DE3789988T2 - Festkörpersbildsensor. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Festkörper- Bildsensor und insbesondere einen Festkörper-Bildsensor des Zeilenadressierungstyps.
• Ein typischer Festkörper-Bildsensor des Zeilenadressierungstyps, in dem eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist, ist in Fig. 1 gezeigt. Photoelektrische Zellen 1 sind in einer zweidimensionalen Matrixart (vier Reihen, zwei Spalten in diesem Beispiel) angeordnet. Ladungen, erzeugt in jeweiligen Zellen 1, werden ausgelesen an einem vertikalen Transferabschnitt 3 über Adressgatter 2. Diese Leseoperation wird ausgeführt unter Benutzung von Adressimpulsen, geliefert von einer Adressscanschaltung 4. Solch eine Leseoperation wird durchgeführt in Verbindung mit nur einer adressierten Reihe. Eine Ladung, welche gelesen worden ist zum vertikalen Transferabschnitt 3, wird transferiert in die untere Richtung in dieser Figur durch einen n-Phasen-Transferzeittakt (Zweiphasenzeittakt mit Φ1 und Φ2 in dem Beispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist). Die Ladung wird transferiert zu Bodenelektroden 6 durch zeitweilige Speicherelektroden 5 und wird weiterhin transferiert an einen horizontalen Transferabschnitt 7. Die Ladung an dem horizontalen Transferabschnitt 7 wird transferiert zur Linken in der Figur und wird dann herausgenommen von einer Ausgabeschaltung 8.
• Fig. 2(a) bis 2(d) sind erklärende Ansichten zum Zeigen der Sequenz der herkömmlichen Transferoperation des Festkörper-Bildsensors, welcher, wie oben erwähnt, konfiguriert ist. Fig. 3(a) bis 3(d) sind Zeitablaufpläne für diese Transferoperation. Zunächst wird, wenn die erste Adressieroperation ausgeführt wird zu einer Zeit t&sub1;, wie gezeigt in Fig. 3(b), eine Ladung S1 ausgelesen an den vertikalen Transferabschnitt 3, wie gezeigt in Fig. 2(a). Darauffolgend wird die Ladung S1 gespeichert in der zeitweiligen Speicherelektrode 5 ein vorbestimmtes Zeitintervall lang, und zwar durch Zeittakte Φ1 und Φ2, wie gezeigt in Fig. 3(c) und 3(d). Dann wird die so gespeicherte Ladung S1 transferiert an den horizontalen Transferabschnitt 7 über die Bodenelektrode 6. In einer Art und Weise ähnlich der obigen werden zweite, dritte und vierte Adressieroperationen ausgeführt zu Zeiten t&sub2;, t&sub3; bzw. t&sub4;. Somit werden Ladungen S2, S3 und S4 ausgelesen, wie gezeigt in Fig. 2(b), 2(c) bzw. 2(d). In diesem Beispiel sind jeweilige Adressierzyklen Ta1 bis Ta3 dieselben. Andererseits wird die Transferoperation im horizontalen Transferabschnitt 7 ausgeführt in Übereinstimmung mit dem in Fig. 3(a) gezeigten Reihenscanzyklus. Es wird nämlich die Ladung S1 transferiert an dem horizontalen Transferabschnitt 7 für die erste Reihenscanperiode, beginnend von Zeit t&sub5; und dann herausgenommen von der Ausgabeschaltung 8. In ähnlicher Weise werden die Ladungen S2, S3 und S4 übertragen für die zweite, dritte und vierte Reihenscanperiode, jeweils beginnend von Zeit t&sub6;, t&sub7; bzw. t&sub8;. Die jeweiligen Reihenscanzyklen Ts1 bis Ts4 sind die gleichen, und Austastperioden sind vorgesehen in den jeweiligen Reihenscanzyklen. Es sollte bemerkt werden, daß der Adressierzyklus Ta kleiner sein muß als der Reihenscanzyklus Ts. Das kommt daher, weil Zeiten, erfordert zum Transferieren der Ladungen S1 und S4 an die Position der Bodenelektrode 6 am vertikalen Transferabschnitt 3, voneinander verschieden sind. Beispielsweise muß die Ladung S4 erreicht sein am horizontalen Transferabschnitt 7 bis zur Zeit t&sub8;. Dementsprechend ist es erforderlich, daß der Transfer der Ladung S4 ausgeführt wird für eine Zeitperiode von der Zeit t&sub4; der vierten Adressierzeit bis zur Zeit t&sub8; durch Berücksichtigen einer dementsprechenden Zeitspanne.
• Jedoch ist der Nachteil bei der Vorrichtung, welche die oben erwähnte Transferoperation durchführt, daß Rauschkomponenten überlagert werden von einem Signal, das herausgenommen wird von der Ausgabeschaltung 8. Solche Rauschkomponenten werden erzeugt bei der Adressieroperation zum Lesen von Ladungen für den vertikalen Transferabschnitt 3, und die Operation zum Übertragen von Ladungen am vertikalen Transferabschnitt 3, aufgrund der Tatsache, daß eine Impulsspannung, angelegt an jede Elektrode, gemischt wird in ein Ausgabesignal durch kapazitive Kopplung. Da solche Adressier- und Transferoperationen kontinuierlich ausgeführt werden innerhalb einer Reihenscanperiode, wie ersichtlich aus dem Zeitablaufplan in Fig. 3, kann ein Rauschmischen nicht vermieden werden bei der herkömmlichen Vorrichtung, mit dem Resultat, daß nur ein Bild mit einem niedrigen Signal-/Rauschverhältnis erhalten werden kann.
• Um solch ein Problem zu lösen ist ein Versuch gemacht worden, die oben erwähnten Adressier- und Transferoperationen innerhalb der Austastperiode zu vervollständigen. Jedoch ist diese Austastperiode extrem klein, im Vergleich mit der Reihenscanzeit, wie gezeigt in Fig. 3(a). Zum Beispiel ist zum Transferieren der Ladung S4, welche an der entferntesten Position gelegen ist, zum horizontalen Transferabschnitt 7 innerhalb dieser Austastperiode eine beträchtlich schnelle Transfergeschwindigkeit erforderlich. Insbesondere in einer Großskalenvorrichtung, versehen mit dem vertikalen Transferabschnitt mit einer Anzahl von Transferstufen, ist die Lastkapazität des Elektrodenanschlusses in der Größenordnung von einigen hundert bis einigen tausend pF. Somit ist eine extrem große Leistung erforderlich zum Ausführen von Hochgeschwindigkeitstransfer, was in einem Verlust der Praktikabilität resultiert.
• Andererseits ist eine Technik zum Veranlassen, daß der Adressierzyklus und der Reihenscanzyklus in Übereinstimmung miteinander stehen, um das oben erwähnte Problem zu lösen, offenbart durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung in der japanischen Patentveröffentlichung mit der Anmeldungsnummer 206679/1981. Das Detail dieser Technik sollte der oben erwähnten Publikation entnommen werden, und deshalb wird seine Erklärung hier ausgelassen. Der Nachteil bei dieser Technik jedoch ist, daß alle Transferstufen gefüllt mit Signalladungen sind, nämlich gemäß einer Wiederholung von Adressieroperationen, und es somit schwierig gemacht ist, unnötige Ladungen, erzeugt während der vertikalen Transferoperation abzuleiten, was in einem erniedrigten Signal-/Rauschverhältnis resultiert.
• Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Festkörper-Bildsensor zu schaffen mit reduziertem Leistungsverbrauch und der in der Lage ist, ein Bild mit einem guten Signal-/Rauschverhältnis zu erhalten.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Festkörper-Bildsensor mit einer Vielzahl von photoelektrischen Zellen, angeordnet in einer zweidimensionalen Matrix, einer Vielzahl von vertikalen Transferabschnitten zum Transferieren von Ladungen, erzeugt in der jeweiligen photoelektrischen Zelle, und einem horizontalen Transferabschnitt zum Transferieren in einer horizontalen Richtung von Ladungen, übertragen von den jeweiligen vertikalen Transferabschnitten, wobei der vertikale Transferabschnitt eine Vielzahl von Elektroden umfaßt, so daß eine Transferstufe aufgebaut ist mit aufeinanderfolgenden n-Elektroden, wobei n gleich oder größer als 2 ist, und einen Antriebsabschnitt zum Antreiben dieser Elektroden durch ein n-phasigen Transferzeittakt, wobei der Festkörper-Bildsensor weiterhin eine Adressiereinrichtung umfaßt mit einer Funktion, so daß eine Gruppe von photoelektrischen Zellreihen, angesiedelt in einem Bereich entsprechend der einen Transferstufe, geteilt ist in p Gruppen von Reihen, um somit Ladungen auszulesen in photoelektrischen Zellen von zumindest einer Reihe, gehörend zu einer bestimmten Gruppe unter den p Gruppen in eine Transferstufe des vertikalen Transferabschnitts, und zum Bewirken einer Transferoperation entsprechend m Stufen, wobei m gleich oder größer als 1 ist und kleiner als die Gesamtanzahl von Stufen, und danach Ladungen in den photoelektrischen Zellen von zumindest einer Reihe, gehörend zu einer Gruppe folgend der vorbestimmten Gruppe, an eine Transferstufe des vertikalen Transferabschnitts auszulesen, und so, daß zur Zeit von jeder (m · p - 1)-ten Leseoperation eine erste Ladung in photoelektrischen Zellen pro zumindest einer Reihe, gehörend zu einer ersten Gruppe, und einer zweiten Ladung in photoelektrischen Zellen pro zumindest einer Reihe, gehörend zu einer zweiten Gruppe, wobei die erste und zweite Gruppe die Gruppen folgend der vorbestimmten Gruppen sind, ausgelesen werden in jeweilige erste und zweite Transferstufen des vertikalen Transferabschnitts.
• Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe weiterhin gelöst durch einen Festkörper-Bildsensor mit einer Vielzahl von photoelektrischen Zellen, angeordnet in einer zweidimensionalen Matrix, einer Vielzahl von vertikalen Transferabschnitten zum Transferieren von Ladungen, erzeugt in der jeweiligen photoelektrischen Zelle, und einem horizontalen Transferabschnitt zum Transferieren in einer horizontalen Richtung von Ladungen, übertragen vom jeweiligen vertikalen Transferabschnitt, wobei der vertikalen Transferabschnitt eine Vielzahl von Elektroden umfaßt, so daß eine Transferstufe aufgebaut ist mit aufeinanderfolgenden n Elektroden, wobei n gleich oder größer als 2 ist, und einen Antriebsabschnitt zum Antreiben dieser Elektroden durch n-phasigen Transferzeittakt, wobei der Festkörper-Bildsensor weiterhin eine Adressiereinrichtung umfaßt mit einer Funktion, so daß eine Gruppe von photoelektrischen Zellreihen, angesiedelt in einem Bereich entsprechend der einen Transferstufe, geteilt ist in p = 2 Gruppen, um somit Ladungen in photoelektrischen Zellen auszulesen von zumindest einer Reihe, gehörend zu einer vorbestimmten Gruppe unter den p = 2 Gruppen, in eine Transferstufe des vertikalen Transferabschnitts und zum Bewirken einer Transferoperation entsprechend m Stufen, wobei m = 3 Stufen ist, und um danach Ladungen zu lesen in photoelektrischen Zellen von zumindest einer Reihe, gehörend zu einer Gruppe folgend der vorbestimmten Gruppe, an eine Transferstufe des vertikalen Transferabschnitts und so daß startend mit der sechsten Leseoperation und danach bei jeder fünften folgenden Leseoperation (6, 11, 16, . . .) eine erste Ladung in photoelektrischen Zellen pro zumindest einer Reihe, gehörend zu einer ersten Gruppe, und eine zweite Ladung in photoelektrischen Zellen pro zumindest einer Reihe, gehörend zu einer zweiten Gruppe, wobei die erste und zweite Gruppe die Gruppen folgend der vorbestimmten Gruppe sind, ausgelesen werden in jeweilige erste und zweite Transferstufen des vertikalen Transferabschnitts.
• Bevorzugte Ausführungsformen werden weiterhin gekennzeichnet in den abhängigen Ansprüchen.
• Die oben beschriebene Konfiguration ermöglichte eine Schaltung einer leeren oder freien Transferstufe oder Stufen mit keiner Signalladung unter jeweiligen Transferstufen des vertikalen Transferabschnitts, und somit ist es einfach gemacht, unnötige Ladungen abzuleiten, mit dem Resultat, daß das Signal-/Rauschverhältnis verbessert werden kann. Zusätzlich wird ein Schema verwendet zum Anwenden einer Adressierung für zwei Gruppen pro Transferoperation entsprechend m · p Stufen zur selben Zeit zum Auslesen vom Ladungen davon, um dadurch die Notwendigkeit des Veranlassens zu eliminieren, daß die Transfergeschwindigkeit extrem hoch ist, sogar wenn Adressieren und vertikale Transferoperationen ausgeführt werden allein innerhalb der Austastperiode, um es somit zu ermöglichen, den Leistungsverbrauch auf einen niedrigen Wert zu drücken.
• Die Figuren zeigen im einzelnen:
• Fig. 1 eine schematische Ansicht zum Illustrieren einer Anordnung einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 2(a) bis (d) erklärende Ansichten zum Zeigen der Transferoperation einer herkömmlichen Vorrichtung;
• Fig. 3(a) bis (d) Übertragungszeittakt-Zeitablaufpläne der herkömmlichen Vorrichtung, wie gezeigt in Fig. 2;
• Fig. 4 eine erklärende Ansicht zum Zeigen der Transferoperation einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 5 einen Transferzeittakt-Zeitablaufplan, der in Fig. 4 gezeigt wird;
• Fig. 6 eine erklärende Ansicht zum Zeigen des Betriebs einer zweiten Ausführungsform von einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 7 einen Transferzeittakt-Zeitablaufplan der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung;
• Fig. 8 eine erklärende Ansicht zum Zeigen des Transferbetriebs einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung; und
• Fig. 9 eine schematische Ansicht zum Illustrieren einer Anordnung einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
• Die vorliegende Erfindung wird detaillierter beschrieben werden in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen, und zwar mit Bezug auf die begleitenden Zeichen.
Erste Ausführungsform
• Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm zum Zeigen der Transferoperation eines vertikalen Transferabschnitts, vorgesehen in einem Festkörper-Bildsensor nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel wird Bezug genommen werden auf den Fall, in dem jeweilige Ladungen S1 bis S22, erzeugt in zweiundzwanzig photoelektrischen Zellen 1, transferiert werden. Eine Transferstufe besteht aus vier Elektroden 3a und wird angetrieben durch vierphasige Übertragungszeittakte Φ1 bis Φ4. Dementsprechend ist der gesamte Aufbau dieser Vorrichtung so, daß vierphasige Transferzeittakte Φ1 bis Φ4 geliefert werden an den vertikalen Transferabschnitt 3, wie gezeigt in Fig. 1. Zur zeitweiligen Speicherelektrode 5 und der Bodenelektrode 6, werden Zeittakte ΦM bzw. ΦB geliefert. Das Lesen von Ladungen von photoelektrischen Zellen 1 nach unten zu Elektroden innerhalb des vertikalen Transferabschnitts 3 wird ausgeführt durch einen Auslesezeittakt ΦA (nicht in Fig. 4 gezeigt). Es sind nämlich Adressgatterimpulse AD&sub1; bis AD&sub6; synchronisiert mit dem Auslesezeittakt ΦA. Somit wird nur ein Gatter, an das ein Adressgatter-Impulssignal angelegt ist, geöffnet. Daraus resultierend wird eine Ladungsleseoperation ausgeführt durch das geöffnete Gatter.
• Eine Satz photoelektrischer Zellen, angesiedelt in einem Bereich entsprechend einer Transferstufe, das heißt in einem Bereich entsprechend vier Elektroden, bildet eine Gruppe (p = 1). Beispielsweise gehören Ladungen S1 und S2 zu einer Ladungsgruppe und Ladungen S3 und S4 zu einer weiteren Ladungsgruppe, die darauf folgt. Bei dieser Ausführungsform wird eine Ladungsleseoperation des Sprungzeilensystems ausgeführt, und Ladungen gehörend zu ungeraden Reihen und die gehörend zu geraden Reihen werden unabhängig ausgelesen. Es werden nämlich für eine Leseoperation des ersten Feldes Ladungen S1, S3, S5, . . . , S21, gehörend zu ungeraden Reihen ausgelesen. Nachdem alle davon herausgenommen worden sind von der Ausgabeschaltung 8, werden Ladungen S2, S4, S6, . . . , S22 gehörend zu geraden Reihen für eine Leseoperation des zweiten Feldes ausgelesen und werden dann herausgenommen von der Ausgabeschaltung 8.
• Die Leseoperation des zweiten Feldes wird jetzt beschrieben werden. Zunächst wird zu einer Zeit t&sub1; innerhalb der ersten Austasteperiode wird ein Adreßgatter eingeschaltet durch den Impuls AD&sub1;. Somit wird die Ladung S2 in der photoelektrischen Zelle der zweiten Reihe gelesen in einem Potentialwall unterhalb einer Elektrode im vertikalen Transferabschnitt 3, wie angedeutet durch das Potentialdiagramm t&sub1; in Fig. 4. Darauffolgend innerhalb der ersten Austastperiode werden die vierphasigen Zeittakte Φ1 bis Φ4 angelegt durch drei Impulse. Somit werden Impulse entsprechend von nur drei Transferstufen übertragen. In diesem Beispiel, zu Zeiten t1M und t1B, werden Zeittakte ΦM und ΦB angelegt an die zeitweilige Speicherelektrode 5 beziehungsweise die Bodenelektrode 6. Wenn die erste Austastperiode beendet ist, ist die Vorbereitung zum Transferieren dieser Ladung S2 durch den horizontalen Transferabschnitt 7 vervollständigt. Dementsprechend wird diese Ladung S2 transferiert durch den horizontalen Transferabschnitt 7 innerhalb der nächsten ersten Zeilen-Scanperiode und dann herausgenommen von der Ausgabeschaltung 8.
• Dann zur Zeit t&sub2; innerhalb der zweiten Austastperiode werden die Ladung S4 und die Ladung S6 der Gruppen folgend dieser zur gleichen Zeit ausgelesen (das Potentialdiagramm t&sub2; in Fig. 4). Während die Lesezeiten durch die Impulse AD&sub2; und AD&sub3; vollständig die gleichen sind in dieser Ausführungsform, kann eine Leseoperation ausgeführt werden mit einer Zeitdifferenz von einigem Ausmaß. Das Schlüsselerfordernis ist, daß Ladungen S4 und S6 ausgelesen werden können innerhalb derselben Leseperiode. Darauffolgend werden vierphasige Zeittakte Φ1 bis Φ4 angelegt durch drei Impulse innerhalb der zweiten Austastperiode und werden dann transferiert durch drei Transferstufen. Da die Zeittakte ΦM und ΦB ebenfalls zu dieser Zeit angelegt werden, ist die Vorbereitung zum Transferieren der Ladung S4 im horizontalen Transferabschnitt 7 nach allem vervollständigt zur Zeit der Vervollständigung der zweiten Austastperiode. Somit wird die Ladung S4 transferiert innerhalb der folgenden zweiten Zeilen-Scanperiode und bleibt in der letzten Stufe der Elektrode. Solch eine Bedingung kann klar verstanden werden aus dem Potentialdiagramm t&sub3; in Fig. 4.
• Zur Zeit t&sub3; innerhalb der dritten Austastperiode wird die Ladung S8 ausgelesen durch den Impuls AD&sub4;, wie angedeutet durch das Potentialdiagramm t&sub3; in Fig. 4, und wird dann transferiert durch drei Transferstufen innerhalb der dritten Austastperiode. Zu dieser Zeit wird die Ladung, welche geblieben ist in der letzten Stufe der Elektrode, transferiert an die zeitweilige Speicherelektrode 5 und dann zeitweilig darin gehalten. Wenn der Zeittakt ΦB weiterhin angelegt wird, wird die Ladung S6, die zeitweilig gehalten worden ist, transferiert an den horizontalen Transferabschnitt 7. Dann wird die Ladung S6 transferiert an die Ausgabeschaltung 8 innerhalb der folgenden dritten Reihen-Scanperiode und wird dann von dort herausgenommen. Andererseits bleibt die Ladung S8 an einer Position, an die sie transferiert worden ist durch drei Transferstufen. Solch eine Bedingung kann klar verstanden werden aus dem Potentialdiagramm t&sub4; in Fig. 4.
• Zur Zeit t&sub4; innerhalb der vierten Austastperiode werden die Ladung S10 und die Ladung S12 der darauffolgenden Gruppe ausgelesen zur gleichen Zeit (das Potentialdiagramm t&sub4; in Fig. 4). Darauffolgend wird ein Transfer entsprechend drei Transferstufen ausgeführt. Somit ist die Vorbereitung zum Übertragen der Ladung S8 in einer horizontalen Richtung vervollständigt, wie angedeutet durch das Potentialdiagramm t&sub5; in Fig. 4, und die Ladungen S10 und S12 bleiben in den mittleren Elektroden. Zu dieser Zeit t&sub5; wird die Ladung S14 ausgelesen. Solch eine Bedingung kann leicht verstanden werden durch Betrachten der Potentialdiagramme t&sub6; bis t&sub1;&sub2; in Fig. 4 in der richtigen Reihenfolge.
• Das Merkmal der oben erwähnten Operation besteht darin, daß nachdem die Transferoperation entsprechend drei Stufen ausgeführt ist, die folgende Leseoperation durchgeführt wird, und daß Ladungen zur gleichen Zeit ausgelesen werden von zwei Gruppen, einer für alle zwei Leseoperationen. Als generelles Prinzip ist es im Falle, in dem ein Satz photoelektrischer Zellen, angesiedelt in einem Bereich entsprechend einer Transferstufe, aufgeteilt ist in p Gruppen (p = 1 in dieser Ausführungsform) zum Lesen von Ladungen jedesmal, wenn ein Transfer entsprechend m-Stufen (m = 3 in dieser Ausführungsform) ausgeführt wird, hinreichend, Ladungen zu lesen von zwei Gruppen zur selben Zeit, jedesmal wenn die (m · p - 1)-te Leseoperation durchgeführt wird. In Übereinstimmung mit diesem Operationsprinzip, wie ersichtlich aus dem Zeitablaufplan in Fig. 5, ist es hinreichend, eine Leseoperation (Adressieren) und die vertikale Transferoperation innerhalb der Austastperiode zu bewirken, um es somit möglich zu machen, zu verhindern, daß Rauschen aufgrund des Zeittaktes gemischt wird in die Ausgabeschaltung 8. Weiterhin werden Ladungen von zwei Gruppen zur gleichen Zeit ausgelesen. Dementsprechend ermöglicht dies, daß ein Transfer ausgeführt wird mit einer hinreichenden Zeitspanne, eliminiert die Notwendigkeit des Erhöhens der Übertragungsgeschwindigkeit und macht es möglich, den Bildsensor mit einem niedrigen Leistungsverbrauch anzutreiben. Zusätzlich, wie ersichtlich aus dem Potentialdiagramm in Fig. 4, sind bei dieser Ausführungsform leere Wälle vorgesehen, und zwar drei um drei zwischen Potentialwellen, durch die Signalladungen transferiert werden, um es somit leicht zu machen, unnötige Ladungen abzuleiten.
• Zum Ableiten unnötiger Ladungen, wie beschrieben in Fig. 9, ist es hinreichend, eine Ableitung 9 zum Ableiten unnötiger Ladungen und eine Ableitungselektrode 10 in der Nähe der letzten Transferstufe des vertikalen Transferabschnitts 3 vorzusehen, zum Anlegen von vorbestimmten Signalen ΦD1 und ΦD2 an die Ableitungselektrode 10, und zwar zum Ableiten von Ladungen, die angehäuft sind in dem leeren Wall, zur Ableitung 9 zum Ableiten unnötiger Ladungen. Im allgemeinen tritt dabei ein Phänomen auf in dem Festkörper-Bildsensor, so daß ein Teil des Lichts, das auf die photoelektrische Zelle fällt, direkt eingekoppelt wird in den vertikalen Transferabschnitt 3 (CCD wird normalerweise benutzt) oder eine Ladung, die erzeugt wird in der photoelektrischen Zelle, leckt, was resultiert im Auftreten von unnötigen Ladungen, "Verschmierung" genannt. Falls solch eine unnötige Ladung gemischt wird von der Ausgabeschaltung 8 in die Signalladung und davon herausgenommen wird, gibt es die Möglichkeit, daß ein Blühen eines Bilds auftritt. Es ist bekannt, daß solche unnötigen Ladungen verteilt sind im Durchschnitt über die gesamte Transferstufe durch die Transferoperation. Falls dementsprechend eine notwendige Anzahl von leeren Wällen vorgesehen ist, werden unnötige Ladungen, gemischt in die Welle während des Transfers der Signalladungen, entsprechend reduziert werden. Zusätzlich können die unnötigen Ladungen, die im leeren Wall angehäuft sind, leicht abgeleitet werden durch Steuern von ΦD1 und ΦD2. Somit wird eine Menge, die gemischt ist in die Signalladung, auf im wesentlichen ein Drittel reduziert.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
• Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm zum Zeigen einer Transferoperation eines vertikalen Transferabschnitts, vorgesehen in einem Festkörper-Bildsensor nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 7 ist ein Zeitablaufplan für jeweilige Zeittaktimpulse, benutzt in der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung. In diesem Beispiel besteht eine Transferstufe aus acht Elektroden 3a und wird angetrieben durch achtphasige Transferzeittakte Φ1 bis Φ8 (n = 8). Ein Satz photoelektrischer Zellen, angesiedelt in einem Bereich entsprechend einer Transferstufe, das heißt in einem Bereich entsprechend acht Elektroden, bildet zwei Gruppen (p = 2). Beispielsweise gehören die Ladungen S1 und S2 zur ersten Gruppe, und die Ladungen S3 und S4 gehören zur zweiten Gruppe. Der Lesebetrieb des zweiten Feldes, basierend auf dem Sprungzeilensystem, wird jetzt beschrieben werden auf die gleiche Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform. In diesem Beispiel sind Potentialwälle gebildet, wie angedeutet durch das Potentialdiagramm in Fig. 6, wobei Zeittakte von hohem Pegel angelegt sind an sechs Elektroden und Zeittakte von niedrigem Pegel angelegt sind an zwei Elektroden, wodurch Ladungen angehäuft werden und transferiert werden über einen Bereich entsprechend sechs Elektroden. Somit ist eine Menge von Ladungen, die transferiert werden, dreimal größer als die bei der ersten Ausführungsform.
• Zunächst zur Zeit t&sub1; wird eine Ladung S2 ausgelesen und transferiert durch drei Transferstufen innerhalb der ersten Austastperiode. Somit ist die Vorbereitung zum Transferieren von Ladungen in einer horizontalen Richtung vervollständigt. Darauffolgend zu Zeiten t&sub2;, t&sub3;, t&sub4; und t&sub5; werden Ladungen S4, S6, S8 bzw. S10 ausgelesen durch drei Transferstufen.
• Dann zur Zeit t&sub6; werden Ladungen S12 und S14 einer Gruppe folgend dieser ausgelesen zur gleichen Zeit (das Potentialdiagramm T&sub6; in Fig. 6). Sie werden transferiert durch drei Transferstufen innerhalb der sechsten Austastperiode. Zur Zeit t&sub7; wird die nächste Ladung S16 ausgelesen. In einer Art und Weise ähnlich der obigen werden Lese- und Transferoperationen ausgeführt. Solch eine Bedingung ist gezeigt in den Potentialdiagrammen t&sub8; bis t&sub1;&sub2; in Fig. 6.
• Das Merkmal der oben erwähnten Operation beruht darin, daß, nachdem eine Transferoperation entsprechend drei Stufen ausgeführt ist, die folgende Leseoperation durchgeführt wird, und daß ein Satz photoelektrischer Zellreihen, angesiedelt in einem Bereich entsprechend einer Transferstufe, geteilt sind in zwei Gruppen (p = 2). Somit ist es hinreichend, eine gleichzeitige Leseoperation durchzuführen von zwei Gruppen bei jeder fünften Leseoperation, startend mit der sechsten Leseoperation in Übereinstimmung mit dem oben erwähnten Operationsprinzip. Da zusätzlich leere Wälle vorhanden sind in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform, ist es leicht, unnötige Ladungen abzuleiten, wie zum Beispiel Verschmierungsladungen etc., wodurch eine Menge, die gemischt ist in die Signalladung, im wesentlichen auf ein Drittel reduziert ist.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
• Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm zum Zeigen der Transferoperation eines vertikalen Transferabschnitts, vorgesehen in einem Festkörper-Bildsensor nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In diesem Beispiel besteht eine Transferstufe aus acht Elektroden 3a in der gleichen Weise wie bei der zweiten Ausführungsform und wird angetrieben durch achtphasige Transferzeittakte Φ1 bis Φ8 (n = 8). Ein Satz photoelektrischer Zellen, angesiedelt in einem Bereich entsprechend einer Transferstufe, das heißt in einem Bereich entsprechend acht Elektroden, bildet zwei Gruppen (p = 2). Beispielsweise gehören Ladungen S2 und S3 zur ersten Gruppe, und Ladungen S4 und S5 gehören zur zweiten Gruppe. Bei dieser Ausführungsform wird eine Leseoperation, im allgemeinen "Feldanhäufung" genannt, ausgeführt. Im ersten Feld werden Ladungen S1 + S2, S3 + S4, . . . , S21 + S22 ausgelesen als jeweils eine Einheit. Im zweiten Feld werden Ladungen S2 + S3, S4 + S5, . . . , S20 + S21, S22 ausgelesen als jeweils eine Einheit. Der Lesebetrieb des zweiten Feldes wird jetzt beschrieben werden. Die zu bildenden Potentialwälle sind so, daß Zeittakte von hohem Pegel angelegt sind an sieben Elektroden und ein Zeittakt eines niedrigen Pegels angelegt ist an eine Elektrode, wodurch Ladungen angehäuft werden und transferiert werden über einen Bereich entsprechend sieben Elektroden.
• Zunächst zur Zeit t&sub1; werden Ladungen S2 + S3 ausgelesen und transferiert durch drei Transferstufen innerhalb der ersten Austastperiode. Somit ist die Vorbereitung für den horizontalen Transfer vervollständigt. Darauffolgend zu Zeiten t&sub2;, t&sub3;, t&sub4; und t&sub5; werden Ladungen S4 + S5, S6 + S7, S8 + S9 und S10 + S11 ausgelesen, und zwar alle drei Transferstufen.
• Dann zur Zeit t&sub6; werden Ladungen S12 + S13 und S14 + S15 von einer Gruppe folgend dieser zur gleichen Zeit ausgelesen (das Potentialdiagramm t&sub6; in Fig. 8), und diese Ladungen werden transferiert durch drei Transferstufen innerhalb der sechsten Austastperiode. Zur Zeit t&sub7; wird die nächste Ladung S16 + S17 ausgelesen. Der Transfer wird durchgeführt werden in einer Reihenfolge, wie angedeutet durch die Potentialdiagramme t&sub8; bis t&sub1;&sub2; in Fig. 8.
• Das Merkmal der oben erwähnten Operation beruht darin, daß, nachdem eine Transferoperation entsprechend drei Stufen (m = 3) ausgeführt ist, die folgende Leseoperation durchgeführt wird und daß ein Satz von photoelektrischen Zellreihen, angesiedelt in einem Bereich entsprechend einer Transferstufe, geteilt ist in zwei Gruppen (p = 2). Somit ist es hinreichend, eine gleichzeitige Leseoperation von zwei Gruppen jedesmal, wenn die fünfte Leseoperation durchgeführt wird, startend mit der sechsten Leseoperation, durchzuführen.
• Obwohl die vorliegende Erfindung beschrieben worden ist in Verbindung mit den oben erwähnten drei Ausführungsformen, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern ist anwendbar auf irgendeine Anordnung, die in der Lage ist, eine Transferoperation basierend auf dem oben erwähnten Operationsprinzip durchzuführen. Obwohl die Anzahl m von Transferstufen überall gleich 3 in den oben erwähnten Ausführungsformen ist, kann die unnötige Ladung, wie zum Beispiel eine Verschmierungsladung, auf 1/l reduziert werden, wenn m = 1 im allgemeinen ist. Weiterhin ist es möglich, wenn die Anzahl von Elektroden, bildend eine Transferstufe, weiterhin erhöht wird, weiterhin eine Menge transferierter Ladungen zu erhöhen.
• Zusätzlich können Adreßgatter und Transferelektroden gemeinsam elektrisch verbunden sein, zum Überlagern einer Adressierspannung auf eine Transferspannung.
• Wie klar aus der vorhergehenden Beschreibung, ist der Festkörper-Bildsensor nach der vorliegenden Erfindung so implementiert, daß wenn der vertikale Transferabschnitt einen vorbestimmten Transfer durchführt, zwei Gruppen adressiert werden zur selben Zeit zum Durchführen einer Ladungsleseoperation, um es somit zu ermöglichen, die Adressieroperation und die vertikale Transferoperation nur innerhalb der Austastperiode durchzuführen und zum Schaffen von leeren Transferstufen, in denen keine Signalladung beinhaltet ist, was resultiert in einer Realisierung einer Reduktion des Leistungsverbrauchs und in dem verbesserten Signal-/Rauschverhältnis.

Claims (7)

1. Festkörper-Bildsensor mit

- einer Vielzahl photoelektrischer Zellen (1), angeordnet in einer zweidimensionalen Matrix,

- einer Vielzahl vertikaler Transferabschnitte (3) zum Transferieren von Ladungen (S), erzeugt in einer jeweiligen photoelektrischen Zelle (1), und

- einem horizontalen Transferabschnitt zum Transferieren in einer horizontalen Richtung von Ladungen, transferiert von den jeweiligen vertikalen Transferabschnitten (3), dadurch gekennzeichnet, daß

- der vertikale Transferabschnitt (3) eine Vielzahl von Elektroden (3a) umfaßt, so daß eine Transferstufe gebildet ist mit folgenden n Elektroden, wobei n gleich oder größer als Zwei ist, und einen Antriebsabschnitt (Φ) zum Antreiben dieser Elektroden durch einen n-phasigen Transferzeittakt,

- der Festkörper-Bildsensor weiterhin eine Adressiereinrichtung (4) umfaßt mit einer Funktion, so daß eine Gruppe von photoelektrischen Zellreihen, angesiedelt in einem Bereich entsprechend der einen Transferstufe, geteilt ist in p Gruppen von Reihen,

- um somit Ladungen auszulesen in photoelektrischen Zellen von zumindest einer Reihe, gehörend zu einer vorbestimmten Gruppe unter den p Gruppen, in eine Transferstufe des vertikalen Transferabschnitts (3), und zum Bewirken einer Transferoperation entsprechend m Stufen, wobei m gleich oder größer als Eins und kleiner als die gesamte Anzahl von Stufen ist,

- um daraufhin Ladungen in photoelektrischen Zellen von zumindest einer Reihe, gehörend zu einer Gruppe folgend der vorbestimmten Gruppe, zu einer Transferstufe des vertikalen Transferabschnitts (3) zu lesen, und so daß zur Zeit jeder (m · p - 1)-ten Leseoperation eine erste Ladung in photoelektrischen Zellen pro zumindest einer Reihe, gehörend zu einer ersten Gruppe, und eine zweite Ladung in photoelektrischen Zellen pro zumindest einer Reihe, gehörend zu einer zweiten Gruppe, wobei die erste und zweite Gruppe Gruppen folgend der vorbestimmten Gruppe sind, ausgelesen werden in jeweilige erste und zweite Transferstufen des vertikalen Transferabschnitts (3).

2. Festkörper-Bildsensor mit:

- einer Vielzahl photoelektrischer Zellen (1) angeordnet in einer zweidimensionalen Matrix,

- einer Vielzahl vertikaler Transferabschnitte (3) zum Transferieren von Ladungen (S), erzeugt in einer jeweiligen photoelektrischen Zelle (1), und

- einem horizontalen Transferabschnitt zum Transferieren in horizontaler Richtung von Ladungen, transferiert von dem jeweiligen vertikalen Transferabschnitt (3), dadurch gekennzeichnet, daß

- der vertikale Transferabschnitt (3) eine Vielzahl von Elektroden (3a) umfaßt, so daß eine Transferstufe gebildet ist mit aufeinanderfolgenden n Elektroden, wobei n gleich oder größer als Zwei ist, und einen Antriebsabschnitt (Φ) zum Antreiben dieser Elektroden durch einen n-phasigen Transferzeittakt,

- der Festkörper-Bildsensor weiterhin umfaßt eine Adressiereinrichtung (4) mit einer Funktion, so daß eine Gruppe von photoelektrischen Zellreihen, angesiedelt in einem Bereich entsprechend der einen Transferstufe, geteilt ist in p = 2 Gruppen,

- um somit Ladungen auszulesen in photoelektrischen Zellen der zumindest einen Reihe, gehörend zu einer vorbestimmten Gruppe unter den p = 2 Gruppen, in eine Transferstufe des vertikalen Transferabschnitts (3), und zum Bewirken einer Transferoperation entsprechend m = 3 Stufen,

- um daraufhin Ladungen zu lesen in photoelektrischen Zellen von zumindest einer Reihe, gehörend zu einer Gruppe folgend der vorbestimmten Gruppe, zu einer Transferstufe des vertikalen Transferabschnitts (3) und so daß startend mit der sechsten Leseoperation und danach bei jeder fünften folgenden fünften Leseoperation (6, 11, 16, . . . ) eine erste Ladung in photoelektrischen Zellen von zumindest einer Reihe, gehörend zu einer ersten Gruppe, und eine zweite Ladung in photoelektrischen Zellen pro zumindest einer Reihe, gehörend zu einer zweiten Gruppe, wobei die erste und zweite Gruppe Gruppen folgend der vorbestimmten Gruppe sind, ausgelesen werden in jeweilige erste und zweite Transferstufen des vertikalen Transferabschnitts (3).

3. Festkörper-Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseoperation für Ladungen, gehörend zu zwei Gruppen, ausgeführt wird unter Benutzung desselben Zeittaktimpulses.

4. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einstellen so gemacht ist, daß m gleich 2 oder mehr ist, und gekennzeichnet durch eine Einrichtung (9, 10) zum Ableiten unnötiger Ladungen in Transferstufen, durch die keine Ladung ausgelesen wird, welche vorgesehen ist in der Nähe der letzten Stufe des vertikalen Transferabschnitts (3).

5. Festkörper-Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationen zum Lesen von Ladungen und zum Transferieren davon in eine vertikale Richtung durchgeführt werden für eine Zeitperiode mit Ausnahme einer Zeitperiode, während der Ladungen pro jeder Reihe nach außen ausgegeben werden.

6. Festkörper-Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß photoelektrische Zellreihen, gehörend zu einer Gruppe, geteilt sind in eine Vielzahl von Feldern, wodurch, nachdem die Lese- und Transferoperationen für alle photoelektrischen Zellen (1), gehörend zu einem Feld, vervollständigt sind, die Lese- und Transferoperationen für photoelektrische Zellen, gehörend zum nächsten Feld, durchgeführt werden.

7. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder zwei aufeinanderfolgende Transferzeittakte unter n-phasigen Zeittakten zum Schaffen eines Potentials dienen, so daß Potentialbarrieren dienend als Grenzen, veranlaßt werden gebildet zu werden zwischen jeweiligen Transferstufen zur Zeit der Ladungsleseoperation, und zum Festhalten des Potentialbarrierenmusters während Lese- und Transferoperationen für ein Feld.