DE4133748C2

DE4133748C2 - CCD-Bildsensor

Info

Publication number: DE4133748C2
Application number: DE4133748A
Authority: DE
Inventors: Sung Min Lee
Original assignee: Goldstar Electron Co Ltd
Current assignee: Intellectual Ventures II LLC
Priority date: 1990-10-13
Filing date: 1991-10-11
Publication date: 2000-07-20
Anticipated expiration: 2011-10-12
Also published as: US5210613A; JP2838611B2; JPH06121238A; KR930005746B1; KR920008948A; DE4133748A1

Description

Die Erfindung betrifft einen CCD-Bildsensor mit einer Vielzahl von in regelmäßigen Abständen matrixartig angeordneten Photodetektoren.

Aus der US-PS 4 951 104 ist ein derartiger CCD-Bildsensor bekannt. Die durch Lichteinfall in den Photodetektoren erzeugten Signalladungen werden spaltenweise in an diesen angeordneten vertikalen CCD-Kanälen zu einem horizon talen CCD-Kanal transportiert, dessen Ende mit einer Signal ausgabeeinrichtung versehen ist. Die Signale werden somit Zeile um Zeile ausgegeben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die matrixartig angeordneten Photodetektoren auf eine andere Weise auszulesen.

Diese Aufgabe wird durch einen CCD-Bildsensor gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Inhalt der Unteransprüche 2 bis 11.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 1-4 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines CCD-Bildsensors nach der Erfindung,

Fig. 2A eine vergrößerte, detaillierte schematische Ansicht eines Bereichs 100 in Fig. 1,

Fig. 2B eine vergrößerte, schematische Ansicht eines Bereichs 200 in Fig. 1,

Fig. 2C eine vergrößerte, schematische Ansicht eines Bereichs 300 in Fig. 1,

Fig. 2D eine vergrößerte, detaillierte Ansicht eines Bereichs 400 in Fig. 1,

Fig. 2E eine vergrößerte, schematische Ansicht eines Bereichs 500 in Fig. 1,

Fig. 3A eine Schnittansicht längs der Linie a-a' in den Fig. 2A und 2B,

Fig. 3B eine Schnittansicht längs der Linie b-b' in den Fig. 2A und 2B,

Fig. 3C eine Schnittansicht längs der Linie c-c' in Fig. 2A,

Fig. 3D eine Schnittansicht längs der Linie d-d' in Fig. 2B,

Fig. 3E eine Schnittansicht zur zusätzlichen Verdeut lichung von Potentialprofilen längs der Linie e-e' in Fig. 2A und 2B,

Fig. 3F eine Schnittansicht längs der Linie f-f' in Fig. 2E,

Fig. 3G eine Schnittansicht längs der Linie g-g' in Fig. 2E,

Fig. 3H eine Schnittansicht zur zusätzlichen Verdeut lichung der Potentialprofile längs der Linie h-h' in Fig. 2E,

Fig. 3I eine Schnittansicht zur zusätzlichen Verdeut lichung der Potentialprofile längs der Linie i-i' in Fig. 1, und

Fig. 4A bis 4E Zeitdiagramme der Taktsignale beim CCD- Bildsensor nach der Erfindung, welcher in Fig. 1 verdeut licht ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist der CCD- Bildsensor eine Vielzahl von in regel mäßigen Abständen angeordneten Photodioden 17 auf, welche in Reihen und Spalten angeordnet sind und zur Erzeugung von Signalladungen entsprechend einfallenden Lichtes dienen, weist ferner einen CCD-Kanal 18 auf, welcher integral zick zackförmig zwischen benachbarten Sätzen von horizontal ange ordneten Photodioden 17 zur Übertragung der Signalladungen ausgebildet ist, die von den Photodioden 17 ausgelesen werden, und zwar in Abhängigkeit von zwei Taktsignalen Hϕ1 und Hϕ2, weist ferner ein Schieberegister (Richtungsänderungseinrichtung) 19 auf, welches unter dem letzten Satz der horizontal ange ordneten Photodioden 17 und am Ausgang des CCD-Kanals 18 ausgebildet ist, um den Strom der Signalladungen, die von dem CCD-Kanal 18 abgegeben werden, in Gegenrichtung in Abhängigkeit von einem Taktsignal ϕs umzukehren, ferner einen Signalverarbeitungsbereich (bzw. eine Signalausgabe einrichtung) 20 zum Zwischenspeichern der Signalladungen von dem CCD-Kanal 18 oder zum Zwischenspeichern der Signalladun gen von dem Schieberegister 19 und dann zum Zurücksetzen der Signalladungen und er weist einen Abtastverstärker 21 zum Abtasten der Zustände der Signalladungen auf, die im Signal verarbeitungsbereich 20 zwischengespeichert wurden, wobei der Verstärker die abgetasteten Zustände der Signalladungen mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor verstärkt.

Der Signalverarbeitungsbereich 20 umfaßt einen Gleitdiffu sionsbereich 20a zum Zwischenspeichern der eingegebenen Signalladungen, erste und zweite Ausgabegates 20b und 20c zur Übertragung der Signalladungen von dem Schieberegister 19 und dem CCD-Kanal 18 jeweils auf den Gleitdiffusionsbe reich 20a, einen Rücksetzdrain 20d zum Zurücksetzen der Signalladungen, welche in dem Gleitdiffusionsbereich 20a zwischengespeichert waren, und zwar in Abhängigkeit von einem Rücksetztaktsignal Rϕ und einer Rücksetzgateelektrode 20e zum Anlegen des Rücksetzsignals Rϕ an den Rücksetzdrain 20d.

In Fig. 2A ist in vergrößertem Maßstab detailliert eine schematische Ansicht eines Bereichs 100 in Fig. 1 verdeutlicht, welcher den Photodioden 17 zugeordnet ist, die auf einer geradzahligen horizontalen Linie angeord net sind, und dem CCD-Kanal 18 unter den Photodioden 17 auf der geradzahligen horizontalen Linie zugeordnet ist. Wie in Fig. 2A gezeigt ist, sind mit jeder Photodiode auf der geradzahligen horizontalen Linie in der Reihenfolge erste und zweite Gateelektroden 18a und 18b verbunden, wel che auf der oberen Seite des CCD-Kanals 18 ausgebildet sind.

In Fig. 2B ist in vergrößertem Maßstab eine schematische Ansicht eines Bereichs 200 in Fig. 1 ver deutlicht, welcher den Photodioden 17, die auf einer unge radzahligen horizontalen Linie angeordnet sind, und dem CCD- Kanal 18 unter den Photodioden 17 auf der ungeradzahligen horizontalen Linie zugeordnet ist. Die in Fig. 2B gezeigte Auslegung ist gleich wie jene, die in Fig. 2A gezeigt ist, abgesehen davon, daß die ersten und zweiten Gateelektroden 18a und 18b des CCD-Kanals 18 hinsichtlich ihren Positionen umgekehrt sind.

In Fig. 2C ist eine vergrößerte schemati sche Ansicht eines Bereichs 300 in Fig. 1 verdeutlicht, wel che der oberen Seite des CCD-Kanals 18, welcher der ungerad zahligen horizontalen Linie vorausgeht, auf der die Photo dioden 17 auf der geradzahligen horizontalen Linie angeord net sind, auf welcher die Photodioden 17 angeordnet sind, entspricht. Wie in Fig. 2C verdeutlicht ist, sind die ersten und zweiten Gateelektroden 18a und 18b des CCD-Kanals 18 in der gleichen Anzahl vorgesehen.

In Fig. 2D ist in einer schematischen An sicht ein Bereich 400 von Fig. 1 gezeigt, welcher der oberen Seite des CCD-Kanals 18 entspricht, der der geradzahligen horizontalen Linie vorangeht, auf der die Photodioden 17 auf der ungeradzahligen horizontalen Linie angeordnet sind, auf der die Photodioden 17 angeordnet sind. Wie in Fig. 2D gezeigt ist, ist die Auslegung ähnlich wie in Fig. 2C getroffen, und die ersten und zweiten Gateelektroden 18a und 18b des CCD-Kanals 18 sind in gleicher Anzahl vorgesehen.

In Fig. 2E ist in vergrößertem Maßstab schematisch ein Bereich 500 in Fig. 1 verdeutlicht, welcher den Photodioden 17 entspricht, die auf der letzten horizon talen Linie angeordnet sind, wobei das Schieberegister 19 unter den Photodioden 17 ausgebildet ist, die auf der letz ten horizontalen Linie angeordnet sind, sowie der oberen Seite des CCD-Kanals 18 entspricht, welcher oberhalb und unterhalb des Schieberegisters 19 ausgebildet ist. Wie in Fig. 2E verdeutlicht ist, sind mit dem Ausgang der jeweiligen Photodioden 17 in der Reihenfolge die zweite Gateelektrode 18b des CCD-Kanals 18, welcher oberhalb des Schieberegisters 19 liegt, eine erste Gateelektrode 19a des Schieberegisters 19, eine zweite Gateelektrode 19b des Schieberegisters 19 und die erste Gateelektrode 18a des CCD- Kanals 18 verbunden, welche unter dem Schieberegister 19 ausgebildet ist.

In den Fig. 2A bis 2E dienen die schraffierten Bereiche 25 zur Bildung von Potentialbarrieren, die eine gerichtete Übertragung der Signalladungen ermöglichen.

In Fig. 3A ist eine Schnittansicht längs der Linie a-a' in den Fig. 2A und 2B gezeigt. Wie in Fig. 3A gezeigt ist, ist auf einer Epitaxialschicht 22 des N- Typs ein Bereich 23 des P-Typs ausgebildet. In dessen Ober fläche ist eine Photodiode 17 mit einem Bereich des N-Typs und der CCD-Kanal mit einem Bereich 18 des N-Typs ausgebil det. Die zweite Gateelektrode 18b ist an der oberen Seite des CCD-Kanals 18, beginnend mit dem Ausgang der Photodiode 17, ausgebildet. Auch ist eine Durchlaßstoppschicht bzw. eine Durchlaßsperrschicht 24 zwischen den jeweiligen Photo dioden 17 ausgebildet.

In Fig. 3B ist eine Schnittansicht längs einer Linie b-b' in den Fig. 2A und 2B gezeigt. Die in Fig. 3B gezeigte Auslegung stimmt mit jener in Fig. 3A abgesehen davon überein, daß die erste Gateelektrode 18a nur an der oberen Seite des CCD-Kanals 18 an Stelle der zweiten Gateelektrode 18b ausgebildet ist.

In Fig. 3C ist eine Schnittansicht längs der Linie c-c' in Fig. 2A gezeigt. Wie aus Fig. 3C zu ersehen ist, ist auf der Epitaxialschicht 22 des N-Typs der Bereich 23 des P-Typs ausgebildet, auf dem der CCD-Kanal 18 des N-Typs ausgebildet ist. Die ersten und zweiten Gateelek troden 18a und 18b werden an der oberen Seite des CCD-Kanals 18 in einer sich überlappenden Form ausgebildet. In Oberflä chenbereichen des CCD-Kanals 18 sind Bereichen 25 des N-Typs an Teilen entsprechend den linken unteren Seiten der ersten und zweiten Gateelektroden 18a und 18b zur Bildung von Potentialbarrieren ausgebildet.

In Fig. 3D ist eine Schnittansicht längs einer Linie d-d' in Fig. 2B gezeigt. Die Auslegung in Fig. 3D stimmt mit jener nach Fig. 3C abgesehen davon überein, daß die ersten und zweiten Gateelektroden 18a und 18b hin sichtlich ihrer Positionen umgekehrt angeordnet sind.

In Fig. 3E ist eine Schnittansicht zur zu sätzlichen Verdeutlichung der Potentialprofile längs der Linie e-e' in Fig. 2A und 2B gezeigt. In Fig. 3E ist ein Zustand verdeutlicht, bei dem die Signalladung von der Photodiode 17 zu dem CCD-Kanal 18 entsprechend der Taktung der Taktsignale übertragen wird, wie dies in Fig. 4A gezeigt ist.

In Fig. 3F ist eine Schnittansicht längs der Linie f-f' in Fig. 2E gezeigt. Wie in Fig. 3F gezeigt ist, ist auf der Epitaxialschicht 22 des N-Typs der Bereich 23 des P-Typs ausgebildet, auf welcher die Photo diode 17 unter Einhaltung eines gewünschten Abstandes von dem CCD-Kanal 18 und des Schieberegisterbereichs 19 ausge bildet ist. Diese sind integral miteinander ausgebildet. An der oberen Seite des integral ausgebildeten CCD-Kanals 18 und des Schieberegisters 19 sind in der Reihenfolge die zweite Gateelektrode 18b des CCD-Kanals 18, die erste Gateelektrode 19a des Schieberegisters 19, die zweite Gateelektrode 19b des Schieberegisters 19 und die erste Gateelektrode 18a des CCD-Kanals 18, beginnend von dem Aus gang der Photodiode 17, ausgebildet. In der Oberfläche des Schieberegisters 19 ist ein Bereich 26 des N-Typs an einem Teil unter Zuordnung zu der unteren Seite der ersten Gateelektrode 19a zur Bildung einer Potentialbarriere ausge bildet.

In Fig. 3G ist eine Schnittansicht längs der Linie g-g' in Fig. 2E gezeigt. Wie in Fig. 3G ver deutlicht ist, ist auf der Epitaxialschicht 22 des N-Typs der Bereich 23 des P-Typs ausgebildet, auf dessen Oberfläche die Photodiode 17 und der CCD-Kanal 18 in einem vorbestimm ten Abstand voneinander ausgebildet sind.

Auch sind die ersten und zweiten Gateelektroden 18a und 18b des CCD-Kanals 18 hinsichtlich ihrer Positionen umgekehrt im Vergleich zu Fig. 3F angeordnet. Unter Bezugnahme auf die Fig. 3F und 3G ist zu ersehen, daß das Schieberegister 19 mit dem CCD-Kanal 18 über die untere Seite der zweiten Gateelektrode 18b des CCD-Kanals 18 und nicht über die untere Seite der ersten Gateelektrode 18a des CCD-Kanals 18 verbunden ist.

In Fig. 3H ist eine Schnittansicht zur zusätzlichen Verdeutlichung der Potentialprofile längs der Linie h-h' in Fig. 2E gezeigt. In Fig. 3H ist ein Zustand verdeutlicht, bei dem die Signalladung, die von dem CCD-Kanal 18 ausgegeben wurde, über das Schieberegister 19 nach Maßgabe der Taktung der Taktsignale übertragen wird, wie dies in Fig. 4B verdeutlicht ist. Unter Bezugnahme auf die Fig. 2E und 3H ist zu ersehen, daß die Signalladungen von den Photodioden 17, die auf der ungeradzahligen horizon talen Linie angeordnet sind, direkt über den CCD-Kanal 18 übertragen werden, während die Signalladungen von den Photo dioden, die auf der geradzahligen horizontalen Linie ange ordnet sind, hinsichtlich der Strömungsrichtung durch das Schieberegister 19 umgekehrt und dann zu dem Signalverarbei tungsbereich 20 übertragen werden.

In Fig. 3I ist eine Schnittansicht zur zu sätzlichen Verdeutlichung der Potentialprofile längs der Linie i-i' in Fig. 1 gezeigt. Wie Fig. 3J zu entneh men ist, werden die Signalladungen von dem Schieberegister 19, nach Maßgabe der Taktung der Taktsignale gemäß Fig. 4c, zu dem Gleitdiffusionsbereich 20a durch die ersten und zwei ten Ausgabegates 20b und 20c übertragen. Die Signalladungen, die in dem Gleitdiffusionsbereich 20a zwischengespeichert sind, werden in Abhängigkeit von dem Rücksetztaktsignal Rϕ über den Rücksetzdrain 20d abgegeben.

Die Materialien für die ersten und zweiten Gateelektroden 18a und 18b des CCD-Kanals 18 und der ersten und zweiten Gateelektroden 19a und 19b des Schieberegisters 19 können Polysilizium sein.

Fig. 4D ist ein Zeitdiagramm der Taktsignale bezüglich einer Bildeinheit, und Fig. 4E ist ein Zeitdiagramm von Taktsigna len bezüglich der Photodioden 17, die auf der ungeradzahli gen oder der geradzahligen horizontalen Linie angeordnet sind.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4D werden die Signalladungen von allen Photodioden 17 zu dem CCD-Kanal 18 über eine Treiber spannung V1 übertragen, die in dem Taktsignal Hϕ2 enthalten ist, welches an die zweiten Gateelektroden 18b des CCD-Kanals 18 angelegt wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4E ist zu ersehen, daß die Signal ladungen von den Photodioden 17, die auf der ungeradzahligen horizontalen Linie angeordnet sind, direkt zu dem Gleitdif fusionsbereich 20a übertragen werden, während die Signalla dungen von den Photodioden, die auf der geradzahligen hori zontalen Linie angeordnet sind, hinsichtlich der Strömungs richtung durch das Schieberegister 19 in Abhängigkeit von den Schiebetaktsignalen ϕs umgekehrt und dann zu dem Gleit diffusionsbereich 20a übertragen werden.

Nun wird die Arbeitsweise des CCD-Bildsensors mit dem vor stehend angegebenen Aufbau nach der Erfindung näher beschrieben.

Wenn ein Bild empfangen wird, erzeugen die Photodioden 17 Signalladungen entsprechend dem einfallenden Licht. Die Signalladungen von den Photodioden 17 werden auf den CCD- Kanal 18 durch die Treiberspannung V1 in dem Taktsignal HΦ2 übertragen, welches an die zweite Gateelektrode 18b angelegt wird, und dann wandern sie zu dem Ausgang des CCD-Kanals in Abhängigkeit von den Taktsignalen Hϕ1 und Hϕ2, wie dies in Fig. 3E gezeigt ist. Dies bedeutet, daß die Signalladungen, die an einer Stelle des CCD-Kanals 18 entsprechend dem Ende einer horizontalen Linie angekommen sind, auf der die Photo dioden 17 angeordnet sind, zu einer Position des CCD-Kanals 18 entsprechend der nächsten horizontalen Linie, auf der die Photodioden 17 angeordnet sind, und zwar längs des runden Teils des CCD-Kanals 18, wie dies in den Fig. 2C und 2D ver deutlicht ist.

Wenn die Ladung an einer Position des CCD-Kanals entspre chend der letzten horizontalen Linie, auf der die Photo dioden 17 angeordnet sind, angekommen ist, werden die Signalladungen in Strömungsrichtung durch das Schieberegi ster 19 umgekehrt, an welches das Schiebetaktsignal ϕs ange legt wird, und dann werden die Signalladungen zu dem Gleit diffusionsbereich 20a über das erste Ausgabegate 20b in den Signalverarbeitungsbereich 20 übertragen oder sie werden direkt zu dem Gleitdiffusionsbereich 20a über das zweite Ausgabegate 20c in den Signalverarbeitungsbereich 20 über tragen, wie dies in Fig. 3H gezeigt ist.

In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß entspre chend der Darstellung in Fig. 1 die Signalladungen von den Photodioden 17, die auf der ungeradzahligen horizontalen Linie angeordnet sind, nach links wandern und die Signalla dung von den Photodioden 17, die auf der geradzahligen Linie angeordnet sind, nach rechts wandern. Aus diesem Grunde ist zum Zwecke der Erzielung einer genauen Wiedergabe es notwen dig, daß die Signalladungen von den Photodioden 17 auf den ungeradzahligen und geradzahligen horizontalen Linien hin sichtlich ihrer Strömungsrichtungen gleichgemacht werden. Als Folge hiervon sind entsprechend der Darstellung in Fig. 1 die Signalladungen von den Photodioden 17, die auf der geradzahligen horizontalen Linie angeordnet sind, von rechts nach links in der Strömungsrichtung durch das Schieberegi ster 19 umgekehrt, an welches ein Schiebetaktsignal ϕs ein gelegt wird, und dann werden sie über das erste Ausgabegate 20b in den Signalverarbeitungsbereich 20 übertragen, während die Signalladungen von den Photodioden 17, die auf der unge radzahligen horizontalen Linie angeordnet sind, direkt über das zweite Ausgabegate 20c in den Signalverarbeitungsbereich 20 übertragen werden.

Wenn, wie in Fig. 4 gezeigt ist, die Signalladungen von den Photodioden 17, die auf der ungeradzahligen horizontalen Linie angeordnet sind, an dem Ausgang des CCD-Kanals 18 ankommen, ist das Schiebetaktsignal ϕs niedrig, woraus die Bildung einer hohen Potentialbarriere resultiert. Aus diesem Grunde werden die Signalladungen von den Photodioden 17, die auf der ungeradzahligen horizontalen Linie angeordnet sind, direkt über das zweite Ausgabegate 20c übertragen. Wenn andererseits die Signalladungen von den Photodioden 17, die auf der geradzahligen horizontalen Linie angeordnet sind, an dem Ausgang des CCD-Kanals 18 angekommen sind, ist das Schiebetaktsignal ϕs hoch, woraus die Bildung einer niedri gen Potentialbarriere resultiert. Als Folge hiervon werden die Signalladungen von den Photodioden 17, die auf der geradzahligen horizontalen Linie angeordnet sind, hinsicht lich der Strömungsrichtung durch das Schieberegister 19 umgekehrt, an welches das Schiebetaktsignal ϕs angelegt wird, und dann werden sie über das erste Ausgabegate 20b zu dem Gleitdiffusionsbereich 20a übertragen.

Daher wandern nur während eines horizontalen Leerintervalls, in dem die Taktsignale Hϕ1 und Hϕ2 an dem CCD-Kanal 18 ange legt werden, und die gewünschten DC-Pegel in dem geradzahli gen Feld aufrechterhalten werden, die Signalladungen von den Photodioden 17, die auf der geradzahligen horizontalen Linie angeordnet sind, zu dem Schieberegister 19.

Als Folge hiervon werden die Signalladungen von den Photo dioden 17, die auf den ungeradzahligen und den geradzahligen horizontalen Linien angeordnet sind, nicht gleichzeitig über die ersten und zweiten Ausgabegates 20b und 20c übertragen, sondern nur über eines der ersten und zweiten Ausgabegates 20b oder 20c übertragen, und die übertragenen Signalladungen werden in der Reihenfolge in dem Gleitdiffusionsbereich 20a gesammelt.

Die im Gleitdiffusionsbereich 20a gesammelten Signalladungen werden darin zwischengespeichert und werden dann über den Rücksetzdrain 20d in Abhängigkeit von dem Rücksetztaktsignal Rϕ abgegeben, welches an die Rücksetzgateelektrode 20e ange legt wird, wie dies in Fig. 3I gezeigt ist. Zu diesem Zeit punkt tastet der Abtastverstärker 21 die Zustände der Signalladungen ab, welche in dem Gleitdiffusionsbereich 20a in dem Signalverarbeitungsbereich 20 zwischengespeichert sind, und er verstärkt die abgetasteten Zustände der Signal ladungen mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor.

Nach der Erfindung kommt der CCD-Bildsensor bei einem System der Abtastart ohne Zeilensprung zur Anwendung. Es wird ein Übertragungsgate einmal pro Bild durch die Treiberspannung V1 durchgeschaltet, wie dies in Fig. 4D ver deutlicht ist. Dieses Übertragungsgate entspricht einem Teil der zweiten Gateelektrode 18b auf dem Bereich 23 des P-Typs zwischen der Photodiode 17 und dem CCD-Kanal 18.

Wie voranstehend angegeben wurde, werden nach der Erfindung insgesamt vier Taktsignale, zwei HCCD-Taktsignale Hϕ1 und Hϕ2, ein Schiebetaktsignal ϕs und ein Rücksetztaktsignal Rϕ eingesetzt. Daher hat der CCD-Bildsensor nach der Erfindung einen Vorteil gegenüber dem üblichen CCD-Bildsensor der Zwischenzeilenübertragungsbauart, bei welchem insgesamt sie ben Taktsignale, vier VCCD-Taktsignale Vϕ1 bis Vϕ4, zwei HCCD-Taktsignale Hϕ1 und Hϕ2 und ein Rücksetztaktsignal Rϕ erforderlich sind, dahingehend, daß der Aufbau des erfin dungsgemäßen Bildsensors und dessen Taktung vereinfacht sind. Da die Auslegungen der peripheren Einrichtungen zum Betreiben des CCD-Bildsensors als Folge der vorstehend ange gebenen Auslegung nach der Erfindung vereinfacht werden kön nen, lassen sich die Herstellungskosten bei der Herstellung eines Systemes unter Einsatz des CCD-Bildsensors nach der Erfindung herabsetzen. Der CCD-Bildsensor nach der Erfindung kann bei Systemen zur Anwendung kommen, bei welchen eine geringere Auflösung erforderlich ist, wie z. B. bei einer einfachen CCD-Kamera oder einem Videophon, bei dem die Über tragung über eine Telefonleitung erfolgt. Ferner ist die Anwendung bei Spielzeugen möglich, bei welchen man das äußere Erscheinungsbild eines Objektes lediglich zu erkennen braucht, und er kann bei Maschinenüberwachungssystemen der Abtastbauart ohne Zwischenzeilenabtastung eingesetzt werden, bei welchen eine Erkennung einer Position und eine Richtung eines Objektes erforderlich ist.

Claims

1. CCD-Bildsensor mit

a) einer Vielzahl von in regelmäßigen Abständen matrixartig angeordneten Photodetektoren (17),
b) einem CCD-Kanal (18), der einteilig in Zickzack-Form zwischen den benachbarten Zeilen der Photodetektoren (17) ausgebildet ist, um die in den Photodetektoren (17) durch Lichteinfall erzeugten Signalladungen nach deren Übertragung aufzunehmen und nacheinander zu seinem Ende zu überführen,
c) einer Richtungsänderungseinrichtung (19), die dem zur letzten Zeile der Photodetektoren (17) gehören den Abschnitt des CCD-Kanals (18) zugeordnet ist, um die Reihenfolge der aus jeder zweiten Zeile ausgele senen Signalladungen umzukehren, und
d) einer Signalausgabeeinrichtung (20), der zeilenweise abwechselnd die Signalladungen vom Ende des CCD-Kanals (18) und vom Ausgang der Richtungsänderungseinrich tung (19) zugeführt werden.

2. CCD-Bildsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der CCD-Kanal (18) erste und zweite Gateelektroden (18a, 18b) umfaßt, an die jeweils erste und zweite Takt signale (ϕ1, ϕ2) zum Ladungstransport angelegt werden, und daß durch ein Auslesesignal (V1) an den zweiten Gateelektroden (18b) Signalladungen von den Photodetek toren (17) zu dem CCD-Kanal (18) übertragen werden.

3. CCD-Bildsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Gateelektroden (18a, 18b) aus Polysilizium bestehen.

4. CCD-Bildsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Photodetek toren (17) je einen Bereich des N-Typs (17) auf der Oberfläche eines Bereiches (23) des P-Typs, der auf einer Epitaxialschicht (22) des N-Typs ausgebildet ist, aufweisen.

5. CCD-Bildsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der CCD-Kanal (18) gleich mäßig im Abstand angeordnete Potentialbarrierenbereiche (25) umfaßt, die in der Oberfläche ausgebildet sind, wobei die Potentialbarrierenbereiche (25) zum gerichte ten Übertragen der Signalladungen Ladungsträgerkonzen trationen haben, die kleiner als jene des CCD-Kanals (18) sind.

6. CCD-Bildsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalausgabeeinrichtung (20) umfaßt:
einen Gleitdiffusionsbereich (20a) zum Zwischenspeichern der eingegebenen Signalladungen;
ein erstes Ausgabegate (20b), an welches eine konstante Vorspannung angelegt ist, um die Signalladungen von der Richtungsänderungseinrichtung (19) zu dem Gleit diffusionsbereich (20a) durchzulassen,
ein zweites Ausgabegate (20c), an welches eine konstante Vorspannung angelegt ist, um die Signalladungen von dem Ende des CCD-Kanals (18) zu dem Gleitdiffusi onsbereich (20a) durchzulassen,
ein Rücksetzdrain (20d) zum Ableiten der Signalladungen, welche in dem Gleitdiffusionsbereich (20a) zwischenge speichert sind, in Abhängigkeit von einem externen Takt signal, das an eine Rücksetzgateelektrode (20e) angelegt wird.

7. CCD-Bildsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücksetzdrain (20d) und der Gleitdiffusionsbe reich (20a) vom gleichen Leitungstyp sind.

8. CCD-Bildsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Ausgabegate (20b, 20c) und die Rücksetzgateelektrode (20d) aus Polysilizium beste hen.

9. CCD-Bildsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsänderungsein richtung (19) dritte und vierte Gateelektroden (19a, 19b) aufweist, an die ein weiteres externes Taktsignal angelegt wird.

10. CCD-Bildsensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten und vierten Gateelektroden (19a, 19b) aus Polysilizium bestehen.

11. CCD-Bildsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsänderungsein richtung (19) Bereiche (26) aufweist, die Potentialbarrieren zur gerichteten Übertragung der Signalladungen bilden, und daß die Bereiche (26) Ladungsträgerkonzentrationen haben, die kleiner als jene der angrenzenden Bereiche (19) sind.