignal Φ_AB auf die Span­ nung V₄ festgelegt wird, da hierbei die Potentialbarriere in dem Lichtempfangsteil 1 niedriger als die Barriere in dem Speicherteil 2 ist. Ferner können bei dem Ausführungsbeispiel die Potentialpegel für die Signale Φ_PI sowie Φ_AB auch durch die Signale SEL1 und SELΦ aus der Betriebsart-Wählschaltung MS gesteuert werden, wodurch die Anzahl von Eingangsanschlüssen der Takttreiberstufe verringert werden kann.

Bei dem vierten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung werden die Signale Φ_AB und Φ_PI für die Aufzeichnung in der Stehbild-Betriebsart auf die kon­ stanten Potentiale eingestellt, so daß elektrische Leistung gespart werden kann und keine Störsignale eingemischt wer­ den.

Ferner werden hierbei diese Potentiale so gewählt, daß sie in bezug auf die Elektronen niedriger als das Potential in dem Speicherteil 2 sind, so daß selbst beim Auftreten eines Überstrahlens in dem Lichtempfangsteil 1 eine Einmischung in den Speicherteil 2 erfolgt.

Claims (18)

1. Bildaufnahmevorrichtung, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von ersten und zweiten Bereichen (, ′, , ′; X, Y) zum Umsetzen von einfallendem Licht in Ladungen; eine Rekombinationsvorrichtung (P_AB) mit der einem Teil der Ladungen im zweiten Bereich (′, ′; Y) die Rekombination mit anderen Ladungen von entgegengesetzter Polarität ermöglicht wird; und eine Steuereinrichtung (CKD), welche die Rekombinationsvorrichtung (P_AB) betreibt und das Speichern der Ladungen in den jeweiligen ersten und zweiten Bereichen (, ′, , ′; X, Y) ermöglicht, und die den ersten und den zweiten Bereich (, ′, , ′; X, Y) sowie die Rekombinationsvorrichtung (P_AB) derart steuert, daß zwischen einer in dem ersten Bereich (, ; X) gespeicherten Ladungsmenge A_INT und einer Ladungsmenge D_INT restlicher Ladungen, die nicht im zweiten Bereich (′, ′; Y) rekombiniert sind, die Beziehung O < A_INT < D_INT besteht, wobei die Steuereinrichtung (CKD) Ladungen in einem vorgegebenen Paar von ersten und zweiten Bereichen (′ und ; X und Y bzw. 1 und 1) addiert und das vorgegebene Paar von ersten und zweiten Bereichen (′ und 2; X und Y bzw. und ′) für jedes Halbbild wechselt.

2. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekombinationsvorrichtung (P_AB) eine Elektrode zum Steuern eines Potentials in einem Lichtempfangsteil (1) aufweist.

3. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (CKD) die Ladungen in dem Lichtempfangsteil (1) periodisch überträgt.

4. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (CKD) die Ladungen in dem Lichtempfangsteil (1) innerhalb einer Vertikalaustastlücke eines Fernsehsignals überträgt.

5. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekombinationsvorrichtung (P_AB) die Rekombination zumindest innerhalb der Vertikalaustastlücke ausführt.

6. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekombinationsvorrichtung (P_AB) eine Elektrode zum Steuern eines Potentials in dem zweiten Bereich (′, ′; Y) aufweist.

7. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Elektrode (P_PI) zum Steuern eines Potentialpegels in dem ersten Bereich (, ; X).

8. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich (′, ′; Y) einen virtuellen Elektrodenbereich enthält.

9. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Bereich (, ′, , ′; X, Y) Ladungsübertragungs-Aufbau haben.

10. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch eine Sperrvorrichtung (PAP) zum Unterdrücken eines Teils der addierten Informationen aus den Ladungen in dem ersten und zweiten Bereich (, ′, , ′; X, Y).

11. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekombinationsvorrichtung (P_AB) einen Teil der Ladungen in dem zweiten Bereich (′, ′; Y) mit den Majoritätsträgern rekombiniert.

12. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, gekennzeichnet durch einen Speicherteil (2) zum Speichern des Ladungssignals aus dem Lichtempfangsteil (1).

13. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (CKD) den Lichtempfangsteil (1) einschließlich der Rekombinationsvorrichtung (P_AB) in der Weise steuert, daß während des Auslesens des Signals in den Speicherteil (2) ein Potentialzustand in dem Lichtempfangsteil (1) einen vorbestimmten konstanten Wert annimmt.

14. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Aufzeichnungsvorrichtung (RCC) zum Speichern eines aus dem Speicherteil (2) ausgelesenen Signals.

15. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Wählvorrichtung (MS) zum Wählen einer Stehbild- Betriebsart, bei der mit der Aufzeichnungsvorrichtung (RCC) das Signal für ein Einzelbild aufgezeichnet wird, und einer Laufbild- Betriebsart, bei der mit der Aufzeichnungsvorrichtung (RCC) die Signale für eine Vielzahl aufeinanderfolgender Bilder aufgezeichnet werden.

16. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (CKD) bei der Stehbild- Betriebsart während des Auslesens des Signals aus dem Speicherteil (2) und des Aufzeichnens den Potentialzustand in dem Lichtempfangsteil (1) auf einen vorbestimmten konstanten Wert steuert und bei Laufbild-Betriebsart während des Auslesens der Signale aus dem Speicherteil (2) und des Aufzeichnens periodisch die Rekombinationsvorrichtung (P_AB) ansteuert.

17. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (CKD) bei der Laufbild- Betriebsart während des Auslesens des Signals aus dem Speicherteil (2) und des Aufzeichnens die Rekombinationsvorrichtung (P_AB) durchgehend ansteuert.

18. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (CKD) bei der Laufbild- Betriebsart während des Auslesens des Signals aus dem Speicherteil (2) und des Aufzeichnens die Rekombinationsvorrichtung (P_AB) intermittierend ansteuert.