DE69025651T2

DE69025651T2 - Ansteuerverfahren eines Festkörper-Bildaufnehmers

Info

Publication number: DE69025651T2
Application number: DE69025651T
Authority: DE
Inventors: Tohru Wataanabe
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1990-06-12
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2010-06-13
Also published as: EP0403939A3; EP0403939B1; EP0403939A2; KR910002243A; DE69025651D1; KR100276971B1; US5057926A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ansteuerverfahren eines Festkörper-Bildaufnehmers zur Entladung optischer Ladungen, die in Kanalzonen zur Ausgabe aus letzteren gespeichert sind.

Darlegung des Standes der Technik

Bei herkörninlichen Aufnahmegeräten, wie bei einer Fernsehkamera, die einen Festkörper-Bildaufnehmer verwendet, ist es erdacht worden, die Belichtungssteuerung elektronisch unter Verwendung eines Arbeitsprinzips eines CCD (ladungsgekoppelter Baustein) auszuführen. Wie beispielsweise in dem Dokument JP-A 63 024 764 offenbart, wird ein Verfahren zur Belichtungssteuerung durch Übertragung und Entladung optischer Ladungen bewirkt, die in einem Bildaufnehmerabschnitt gespeichert sind, bis zu einem Punkt einer Periode der fotoelektrischen Wandlung für jede Vertikalabtastperiode und durch Speichern optischer Ladungen, die durch Bewirkung der fotoelektrischen Wandlung während der verbleibenden Periode der fotoelektrischen Wandlung gewonnen werden. Das heißt, die Periode der fotoelektrischen Wandlung wird entsprechend einer Änderung der Entladezeit der optischen Ladung ausgedehnt oder verkürzt, und die Zeit der Entladung der optischen Ladung wird entsprechend dem Pegel eines Ausgangssignals vom CCD eingestellt.
Mit einem derartigen Verfahren der Ansteuerung eines CCD- Festkörper-Bildaufnehmers wird in unnötiger Weise die optische Ladung in dem Bildaufnehmerabschnitt entladen, indem diese in einer Richtung übertragen wird, die derjenigen Richtung entgegengesetzt ist, bei der das Lesen und die Übertragung bewirkt wird. Bei der Entladung der optischen Ladung durch Übertragung in entgegengesetzter Richtung begegnet man jedoch dem Problem, daß während der Übertragung und der Entladung in gleicher Weise wie beim Lesen und Übertragen Verwaschungen auftreten. Aus diesem Grund sind verschiedene Verfahren der Entladung optischer Einrichtungen erdacht worden, bei denen Verwaschungen nicht auftreten.
Die Schrift EP-A-0 265 925 offenbart eine elektronische Stehbildkamera mit einer CCD-Einrichtung, bei der Ladungen von fotoempfindlichen Pixeln (21a, 21b) zu einer Übertragungseinheit (23) übertragen werden. In der Übertragungseinheit (23) werden die Ladungen in entgegengesetzter Richtung in Richtung eines Drainanschlusses (27) in der Weise entladen werden, daß die elektronische Stehbildkamera so arbeitet, als hätte sie einen mechanischen Verschluß.
Die Schrift EP-A-0 265 271 offenbart einen Festkörper- Bildaufnehmer, bei dem eine Spannung zwischen ein Siliziumsubstrat (1) und eine Zone (2) des p-Typs angelegt wird. Diese Spannung wird in der Weise gesteuert, daß die gegenwärtige Ladung in einer Ladeakkumulationszone (3) entladen wird, bis das Siliziumsubstrat (1) eine Potentialsperre zwischen dem Siliziumsubstrat (1) und der p-Zone (2) beseitigt.
In der japanischen Patentanmeldung JP-A-2 247 183, veröffentlicht am 8. 11. 90, die vom hiesigen Anmelder hinterlegt wurde, wird ein Festkörper-Bildaufnehmer mit einer Überlauf-Drainstruktur des Horizontaltypes vorgeschlagen, wobei der Drainanschluß parallel mit einem Speicher- und Übertragungskanal des Bildaufnahmeabschnitts angeordnet ist, wobei eine Potentialsperre zwischen dem Speicherkanal und einem Überlauf-Drainanschluß gelöscht wird, bevor die optische Ladung von dem Speicher- und Übertragungskanal zum Überlauf- Drainanschluß entladen wird.
Fig. 3 zeigt eine Frontaufsicht des wesentlichen Abschnitts eines Festkörper-Bildaufnehmers, der das zuvor beschriebene Ansteuerverfahren anwendet, und Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X' von Fig. 3. Hier ist ein Bildabschnitt eines CCD des Bildübertragungstyps mit einer Kreuzgitterstruktur dargestellt.
Eine Vielzahl von Kanalstoppern 2 sind auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrates 1 des p-Types parallel zueinander mittels lokaler Oxidation von Silizium (LOCOS) angeordnet, wobei ein Überlauf-Drainageschluß 3 an jedem Kanalstopper 2 gebildet ist. Eine Kanalzone 4 des n-Typs ist zwischen benachbarten Kanalstoppern 2 durch einen Diffusionsprozess gebildet. Eine Vielzahl von Elektroden unterer Ebene sind parallel auf den Kanalzonen 4 in einer senkrechten Richtung zum Kanalstopper 2 vorgesehen, und eine Vielzahl von Elektroden der oberen Schicht 6 sind entlang der jeweiligen Kanalstopper 2 vorgesehen. Ein vorkragender Abschnitt zur Bedeckung eines jeden Spaltes zwischen benachbarten Elektroden 5 der unteren Schicht ist auf jeder der Elektroden 6 der oberen Schicht in einer solchen Weise gebildet, daß die benachbarten der Elektroden 6 der oberen Schicht einen Versatz bilden.
Die Elektroden 5, 6 werden durch Impulse mittlels eines 4-phasigen Übertragungstaktes φF1 bis φF4 angesteuert, und die übertragungstakte φF1φ φF3 und übertragungstakte φF2, φF4 werden abwechselnd an die Elektroden 6 der oberen Schicht bzw. die Elektroden 5 der unteren Schicht angelegt. Darüber hinaus wird ein Potentialsteuertakt φOFD an den Überlauf-Drainageschluß 3 angelegt. Wenn elektrische Ladung in dem Kanalzone 4 durch Einstellen des Potentials des Übertragungstaktes φF1 auf einen H- Pegel gespeichert wird, und das Potential des Steuertaktes auf L- Pegel gesetzt wird, wobei das Potential innerhalb des Substrates 1 unbedeutend zwischen dem Kanalzone 4 und dem Überlauf- Drainanschluß 3, wie in Fig. 5 dargestellt, wodurch eine Potentialsperre gebildet wird. Folglich fließt die optische Ladung, die in den Lichtempfangszone 7 auftritt, unter den vorspringenden Abschnitten der Elektroden der unteren Schicht 6 entlang des Gradenten des Potentials und wird in den Kanalzonen 4 gespeichert.
Wenn zwischenzeitlich die optische Ladung in den Kanalzonen 4 zu entladen ist, wird die Potentialsperre zwischen der Kanalzone 4 und dem Überlauf-Drainanschluß gelöscht, indem das Potential des übertragungstaktes φF1 auf L-Pegel gesetzt wird und
das Potential des Steuertaktes φOFD auf H-Pegel, entgegengesetzt zum Fall des Speicherns, wie in Fig. 5 dargestellt. Wenn die Potentialsperre verschwindet, fließt die optische Ladung in der Kanalzone 4 zu den Überlauf-Drainanschlüssen 3, den Potentialgradienten entlang. Folglich wird die optische Ladung innerhalb der Kanalzone 4 entladen.
Mit einem derartigen Verfahren des Entladens optischer Ladung ist es möglich, die gesamte optische Ladung in dem Bildaufnahmeabschnitt im wesentlichen gleichzeitig zu löschen, und dies innerhalb eines sehr kurzen Zeitabschnittes, so daß das Verwaschen im wesentlichen unterdrückt wird, im Gegensatz zum Verfahren der Entladung optischer Ladung durch umgekehrte Übertragung.
Wenn es jedoch der optischen Ladung möglich ist, aus den Kanalzonen 4 in die Überlauf-Drainanschlüsse 3 zu fließen, gibt es die Fälle, bei denen die überflüssige optische Ladung in den Kanalzonen 4 zurückbleibt. Dies ist der Verunreinigungskonzentration zuzuschreiben, die in einer solchen wie den Kanalzonen 4 und den Überlauf-Drain-Anschlüssen 3 sowie Toleranzen bei der Herstellung in der Stärke der LOCOS- Abschnitte der Kanalstopper 2 und dgl., wodurch Bereiche geschaffen werden, bei denen die Potentialsperre zwischen dem Kanalbereich 4 und dem für das Verschwinden verantwortliche Überlauf-Drainanschluß 3, und Bereiche, bei denen es schwierig ist, diese zum Verschwinden zu bringen. Wenn das Potential an jedem Bereich einheitlich gemacht wird, dann bleibt die optische Ladung in Bereichen, bei denen die Potentialsperre schwierig ist zum Verschwinden zu bringen ist. Um zu Vermeiden, daß die optische Ladung auf diese Weise verbleibt, muß eine sehr hohe Potentialdifferenz, die die Potentialsperre zwischen dem Kanalbereich und dem Überlauf-Drainanschluß 3 hinreichend verschwinden läßt, zwischen dem Kanalbereich und dem Überlauf- Drainanschluß 3 für alle diese Bereiche vorgesehen werden. Folglich taucht das Problem auf, daß die Spannung des Ansteuerimpulses zur Ansteuerung der CCD unvorteilhaft hoch wird.
Darüber hinaus ist in der japanischen Patentanmeldung JP-A-2 274 184, veröffentlicht am 08.11.1990, eingereicht vom gegenwärtigen Anmelder, ein Festkörper-Bildnehmer mit einer Überlauf-Drainstruktur des vertikalen Typs vorgeschlagen, mit Kanalbereichen, die seperat in einem Diffusionsbereich eines Halbleitersubstrats gebildet sind, indem das Potential des Halbleitersubstrats da angehoben wird, wo die Überlauf- Drainanschlüsse gebildet sind, wobei die Potentialsperre zwischen dem Speicher-und Übertragungskanal und dem Halbleitersubstrat ausgelöscht ist, um die optische Ladung aus dem Speicher-und Übertragungskanal auf die Seite des Halbleitersubstrats zu entladen.
Fig. 8 ist eine Frontaufsicht eines wesentlichen Abschnittes eines CCD-Festkörper-Bildaufnehmers, die von dem zuvor beschriebenen Ansteuerverfahren Gebrauch macht, und Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X' von Fig. 8. Hier ist ein Bildaufnehmerabschnitt eines CCD des Bildübertragungstyps dargestellt.
Ein p-Quellbereich 22 ist auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats 21 des n-Typs gebildet, eine Vielzahl von Kanalstoppbereichen 23 des p-Typs sind in dem p-Quellbereich 22 parallel zueinander angeordnet. Ein Diffusionsbereich 24 des n-Typs ist zwischen benachbarten Kanalstoppbereichen 23 gebildet, wodurch ein Speicher-und Übertragungskanalbereich eines Einbettungstyps gebildet ist. Übertragungselektroden 25a, 25b sind auf dem Diffusionsbereich 24 über einen Isolierfilm 26 in einer Richtung senkrecht zum Kanalstoppbereich 23 gebildet. Diese Übertragungselektroden 25a, 25b bilden eine Doppelschichtstruktur, und die Oberschicht-Übertragungselektrode 25b hat ihre Breite an die des Kanalstoppbereichs 23 angenähert und ist durch Spreizung benachbarter auf den Oberschicht- Übertragungselektroden 25a aufgebaut. Diese Übertragungselektroden 25a, 25b werden durch Impulse mittels eines 4-Phasen-Übertragungstaktes φF1 bis φF4 angesteuert, die sequentiell an die jeweiligen Übertragungselektroden 25a, 25b angelegt werden.
Zwischenzeitlich wird ein Potentialsteuertakt φsub an das Halbleitersubstrat 21 angelegt, und der p-Quellbereich 22 wird auf das Massepotential über den Kanalstoppbereich 23 gesichert. Fig. 10 veranschaulicht den Zustand des Potentials bei der Linie Y-Y' (in Fig. 9) zu der Zeit, wenn auf diese Weise der Potentialsteuertakt φsub an das Halbleitersubstrat 21 angelegt wird und ein spezifisches Potential an den p-Quellbereich angelegt wird. Zu dieser Zeit wird die Übertragungselektrode 25b auf einem Pegel gehalten, der um einen feststehenden Wert in Hinsicht auf den Massepegel höher ist, und das Halbleitersubstrat 21 wird auf einem niedrigen Potential gehalten, wodurch eine Potentialsperre in der Nähe des p- Quellbereichs 22 gebildet wird. Folglich wird eine optische Ladung e in einer Potentialquelle gespeichert, die zwischen dieser Potentialsperre und der Potentialsperre auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet ist. Die Übertragung dieser optischen Ladung e wird bewirkt durch Veränderung des Potentials einer jeden Übertragungselektrode 25a, 25b innerhalb des Bereichs, in dem die Potentialsperre in der Nähe der p- Quellbereichs 22 in der Lage ist, eine hinreichende Höhe beizubehalten.
Wenn hier das Potential der Übertragungselektroden 25a, 25b unter einen feststehenden Pegel gesetzt wird, und das Potential des Halbleitersubstrats 21 hochgesetzt wird, dann ist das Potential an der Oberfläche des Halbleitersubstrats zu vernachlassigen, wie es durch die gebrochene Linie in Fig. 10 dargestellt ist, mit dem Ergebnis, daß das Potential in dem Diffusionsbereich 24 vernachlässigbar wird. Also verschwindet die Potentialsperre in der Nähe des p-Quellbereichs 22, und die gesamte optische Ladung e fließt auf die Seite des Halbleiterssubstrats 21. Folglich kann die Entladung der optischen Ladung e, die in dem Speicher-und Übertragungskanal gespeichert ist, durch Verminderung des Potentials der Übertragungselektroden 25a, 25b bewirkt werden.
Gemäß einem derartigen Verfahren der Entladung optischer Ladung ist es möglich, die gesamte optische Ladung in dem Bildaufnahmeabschnitt im wesentlichen gleichzeitig zu entladen, und zwar innerhalb einer sehr kurzen Zeit, so daß die Verwaschung im wesentlichen unterdrückt wird, im Gegensatz zum Verfahren der Entladung optischer Ladung durch umgekehrte Übertragung.
Wenn jedoch die optische Ladung von den Diffusionsbereichen 24 auf die Seite des Halbleitersubstrats 21 fließen kann, gibt es den Fall, daß überflüssige optische Ladung in dem Diffusionsbereichen 24 verbleibt, in gleicher Weise, wie zuvor zur horizontalen Überlauf-Drainstruktur beschrieben. Hiefür ist die Verunreinigungskonzentration verantwortlich, die in einem solchen Diffusionsbereich 24 enthalten ist, und aufgrund der p- Quellbereiche 22 sowie Toleranzen bei der Herstellung der Stärke dieser beiden Bereichstypen 24, 22 und dgl., wodurch Bereiche geschaffen werden, bei denen die Potentialsperre in der Nähe des P-Quellbereichs 22 anfällig ist, zu verschwinden, und andere Bereiche, bei denen es schwierig ist, das Verschwinden zu bewirken. Wenn das Potential bei jedem Bereich gleich gestaltet ist, verbleibt die optische Ladθng in Bereichen, bei denen die Potentialsperre schwer überwunden werden kann Zur Vermeidung des Verbleibens der optischen Ladung muß eine sehr hohe Potentialdifferenz, die die Potentialsperre in der Nähe der p- Quellbereichs 22 zum Verschwinden bringt, zwischen dem Diffusionsbereich 24 und dem Halbleitersubstrat 21 für alle diese Bereiche vorgesehen werden. Folglich tritt das Problem auf, daß die Spannung des Ansteuerimpulses zur Ansteuerung der CCD unvorteilhaft hoch wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ansteuerverf ahren eines Festkörpers-Bildaufnehmers zu schaffen, das einen Überlauf-Drainanschluß des horizontalen oder vertikalen Typs aufweist, wie es in den Patentansprüchen 1 bzw. 8 angegeben ist.
Mit dem Verfahren der Ansteuerung eines Festkörper- Bildaufnehmers nach der vorliegenden Erfindung wird in dem Prozeß, bei dem die in dem Kanalbereich gespeicherte optische Ladung in eine entgegengesetzte Richtung zur Leserichtung übertragen wird, wird die optische Ladung wird zum Überlauf- Drainanschluß des Halbleitersubstrats entladen, so daß somit die optische Ladung in einem Bereich verbleibt, in dem eine Potentialsperre zwischen dem Kanalbereich und dem Überlauf- Drainanschluß oder zwischen dem Kanalbereich und dem Halbleitersubstrat schwer zu beseitigen ist, in einem Bereich entladen werden kann, in dem die Potentialsperre im Übertragungsweg leicht zu beseitigen ist. Von daher ist es nicht erforderlich, die Potentialsperre zwischen dem Kanalbereich über dem Überlauf-Drainanschluß zu löschen oder zwischen dem Kanalbereich und dem Halbleitersubstrat über die gesamten Bereiche. Folglich wird es möglich, die optische Ladung im wesentlich mit einem Ansteuerimpuls eines niedrigen Pegels vollständig zu entladen.
Obige und andere Merkmale, Kennzeichen und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung offenbar.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Bildaufnehmers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eines Ansteuerungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Zeittafel des Betriebs gemäß Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Frontaufsicht eines wesentlichen Abschnitts eines CCD-Festkörper-Bildaufnehmers;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X' von Fig. 3;
Fig. 5 ist ein Diagramm eines Potentials des CCD-Festkörper- Bildaufnehmers;
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild eines Bildaufnehmers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des Ansteuerverfahrens nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist eine Zeittafel des in Fig. 6 gezeigten Betriebs;
Fig. 8 ist eine Frontaufsicht eines wesentlichen Abschnitts eines CCD-Festkörper-Bildaufnehmers;
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X' von Fig. 8; und
Fig. 10 ist ein Potentialdiagramm in dem CCD-Festkörper- Bildaufnehmer.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Bildaufnehmers in einem ersten Ausführungsbeispiel zur Bewirkung automatischer Belichtungssteuerung unter Verwendung eines Ansteuerverfahrens eines Festkörper-Bildaufnehmers nach der vorliegenden Erfindung.
Ein CCD-Festkörper-Bildaufnehmer 10 wandelt auf fotoelektrischen Wege ein an einen Bildaufnehmerabschnitt angelegtes Bild und gibt ein Bildsignal X(t) ab, in dem gewonnene optische Ladungen gelesen werden und für einen feststehenden Zeitabschnitt angesteuert werden und stetig in der Einheit eines Bildes gemacht werden. Das Bildsignal X(t) wird der Verarbeitung, beispielsweise der Abtast-Haltung und Gammakorrektur mittels einer Signalverarbeitungsschaltung 11 unterzogen und wird an eine externe Einrichtung als Bildsignal Y(9) ausgegeben.
Der CCD (ladungsgekoppelte Baustein) 10 hat eine Überlauf- Drainstruktur des Horizontaltyps, die in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, und wird angesteuert durch Impulse mitels verschiedener Takte. Ein Vorwärtsübertragungstakt φF aus einer Lesetakt-Erzeugungsschaltung 12 und einem Umkehr- Übertragungstakt φB aus einer Entladetakt-Erzeugungsschaltung 13 werden jeweils an Übertragungselektroden geliefert, d. h., an die Elektroden 5, 6 eines Bildaufnehmerabschnitts in Fig. 3. Des weiteren wird ein Potentialsteuertakt φOFD aus einer Steuertakt- Erzeugungsschaltung 14 an Überlauf-Drainanschluß 3 des CCD 10 angelegt. Angelegt an diese Takterzeugungsschaltungen 12, 13, 14 werden ein Lesezeitsignal FT und ein Entladezeitsignal RT, das jeweils aus einer Lesezeit-Einstellschaltung 14 bzw. einer Entladezeit-Einstellschaltung 16 geliefert werden, und die Takterzeugungsschaltungen 12, 13, 14 arbeiten somit gemäß dem Lesezeitsignal FT bzw. dem Entladezeit RT.
Das heißt, wenn das Lesezeitsignal FT in die Lesetakt- Erzeugungsschaltung 12 eingegeben wird, wird der Vorwärts- Übertragungstakt φF aus der Takterzeugungsschaltung 12 an die Übertragungselektroden des Bildaufnehmerabschnitts geliefert, die in dem Kanalbereich 4 des CCD 10 gespeicherte optische Ladung wird in einer Leserichtung mittels des Vorwärts- Übertragungstaktes φF übertragen. Wenn darüber hinaus das Entladezeitsignal RT in die Entladetakt-Erzeugungsschaltung 13 eingegeben wird, wird der Umkehr-Übertragungstakt φB aus der Entladetakt-Erzeugungsschaltung 13 an die Übertragungselektroden des Bildaufnehmerabschnitts geliefert, und der Potentialsteuertakt φOFD wird aus der Steuertakt- Erzeugungsschaltung 14 an den Überlauf-Drainanschluß geliefert. Im Ergebnis wird die in dem Kanalbereich gespeicherte optische Ladung in zur Leserichtung entgegengesetzter Richtung übertragen und wird zum Überlauf-Drainanschluß mittels des Elektrodensteuertaktes φOFD entladen.
Hier werden das Potential des Umkehr-Übertragungstaktes φB bzw. das Potential des Potentialsteuertaktes φOFD auf L-Pegel bzw. H-Pegel im Vergleich zum Potential zur Zeit der Speicherung der optischen Ladung gesetzt, und werden auf einen Potentialpegel gesetzt, der zur Auslöschung einer Potentialsperre zwischen dem Kanalbereich 4 und dem Überlauf- Drainanschluß 3 zur Auslöschung ausreichend ist.
Zwischenzeitlich stellt eine Belichtungs- Bestimmungsschaltung 17 eine Belichtung des aus dem CCD 10 gewonnenen Bildsignals X(t) fest, und wenn die Belichtung über einem vorbestimmten geeigneten Bereich liegt, liefert die Belichtungs-Bestimmungsschaltung 17 ein Belichtungs- Unterdrückungssignal CLOSE an eine Entladezeit-Einstellschaltung 16, wohingegen bei niedrigerem als dem geeigneten Bereich die Belichtungs-Bestimmungsschaltung 17 ein Belichtungsbeschleunigungssignal OPEN an die Entladezeit- Einstellschaltung 16 liefert. Nach Empfang des Belichtungs- Unterdrückungssignals CLOSE verzögert die Entladezeit- Einstellschaltung 16 ein Zeitausgangssignal des Entladezeitsignals RT, wohingegen nach Empfang des Belichtungs- Beschleunigungssignals OPEN die Schaltung 16 die Ausgangszeit des Entlade-Zeitsignals RT verlängert, wodurch die Belichtungszeit richtig eingestellt wird.
Fig. 9 ist eine Zeittafel, die den Betrieb gemäß Fig. 1 veranschaulicht.
Das Lesezeitsignal FT hat einen Zeitimpuls a zu einer vorbestimmten Zeit während einer Austastperiode des Vertikalabtastsignals VD, und die Lesetakt-Erzeugungsschaltung 12 erzeugt einen Taktimpuis b, der die optische Ladung eines Ein- Bild-Abschnitts in vertikaler Richtung nach Empfang dieses Zeitimpulses a überträgt. Das Entladezeitsignal RT hat einen Zeitimpuls c zu einer vorbestimmten Zeit während der Vertikalabtastperiode, und die optische Ladung, die bis dann aufgespeichert ist, wird zu dieser Zeit entladen. Die vorgesehene Anordnung ist derart, daß die Zeit, zu der der Zeitimpuis c erzeugt wird, von dem Belichtungs-Steuersignal CLOSE aus der Belichtungs-Bestimmungsschaltung 17 verzögert wird bzw. vorangetrieben wird durch die Belichtungs- Beschleunigungssignal OPEN. Wenn der Zeitimpuls c zur Entladetakt-Erzeugungsschaltung 13 in die Steuertakt- Erzeugungsschaltung 14 eingegeben wird, dann steigt der Potentialsteuertakt φOFD während einer Austastperiode eines Horizontalabtastsignals HD an, und fällt gleichermaßen während einer Austastperiode nach einer feststehenden Periode ab (hier ein Zyklus des Horizontalabtastsignals HD). Der Umkehr- Übertragungstakt φB erzeugt einen Taktimpulse d während einer Austastperiode des Horizontalabtastsignals HD während der Zeitperiode, nach der Potential-Steuertakt φOFD angestiegen ist, bis er fällt. Während der Entladung der optischen Ladung wird das Potential des Überlaufdrains mittels Potentialsteuertakt φOFD erhöht, wodurch ein tiefes Potential gebildet wird. Die optische Ladung in dem Kanalbereich wird in die entgegengesetzte Richtung in einem Zustand übertragen, bei dem Somit die Potentialsperre zwischen dem Kanalbereich und dem Überlaufdrainanschluß beseitigt ist. Wenn folglich irgend ein Bereich, bei dem die Potentialsperre nicht vollständig beseitigt wurde, und die optische Ladung folglich verbleibt, wenn diese innen wohnende Ladung in einen Bereich eintritt, wo die Potentialsperre beseitigt ist, während die innen wohnende Ladung während eines feststehenden Abschnitts übertragen wurde, daß die innen wohnende Ladung zum Überlauf-Drainanschluß entladen wird. Die Zeitperiode nach Abschluß dieser Entladungsperiode, bis der Vorwärtsübertragungstakt φF den Taktimpuls b erzeugt, wird als Belichtungszeit E eingestellt, und die optische Ladung eines Ein- Bild-Abschnitts wird während dieser Zeit E gespeichert.
Da es nach dem zuvor beschriebenen Ansteuerverfahren ausreicht, wenn die optische Entladung aus dem Kanalbereich zu dem Überlaufdrainanschluß entladen ist zu einem Abschnitt eines feststehenden Abschnitts, wo die optische Ladung mittels des Umkehrübertragungstaktes φB übertragen wird, selbst wenn es einen Bereich gibt, wo die optische Ladung schwierig zu entladen ist, teilweise aufgrund der Toleranzen bei der Herstellung des CCD 10, ist es möglich, eine Potentialsteuerung entsprechend diesem Bereich zu bewirken und die Ansteuerimpulsspannung herunterzusetzen.
Obwohl in diesem Ausführung eine Beschreibung für den Fall gegeben wurde, bei dem die Entladezeit der optischen Entladung entsprechend der Belichtungszeit des CCD gemacht wurde (automatische Belichtungssteuerung), sei angemerkt, daß eine elektronische Belichtung mit variabeler Geschwindigkeit unter Verwendung des Ansteuerverfahrens nach der vorliegenden Erfindung realisiert werden kann. In diesem Falle kann ein Stehbild einer vorbestimmten Verschlußgeschwindigkeit durch manuelle Einstellung der Entladezeit erzielt werden.
Da die optische Ladung, die in dem Kanalbereich verbleibt, entladen werden kann an das uberlaufdrainanschluß ohne Erhöhung der Ansteuerspannung ist es somit gemäß dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel möglich, die optische Entladung mit hoher Effizienz zu entladen, so daß es leicht möglich ist, die Verlängerung/Verkürzungssteuerung der Belichtungszeit zu realisieren.
Da darüber hinaus die Ansteuerspannung auf einen niedrigen Pegel gesetzt werden kann, kann eine Schaltung zur Erzeugung des Steuertaktes leicht eingerichtet werden, so daß eine Kostensenkung möglich ist.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild eines Bildaufnehmers in einem zweiten Ausführungsbeispiel zur Bewirkung automatischer Belichtungssteuerung unter Verwendung eines Ansteuerverfahrens eines Festkörper-Bildaufnehmers nach der vorliegenden Erfindung.
Ein CCD-Festkörper-Bildaufnehmer 30 setzt auf fotoelektrischen Wege ein an einen Bildaufnehmerabschnitt angelegtes Bild um und gibt ein Bildsignal X(t) aus, in dem die erzeugte optische Ladung für jede feststehende Zeitperiode stetig in der Einheit eines Bildes gelesen und angesteuert wird. Das Bildsignal X(t) wird der Verarbeitung wie der Abtastung und Haltung und Gammakorrektur mittels einer Signalverarbeitungsschaltung 11 unterzogen und wird an ein externes Gerät als Bildsignal Y(9) abgegeben.
Der CCD 30 hat eine in den Figuren 8 und 9 dargestellte Überlauf-Drainstruktur des vertikalen Typs und wird durch Impulse mittels verschiedener Takte angesteuert. Ein Vorwärts- Übertragungstakt φF aus einer Lesetakt-Erzeugungsschaltung 32 und ein Umkehr-Übertragungstakt 4)B aus einer Entladetakt- Erzeugungsschaltung 33 werden jeweils an Übertragungselektroden eines Bildabschnittes angelegt. Des weiteren wird ein Potential- Steuertakt φsub aus einer Steuertakt-Erzeugungsschaltung 34 an ein Überlauf-Drainanschluß 3 der CCD 30 angelegt. An diese Takterzeugungsschaltungen 32, 33, 34 wird ein Lese-Zeitsignal FT und ein Entlade-Zeitsignal RT angelegt, das jeweils aus einer Lesezeit-Einstellschaltung bzw. einer Entladezeit- Einstelischaltung 36 geliefert wird, und die Takterzeugungsschaltungen 32, 33, 34 arbeiten somit gemäß dem Lesezeitsignal FT und dem Entladezeitsignal RT.
Das heißt, wenn das Lesezeitsignal FT in die Lesetakt- Erzeugungsschaltung 32 eingegeben wird, wird der Vorwärts- Übertragungstakt φF aus der Lesetakt-Erzeugungsschaltung 32 an die Übertragungselektroden des Bildabschnittes gelegt, und in dem Kanalbereich 24 gespeicherte optische Ladung des CCD 30 wird in Leserichtung mittels des Vorwärts-Übertragungstaktes φF übertragen. Wenn darüber hinaus das Entlade-Zeitsignal RT in die Entladetakt-Erzeugungsschaltung 33 eingegeben wird, wird der Umkehr-Übertragungstakt φB aus der Entlade-Takt- Erzeugungsschaltung 33 an die Übertragungselektroden des Bildaufnehmerabschnitts angelegt, und der Potentialsteuertakt φsub wird aus der Steuertakt-Erzeugungsschaltung 34 an das Halbleitersubstrat angelegt. Als Ergebnis wird die in dem Kanalbereich 24 gespeicherte optische Ladung in entgegengesetzter Richtung zur Leserichtung übertragen und wird mittels des Elektrodensteuertaktes φsub zum Halbleitersubstrat übertragen.
Hier wird das Potential des Umkehr-Übertragungstaktes φ und das Potential des Potentialsteuertaktes φsub jeweils auf L-Pegel bzw. H-Pegel im Vergleich zu dem Potential zur Zeit des Speicherns der optischen Ladung gesetzt, und auf die Potentialpegel, die zur Überwindung der Potentialsperre zwischen dem Kanalbereich 24 und dem Halbleitersubstrat 23 ausreichen.
Zwischenzeitlich stellt eine Belichtungs- Bestimmungsschaltung 37 eine Belichtung des Bildsignals X(t) fest, das aus dem CCD 30 gewonnen wurde, und wenn die Belichtung über einem vorbestimmten geeigneten Bereich liegt, liefert die Belichtungs-Bestimmungsschaltung 37 ein Belichtungs- Unterdrückungssignal CLOSE an eine Entladezeit-Einstellschaltung 36, während wenn es weniger als der geeignete Bereich ist, die Belichtungs-Bestimmungsschaltung 37 ein Belichtungs- Beschleunigungssignal OPEN an die Entladezeit-Einstellschaltung 36 liefert. Nach Empfang des Belichtungs-Unterdrückungssignals CLOSE verzögert die Entladezeit-Einstelischaltung 36 ein Zeitausgangssignal des Entladezeitsignals RT, während nach Empfang des Belichtungs-Beschleunigungssignals OPEN die Schaltung 36 das Zeitausgangssignal des Entladezeitsignals RT vorrückt, wodurch die Belichtungszeit eingestellt wird.
Fig. 7 ist eine Zeittafel, die den Betrieb gemäß Fig. 6 veranschaulicht.
Das Lesezeitsignal FT hat einen Zeitimpuis a zu einer vorbestimmten Zeit während einer Austastperiode des Vertikalabtastsignals VD, und die Lesetakt-Erzeugungsschaltung 32 erzeugt einen Taktimpuis b, der die optische Ladung eines Ein- Bild-Abschnitts in vertikaler Richtung nach Empfang dieses Zeitimpulses a überträgt. Das Entladezeitsignal RT hat einen Zeitimpuls c zu einer vorbestimmten Zeit während der Vertikalabtastperiode, und die bis dahin aufgespeicherte optische Ladung wird zu dieser Zeit entladen. Die vorgesehene Anordnung ist solchermaßen, daß die Zeit, zu der dieser Zeitimpuls c erzeugt wird, um die das Belichtungs-Steuersignal CLOSE aus der Belichtungs-Bestimmungsschaltung verzögert wird, und vorgerückt wird durch das Belichtungs-Beschleunigungssignal OPEN. Wenn der Zeitimpuls c in die Entladezeit- Erzeugungsschaltung 33 und in die Steuertakt-Erzeugungsschaltung 34 eingegeben wird, steigt der Potentialsteuertakt φsub während einer Austastperiode des Horizontalabtastsignals an, und fällt gleichermaßen während einer Austastperiode nach einer festen Periode ab (hier ein Zyklus des Horizontalabtastsignals HD). Der Umkehr-Übertragungstakt φB erzeugt einen Taktimpuls d während einer Austastperiode des Horizontalabtastsignals HT während der Zeitperiode, nachdem der Potentialsteuertakt φsub angestiegen ist, bis er abfällt. Während der Entladung der optischen Ladung wird das Potential des Halbleiterssubstrats mittels des Potential-Steuertaktes φsub angehoben, wodurch ein tiefes Potential gebildet wird. Somit wird die optische Ladung in dem Kanalbereich in entgegengesetzter Richtung in einem Zustand übertragen, bei dem die Potentialsperre zwischen dem Kanalbereich und dem Halbleitersubstrat beseitigt ist. Wenn folglich irgend ein Bereich, bei dem die Potentialsperre nicht vollständig beseitigt ist, und die optische Ladung folglich verbleibt, wenn diese Restladung in einen Bereich eintritt, wo die Potentialsperre beseitigt worden ist, während diese Restladung während eines festen Abschnitts übertragen wird, dann wird diese Restladung auf das Halbleitersubstrat entladen. Die Zeitperiode nach Abschluß der Entladeperiode bis der Vorwärts- Übertragungstakt φF den Taktimpuls b erzeugt, wird als Belichtungszeit E eingestellt, und die optische Ladung eines Ein- Bild-Abschnitts wird während dieser Zeit E gespeichert.
Da es ausreicht, wenn die optische Ladung aus dem Kanalbereich zum Halbleitersubstrat zu einem Abschnitt eines feststehenden Abschnittes nach dem zuvor beschriebenen Ansteuerverfahren entladen wird, wobei die optische Ladung mittels des Umkehr-Übertragungstaktes φB übertragen wird, selbst wenn es keinen Bereich gibt, in dem sich die optische Ladung aufgrund der Herstellabweichungen des CCD 30 schwer teilweise entladen läßt, ist es möglich, eine Potentialsteuerung in Übereinstimmung mit dem Bereich zu erzielen und die Ansteuerimpulsspannung herabzusetzen.
Obwohl in diesem Ausführungsbeispiel eine Beschreibung für den Fall gegeben wurde, bei dem die Entladezeit der optischen Ladung gemäß der Belichtung des CCD 30 erfolgt (automatische Belichtungssteuerung), sei angemerkt, daß ein elektronischer Verschluß variabeler Geschwindigkeit realisiert werden kann, indem das Ansteuerverfahren nach der vorliegenden Erfindung angewandt wird. In diesem Falle kann ein Stehbild einer vorbestimmten Verschlußgeschwindigkeit durch manuelle Einstellung der Entladezeit erzielt werden.
Da die optische Ladung, die in dem Kanalbereich verbleibt, gemäß dem zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel somit auf das Halbleitersubstrat entladen werden kann, ohne dabei die Ansteuerspannung zu erhöhen, ist es möglich, die optische Entladung mit hoher Effizienz zu entladen, so daß es leicht möglich ist, die Verlängerungs-/Verkürzungs-Steuerung der Belichtungszeit zu realisieren.
Da darüber hinaus die Ansteuerspannung auf einen niedrigen Wert gesetzt werden kann, kann eine Schaltung zur Erzeugung des Ansteuertaktes leicht eingerichtet werden, so daß eine Kosteneinsparung möglich ist.
Offenbart ist ein Ansteuerverfahren eines Festkörper- Bildaufnehmers zur Entladung optischer Ladung, die in einem Kanalbereich eines Festkörper-Bildaufnehmers gespeichert ist, um eine Belichtung einzustellen. In einem Festkörper-Bildaufnehmer mit Überlauf-Drainstruktur des Horizontaltyps bei dem ein Überlauf-Drainanschluß zu einer Kanalsperre gebildet ist, um einen Kanalbereich zu teilen, wird optische Ladung, die in dem Kanalbereich gespeichert ist, in entgegengesetzter Richtung zur Leserichtung während einer Vertikalabtastperiode übertragen, und eine Potentialsperre zwischen dem Kanalbereich und dem Überlauf- Drainanschluß wird während Periode der Übertragung der optischen Ladung beseitigt, wodurch die optische Ladung entladen wird. Die optische Ladung, die wieder in dem Kanalbereich gespeichert ist, wird in Leserichtung innerhalb der Austastperiode während der Vertikalabtastperiode übertragen. In einem Ansteuerverfahren eines Festkörper-Bildaufnehmers mit Überlauf-Drainstruktur des Vertikaltyps, bei dem ein Kanalbereich durch Teilung in einen Deffusionsbereich auf einem Halbleitersubstrat gebildet ist, wird in den Kanalbereich gespeicherte optische Ladung in entgegengesetzter Richtung zur Leserichtung während einer Vertikalabtastperiode übertragen, und eine Potentialsperre zwischen dem Kanalbereich und dem Halbleitersubstrat wird während der Periode der Übertragung der optischen Ladung ausgelöscht, wodurch die optische Ladung entladen wird. Die wieder in dem Kanalbereich gespeicherte optische Ladung wird in Leserichtung innerhalb einer Austastperiode während der Vertikalabtastperiode übertragen. Eine Belichtung des Festkörper- Bildaufnehmers wird mittels einer Entladezeit eingestellt.

Claims

1. Ansteuerverfahren eines Festkörper-Bildaufnehmers mit einer Überlauf-Drainstruktur des Horizontaltyps, die einen entlang einer Kanalzone gebildeten Überlauf-Drainanschluß enthält, durch den elektrische Ladungen übertragen werden, mit den Verf ahrensschritten:

Entladen optischer in der Kanalzone gespeicherter Ladungen aus der Kanalzone in die in Längsrichtung parallel zur Kanalzone verlaufender Überlauf-Drainzone durch Löschen einer zwischen der Kanalzone und der Überlauf-Drainzone präsenten Potentialsperre und

Übertragen der optischen Ladung, die während der Entladeperiode in der Kanalzone in einer der Leserichtung entgegengesetzten Richtung gespeichert ist; und Übertragen der optischen Ladungen in der Leserichtung, die in der Kanalzone über eine vorbestimmte Zeitperiode nach dem Verfahrensschritt des Entladens gespeichert waren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Speicherung der optischen Ladung durch Bildung der Potentialsperre zwischen der Kanalzone und dem Überlauf-Drainanschluß durch Anlegen vorbestimmter Spannungen an die Kanalzone bzw. an die Überlauf- Drainanschlüsse bewirkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die optische Ladung in der Leserichtung und in einer dieser entgegengesetzten Richtung mittels einer Impulsspannung übertragen wird, die sequentiell an die Kanalzone angelegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Löschung der Potentialsperre zwischen der Kanalzone und dem Überlauf- Drainanschluß durch Einstellen einer an die Kanalzone mit einem niedrigerem Pegel als zur Zeit der Speicherung der optischen Ladung durch Einstellen einer Spannung bewirkt wird, die an den Überlauf-Drainanschluß auf einen höheren Pegel als zur Zeit der Speicherung der optischen Ladung angelegt wurde.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt der Entladung zu einer bestimmten Zeit innerhalb einer Vertikalabtastperiode des Festkörper-Bildaufnehmers ausgeführt wird, während der Verfahrensschritt der Abtastung zu einer vorbestimmten Zeit innerhalb einer Austastperiode während der Vertikalabtastperiode ausgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die bestimmte Zeit gemäß einem vorbestimmten geeigneten Belichtungsbereich des Festkörper- Bildaufnehmers bestimmt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die bestimmte Zeit verzögert wird, wenn eine Belichtung eines von dem Festkörper- Bildaufnehmer in dem Verfahrensschritt des Abtastens gelesenen Bildsignals mehr als eine vorbestimmte, geeignete Belichtung ist, während die bestimmte Zeit vorverlegt wird, wenn sie weniger als der geeignete Bereich ist.

8. Ansteuerverfahren eines Festkörper-Bildaufnehmers mit einem Überlauf-Drainanschluß des Vertikaltyps, der eine Halbleiterzone enthält, die auf einem Tiefenabschnitt eines Substrates des gleichen Leitfähigkeitstyps wie eine Kanalzone gebildet ist, durch die die optische Ladung übertragen wird, mit den Verfahrensschritten: Entladen von in der Kanalzone gespeicherten optischen Ladungen aus der Kanalzone in die Halbleiterzone durch Löschen einer zwischen der Kanalzone und der Halbleiterzone präsenten Potentialsperre und Übertragen der in der Kanalzone gespeicherten optischen Ladung während der Entladeperiode in einer der Leserichtung entgegengesetzten Richtung; und Übertragen der optischen Ladungen in der Leserichtung, die in der Kanalzone über eine vorbestimmte Zeitperiode nach dem Verfahrensschritt des Entladens gespeichert waren.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Speicherung der optischen Ladung durch Bildung der Potentialsperre zwischen der Kanalzone und dem Halbleitersubstrat durch Anlegen vorbestimmtet Spannungen an die Kanalzone bzw. an das Halbleitersubstrat bewirkt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die optische Ladung in Leserichtung und in einer dieser entgegengesetzten Richtung mittels einer sequentiell an die Kanalzone angelegten Impulsspannung übertragen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Löschung der Potentialsperre zwischen der Kanalzone und dem Halbleitersubstrat durch Einstellen einer Spannung bewirkt wird, die an die Kanalzone mit einem niedrigen Pegel angelegt wird als zur Zeit des Speicherns der optischen Ladung, und durch Einstellen einer Spannung, die an das Halbleitersubstrat mit einem höheren Pegel angelegt wird als zur Zeit der Speicherung der optischen Ladung.

12. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Verfahrensschritt des Entladens zu einer bestimmten Zeit innerhalb einer Vertikalabtastperiode des Festkörper-Bildaufnehmers ausgeführt wird, während der Schritt des Abtastens zu einer vorbestimmten Zeit innerhalb einer Austastperiode während der Vertikalabtastperiode ausgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die bestimmte Zeit gemäß einem vorbestimmten, geeigneten Belichtungsbereich des Festkörper-Bildaufnehmers bestimmt ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die bestimmte Zeit verzögert wird, wenn eine Belichtung eines von dem Festkörper- Bildaufnehmer in dem Verfahrensschritt des Abtastens gelesenen Bildsignals mehr als eine vorbestimmte, geeignete Belichtung ist, während die bestimmte Zeit vorverlegt wird, wenn sie weniger als der geeignete Bereich ist.