DE3806034C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Festkörper-Bildsensoren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Insbesondere betrifft die Erfindung Festkörper-Bildsensoren zur Herstellung von hochauflösenden Bildern.

Ladungsübertragungselemente (CTD) wie ladungsgekoppelte Elemente sind als Festkörper-Bildsensoren bekannt und für übliche Fernsehanlagen verwendbar, beispielsweise hat das amerikanische NTSC-System zahlreiche Anwendungsfälle dafür gefunden. Bei NTSC beträgt die Zahl der horizontalen Zeilen 512 bei zwei Halbbildern und das Seitenverhältnis ist 3 : 4. Die Anzahl von CCD-Bildelementen beträgt in einer Ausführung etwa 500 in der Vertikalen und 400 in der Horizontalen. Man hat auch bereits gehört, daß die Anzahl der Zeilen auf 1000 oder mehr, beispielsweise auf 1125 erhöht werden soll.

Ein Festkörper-Bildsensor wie ein sogenanntes Zwischenzeilen(IT)- Ladungsverschiebeelement (IT-CCD) ist einer bekannten Fernsehbild-Aufnahmeröhre in zahlreichen Punkten überlegen. Der Bildsensor ist klein, hat wenig Gewicht und ist sehr zuverlässig. Außerdem gibt es keine Bildverzerrungen und kein Überblenden. Außerdem ist die Baulänge wesentlich kürzer, da kein Elektronenstrahl von der Kathode zum Aufnahmefenster geleitet werden muß.

Bei einem IT-CCD werden Signalladungen, die auf einer Fotodiodenanordnung gespeichert werden, gleichzeitig zu den senkrechten CCDs (V CCDs) übertragen, die in der Fotodiodenanordnung oder dem Fotosensorbereich liegen. Danach werden die Signalladungen aus einer horizontalen CCD (H CCD) durch einen jeweiligen Auslesezyklus ausgelesen. Während des Auslesens von dem Chip wird die nächste Integration von Signalladungen durchgeführt. Üblicherweise werden Signalladungen von jeder einzelnen Fotodiode entlang der V CCD oder von Fotodiodenpaaren im ersten Feld ausgelesen. Im zweiten Bild oder Feld werden die Signalladungen von den übrigen Fotodioden oder Fotodiodenpaaren ausgelesen, um ein Vollbild zu erzeugen. Das Auslesen der Signalladungen aus dem zweiten Feld oder Halbbild erfolgt, nachdem die Signalladungen des ersten Bildes oder Feldes vollständig aus dem Chip ausgelesen wurden. Das Auslesen wird mit der verschachtelten Abtastung des Fernsehgeräts synchronisiert. Daher besitzt jedes Feld oder Halbbild 256 horizontale Abtastzeilen, die verschachtelt sind, wobei die Vollbilderzeugung als "Bildintegration" bezeichnet wird, wann immer abwechselnd Fotodioden ausgelesen werden. Werden jedoch Fotodiodenpaare ausgelesen, so wird diese Technik als "Feldintegration" bezeichnet.

Die IT-CCD ist beispielsweise von K. Horii et al. in IEEE Transactions on Elektron Devices, Vol. ED-31, Nr. 7, Juli 1984, beschrieben.

Durch Einführung eines CCD-Speicherbereichs zwischen dem Fotolesebereich und dem H CCD-Bereich zur vorübergehenden Speicherung von Signalleitungen wird das Mischen von Schmierladungen, die von der Verarmungsschicht unter dem Fotodiodenbereich diffundieren, mit Signalladungen verhindert, die in den V CCDs übertragen werden. Dies ist deswegen der Fall, weil die Datenausgabegeschwindigkeit aus den V CCDs nicht durch die Abtastgeschwindigkeit der horizontalen Abtastlinien des TV begrenzt ist. Mit anderen Worten kann das Rausschieben der Signalladungen aus den V CCDs mit hoher Frequenz durchgeführt werden.

In dem zuvor erwähnten Artikel wird erwähnt, daß der Speicherbereich zwei parallele vertikale CCDs von der Länge ½ für jedes V CCD in dem Fotolesebereich hat. Die parallel angeordneten zwei V CCDs in dem Speicherbereich akzeptieren Signalladungen von der entsprechenden V CCD in dem ein Auswahl-Gate für jede abwechselnde Signalladung geschaltet wird, die von der V CCD übertragen wird. Da jedoch die Signalladungen, die einer Abfragepunktgruppe entsprechen, aus dem CCD-Chip in einem Feld wie erwähnt ausgelesen werden, hat jede vertikale CCD in dem Speicherbereich lediglich eine Speicherkapazität, die ausreicht, ½ der Signalladungen in der entsprechenden V CCD des Fotolesebereichs aufzunehmen. Ferner werden in diesem Fall alle senkrechten CCDs in dem Speicherbereich mit dem gleichen Takt getaktet. Der Bildabfragemodus verändert sich daher während des Auslesezyklus aus dem Chip nicht.

Es bleiben jedoch weiter Probleme bei diesen Bildsensoren bestehen. Ein wesentliches Problem liegt in der Auflösung. Fig. 1 zeigt eine Farbfilteranordnung für einen bekannten integrierten IT-CCD. In Fig. 1 haben die Filter die Farben grün, (G), blau (B) oder rot (R) und sie sind jeweils auf einem Element mit einer Fotodiode gebildet. In einem ungeradzahligen Feld werden die Signalladungen von jeder zweiten horizontalen Zeile deren Fotodiodenanordnung aus dem Chip ausgelesen. Danach werden bei den geradzahligen Feldern die Signalladungen von den übrigen Zeilen der Fotodiodenanordnung ausgelesen.

Man erkennt aus Fig. 1 beim Betrachten der Auslesezeilen von geradzahligen oder ungeradzahligen Feldern, daß die Signalladungen, die grün entsprechen, erhalten werden, wenn man eine Zelle in horizontaler Richtung in jedem Feld überspringt. Signalladungen für blau und rot werden jedoch in jedem Feld nur bei jeder vierten Fotodiode in der horizonalen Richtung erhalten. Für die vertikale Richtung erscheint jede Farbe nach jeweils vier Fotodioden in einem Feld auf. Diese Struktur ist so angelegt, daß ein Helligkeitssignal basierend auf der folgenden Beziehung gebildet wird: Ye = 2G+½(R+B). Nach dem Abtasten des ungeradzahligen Feldes wird das geradzahlige Feld gemäß den Signalen von den Fotodioden abgetastet. In Fig. 1 besteht die kleinste Einheit, die für ein Vollbild erforderlich ist, aus vier 4 × 4 Elementen. Die grobe Anordnung der Farbfilter führt zu einem Moir´-Effekt und zum Auftreten von Dummy-Signalen. Man erkennt ferner, daß die Auflösung von der kleinstmöglichen Einheit mit Filtern bestimmt wird.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bekannte CCD-Chips Signalladungen nicht von verschiedenen Abfragepunkten in einem Feld auslesen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Festkörper-Bildsensor zu schaffen, mit dem in einem Abfragemodus gleichzeitig mehr Signalladungen als beim Stand der Technik ausgelesen werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Der Festkörper-Bildsensor weist ein Substrat und einen Fotolesebereich auf dem Substrat auf. Der Fotolesebereich besitzt eine Vielzahl von Fotozellen für die Aufnahme eines Bildes und für die Erzeugung und Speicherung von dem Bild entsprechenden Signalladungen. Der Fotolesebereich kann seinen Abfragemodus verändern, indem seine Abfragepunkte in bezug auf das Bild verlagert werden.

Eine Anzahl von ersten Übertragungsmitteln ist in dem Fotosensorbereich gebildet, wobei das erste Übertragungsmittel die Signalladungen von ihren benachbarten Fotozellen empfängt und sie daraus überträgt. Ein Zwischenspeicherbereich ist auf dem Substrat vorgesehen und weist eine Anzahl von zweiten Übertragungsmitteln für jedes erste Übertragungsmittel auf, wobei das zweite Übertragungsmittel unabhängig von solchen getrieben werden kann, die zu dem ersten Übertragungsmittel gehören, und wobei erfindungsgemäß jedes zweite Übertragungsmittel eine Kapazität besitzt, um alle Signalladungen in dem entsprechenden ersten Übertragungsmittel aufzunehmen. Eine Anzahl von Gates ist jeweils zwischen jedem ersten Übertragungsmittel und ihrer entsprechenden Anzahl von zweiten Übertragungsmitteln vorgesehen. Jedes Gate verändert die Übertragungsrichtung von dem entsprechenden ersten Übertragungsmittel zu einem entsprechenden zweiten Übertragungsmittel gemäß dem Abfragemodus für das Bild. Dritte Übertragungsmittel haben neben dem Zwischenspeicherbereich einen sich wiederholenden Auslesezyklus, der das Aufnehmen von Signalladungen aus einer Anzahl der zweiten Übertragungsmittel und deren Heraustransferieren umfaßt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Farbfilteranordnung für einen bekannten Festkörper-Bildsensor;

Fig. 2a eine Draufsicht auf einen Festkörper-Bildsensor für ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das Bildintegration verwendet;

Fig. 2b Taktimpulse, die an das Ausführungsbeispiel von Fig. 2a angelegt werden;

Fig. 3a die Anordnung von Farbfiltern für das Ausführungsbeispiel von Fig. 2a;

Fig. 3b eine Farbsignal-Trennschaltung zum Separieren der Farbsignale;

Fig. 4a eine Draufsicht auf den Fotosensorbereich des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2a;

Fig. 4b einen Querschnitt durch den Fotosensorbereich von Fig. 4a;

Fig. 4c Taktimpulse, die an die vertikalen CCDs im Fotosensorbereich von Fig. 4a gelegt werden;

Fig. 5a eine Darstellung einer Teildraufsicht auf ein Schaltmittel, das zwischen einer vertikalen CCD im Fotosensorbereich und den vertikalen CCDs in dem Zwischenspeicherbereich liegt;

Fig. 5b u. 5c Taktimpulse, die an die Klemmen von Fig. 5a angelegt werden;

Fig. 6a eine Draufsicht auf den Festkörper-Bildsensor eines zweiten Ausführungsbeispiels mit Zickzackanordnung der Bildelementelektroden;

Fig. 6b einen Querschnitt durch den Fotosensorbereich des Ausführungsbeispiels nach Fig. 6a;

Fig. 7a eine Draufsicht auf den Festkörper-Bildsensor für ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, der mit einer elektronischen Kamera ausgerüstet ist;

Fig. 7e Taktimpulse, die an das Ausführungsbeispiel von Fig. 7a angelegt werden;

Fig. 8a eine Darstellung eines Fotosensorbereichs für die Feldintegration;

Fig. 8b Taktimpulse, die an die Einheit von Fig. 8a gelegt werden;

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer vierten Ausführungsform zur Verwendung in einem Synchrovision TV-System;

Fig. 10 ein Modell der Grundfunktion eines Synchrovisions- Festkörper-Bildsensors des vierten Ausführungsbeispiels;

Fig. 11a eine Draufsicht auf den Bildsensor von Fig. 9;

Fig. 11b Taktimpulse, die an den Sensor von Fig. 11a gelegt werden;

Fig. 11c und 11d Diagramme zur Erläuterung der Ausgangssignale des Bildsensors von Fig. 10a,

Fig. 12 eine abgewandelte Ausführungsform des Synchrovisions- Bildsensors;

Fig. 13a einen Plan eines Festkörper-Bildsensors, der ein fünftes Ausführungsbeispiel darstellt, welches für ein unverschaltetes System zweckmäßig ist;

Fig. 13b Taktimpulse für den Sensor von Fig. 13a;

Fig. 14a und 14b eine 1H-Verzögerungszeile bei einem unverschachtelten und einem verschachtelten Festkörper-Bildsensor;

Fig. 15a bis 15d Erläuterungen eines Festkörper-Bildsensors für die Bildung von Ladungspaketen von jeweils vier Fotodioden;

Fig. 16a bis 16c Darstellungen eines Festkörper-Bildsensors eines sechsten Ausführungsbeispiels, der an die Einheit von den Fig. 15a bis 15d anpaßbar ist;

Fig. 16b und 16c die Verbindungsschritte bei der Einheit von Fig. 16a;

Fig. 17a bis 17e die Übertragungsschritte von dem Zwischenspeicherbereich in ein horizontales CCD-Register;

Fig. 18a eine abgewandelte Ausführungsform von Fig. 16a, die als Synchrovisionstyp arbeitet;

Fig. 18b eine Darstellung der Signalladungspakete, die den Abtastzeilen eines Fernsehgerätes entsprechen;

Fig. 19a bis 19d Übertragungsschritte der Einheit von Fig. 18a;

Fig. 20 eine Draufsicht auf einen Festkörper-Bildsensor in einem siebenten Ausführungsbeispiel;

Fig. 21a eine vergrößerte Draufsicht auf den Zwischenspeicherbereich von Fig. 20;

Fig. 21b Einzelheiten des Aufbaus von Fig. 21a;

Fig. 22 ein Zeitablaufsdiagramm für die Übertragung von Signalladungen von den ersten V CCDs zu den zweiten V CCDs A und B der Ausführungsform von Fig. 20;

Fig. 23 eine vergrößerte Draufsicht auf Kurvenzüge von Fig. 22;

Fig. 24 ein Diagramm der Übertragung von Signalladungen in den zweiten V CCDs B entsprechend dem Zustand von Fig. 23;

Fig. 25 eine Darstellung der Verbindung der ersten V CCDs an die zweiten V CCDs A und B durch Gates;

Fig. 26 ein Zeitablaufdiagramm von Taktimpulsen, die an Übertragungselektroden gelegt werden, wenn Signalladungen von den ersten V CCDs an die zweiten V CCDs B gelegt werden;

Fig. 27 ein Zeitablaufdiagramm von Taktimpulsen, die an Übertragungselektroden gelegt werden, wenn Signalladungen von den ersten V CCDs an die zweiten V CCDs A gelegt werden;

Fig. 28 eine vergrößerte Draufsicht auf den Übertragungsteil von den zweiten V CCDs A und B an die H CCD;

Fig. 29 Kurvenformen für die Übertragung von Signalladungen von zweiten V CCDs an H CCD;

Fig. 30a eine Schnittansicht der zweiten V CCDs bei einer Abwandlung der siebenten Ausführungsform,

Fig. 30b ein Zeitdiagramm der Kurven für die Taktimpulse, die zur Übertragung von Signalladungen in den zweiten V CCDs dienen; und

Fig. 31 die Übertragung von Signalladungen in Fig. 30.

Die nachfolgende Figurenbeschreibung erfolgt anhand von Zeichnungen und Beispielen.

Beispiel 1

Fig. 2a zeigt eine Gesamtansicht eines Festkörper-Bildsensorchips des ersten Ausführungsbeispiels, während Fig. 2b den Verlauf von Taktimpulsen angibt. Die Wiedergabe eines Bildes erfolgt durch Bildintegration.

In Fig. 2a sind eine Anzahl von Fotodioden 1-1, 1-2, . . ., 1-N und eine Anzahl von ersten senkrechten CCD-Registern (erste V CCDs) 2-1, 2-2, . . ., N-M in einem Fotosensorbereich 3 eines Halbleitersubstrat angeordnet. Die ersten V CCDs werden beispielsweise durch vier Phasentreibimpulse getrieben, die an die Klemmen ΦI1-ΦI4 gelegt werden. In einem Zwischenspeicherbereich 4, der neben den Fotosensorbereich 3 liegt, sind zwei Gruppen von zweiten vertikalen CCDs A (5A1, 5A2, . . ., 5AM) und zweite senkrechte CCDs B (5B1, 5B2, . . ., 5BM) gebildet. Die vertikalen CCDs der Gruppe A werden von den Klemmen ΦSA1-ΦSA2 getrieben; andererseits wird die Gruppe B von ihren Klemmen ΦSB1 -ΦSB4 getrieben. Die vier Phasentaktimpulse werden unabhängig voneinander an die zweiten V CCDs A und B gelegt. In dem Gebiet zwischen dem Fotosensorbereich 3 und dem Zwischenspeicherbereich 4 ist eine Anzahl von Gates 6-1, 6-2, . . ., 6-M eingebracht, um eine Übertragungseinrichtung einzurichten. Oben ist ein horizontales, CCD-Register (H CCD) 7 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform hat das H CCD zwei Zeilen bestehend aus 7A und 7B. Verstärker 8A und 8B sind an die Ausgabeklemmen OS1, OS2 und H CCDs 7A und 7B jeweils angeschlossen. Das Zweizeilen-H CCD 7 wird gemeinsam von den beiden Phasentaktimpulsen getrieben, die an die Klemmen ΦH1, ΦH2 gelegt werden.

Fotodioden von kleineren Abmessungen sind in Fig. 2a zur leichteren Darstellung gezeigt; es sind in Wirklichkeit viel mehr Fotodioden vorgesehen. Bei dem so aufgebauten Sensor ist die Anzahl der Übertragungsstufen in vertikaler Richtung (Spalten) der ersten V CCD die Hälfte der Fotodiode. Bei dem amerikanischen NTSC-System ist die Anzahl der Übertragungsstufen für das erste V CCD etwa 256 und die Anzahl der Fotodiode in vertikaler Richtung etwa 512. Die Anzahl von Fotodioden und Übertragungsstufen in den ersten V CCDs muß verdoppelt werden, wenn die Anzahl von horizontalen Abtastzeilen auf 1125 erhöht wird. Durch Anlegen von Feldverschiebungsimpulse werden Signalladungen in die ersten V CCDs gleichzeitig eingespeist.

Jede der zweiten V CCDS (5-A1, 5-A2, . . ., 5-AM, und 5-B1, 5-B2, . . ., 5-BM) hat 256 oder mehr Übertragungsstufen bei der Erfindung und besitzt somit eine Kapazität, um alle Signalladungen in der entsprechenden ersten V CCD aufzunehmen. Die Gates 6-1, 6-2, . . ., 6-M sind jeweils zwischen jeder der ersten V CCDs (2-1, 2-2, . . ., 2-M) und ihren entsprechenden Paaren von zweiten vertikalen CCDs A (5-A1, 5-A2, . . ., 5-AM) und B (5-B1, 5-B2, . . ., 5-BM) gebildet.

Da der Bildabfragemodus in einem Feld geändert wird, ändern die Gates ihre Übertragungsrichtung aufgrund des für das jeweilige Bild gewählten Abfragemodus.

Das wiederzugebende Bild wird durch ein an sich bekanntes, jedoch nicht dargestelltes Linsensystem auf den Fotosensorbereich 3 fokussiert.

In der Folge wird die Wirkung der Taktimpulse anhand der Fig. 2b erläutert. Fig. 2b zeigt Treiberklemmen ΦI1-ΦI4, ΦSA1-ΦSA4, SB1-SB4 und ΦH1-ΦH2, wobei beispielsweise ΦI1 und ΦI3 als Feldverschiebungsimpulse und ΦSA1, ΦSB1 in Fig. 2b gezeigt wird.

Während der effektiven Periode tAE in der ersten Feldperiode tF1, werden Signalladungen in der Fotodiodenanordnung integriert. Ein Feldverschiebungsimpuls ΦFS1 wird an die Klemme ΦI1 gelegt, um die Signalladungen aus den Fotodioden (1-1, 1-3, . . . ) auszulesen und an die ersten V CCDs 2-1, 2-2, . . ., 2-M zu legen, wie dies in Fig. 2a durch volle Linien angedeutet ist. Dann werden in einer Austastperiode tAB für die senkrechte Richtung die Signalladungen von den zweiten V CCDs A (5-A1, 5-A2, . . ., 5-AM) übertragen, indem vier Phasentaktimpulse an die ersten V CCDs (2-1, 2-2, . . ., 2-M) und an die zweiten V CCDs A (5-A1, 5-A2, . . ., 5-AM) gelegt werden. Die vier Phasentaktimpulse, die zu diesem Zeitpunkt angelegt werden, sind in Fig. 2b als Impulse ΦIT1, ΦIT5 und ΦST1 dargestellt. Dann werden in dem gleichen Feld die übrigen Signalladungen von den Fotodioden (1-2, 1-4, . . . ) in die ersten V CCDs (2-1, 2-2, . . ., 2-M) ausgelesen und dann an die zweiten V CCDs B (5-B1, 5-B2, . . ., 5-BM) übertragen, indem die vier Phasentaktimpulse an die ersten V CCDs 2-1, 2-2, . . ., 2-M) und an die zweiten V CCDs (5-B1, 5-B2, . . ., 5-BM) gelegt werden. Die mit ihren relativen Zeitabstimmungen angelegten Impulse sind in Fig. 2b als ΦIT2, ΦIT6 und ΦST3 bezeichnet. Die zweite Auslesung aus den Fotodioden ist in Fig. 2a gestrichelt dargestellt. Die Perioden zwischen Feldverschiebungsimpulsen der Takte ΦI1 und ΦI3 sind ebenfalls als gleich bezeichnet. Die Veränderung in Übertragungsrichtung zwischen den zweiten V CCDs A und den zweiten V CCDs B wird durch ein elektrisches Signal erreicht, das an die Gates 6-1, 6-2, . . ., 6-M gelegt wird. Die Signalladungen, die in die zweiten V CCDs A und B oder in den Zwischenspeicherbereich eingespeist werden, werden von den Ausgabeklemmen OS1, OS2 durch die H CCDs 7A und 7B und die Verstärker 8A, 8B in dem zweiten Feld durch Wiederholung des Auslesezyklus der H CCD 7 ausgelesen. Dieser Ausleseprozeß umfaßt das Aufnehmen der Signalladungen von jeder zweiten V CCD A, B (5-A1, 5-A2, . . ., 5-AM und 5-B1, 5-B2, . . ., 5-BM) und dann ihre Austragung, und zwar horizontale Zeile nach Zeile. Dieser Zyklus setzt sich so lange fort, bis alle Signalladungen aus dem Chip ausgelesen wurden. Das Auslesen erfolgt während der effektiven Periode tBE der zweiten Feldperiode tF2 (ΦSL3, ΦSL4, ΦSL7, ΦSL8). Die Übertragung von den ersten V CCDs zu den zweiten V CCDs A, B erfolgt in der Austastperiode tAB in vertikaler Richtung auf dem TV zusammen mit der nächsten Integration der Signalladungen. Aufgrund der Verwendung einer Zweizeilen H CCD 8 werden bei dieser Ausführungsform die Signalladungen der zweiten V CCDs A in die H CCD 7A geladen; andererseits werden Ladungen von den zweiten V CCDs B in die H CCD 8B geladen.

Wie beschrieben, haben die Signalladungen der A- und B-Gruppen jeweils unterschiedliche Bildabfragepunkte im Zwischenspeicherbereich gespeichert und diese werden dann in einem Feld aus dem Chip ausgegeben. Obgleich die Funktion des Fotosensorbereichs im Grunde von der Art "Bildintegration" ist, wird die Anzahl der Signalladungen-Auslesungen gegenüber bekannten IT-CCD verdoppelt.

Fig. 3a zeigt die Anordnung von Farbfiltern über dem Fotosensorbereich 3 der Anordnung von Fig. 2a.

Es sei angenommen, daß die Anordnung der dargestellten Farbfilter über den ersten vier horizontalen Zeilen gebildet ist, die in der Fotodiodenanordnung von Fig. 2 von oben gezählt werden. Während der effektiven Periode tBE der zweiten Feldperiode tF2 werden die Signalladungen, die in der ersten Feldperiode tF1 gespeichert sind, nacheinander aus dem Chip ausgelesen und mit der horizontalen Zeilenabtastung im TV synchronisiert. Dementsprechend werden bei einem geradzahligen Feld die Signalladungen R-G-R-G von der oberen Zeile der Fotodiodenanordnung aus erhalten. Gleichzeitig werden die Signalladungen G-B-G-B in der zweiten Zeile der Fotodiodenmatrix erhalten.

Fig. 3b zeigt ein Beispiel eines Farbsignalseparators, der die Ausgaben in Farbsignale unterteilt. Der Farbsignalseparator weist Schalter SW1, SW2, SW3 und Tiefpaßfilter 32 bis 36 sowie eine Schaltung 37 auf. Außerdem ist der Festkörper-Bildsensorchip 31 dargestellt; ferner ist ein Linsensystem 32 gezeigt. Zur gleichen Zeit, wenn die Farbsignale von G und B aus den Ausgabeklemmen OS1, OS2 ausgelesen werden, schaltet der Schalter SW1 auf die OS-Seite um und der Schalter SW2 schaltet ein, um R- und B-Signale zu empfangen. Zu dieser Zeit ist der Schalter SW3 offen. Somit werden G, B und R-Signalmuster von den Ausgangsklemmen erhalten. Das Helligkeitssignal Ye wird dadurch gebildet, daß diese Farbsignale in der Addierschaltung 26 zusammengefaßt werden, und zwar entsprechend der Bedingungen Ye = 2G+½(B+R), indem 2 × 2 Farbfilter als Basiseinheit verwendet werden. Es wird auch darauf hingewiesen, daß die kleinste Einheit dieser Farbfilter lediglich aus 2 × 2 Farbfiltern besteht. Dementsprechend werden die Farbsignale für 256 horizontale Abtastzeilen in einem Feld ausgegeben.

Die obige Beschreibung betrifft lediglich den Auslesezyklus von Signalladungen, die in dem Fotosensorbereich während der ersten Feldperiode tF1 integriert und dann von dem Chip während der zweiten Feldperiode tF2 ausgelesen werden. Daher wird der nächste Auslesezyklus wiederum anhand von Fig. 2b beschrieben.

Die nächsten Signalladungen, die während der Integrationsperiode tBE gespeichert wurden, werden in die zweiten V CCDs A und B während der senkrechten Austastperiode tBB der zweiten Feldperiode tF2 geladen. Das heißt, zunächst wird ein Feldverschiebungsimpuls ΦFS2 an die Klemme ΦI1 gelegt, um die Signalladungen von den Fotodioden in die ersten V CCDs auszulesen, und dann werden sie in die zweiten V CDDs A übertragen, indem vier Phasentaktimpulse an die ersten V CCDs (2-1, 2-2, . . ., 2-M) und an die zweiten V CCDs A (5-A1, 5-A2, . . ., 5-AM) gelegt werden. Die vier Phasentaktimpulse, die zu dieser Zeit angelegt werden, sind in Fig. 2b dargestellt, beispielsweise als Impulse ΦIT3, ΦIT7 und ΦST2. Hierauf werden die übrigen Signalladungen aus den Fotodioden (1-2, 2-4, . . . ) in die ersten V CCDs (2-1, 2-2, . . ., 2-M) durch Anlegen eines Feldverschiebungsimpulses FS4 ausgelesen. Dann werden die Signalladungen in die zweiten V CCDs B (5-B1, 5-B2, . . ., 5-BM) eingegeben, indem man vier Phasentaktimpulse an die ersten V CCDs (2-1, 2-2, . . ., 2-M) und an die zweiten V CCDs B (5-B1, 5-B2, . . ., 5-BM) legt. Die zu dieser Zeit angelegten Impulse sind als ΦIT4, ΦIT8 und ΦST4 bezeichnet. Die Übertragungsrichtung an sich ist die gleiche wie in dem vorhergehenden Zyklus. Zuerst werden jedoch die Signalladungen, die der ersten horizontalen Zeile in der Fotodiodenanordnung entsprechen, aus dem Chip durch H CCD 7A herausgeschoben. Dann wird der gleiche Auslesezyklus wie zuvor durchgeführt, und zwar während der dritten Feldperiode, bis alle Signalladungen aus dem Zwischenspeicherbereich 4 von dem Chip ausgelesen sind. Demgemäß werden von den Ausgabeklemmen OS1 und OS2 Signalladungen, die in der Fotodiodenanordnung eine Teilung nach unten versetzt sind, jeweils ausgelesen. Zum Zeitpunkt, wenn also die Farbsignale B und G von den Ausgabeklemmen OS1 und OS2 ausgelesen werden, schaltet der Schalter SW1 auf OS′ um und der Schalter SW2 schaltet ein, um jeweils die Signale G und B zu erhalten. Zu diesem Zeitpunkt ist der Schalter SW3 offen oder ausgeschaltet. Andererseits schaltet zum Zeitpunkt, wenn die Farbsignale G und R von den Ausgabeklemmen OS1 und OS2 ausgelesen werden, der Schalter SW1 auf die OS-Seite und der Schalter SW3 schaltet ein, um G und R-Signale zu erhalten. In diesem Fall ist der Schalter SW2 ausgeschaltet.

In dem obigen Ausführungsbeispiel wird das verschachtelte Abtasten von 512 horizontalen Abtastzeilen des TV durchgeführt.

Gemäß Erfindung ist die kleinste Einheit der Farbfilteranordnung nur 2 × 2 Farbfilter groß. Daher kann die Auflösung wesentlich verbessert werden. Außerdem verändert die Feinteilung der Farbfilter den Moir´-Effekt und das Auftreten von Geistersignalen auf dem TV.

Fig. 4a zeigt eine Teildraufsicht auf den Aufbau des Fotosensorbereichs.

Auf dem Halbleitersubstrat sind Kanalstopperbereiche 42 und Kanalbereiche 44 der ersten V CCDs gebildet. Außerdem sind auf dem Substrat Transferelektroden mit zwei Schichten in horizontaler Richtung angeordnet. An diese Elektroden werden die vier Phasentaktimpulse gelegt. Die gestrichelten Linien deuten die erste Schicht aus Polysilicium an, während die ausgezogenen Linien die zweite Polysiliciumschicht darstellen.

Fig. 4b zeigt einen Schnitt durch ein p-Siliciumsubstrat 41 mit p-Kanalstoppern 42, einer Fotodiode 43 und mit n-Kanälen 44 der ersten V CCD. Doppelschicht-Transferelektroden 45 und 46 sind ebenso erkennbar wie eine Al-Schicht 47, welche als Lichtschutz in einer Isolierschicht 48 gebildet ist. Fig. 4c zeigt die Taktimpulse zum Auslesen der Signalladungen aus den Fotodioden und zu ihrer Übertragung in die ersten V CCDs. Diese Kurven entsprechen dem Bildintegrationstyp.

Wenn der Feldverschiebungsimpuls ΦF1 an die Klemme ΦI1 gelegt wird, dann werden die Signalladungen aus den Fotodioden (1-1, 1-3) ausgelesen. Die Signalladungen werden dann durch die vier Phasentaktimpulse übertragen. Andererseits werden dann, wenn der Feldverschiebungsimpuls ΦF2 an die Klemme ΦI3 gelegt wird, die Signalladungen aus den übrigen Fotodioden (1-2, 1-4) ausgelesen und dann gemäß den vier Phasentaktimpulsen übertragen. Der schraffierte Bereich in Fig. 4a deutet die Signalladungen an, die zur Zeit t 1 übertragen werden.

Fig. 5a zeigt den Aufbau des Verbindungsteils zwischen den ersten V CCDs A und den zweiten V CCDs B zusammen mit den Schaltgates. Die gestrichelten Linien deuten die erste Polysiliciumschicht an, während die ausgezogenen Linien die zweite Polysiliciumschicht bedeuten.

Fig. 5b zeigt die Taktimpulse zur Verwirklichung des Transfers der Signalladungen von der ersten V CCDs zu den zweiten V CCDs A. Andererseits zeigt Fig. 5c den Fall, in dem die Signalladungen von den ersten V CCDs zu den zweiten V CCDs B übertragen werden. In den Figuren ist ΦF4 als Repräsentant für die Feldverschiebungsimpulse dargestellt. In der Periode für die Übertragung der Signalladungen von den ersten V CCDs zu den zweiten V CCDs A oder B wirken die Gates SG1 oder SG1 und SG2 als CCDs, indem vier Phasentaktimpulse an die Klemmen ΦI1 bis ΦI4, SG1, (SG2) und ΦSA1 bis ΦSA4 (oder ΦSB1 bis ΦSB4) gelegt werden. Die zweiten V CCDs A und B sind so ausgelegt, daß sie unabhängig getrieben werden können.

Obgleich lediglich einige Transferelektroden der ersten und zweiten V CCDs dargestellt sind, sind diese Elektroden in Fig. 4a in folgender Reihenfolge angeordnet:

ΦI1-ΦI2-ΦI3-ΦI4, ΦSA1-ΦSA2-ΦSA3-ΦSA4 oder ΦSB1-ΦSB2-ΦSB3-ΦSB4.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die zu den parallelen zweiten V CCDs gehörenden Transferelektroden elektrisch gemeinsam an jede der Gruppen A und B angeschlossen, und zwar beispielsweise durch nicht dargestellte Aluminiumverbindungen. Das gleiche gilt für die Gates SG1 und SG2.

Beispiel 2

Fig. 6a zeigt das Design eines Festkörper-Bildsensorchips nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, während Fig. 6b davon einen Teilschnitt unter Darstellung des Fotosensorbereichs wiedergibt.

Diese Ausführungsform wird für einen schwarz/weiß Festkörper- Bildsensor verwendet, der für industrielle TV Kameras etc. geeignet ist. Das Design ist ähnlich wie für Beispiel 1, allerdings ist H CCD 7 vom Einzeilentyp. Der Fotosensorbereich des Chips hat einen Stapelaufbau. Ferner sind die Bildelementelektroden 59, die an die Dioden (1-1, 1-2, . . ., 1-N) angeschlossen sind, mit ihren Mittelpunkten in Horizontalrichtung in jeder zweiten Reihe der Diodenanordnung verlagert, um unterschiedliche Abfragepunkte zu bilden.

Fig. 6b zeigt ein p-Si Substrat 51 auf dem Zweischicht- Transferelektroden 52, 53 der ersten V CCDs in einer Isolierschicht 54 gebildet sind. Von dem Kanalstopper 55 begrenzt sind N-Kanäle 56 der ersten V CCDs und der Dioden 57 auf der Oberfläche des Substrats gebildet. An diese Dioden 57 ist eine Al-Elektrode 58 durch Kontaktlöcher angeschlossen. Ferner sind in der Oberfläche der Isolierschicht 54 Bildelementelektroden 59 gebildet, die die Al-Elektroden 58 durch Kontaktlöcher berühren. Auf die Struktur ist eine fotoleitfähige Schicht 60 wie amorphes Silicium und eine transparente Elektrode 61 aufgebracht.

Die Funktion des Chips ist folgendermaßen:
Im Prinzip entspricht sie der von Beispiel 1, wobei im ersten Feld die Signalladungen der ungleichnamigen Zeilen der Diodenanordnung von den Dioden in die zweiten V CCDs A durch die ersten V CCDs und das Gate 6 (voll ausgezogen) ausgelesen werden und danach werden in der gleichen Feldperiode die übrigen Signalladungen der geradzahligen Zeilen der Diodenanordnung in die zweiten V CCDs B (gestrichelt) ausgelesen. Die in den Zwischenspeicherbereich 4 eingespeisten Signalladungen werden nacheinander von der H CCD 7 Zeile um Zeile ausgelesen, indem der Zyklus wiederholt wird, der das Aufnehmen der Signalladungen von den zweiten V CCDs A und B und ihre anschließende Austragung umfaßt. Dieser Auslesezyklus aus dem Chip wird in der nächsten Feldperiode wie beim Beispiel 1 ausgeführt. Der Ort der Signalladungen in dem Fotosensorbereich ist ein Zickzackmuster, das durch die kombinierte gestrichelte und volle Linie in Fig. 6a angedeutet ist. In diesem Fall entspricht die Mittellinie der Zickzackanordnung der horizontalen Abtastlinie auf dem TV. Vor dem nächsten Auslesezyklus aus dem Chip werden die an der ersten horizontalen Zeile der Diodenanordnung liegenden Signalladungen aus dem Chip über H CCD 7 herausgeschoben. Daher werden die Signalladungen der zweiten und dritten Zeilen der Fotodiodenanordnung in die entsprechenden Transferstufen der H CCD 7 geschoben. Dann beginnt der mit dem Scanning der horizontalen Linien synchronisierte Auslesezyklus. Einer der Orte der Signalladungen, die aus dem Chip der dritten Feldperiode ausgelesen werden, ist in Fig. 6a durch eine ausgezogene Linie dargestellt. Dadurch wird das verschachtelte Abfragen oder Scannen im TV beendet.

Gemäß Erfindung erhält man ein Bild von hoher verbesserter Horizontalauflösung, das auf der periodischen Verschiebung der Mittelpunkte der Bildelementelektroden 59 basiert.

Ein Rhombus oder eine andere geeignete Form kann als ebene Grundform für die Bildelementelektroden 59 ebenso wie ein Rechteck gewählt werden.

Beispiel 3

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Festkörper-Bildsensor, der für eine elektronische Kamera geeignet ist. Fig. 7a stellt das Design und die Fig. 7b die daran angelegten Taktimpulse dar.

Eine elektronische Kamera dient dazu, statisch erzeugte Bilder, die durch einfallendes Licht erzeugt werden, zu erzeugen, so daß sie als ruhende Kamera einsetzbar ist. Die Grundstruktur ist die gleiche, wie für den Bildsensor nach Beispiel 1. Allerdings wird hier die Feldintegration durchgeführt. Das Bild wird in einem Feld aufgenommen. Daher ist die Vorrichtung als optischer Zeichenleser u. ä. eingesetzt. Auf dem Substrat des Festkörper- Bildsensorchips sind eine Drain 70 und eine Anzahl von Drain-Gates 71-1, 71-2, . . ., 71-M gebildet. Die Drain 70 ist ein N-Gebiet, das auf der Oberfläche des P-Substrats gebildet ist, es ist in Sperrichtung in bezug auf das Substrat betrieben. Die Ladungen in den ersten V CCDs können aus dem Drainbereich 70 durch die Drain-Gates 71-1 bis 71-M herausgetrieben werden. Normalerweise wird an die Drain 70 ein positives Potential gelegt.

Die Funktionsweise wird anhand der Fig. 7b erläutert. Fig. 7 zeigte die Taktimpulse, die an die Klemmen ΦI1, ΦSA1 und ΦSB1 als Beispiele angelegt werden. Wenn danach der Verschluß von der bildermachenden Person zur Zeit t0 betätigt wurde, werden alle Signalladungen, die in der Fotodiodenanordnung (1-1, 1-2, . . ., 1-N) integriert wurden, aus dem Chip herausgeschoben. Im einzelnen werden die Feldverlagerungsimpulse an die ersten V CCDs (2-1, 2-2, . . ., 2-M) in Abhängigkeit vom Verschluß gelegt, um alle Signalladungen in die ersten V CCDs 2-1 bis 2-M zu laden, wonach die Signalladungen zur Drain 70 herausgeschoben werden, indem die vier Phasentaktimpulse an die ersten V CCDs gelegt werden. In diesem Zeitpunkt werden die Drain-Gates (71-1, 71-2, . . ., 71-M) aufgesteuert. Die Taktimpulse für die ersten V CCDs und einer der Feldverlagerungsimpulse sind in Fig. 7b als ΦFS11 und ΦIT9 dargestellt. Zwei der vier Phasentaktimpulse wirken als Feldverschiebungsimpulse. Die Einzelheiten werden später näher anhand eines Taktimpulsbildes für die Feldintegration erläutert. Gleichzeitig werden die restlichen Signalladungen in dem Zwischenspeicherbereich 4 aus dem Chip ausgetragen, indem vier Phasentaktimpulse an die zweiten V CCDs A und B gelegt werden. Die Bezeichnungen ΦST5 und ΦST6 entsprechen den Taktimpulsen. Die übrigen Ladungen werden durch die H CCD 7 ausgetragen. Die Integration der tatsächlichen Signalladungen beginnt zu dem Zeitpunkt, wenn die Feldverschiebung erfolgt ist (ΦFS11). Die Signalladungen werden in der vorgegebenen Periode tA integriert. Am Ende von tA werden Feldverlagerungsimpulse an die ersten V CCDs (2-1, 2-2, . . ., 2-M) gelegt, um die gesamten Signalladungen in die ersten V CCDs auszulesen. Einer der Feldverlagerungsimpulse ist in Fig. 6b als ΦFS12 dargestellt. Basierend auf dem Vorgang der Feldintegration werden die Signalladungen in den ersten V CCDs zwischen benachbarten Paaren von Fotodioden kombiniert. In Fig. 7a sind die Paare durch volle Linien angedeutet. Die kombinierten Signalladungen in den ersten V CCDs werden dann kontinuierlich in die zweiten V CCDs A (5-A1, 5-A2, . . ., 5-AM) übertragen, indem vier Phasentaktimpulse an die Klemmen ΦI1 bis ΦI4 und ΦSA1 bis ΦSA4 über die Gates 6-1 bis 6-M angelegt werden. Die Taktimpulse ΦIT10 und ΦST7 entsprechen diesen Impulsen.

Danach werden die Signalladungen, die während der nächsten Periode tB integriert werden und die gleiche Periodenlänge wie tA haben, aus allen Fotodioden in die ersten V CCDs ausgelesen, die mit den Feldverschiebungsimpulsen synchronisiert sind, von denen einer als ΦFS13 in Fig. 6b dargestellt ist. Die Signalladungen werden in den ersten V CCDs kombiniert. Die Kombination wird in der Zeichnung um eine Zellenteilung der Fotodiodenanordnung nach unten verschoben. Danach werden die Signalladungen in die zweiten V CCDs B (5-B1, 5-B2, . . ., 5-BM) übertragen, indem vier Phasentaktimpulse an die ersten V CCDs und an die zweiten V CCDs B (5-B1, 5-B2, . . ., 5-BM) (ΦIT11, ΦST8) angelegt werden. Die in dem Zwischenspeicherbereich 4 gespeicherten Signalladungen werden dann aus dem Chip durch H CCD 7 ausgelesen. In dieser Ausführungsform ist H CCD 7 vom Zwei-Zeilentypus. Somit werden die Signalladungen, die in der obersten Zeile jeder zweiten V CCD A angeordnet sind, in die H CCD 7A geladen und die von der obersten Zeile jeder zweiten V CCD B werden in die H CCD 7B geladen, worauf die H CCDs 7A und 7B sie gleichzeitig austragen. Nach dem Auslesen der Signalladungen, die den Fotodioden- Paaren in der ersten bis dritten horizontalen Zeile der Fotodiodenanordnung entsprechen, werden diejenigen, die in der dritten bis fünften horizontalen Zeile der Fotodiodenanordnung vorhanden sind, ausgelesen. Dieser Auslesezyklus setzt sich solange fort, bis alle Signalladungen aus dem Zwischenspeicherbereich 4 ausgelesen sind. Die Taktimpulse ΦSL9 und ΦSL14 entsprechen den Pulsen für das Laden der Signalladungen in die H CCD 7A und 7B, und zwar horizontal und zeilenweise für die zweiten V CCDs A und B.

Bei dem derart hergestellten Festkörper-Bildsensor wird die Verschlußgeschwindigkeit als die Periode tS definiert, und diese ist doppelt so groß wie die Integrationsperiode tA oder tB. Da alle Signalladungen, die zwei verschiedene Abfragemodi betreffen, aus dem Fotosensorbereich in einer kurzen Zeit ausgelesen werden können, kann man ein hoch aufgelöstes Bild und eine hohe Verschlußgeschwindigkeit erhalten. Die gewünschte Verschlußgeschwindigkeit kann durch Verändern der Periode tS eingestellt werden.

Fig. 8a zeigt eine Teildraufsicht auf den Fotosensorbereich. Dieser ist der gleiche wie in Fig. 4a. Die Anordnung und der Aufbau des Fotosensorbereichs ist für den Feldintegrationstyp gegenüber dem Bildintegrationstyp unverändert. Der schraffierte Bereich zeigt jedoch Signalladungsbereiche, die gerade von den Fotodioden während des Taktes t2 von Fig. 8b ausgelesen werden.

Fig. 8b zeigt ferner die Taktimpulse für das Auslesen der Signalladungen aus den Fotodioden und deren Übertragung in die ersten V CCDs. Diese Figur entspricht der Fig. 4c. Wenn in Fig. 8b die Feldverschiebungsimpulse ΦF3 und ΦF4 zusammen an die Klemmen ΦI1 und ΦI3 gelegt werden und ΦI2 auf höheren Niveau liegt, dann werden die in den Fotodioden integrierten Signalladungen ausgelesen und addiert. Hierauf werden die Signalladungen entlang der ersten V CCD übertragen. Danach werden die Feldverschiebungsimpulse ΦF5 und ΦF6 an die Klemmen ΦI1 und ΦI3 zusammen mit einem höheren Potential von ΦI4 gelegt und es werden die Signalladungen von verschiedenen Kombinationen erhalten. Hierauf werden die ausgelesenen Signalladungen in die ersten V CCDs übertragen. Bei dieser Ausführungsform sind auch die Fig. 5a bis 5c relevant.

Beispiel 4

Bei dieser Ausführungsform ist der Festkörper-Bildsensor vom Synchrovisionstyp. Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild für ein Synchrovisions-TV-System. Ein Linsensystem 91 fokussiert ein einfallendes Bild auf die Vorderseite eines Festkörper-Bildsensortyps 92. Der Chip 92 ist auf einem piezoelektrischen, bimorphen Deflektor 93 angeordnet und schwingt oder vibriert in Abhängigkeit von der Amplitude der Treiberimpulse für die Deflektor 93. Daher bewegt sich der Chip 92 gegenüber dem einfallenden Bild. Die Schwingungsimpulse werden in einer Treiberschaltung 94 erzeugt und die Taktimpulse für den Sensorchip 92 werden von einem Takttreiber 95 mit Hilfe eines Taktgenerators 96 zugeführt. Ein Synchronpulsgenerator 97 erzeugt vertikale und horizontale Synchronisierimpulse und Austastimpulse. Die Ausgangssignale werden in einen Vorverstärker 98 eingegeben und dann an den Operationsverstärker 99 gelegt. Nach dem Verarbeiten der Ausgangssignale wird das Bild wiedergegeben, beispielsweise auf einem Monitor 100.

Fig. 10 ist ein Modell der Beziehungen der Positionen der Fotodioden in bezug auf die Schwingungsimpulse, die Feldverlagerungsimpulse und die Austastimpulse. Das Gebiet 1-1 zeigt den Originalort einer Fotodiode (volle Linie), andererseits zeigt das Gebiet 1-1a (unterbrochene Linie) eine Schwingungsposition. Die Amplitude der Bewegung in horizontaler Richtung wird auf (½) Ph eingestellt, was der Hälfte der Fotodiodenteilung (Ph) in dieser Richtung entspricht. Ein Zyklus der Schwingung fällt mit einem Feld zusammen und der Schwingungsmittelpunkt liegt etwa bei einem ½ Feldpunkt. Der Schwingungsimpuls ist mit dem vertikalen Austastimpuls synchronisiert, der die A und B Felder definiert, die eine Bilderperiode darstellen. Der Feldverlagerungsimpuls, der die Signalladungen aus den Fotodioden ausgelesen hat, wird auf den vertikalen Austastimpuls des TV eingestellt. Der Chip wird in einem Feldintegrationsmodus betrieben. Signalladungen werden von Fotodioden zu einem Zeitpunkt ausgelesen, der in der Nähe der Mitte des A-Feldes liegt, wobei erste Feldverlagerungsimpulse VF1 (Originalort) und dann die nächsten Signalladungen von Fotodioden am Ende des A-Feldes beim zweiten Feldverlagerungsimpuls VF2 (neuer Ort) ausgelesen werden. Dann werden im B-Feld durch Veränderung der Kombination der vertikalen Paare Signalladungen aus den Fotodioden durch einen dritten Feldverschiebungsimpuls VF3 (ursprünglicher Ort) ausgelesen. Hierauf werden Signalladungen von Fotodioden ausgelesen, und zwar durch einen vierten Feldverschiebungsimpuls VF4 (neuer Ort). Dies wird bis zur Beendigung einer Bildperiode fortgesetzt. Dabei wird Information aus zwei Bildabfragepunkten für ein Feld aus dem Chip ausgelesen. Das heißt, in der Periode tA liegen die Fotodioden bei X1 und der Periode tB an der Stelle X2. In ähnlicher Weise liegen während der Periode tB des B Feldes die Fotodioden bei X1 und in der Periode tB an der Stelle X2. Fig. 11a zeigt Einzelheiten des detaillierten Layouts des Synchrovisions-Bildsensors. Fig. 10b zeigt die an den Chip angelegten Taktimpulse.

Signalladungen werden in den Fotodioden (1-1, 1-2, . . ., 1-N) in der Periode a des A-Feldes integriert. Unmittelbar bevor der Vibrationsimpuls von der Position X1 (ursprünglicher Ort) nach X2 (neuer Ort) wandert, nämlich vor der Zeit C, wird ein Feldverschiebungsimpuls IA gemäß Fig. 11b an die ersten V CCDs gelegt. Die zu dieser Zeit ausgelesenen Signalladungen werden in den ersten V CCDs (2-1, 2-2, . . ., 2-M) gehalten. Das Potential für sie ist das Niveau IB. Dann wird unmittelbar vor dem Eintritt des vertikalen Austastimpulses in die vertikale Austastperiode des A-Feldes die in den ersten V CCDs (2-1, 2-2, . . ., 2-M) in die zweiten V CCDs B (5-B1, 5-B2, . . ., 5-BM) durch jeweiliges Anlegen von vier Phasentaktimpulsen an die ersten V CCDs und die zweiten V CCDs B (Ic, Sb) geladen. Die Übertragungsrichtung der Gates (6-1, 6-2, . . ., 6-M) ist in Fig. 11a als A-1a angezeigt. Danach werden die Signalladungen, die in den Fotodioden während der Periode tb integriert wurden, wobei tb die gleiche Länge hat wie ta, aus den Fotodioden ausgelesen, indem Feldverschiebungsimpulse ID an die ersten V CCDs angelegt werden. Zu diesem Zeitpunkt werden die Signalladungen der Paare ebenfalls zu Paaren in den ersten V CCDs kombiniert. Sofort werden die Signalladungen von den ersten V CCDs zu den zweiten V CCDs A (5-A1, 5-A2, . . ., 5-AM) in der vertikalen Austastperiode des A-Feldes mit IE und SD übertragen. Die Art der Kombination der Signalladungen ist die gleiche wie zuvor und wird in Fig. 11a durch volle Linien als "A-Feld" angezeigt. Die in den Zwischenspeicherbereich 4 eingegebenen Signalladungen werden nacheinander Zeile um Zeile in horizontaler Richtung durch H CCD 7 ausgelesen.

Im nächsten B-Feldzyklus wird eine ähnliche Ausleseoperation durchgeführt. Die Kombination der ersten V CCDs wird jedoch um eine Teilung nach unten verschoben.

Im einzelnen werden die in der Periode tb und im B-Feld integrierten Signalladungen ausgelesen und zu Paaren in den ersten V CCDs kombiniert und dann in der vertikalen Austastperiode des B-Feldes in die zweiten V CCDs A übertragen. Die Übertragungsrichtung für diese Ladungen ist in Fig. 11a mit B-ta dargestellt. Die Signalladungen entsprechen der Position X1 (ursprünglicher Ort). Hierauf werden die in den Fotodioden während der Periode tb des B-Feldes integrierten Signalladungen ausgelesen und in den ersten V CCDs kombiniert und sofort zu den zweiten V CCDs B in der vertikalen Austastperiode des B-Feldes übertragen. Diese Signalladungen entsprechen der Position X2 (neuer Ort) und die Übertragungsrichtung ist als B-tb dargestellt. Hierauf werden die Signalladungen nacheinander durch die H CCD 7 in horizontaler Richtung Zeile um Zeile ausgelesen. Die Kombination dieser Signalladungen in dem Fotosensorbereich ist durch gestrichelte Linien in Fig. 11a als "B-Feld" angedeutet.

In Fig. 11b sind die Taktimpulse zum Laden (SC, SA), horizontale Ausleseimpulse HA und Gate SG Impulse GA und GB dargestellt. Die Gates können den Aufbau nach den Fig. 5a bis 5c haben. Fig. 11c zeigt das Ausgabesignalmuster für die Ausgabeklemme OS. Man erkennt, daß die in der Periode tA (ursprünglicher Zustand) integrierten Signalladungen und die in der Periode tB (neuer Ort) integrierten Signalladungen in den H CCD 7 eingegeben und dann sequentiell ausgelesen werden, was mit der horizontalen Zeilenabtastung synchronisiert ist.

Fig. 11d zeigt eine zweidimensionale Anordnung des Ausgabesignalmusters. Zwischen der horizontalen Zeile des A-Feld- Ausgabemusters NA, NA+1 und NA+2 sind horizontale Zeilen des B-Feld-Ausgabemusters NB, NB+1, NB+2 eingesetzt.

In Fig. 11d bedeutet ein weißer Kreis, daß die Signalladung in der Periode A-ta integriert wurde (effektive Periode ta des A-Feldes). In ähnlicher Weise bedeuten ein schraffierter Kreis, ein weißes Dreieck und ein schraffiertes Dreieck jeweils A-tb, B-ta und B-tb. Die Signalzeilen des A-Feldes und des B-Feldes werden zu unterschiedlichen Perioden ausgegeben, wodurch man ein verschachteltes Abtasten der horizontalen Abtastzeilen des TV erhält.

Eine Synchrovisionskamera ist an sich aus der US-PS 45 43 601 bekannt. Bei diesem Stand der Technik wurde jedoch eine Vibration zwischen unterschiedlichen Feldern durchgeführt. Gemäß Erfindung wird hingegen eine hohe horizontale Auflösung erzielt, weil die Fotodioden in einem Feld in horizontaler Richtung hin- und herbewegt wurden. Durch die verbesserte Horizontalauflösung kann außerdem das Moir´muster unterdrückt werden.

Fig. 12 zeigt einen anderen Vibrationsimpuls. Bei dieser Ausführungsform ist die Phase des Vibrationsimpulses 180° zwischen A- und B-Feld verschoben. Außerdem ist die Übertragungsrichtung der Signalladungen, die in ta des B-Feldes integriert wurden, auf die zweiten V CCDs A gerichtet und die während tb des B-Feldes integrierten Signalladungen werden in Richtung auf die zweiten V CCDs A geleitet.

Beispiel 5

Fig. 13a zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die für IDTV-System, ein EDTV-System etc. geeignet ist, wobei Fig. 13b die an Fig. 13a angelegten Taktimpulse zeigt.

Die in den Fotodioden während der ersten Hälfte der wirksamen Periode tAE des ersten Feldes tF1 integrierten Signalladungen werden aus den Fotodioden der ersten V CCDs in Abhängigkeit von den Feldverschiebungsimpulsen FS5, FS6 ausgelesen und paarweise kombiniert (volle Linie). Hierauf werden die Signalladungen zu den zweiten V CCDs A während der vertikalen Austastperiode tAB des ersten Feldes übertragen, indem vier Phasentaktimpulse an die ersten V CCDs und an die zweiten V CCDs A (ΦIT1, ΦIT5 und ΦST1) gelegt werden. Andererseits werden die Signalladungen, die in der letzten Hälfte der wirksamen Periode tAE integriert wurden, aus den Fotodioden mit den Feldverschiebungsimpulsen ΦFS7, ΦFS8 ausgelesen und paarweise in den ersten V CCDs (unterbrochene Linien) zusammengefaßt. Dann werden sie unmittelbar in die zweiten V CCDs B in der vertikalen Austastperiode tAB des ersten Feldes durch Anlegen von vier Phasentaktimpulsen an die ersten V CCDs und an die zweiten V CCDs B (ΦIT2, ΦIT6 und ΦST3) übertragen. Die in die V CCDs A und B geladenen Signalladungen werden nacheinander durch H CCD 7 von oben nach unten des Zwischenspeicherbereichs 4 ausgelesen. Die vier an die zweiten V CCDs A und B angelegten Taktimpulse sind mit ΦSL3, ΦSL4, ΦSL7 und ΦSL8 bezeichnet. Dieser Auslesezyklus setzt sich solange fort, bis alle Signalladungen in dem Zwischenspeicherbereich 4 von dem Chip ausgelesen wurden. In dem zweiten Feld tF2 wird der gleiche Vorgang vorgenommen. Das heißt, Signalladungen, die in der ersten Hälfte der effektiven Periode tBE integriert wurden, werden durch die Feldverschiebungsimpulse ΦFS9 und ΦFS10 (volle Linien) ausgelesen und in die zweiten V CCDs in Abhängigkeit von vier Phasentaktimpulsen (ΦIt 1, ΦIt 5) übertragen. Und Signalladungen, die in der letzten Hälfte der effektiven Periode tBE mit ΦFS11 und ΦFS12 ausgelesen wurden (unterbrochene Linien), werden in die zweiten V CCDs B durch Anlegen von vier Phasentaktimpulsen an die ersten V CCDs und an die zweiten V CCDs B (ΦIT4, ΦIT8 und ΦST4) übertragen. Hierauf werden Signalladungen aus den ersten V CCDs A und B durch die H CCD 7 in der gleichen Weise wie beschrieben ausgelesen. In einer Signalladungs- Zeilenausgabe von der Klemme OS werden die Ladungen, die auf verschiedenen Gruppen in den zweiten V CCDs basieren, nämlich die Gruppen A und B, zwischeneinandergeschoben; daher werden die Signalladungen von den zweiten V CCDs B dann aufgenommen und hinsichtlich der Ausgabe aus dem Chip für 1H verzögert, d. h. um eine horizontale Abtastperiode des reproduzierten Bildes. Somit sind die Signalladungszeilen, die von jedem der zweiten V CCDs A und B erhalten werden, auf andere Weise verschachtelt, wenn man einen Zeitplan betrachtet.

Dies bedeutet, daß nach dieser Ausführungsform eine hohe Auflösung erreicht werden kann, weil man die Anzahl der horizontalen Abtastzeilen verdoppelt. Dabei werden die gleichen Zeilen in dem nächsten Feld abgetastet.

Der Festkörper-Bildsensorchip des in den Fig. 2a und 2b beschriebenen Bildintegrationstyps kann für den gleichen Zweck verwendet werden.

Bei der Ausführung nach Fig. 13 wird eine Einzeilen H CCD 7 verwendet. Es kann aber auch eine Zweizeilen-Struktur verwendet werden.

Fig. 14a stellt eine Abwandlung von Fig. 13 dar. Der Chip arbeitet als Feldintegrationstyp. Die H CCD 7 besteht aus H CCD 7A und 7B und die aus der H CCD 7B ausgelesene Signalladung wird um 1H-Verzögerungszeile verzögert. Daher wird jede der Signalladungszeilen, die am Ausgang OS2 erhalten wird, in die Periode eingesetzt, in der keine Signalladungszeile am Ausgang OS1 erscheint. In ähnlicher Weise zeigt Fig. 14b einen Festkörper-Bildsensorchip, der im Bildintegrationsmodus betrieben wird. Eine 1H-Verzögerungszeile ist zwischen den H CCD 7 B und den Verstärker 8B geschoben, und zwar aus dem gleichen Grunde.

Für die 1H-Verzögerungszeile kann ein CCD-Schieberegister oder ein RAM verwendet werden. Derartige Einrichtungen arbeiten als FIFO Speicher (zuerst rein, zuerst raus).

Beispiel 6

Fig. 15a zeigt einen Bildsensorbereich eines CCD-Festkörper- Bildsensors. Die Figur zeigt außerdem Verunreinigungskonzentrationen des Halbleitersubstrats. Ferner werden in dieser Figur nur Bereiche aus Gründen der Deutlichkeit dargestellt. Nicht gezeigt sind die Leitungsverbindungen sowie überlappende Elektroden. In Fig. 15a sind vertikale Transferelektroden 101 bis 104 dargestellt. Mit gleichen Zahlen versehene Elektroden sind elektrisch verbunden und stellen eine Vierphasen-Elektrodenstruktur dar. Demnach ist die Elektrode 101 eine erste Phasenelektrode, die Elektroden 102 bis 104 jeweils zweite bis vierte Phasenelektroden. In Fig. 15a ist ein tatsächliches Muster der vertikalen Transferelektroden mit dem Buchstaben A bezeichnet. Jeder Fotosensor wird als Fotodiode 105 dargestellt; es können aber auch ein MOS-Sensor oder eine übereinandergestapelte fotoleitfähige Struktur verwendet werden. Die Auslese-Gate-Bereiche 106 von hoher Verunreinigungskonzentration sind durch die vertikalen Transferelektroden 101 bis 104 abgedeckt. Mit 107 sind Kanalstoppbereiche bezeichnet. In der vertikalen Transferperiode, in der Träger entlang des Pfades übertragen werden, der durch gestrichelte Linien in Fig. 15a dargestellt ist, ist das Potential am Übertragungsabschnitt am tiefsten und um Auslese-Gatebereich 106 höher. Daher dient dieser Auslese-Gatebereich 106 auch als Kanalschranke.

Fig. 15b zeigt Taktimpulse, die an die vertikalen Transferelektroden 101 bis 104 zur vertikalen Übertragung von Signalladungen angelegt werden. Fig. 15c zeigt ferner einen Ladungshinzufügungsschritt, wenn ein Feldverschiebungsimpuls VH an die Elektroden 101 gelegt wird. Fig. 15d zeigt einen weiteren Ladungshinzufügungsschritt, wenn die Spannung VH an die Elektroden 102 gelegt wird. Anhand dieser Figuren wird nun die Funktionsweise erläutert:
Wie bereits beschrieben wird die vertikale Übertragungselektrode als Auslese-Gateelektrode verwendet. Die Schwellenspannung des Auslese-Gatebereichs wird höher als die Treiberspannung (VM, z. B. 3V) in der vertikalen Transferperiode gemacht, so daß ein Eintritt von Trägern von den Fotosensoren während der vertikalen Transferperiode nicht erfolgt. Vier Fotosensoren schließen aneinander an, um eine vertikale Transferelektrode zu bilden. Durch Anlegen der Feldverschiebungsspannung VH (beispielsweise 10 Volt) an eine Elektrode von vieren, ist es möglich, die integrierte Ladung in den Kanalbereich unter der Elektrode zu übertragen und die Signalladungen von den vier Fotosensoren, die dem Umfang der Elektrode benachbart sind, zu absorbieren und hinzuzufügen. Beispielsweise wenn ein Feldverschiebungsimpuls an die Elektrode 101 gelegt wird, dann werden die Ladungen so übertragen, wie dies durch die vollen Pfeillinien in Fig. 15c angedeutet ist, und danach werden sie sequentiell von der Elektrode 101 zur Elektrode 102, 103 und 104 gemäß Fig. 15a übertragen. Die Signaladdition der nächsten Stufe wird dadurch durchgeführt, daß man die Feldverschiebung gemäß Fig. 15d verursacht.

Durch Treiben der Elektroden auf VH zu einem Zeitpunkt in jedem Auslesezyklus und für eine Elektrode von vieren, werden die hinzugefügten Signale von den vier Fotodioden in den Übertragungsbereich geladen (der unter der vertikalen Transferelektrode liegt). Die Kombination der vier Fotodioden ist für jedes einzelne Feld gemäß Fig. 15 veränderbar. Es ist ein Merkmal des erfindungsgemäßen Festkörper-Bildsensors, daß in diesem Fall die Anzahl der Kombinationen von vier Fotosensoren vier ist, die vertikal verschieben. Demnach besteht das reproduzierte Abbild von einem Bild aus vier Feldern.

Diese Art von Festkörper-Bildsensor ist aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 61-1 33 782 bekannt. Nachfolgend wird eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels für die beschriebene Technologie gegeben.

Fig. 16a zeigt hierfür den Aufbau eines Festkörper-Bildsensors. Diese Einrichtung hat Fotodioden (P1, P2, P3, P4, P5, . . ., PI: nachfolgend abgekürzt) und erste V CCD Register (2-1, 2-2, 2-3, 3-4). Diese sind in einem Fotosensorbereich 3 gebildet. Anschließend an den Fotosensorbereich 126 befindet sich ein Zwischenspeicherbereich 4 bestehend aus zweiten V CCD Registern A und B (5-A1, 5-A2, 5-A3, 5-A4, 5-B1, 5-B2, 5-B3, 5-B4) und eine H CCD 7 zum Auslesen der Signalladungspakete, die in dem Zwischenspeicherbereich 4 gespeichert sind. Der Aufbau des Fotosensorbereichs ist der gleiche wie bei Fig. 15a und die Fotodioden dienen dazu, in vier Richtungen auszulesen. Von den zweiten V CCDs sind die Transferelektroden der V CCDs A (5-A1, 5-A2, 5-A3 und 5-A4) an die Klemmen ΦSA1, ΦSA2, ΦSA3 und ΦSA4 angeschlossen. Die Transferelektroden der zweiten V CCDs B sind an die Klemmen ΦSB1, ΦSB2, ΦSB3 und ΦSB4 angeschlossen. Somit können die zweiten V CCDs A und B unabhängig durch jeweiliges Anlegen von Taktimpulsen an ihre Klemmen getrieben werden. Außerdem sind die Transferelektroden der ersten V CCDs an die Klemmen ΦI1 bis ΦI4 angeschlossen und die ersten V CCDs können die Signalladungs-Transferoperation durch Anlegen von vorgegebenen Taktimpulsen an diese Klemmen durchführen. Die ersten Gates 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4 sind zwischen den Fotosensorbereich und den Zwischenspeicherbereich geschaltet, um die Transferrichtung von den ersten V CCDs an die zweiten V CCDs A oder die zweiten V CCDs B zu verschieben. Außerdem sind zweite Gates 108-1, 108-2 108-3 und 108-4 zum Auswählen der Transferstufen dargestellt.

Die Signalladungspakete, die in den Zwischenspeicherbereich übertragen wurden, werden dann nach H CCD 7 transferiert und an der Ausgabeklemme OS durch einen Verstärker 8 ausgelesen.

Anhand von Fig. 16b wird nun der Bildlesevorgang beschrieben.

Wie in dem Photosensorbereich 3 von Fig. 16b gezeigt, werden die Signalladungen, die aus den vier Photodioden ausgelesen werden, hinzugefügt und bilden somit Signalladungspakete 109, 110, 111 und 112 (X, ). Dieser erste Addiervorgang wird in der Mitte des ersten Feldes durchgeführt. Gleichzeitig starten die Photodioden die nächste Signalladungsintegration. Die Signalladungspakete, die bei der ersten Addieroperation gesammelt wurden, werden von den ersten V CCDs 2-1, 2-2, . . ., 2-4 in die zweiten V CCDs B 5-B1, 5-B2, 5-B3 und 5-B4 übertragen, indem vier Phasentaktimpulse an die Klemmen ΦI1 und ΦI4 und ΦSB1 bis ΦSB4 gelegt werden. Die ersten Signalladungspakete werden als 109′, 110′, 111′ und 112′ bezeichnet. Hierauf wird in der gleichen Feldperiode wie in dem Photosensorbereich 3 in Fig. 16c dargestellt, Signalladungen von vier Photodioden basierend auf einer unterschiedlichen Kombination hinzugefügt, um Signalladungspakete 113, 114, 115 und 116 (○, ⚫) zu bilden.

Die Signalladungspakete 113, 114, 115 und 116 aus dem zweiten Additiervorgang werden dann von den ersten V CCDs in die zweiten V CCDs A als 113′, 114′, 115′ und 116′ übertragen, indem Taktimpulse an die ersten V CCDs und zweiten V CCDs A gelegt werden.

Anschließend werden im nächsten Feld die Signalladungspakete 109′ bis 112′ und 113′ bis 116′, . . ., in die H CCD 7 über die zweiten Gates 108-1, 108-2, . . ., 108-4 übertragen und anschließend wieder aus dem Verstärker 8 ausgelesen.

Somit können die Signalladungspakete 109 bis 112 und 113 bis 116, die zwei Felder zum Auslesen auf bekannte Weise benötigen, in einem einzigen Feld ausgelesen werden. Während der Feldperiode, in der die Signalladungspakete der ersten und zweiten Kombinationsgruppen ausgelesen werden, wird die Addition der Signalladungspakete der dritten und vierten Gruppen und ihre Übertragung in die zweiten V CCDs gleichzeitig durchgeführt. Dadurch werden die Schwierigkeiten, die bei einer geringen dynamischen Auflösung auftreten und die Probleme mit Schattenbildern durch Nachleuchten reduziert.

Die Fig. 17a bis 17e zeigen Schritte für das Auslesen von Signalladungspaketen 109′ bis 112′ und 113′ bis 116′, die in dem Zwischenspeicherbereich 4 von der H CCD 7 gespeichert sind. In den Übertragungsstufen 117-1 bis 117-4 des H CCD Registers 7 werden die Signalladungspakete 109′, 113′, 110′ und 114′ in den zweiten V CCDs A und B durch die zweiten Gates 108-1 bis 108-4 übertragen.

In ähnlicher Weise werden die Signalladungspakete 115′, 111′, 116′ und 112′ in die zweiten V CCDs A und B in die Transferstufen 108-1 bis 108-4 übertragen, nachdem die vorhergehenden Signalladungspakete in die H CCD 7 geschoben wurde.

Die Fig. 18a und 18b zeigen eine Abwandlung der Ausführungsform nach den Fig. 16 und 17. Diese Ausführungsform betrifft einen Festkörper-Bildsensor für die Erzielung einer hohen Auflösung durch relative Vibration des CCD-Chips in Richtung auf ein einfallendes Bild. Der Aufbau des Photosensorbereichs 3 ist der gleiche wie in Fig. 16a. Die zweiten V CCDs 5-B1 bis 5-B4 und 5-A1 bis 5-A4 liegen zwischen dem Photosensorbereich 3 und H CCD 7. Der Aufbau entspricht im wesentlichen dem von den Fig. 16 und 17 mit der Ausnahme, daß dritte Gates 118-1, 118-2, . . ., 118-8 und Signalladungs-Verteilungsgates 119-1, 119-2, . . ., 119-8; 119-1′, 119-2′, . . ., 119-7′ vorgesehen sind. Nach der Signalladungsaddition für den Erhalt von Signalladungspaketen 120, 121, 122 und 123 (X, O) in der Mitte des ersten Feldes werden die Pakete in die zweiten V CCDs B in der gleichen Feldperiode übertragen. Nach der Signalladungsaddition in der Mitte des ersten Feldes wird der CCD-Chip horizontal zu einer neuen Stelle bewegt, die ½ PH von der ursprünglichen Stelle entfernt ist. Wenn dann die Signalladungsaddition der gleichen Photodiodenkombination durchgeführt wird, werden diese Signalladungspakete in die zweiten V CCDs A und B (, ⚫) in dem gleichen Feld (erstes Feld) übertragen. In dem nächsten Feld (zweites Feld) werden die Signalladungspakete 120′, 124′, 121′, 125′ zuerst durch die H CCD 7 übertragen und dann werden die Signalladungspakete 122′, 126′, 123′ und 127′ ausgelesen und dieser Zyklus wiederholt sich im zweiten Feld. In diesem Fall sind die Raumabfragepunkte, die während des ersten Feldes erhalten wurden, in Fig. 18b gezeigt, und es verdoppelt sich dadurch die Anzahl der Abfragepunkte gegenüber dem Stand der Technik.

Gemäß den Fig. 19a bis 19d werden die Signalladungspakete 120′, 124′, 121′ und 127′ an den Stellen X und in Fig. 19a in die H CCD 7 geladen, indem die ersten Ladungsverteilungsgates 119-1 bis 119-8 und die zweiten Gates 118-1 bis 118-8 gemäß Fig. 19a und 19b eingeschaltet werden. Zur gleichen Zeit werden die Signalladungspakete 112′, 126′, 123′ und 127′, die mit O und ○ ebenfalls eine Stufe entlang den zweiten V CCDs nach oben transferiert. Zu Beginn der horizontalen effektiven Periode des zweiten Feldes werden die Signalladungspakete 120′, 124′, 121′ und 125′ an der Ausgabeklemme OS ausgelesen. Anschließend werden in der folgenden horizontalen Austastperiode die Signalladungspakete 122′, 126′, 123′ und 127′ in die H CCD 7 gemäß den Fig. 19c und 19d geladen. Wie man aus diesen Figuren erkennt, werden die Signalladungs-Verteilungsgates dazu verwendet, die Übertragungsrichtung zu den Transferstufen 117-1 bis 117-5 der H CCD 7 zu verändern. In der obigen Ausführungsform finden zwei Operationen für die Signalladungsaddition in einem Feld statt; es können jedoch auch mehr sein. Außerdem können die zweiten V CCDs mehr als zwei Gruppen haben.

Beispiel 7

Fig. 20 ist eine Draufsicht auf einen Festkörper-Bildsensor nach diesem Beispiel.

Auf einem Halbleitersubstrat sind in einem Photosensorbereich drei Photodioden (1-1, 1-2, . . ., 1-N) und erste V CCDs (2-1, 2-2, . . ., 2-M) gebildet. Die ersten V CCDs werden von vier Phasentaktimpulsen an den Klemmen ΦI1-ΦI4 getrieben. Neben dem Photosensorbereich 3 sind zweite V CCDs A und B (5-A1, 5-A2, . . ., 5-AM, 5-B1, 5-B2, . . ., 5-BM) in dem Zwischenspeicherbereich 4 angeordnet und werden von Taktimpulsen an den Klemmen ΦM1, ΦMA2, ΦMB2, ΦM3, ΦMB4 getrieben. Zwischen den ersten V CCDs und den zweiten V CCDs A und B sind eine Anzahl von (6-1, 6-2, . . ., 6-M) gebildet, die von Taktimpulsen ΦGA und ΦGB gesteuert werden. Oben sind an die Ausgabeklemmen OS1 und OS2 angeschlossene H CCDs 7A und 7B und Verstärker 8A und 8B gebildet.

In Fig. 20 ist der Bildintegrationsmodus dargestellt. Das heißt, Signalladungen, die in den Photodioden jeder zweiten Zeile (horizontal) gespeichert sind, werden in die ersten V CCDs zur gleichen Zeit übertragen, wie dies volle Linien dargestellt ist und werden in die zweiten V CCDs A transferiert. Anschließend werden die in den übrigen Photodioden gespeicherten Signalladungen in die ersten V CCDs A transferiert, wie dies durch die gestrichelten Linien angedeutet ist und dann in die zweiten V CCDs B übertragen. Nachdem das Einspeisen in die zweiten V CCDs A und B abgeschlossen ist, werden die Signalladungen aus den zweiten V CCDs A und B aus dem Chip durch H CCD 7 ausgelesen, beispielsweise synchron mit der Horizontalabtastung eines TV. Es kann natürlich Feldintegration durchgeführt werden.

Fig. 21a ist eine vergrößerte Draufsicht auf den Zwischenspeicherbereich 4 von Fig. 20, während Fig. 21b Einzelheiten von Fig. 21a zeigt. Die Übertragungselektroden der zweiten V CCDs A und B sind in Fig. 21a gezeigt. Erste Kanalbereiche 5-A (Kanalbereiche der zweiten V CCDs A) und zweite Kanalbereiche 5-B (Kanalbereiche der zweiten V CCDs B) sind durch Kanalstopperbereiche 201 getrennt. In dieser Ausführungsform ist das Substrat ein p-Si-Substrat. Die Kanalbereiche sind vom n-Typ, während die Kanalstopperbereiche 201 vom p+-Typ sind. In dem ersten Kanalbereich 4-A ist eine Transferstufe aus einer ersten Transferelektrode ΦM1, einer zweiten Transferelektrode ΦMA2, einer dritten Transferelektrode ΦM3 und einer vierten Transferelektrode ΦMA4 gebildet. Im zweiten Kanalbereich 5-B ist eine Transferstufe aus einer ersten Transferelektrode ΦM1, einer zweiten Transferelektrode ΦMB2, einer dritten Transferelektrode ΦM3 und einer vierten Transferelektrode ΦMB4 gebildet. In Fig. 21a gehören die erste Transferelektrode ΦM1 und die dritte Transferelektrode ΦM3 beide zu den ersten und zweiten Kanalbereichen 5-A und 5-B. Die zweiten Transferelektroden ΦMA2, ΦMB2 und die vierten Transferelektroden ΦMA4, ΦMB4 sind jeweils für die ersten oder zweiten Kanäle 5-A, 5-B gebildet. Die erste Transferelektrode ΦM1 und die dritte Transferelektrode ΦM3 sind aus einer ersten Schicht von polykristallinem Silicium gebildet. Hingegen sind die zweiten Transferelektroden ΦMA2, ΦMB2 und die vierten Transferelektroden ΦMA4, ΦMB4 aus einer zweiten Schicht von polykristallinem Silicium geformt. Die zweiten Transferelektroden ΦMA2, ΦMB2 und die vierten Transferelektroden ΦMA4, ΦMB4 sind in Fig. 21a unabhängig dargestellt. In Wirklichkeit sind die zweiten Transferelektroden ΦMA2 und die vierten Transferelektroden ΦMA4 im ersten Kanalbereich 5-a und die zweiten Transferelektroden ΦMB4 und die vierten Transferelektroden ΦMB4 in den zweiten Kanalbereichen 5-B zusammenhängend angeordnet und erstrecken sich von Teilen der Elektroden über den Elektroden der ersten Schicht gemäß Fig. 21b.

Die Elektroden für ΦM1 und ΦM3 sind parallele Transferelektroden, die dadurch gebildet sind, daß sich Paare von ersten und zweiten Kanalbereichen 5-A und 5-B überkreuzen.

Die Elektroden für (ΦMA2, ΦMB2) und (ΦMA4, ΦMB4) sind Paare von Transferelektroden, die kammartige Teile haben, welche sich quer über die ersten und zweiten Kanalbereiche erstrecken und die über den parallelen Transferelektroden liegen. Diese erstrecken sich in Räume zwischen den parallelen Transferelektroden. Die Transferelektroden sind jeweils voneinander isoliert, wobei eine Isolierschicht zwischen dem Substrat und den parallelen Transferelektroden und zwischen den parallelen Transferelektroden und den Paaren der Transferelektroden liegen.

Der Abbildungsvorgang des Festkörper-Bildsensors ist folgendermaßen: Signalladungen in den Photodioden (1-2, 1-4, . . . ) mit geradzahligen horizontalen Zeilen werden in die ersten V CCDs zur gleichen Zeit übertragen und anschließend aus den ersten Kanälen 5-A der zweiten V CCDs A in einer ersten Periode ausgelesen. In einer zweiten Periode werden Signalladungen, die den ungeradzahligen horizontalen Zeilen der Photodiodenmatrix entsprechen, also den Photodioden (1-1, 1-3, . . . ) gleichzeitig aus den ersten V CCDs ausgelesen und dann in die Kanalbereiche 5-B der zweiten V CCDs B übertragen. Der Schaltvorgang wird von einem Schaltmittel durchgeführt.

Fig. 22 zeigt ein Impulsdiagramm für die Übertragung von Signalladungen von den ersten V CCDs zu den zweiten V CCDs A und B. Fig. 23 ist eine vergrößerte Darstellung von Fig. 22.

In einer ersten Periode TF1 in Fig. 22 werden Signalladungen in den ersten V CCDs in die ersten Kanalbereiche 5-A der zweiten V CCDs A übertragen und durch Anlegen von vier Phasentaktimpulsen ΦM1, ΦMA2, ΦM3 und ΦMA4 gespeichert, so daß die Übertragung von Signalladungen von den ersten V CCDs zu den zweiten V CCDs A ermöglicht wird. In einer zweiten Periode TF2 werden vier Phasentaktimpulse ΦM1, ΦM2, ΦM3 und ΦM4 angelegt, was die Übertragung von Signalladungen von den ersten V CCDs in die zweiten V CCDs B ermöglicht. In der ersten Periode TF1 wird ΦMB2 hoch und ΦMB4 niedrig gehalten. In ähnlicher Weise wird in der zweiten Periode TF2 ΦMA2 hoch und ΦMA4 niedrig gehalten. Daher arbeiten die zweiten V CCDs A und B unabhängig voneinander.

Fig. 23 zeigt eine vergrößerte Kurvenform der ΦM1-ΦMB4 in der Periode TF2.

Fig. 24 zeigt das Übertragen in den ersten Kanalbereich 5-A und in den zweiten Kanalbereich 5-B im Zustand von Fig. 23. Die Zeiten t0 bis t8 in Fig. 23 entsprechen denen von Fig. 24.

Gemäß Fig. 23 werden die Transferelektroden ΦM1, ΦMB2, ΦM3 und ΦMB4 der zweiten V CCDs B mit bekannten vier Phasentaktimpulsen beaufschlagt. Zur Zeit t0 werden die Signalladungen 211-1 unter den zwei Elektroden ΦMB2 und ΦM3 in den zweiten V CCDs B gespeichert, wie dies in Fig. 24 gezeigt ist. Zur Zeit t1 beginnt der Übertragungsvorgang durch Anheben von ΦMB4 auf ein hohes Potential. Somit werden Signalladungen 211-2 unter den drei Elektroden von ΦMB2, ΦM3 und ΦMB4 gespeichert. Zur Zeit t2 wird ΦMB2 tief und die Signalladungen 211-2 werden unter den zwei Elektroden von ΦM3 und ΦMB gespeichert. Durch Wiederholung der Zweielektrodenspeicherung und der Dreielektrodenspeicherung werden die Signalladungen 211-2 unter den nächsten zwei Elektroden von ΦMB2 und ΦM3 gespeichert und es endet ein Übertragungszyklus. Andererseits wird während des Transfervorganges ΦMA2 hoch und ΦMA4 in den zweiten V CCDs A gemäß Fig. 23 tief gehalten. Daher sind die Signalladungen 211-1 unter den Elektroden angeordnet, ohne daß eine Übertragung stattfindet.

Fig. 25 zeigt den Verbindungsteil der ersten V CCD mit den zweiten V CCDs A und B durch das Gate. Ein Ende des Kanalbereichs der ersten V CCD ist an den Kanalbereich 5-A und 5-B der zweiten V CCDs A und B angeschlossen. Am Verbindungsbereich sind Schaltelektroden ΦGA und ΦGB aus einer zweiten polykristallinen Siliciumschicht angeordnet. Die an die Schaltelektroden ΦGA und ΦGB angelegten Impulse sind die gleichen wie die für die Transferelektroden ΦMA4 und ΦMB4.

Fig. 26 zeigt die zeitliche Abstimmung der Taktimpulse für die Übertragung von Signalladungen aus den ersten V CCDs zu den ersten Kanalbereichen 5-A der zweiten V CCDs A. In diesem Fall wird ΦGB tief gehalten und bildet dadurch eine Potentialbarriere für die zweiten Kanalbereiche 5-B. Außerdem werden vier Phasentaktimpulse an die Elektroden ΦGA, ΦM1, ΦMA2, ΦM3 und ΦMA4 der ersten Kanalbereichsseite 5-A zusammen mit den Transferelektroden ΦI1 bis ΦI4 gelegt. Aufgrund der Taktimpulse werden die Signalladungen in den ersten V CCDs in die zweiten V CCDs A übertragen. Wenn die Signalladungen in die zweiten V CCDs B übertragen werden, werden Taktimpulse von Fig. 27 angelegt. In diesem Zustand wird das Schaltgate ΦGA tief gehalten.

Fig. 28 zeigt eine vergrößerte Draufsicht für den Übertragungsteil aus den zweiten V CCDs A und B zu den H CCDs 7A und 7B.

In dieser Ausführung sind Transfergates ΦVG1A, ΦVG1B dargestellt, die auf dem Kanalbereich 5-A und 5-B gebildet sind, sowie Transferelektroden ΦVG2, die auf den Kanalbereichen 5-A, 5-B angeordnet ist. Die ΦVG1A- und ΦVG1B-Gates sind zum Einstellen der Transferstufe gebildet. Das H CCD 7B nimmt Signalladungen von den zweiten Kanalbereichen 5-B auf und hat ein tiefes Potential gegenüber H CCD 7A, in dem n-Typ Verunreinigungen mit höherer Konzentration als für H CCD 7A dotiert sind. Unter einer Transfersteuerelektrode ΦHG ist ein Potentialbarrierenbereich 213, der mit einer p-Verunreinigung dotiert ist, und ein Transferbereich 214 mit dem gleichen Potential wie der Kanal der H CCD 7B abwechselnd gebildet. Signalladungen von den ersten Kanalbereichen 5-A der zweiten CCDs A werden an dem Potentialbarrierenbereich 213 angehalten. Andererseits werden Signalleitungen von dem Kanal der zweiten V CCDs B durch den Transferbereich 214 durchgelassen und erreichen die H CCD 7B.

Fig. 29 zeigt die Kurvenläufe für das Übertragen von Signalladungen von zweiten V CCDs A und B in die H CCD 7A und 7B.

Signalladungen, die somit in den zweiten V CCDs A und B gespeichert sind, werden jeweils in die H CCD 7A und 7B übertragen, indem man ΦVG1A, ΦVG1B auf hohen Pegel bringt und ΦVG2 auf hohes Potential anhebt und dann ΦVG1A, ΦVG1B auf tiefes Potential abfallen läßt, worauf das Transfersteuerungsgate ΦGH hoch gemacht wird. Danach werden Signalladungen aus den Zweikanalbereichen 7A und 7B der H CCD parallel an die Ausgänge ausgelesen, indem übliche Zweiphasentakte an die Transferelektroden H1 und H2 gelegt werden, die gemeinsam an die H CCDs 7A und 7B angeschlossen sind.

Wie beschrieben, können Signalladungen von allen Photodioden in einem Feld ausgelesen werden, während die zweiten V CCDs A und B unabhängig getrieben werden. Die Unterscheidungskraft wird dadurch verbessert, daß alle Signalladungen in einer Feldperiode auf diese Weise ausgelesen werden.

Ferner werden die zweiten V CCDs A und B unabhängig getrieben, ohne daß metallische Verbindungsschichten erforderlich sind, obgleich eine kammartige Strukturierung der Transferelektroden für die zweiten V CCDs verlangt wird.

In der obigen Ausführungsform werden die zweiten V CCDs mit vier Phasentaktimpulsen getrieben. Es kann jedoch auch ein Zweiphasenantrieb gewählt werden, wie man nachfolgend sieht.

Fig. 30a zeigt einen Schnitt durch die zweiten V CCDs A und B. Die übrigen Teile sind gleich wie bei der obigen Ausführungsform.

Bei dieser Ausführung, die einen n-Kanal-Aufbau zeigt, ist die Einrichtung folgendermaßen gebildet: Zunächst werden n-Bereiche in die Kanäle der zweiten V CCDs A und B zusammenhängend gebildet. Dann werden n+-Bereiche durch Ionenimplantation von Phosphor in den Kanalbereichen gebildet, nachdem erste und dritte Transferelektroden ΦM1 und ΦM3 aus einer ersten Schicht von polykristallinem Silicium unter Verwendung dieser Schichten als Masken gebildet wurden. Hierauf werden zweite Transferelektroden ΦMA2, ΦMB2 und vierte Transferelektroden ΦMA4, ΦMB4 aus einer zweiten Schicht aus polykristallinem Silicium gebildet. Auf diese Weise wird das Kanalpotential unter den zweiten und vierten Transferelektroden tiefer eingestellt als das für die ersten und dritten Transferelektroden.

Der Übertragungsvorgang für die zweiten V CCDs A und B wird anhand der Fig. 30b erläutert. Bei dieser Ausführungsform ist wiederum die Grundoperation gegenüber den zuvor beschriebenen Ausführungsformen unverändert. Nämlich es werden Signalladungen der Hälfte der Photodioden in die ersten Kanalbereiche 5-A der zweiten V CCDs A durch die ersten V CCDs in einer ersten Periode übertragen und dann werden die Signalladungen der übrigen Photodioden in den zweiten Kanalbereich 5-B der zweiten V CCDs B durch die ersten V CCDs in einer zweiten Periode übertragen. Fig. 30b zeigt die Übertragungskurven für einen Übertragungsstufenzyklus der zweiten V CCDs B. Fig. 31 zeigt den Zustand für die Übertragungskurven von einem Übertragungsstufenzyklus der zweiten V CCDs B. Fig. 31 zeigt auch die Bedingungen für das Übertragen von Signalladungen in die zweiten V CCDs A und B entsprechend Fig. 30.

Die Zeitverhältnisse t0 bis t2 entsprechen denen von Fig. 30. Die gleichen Treiberimpulse werden an die Klemmen von ΦM1, ΦMB2 gelegt und es werden invertierte Taktimpulse an die Klemmen von ΦM3 und ΦMB4 gelegt, wenn die Transferelektrode ΦMA2 tief und die Elektrode ΦMA4 hoch ist. Als Folge davon werden gemäß Fig. 31 die Signalladungen 212-1 in den ersten Kanalbereichen 5-A nicht verschoben und die Signalladungen 212-2 in den zweiten Kanalbereichen 5-B transferiert.

Bei dieser Ausführungsform wird das Kanalpotential durch Ionenimplantation gesteuert. Eine selektive Ionenimplantation kann aber auch vernachlässigt werden, indem man die Pegel der Treiberimpulse steuert.

Bei der obigen Ausführungsform wurde die Bildintegration beschrieben. Es kann aber auch die Feldintegration durchgeführt werden, d. h. im Falle von Feldintegration werden Signalladungen zu jedem Photodiodenpaar entlang der vertikalen Richtung hinzugefügt und in die zweiten V CCDs B durch die ersten V CCDs übertragen. Danach werden Signalladungen für jedes zweite Photodiodenpaar, die eine halbe Teilung in vertikaler Richtung verschoben sind, in die zweiten V CCDs B durch die ersten V CCDs übertragen. Die in den zweiten V CCDs gespeicherten Signalladungen, die verschiedene Abfragepunktinformationen haben, werden aus der H CCD ausgegeben.

Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann anstelle des horizontalen CCD-Registers auch ein Einzeilenregister, ein Zweizeilenregister oder ein Mehrzeilenregister verwendet werden. Der Feldverschiebungsimpuls für den Transfer von Signalladungen zu den ersten V CCDs wird vorzugsweise während der horizontalen Austastperiode angelegt. Außerdem kann man ein Farbsystem erhalten, indem eine geeignete Filteranordnung auf dem Photosensorbereich gebildet wird. Ferner kann man einen Einzelchip-Farbsensor oder einen Dreichip-Farbbildsensor schaffen.

Ferner können für die Photozelle Photodioden, MOS-Detektoren oder gestapelte Detektoren gemäß Fig. 6b verwendet werden. Die Anwendung ist auch nicht auf Fernsehen beschränkt. Beispielsweise kann das System für eine elektronische Kamera oder einen optischen Zeichenleser (OCR) verwendet werden. Ferner sind die Taktimpulse für die ersten und zweiten V CCDs nicht auf die Vierphasen-Taktimpulse beschränkt. Außerdem kann die Erfindung für eine elektronische Bildvergrößerung und -verkleinerung verwendet werden, die auch als elektronischer Zoom bezeichnet wird. Der Treiberimpuls für das Vibrieren des Festkörper-Bildsensortyps kann auch andere Formen als Dreiecksform oder Sinusform haben. Eine hochfrequente Schwingung von kleiner Amplitude kann dem Treiberimpuls überlagert werden, um das Gebiet der Photozelle zu vergrößern. Prismen oder andere Mittel zum Verschieben der Strahlen des einfallenden Lichtes können ebenfalls anstelle von mechanischen Schwingungen verwendet werden. Bei den obigen Ausführungsbeispielen hatte der Zwischenspeicherbereich vertikale CCDs von zwei Gruppen; es kann aber auch ein Aufbau verwendet werden, bei dem jede zweite V CCD parallel unterteilte CDDs haben kann, falls dies gewünscht ist. Ferner kann der zwischen den Photosensorbereich und den Zwischenspeicherbereich eingesetzte Schalter eine gemeinsame Elektrode haben, wobei die Bereiche darunter unterschiedliche Schwellenspannungen haben.

Claims (21)

1. Festkörper-Bildsensor mit:

• - ein Substrat;
• - einem Fotosensorbereich (3), der auf dem Substrat gebildet ist und der eine Anzahl von Fotozellen (1-1, 1-2, 1-3, 1-4) besitzt, um ein Bild aufzunehmen und dementsprechend Signalladungen zu speichern;
• - Mittel zum Verändern der Bildabfragearten durch relatives Verschieben der Bildabfragepunkte für das aufgenommene Bild;
• - eine Anzahl von ersten Übertragungsmitteln (2-1, . . . 2-M) in dem Fotosensorbereich, wobei jedes erste Übertragungsmittel in einem Abfragezyklus die Signalladungen von benachbarten Fotozellen aufnimmt, um Signalladungen zu speichern und diese Signalladungen herauszutransferieren;
• - einem Zwischenspeicherbereich (4), der auf dem Substrat gebildet ist und eine Anzahl von zweiten Übertragungsmitteln (5A, 5B) zum Aufnehmen und Speichern von Ladungen besitzt, die aus der Anzahl von ersten Übertragungsmitteln (2-1, . . . 2-M) heraustransferiert wurden, wobei die zweiten Übertragungsmittel (5A, 5B) in Gruppen (5-A1; 5-AM . . . 5-B1; 5-BM) unterteilt sind, die jeweils den ersten Übertragungsmitteln (2-1, . . . 2-M) entsprechen;
• - einer Anzahl von Gates (6-1; . . . 6-M), die jeweils zwischen jedem der ersten Übertragungsmittel (2-1; . . . 2-M) und der entsprechenden Gruppe von zweiten Übertragungsmitteln (5A, 5B) gebildet ist, wobei jedes Gate eine Übertragungsrichtung hat, die zwischen der Anzahl der zweiten Übertragungsmittel der entsprechenden Gruppe (A oder B) wechselt, um die von dem ersten Übertragungsmittel während eines Signalabfragezyklus aufgenommenen Signalladungen aufzunehmen und zu speichern; und mit
• - dritten Übertragungsmitteln (7A, 7B) neben dem Zwischenspeicherbereich (4), die einen sich wiederholenden Auslesezyklus haben, der das Aufnehmen von Signalladungen aus einer Anzahl der zweiten Übertragungsmittel (5A, 5B) und deren Heraustransferieren umfaßt;

dadurch gekennzeichnet, daß jedes zweite Übertragungsmittel (5A, 5B) eine Kapazität hat, die alle in dem entsprechenden ersten Übertragungsmitteln (2-1, . . . 2-M) gespeicherten Signalladungen aufnehmen kann.

2. Bildsensor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Steuern aller Übertragungsmittel in der Weise, daß eine erste Gruppe der Signalladungen aus einer ersten Gruppe der Fotozellen in eine der zweiten Übertragungsmittel (5A, 5B) transferiert wird, worauf dann eine zweite Gruppe der Signalladungen von einer zweiten Gruppe der Fotozelle, die zwischen der ersten Gruppe der Fotozelle angeordnet ist und andere Bildabfragepunkte enthält, zu einem anderen der zweiten Übertragungsmittel (5A, 5B) transferiert wird, und wobei das eine der zweiten Übertragungsmittel (5A, 5B) und das andere der zweiten Übertragungsmittel (5A, 5B) zu der gleichen Gruppe der zweiten Übertragungsmittel (5A, 5B) gehören.

3. Bildsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel die dritten Übertragungsmittel (7A, 7B) steuert, um einen sich wiederholenden Auslesezyklus zu haben, der das Aufnehmen der Signalladungen von jedem der zweiten Übertragungsmittel (5A, 5B) und ihr anschließendes Heraustransferieren umfaßt.

4. Bildsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel derart arbeitet, daß ein Auslesen der ersten Gruppe von Signalladungen aus der ersten Gruppe von Fotozellen in das erste Übertragungsmittel und ein (2-1, . . . 2-M) und ein Auslesen der zweiten Gruppe von Signalladungen aus der zweiten Gruppe der Zellen in das erste Übertragungsmittel (2-1, . . . 2-M) in einer vertikalen Austastperiode einer Bildperiode durchgeführt werden und daß die Übertragung der ersten und zweiten Gruppe von Signalladungen in die zweiten Übertragungsmittel (5A, 5B) in einer anderen Periode der vertikalen Austastperiode der gleichen Feldperiode durchgeführt wird.

5. Bildsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Übertragungsmittel (5A, 5B) eine Anzahl von Übertragungselektroden entlang den Kanalbereichen haben, daß die Übertragungselektroden mit Transfertaktimpulsen versorgt sind und daß die Gates (6-1, . . . 6-M) als Teil der Übertragungselektroden dienen, wenn Signalladungen von den ersten Übertragungsmitteln (2-1, . . . 2-M) zu den zweiten Übertragungsmitteln (5A, 5B) transferiert werden.

6. Bildsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gate (6-1, . . . 6-M) ein Paar Elektroden aufweist, wobei eine unbeaufschlagt ist, während alle Signalladungen in einem der ersten Übertragungsmitteln (2-1, . . . 2-M) durch die andere Elektrode transferiert werden.

7. Bildsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalladungen, die aus denn Fotozellen ausgelesen wurden, in dem ersten Übertragungsmittel (2-1, . . . 2-M) paarweise zusammengefaßt werden, und daß nach der Übertragung der zusammengefaßten Signalladungen aus dem ersten Übertragungsmittel (2-1, . . . 2-M) in das zweite Übertragungsmittel (5A, 5B) die aus den Fotozellen ausgelesenen Signalladungen zu anderen Paaren zusammengefaßt werden, um unterschiedliche Bildabfragepunkte zu bilden, wobei die Signalladungen der zusammengefaßten Paare aus dem dritten Übertragungsmittel (7A, 7B) ausgelesen werden, um ein Feld zu bilden.

8. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Mittel zum relativen Verschieben des einfallenden Bildes und des Fotosensorbereiches (3), um die Bildabfragepunkte zu verändern, vorzugsweise durch Vibrieren des Sensors.

9. Bildsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor die gleichen Schwingungen in jedem Feld durchführt, wobei ein Schwingungszyklus mit einem Feld zusammenfällt, und daß die Signalladungen, die in Schwingungspositionen der Fotozellen gespeichert sind, unter Synchronisierung mit den Schwingungen in das erste Übertragungsmittel (2-1, . . . 2-M) übertragen werden.

10. Bildsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Fotozellen gespeicherten Signalladungen in den ersten Übertragungsmitteln (2-1, . . . 2-M) paarweise zusammengefaßt werden, und daß diese paarweise Zusammenfassung für zwei Felder unterschiedlich ist.

11. Bildsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildsensor horizontal schwingt und daß Signalladungen, die an der rechten Seite der Fotozellen gespeichert wurden, in den rechten Teil der zweiten Übertragungseinrichtung übertragen werden, und daß andererseits Signalladungen, die in der linken Seite der Fotozelle gespeichert werden, in den linken Teil der zweiten Übertragungseinrichtung übertragen werden, und daß sowohl die rechten als auch die linken Signalladungen gleichzeitig aus der dritten Übertragungseinrichtung ausgelesen werden.

12. Bildsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungszyklus mit einem Bild und das Schwingungszentrum mit dem Mittelpunkt eines Feldes zusammenfällt.

13. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an beide Seiten des ersten Übertragungsmittels (2-1, . . . 2-M) Fotozellen angeschlossen sind, die Signalladungen an das erste Übertragungsmittel (2-1, . . . 2-M) abgeben, welches die Signalladungen rausschiebt.

14. Bildsensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Übertragungsmittel (2-1, . . . 2-M) einen Zick- Zack-Kanal aufweist, daß Signalladungspakete durch Zusammenfassen der Signalladungen in dem ersten Übertragungsmittel (2-1, . . . 2-M) von Paaren von Fotozellen gebildet sind und daß diese Zusammenfassung zur Beschaffung von verschiedenen Abfragepunkten verändert wird.

15. Bildsensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von zweiten Gates zwischen dem Zwischenspeicherbereich (4) und dem dritten Übertragungsmittel (7A, 7B) angeordnet ist, wobei die zweiten Gates die Verbindung zwischen Gruppen des zweiten Übertragungsmittels (5A, 5B) und des dritten Übertragungsmittels (7A, 7B) auswählen, und daß die Signalladungen in dem Zwischenspeicherbereich Zeile um Zeile ausgelesen werden.

16. Bildsensor nach Anspruch 10 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl dritter Gates vorgesehen ist, von denen jedes jeweils zwei zweite Übertragungsmittel (5A, 5B) über die zweiten Gates verbindet.

17. Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Verändern des Bildabfragemodus für das einfallende Bild auch andere Arten als die Relativverschiebung der Bildabfragepunkte umfaßt; daß die ersten Übertragungsmittel (2-1, . . . 2-M) Signalladungen von mindestens einer benachbarten Fotozelle aufnehmen und Signalladungen herausübertragen, die auf den aufgenommenen Signalladungen basieren; daß der Zwischenspeicherbereich Paare von ersten und zweiten Kanalbereichen aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind; daß parallele Transferelektroden gebildet sind, die die ersten und zweiten Kanalbereiche an den Kreuzungsstellen überkreuzen; wobei die Elektrodenpaare über den parallelen Transferelektroden an den Kreuzungsstellen angeordnet sind und sich bestimmte dieser Transferelektrodenpaare in Räume erstrecken, die zwischen den parallelen Transferelektroden in den ersten Kanalbereichen liegen und andere Transferelektroden sich in Räume erstrecken, die zwischen den parallelen Transferelektroden in den zweiten Kanalbereichen liegen.

18. Bildsensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede Transferelektrode der Paare eine Kammform hat.

19. Bildsensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Vierphasen-Taktimpulse an den Zwischenspeicherbereich (4) gelegt werden, wofür zwei der parallelen Transferelektroden und zwei der Transferelektroden des Paares von Transferelektroden als Einheit verwendet werden.

20. Bildsensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Kanalbereiche in der Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet sind; daß sich die zweiten Kanalbereiche jeweils zwischen den ersten Kanalbereichen befinden; und daß bestimmte Transferelektroden der Paare von Transferelektroden, die sich in die Räume in bestimmte Kanalbereiche erstrecken, auf einem stabilen Potential gehalten sind, um einen Ladungstransfer zu verhindern, während in den anderen der ersten und zweiten Kanalbereiche ein Ladungstransfer durchgeführt wird.