DE69327629T2

DE69327629T2 - Bildaufnahmevorrichtung mit Dual-H-CCD und Verbundkanal

Info

Publication number: DE69327629T2
Application number: DE69327629T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Kobayashi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-09-22
Filing date: 1993-09-22
Publication date: 2000-06-29
Anticipated expiration: 2013-09-23
Also published as: KR940008432A; EP0593922B1; US5387935A; EP0593922A1; JP3271200B2; JPH06105239A; KR970005989B1; DE69327629D1; KR940024663A; KR100274077B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen und spezieller ist sie auf eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vom Typ mit sogenanntem Auslesen aller Pixel gerichtet.

Beschreibung des Stands der Technik

Herkömmliche CCD(ladungsgekoppeltes Bauteil)-Festkörper- Bildaufnahmevorrichtungen verfügen z. B. über zwei Horizontalübertragungsregister, um die Auflösung zu verbessern. Signalladungen ungeradzahliger Zeilen und Signalladungen geradzahliger Zeilen werden durch die zwei gesonderten Horizontalübertragungsregister gleichzeitig übertragen, und Signalladungen zweier Zeilen werden während 1 H (H ist eine Horizontalabrasterperiode) ausgelesen, um dadurch vollständige Pixel auszulesen.
Um die Menge an Signalladungen zu erhöhen, die ein Horizontalübertragungsregister ausreichend handhaben kann, muss die Kanalbreite desselben dementsprechend erhöht werden.
Der Grund dafür besteht darin, dass dann, wenn die Amplitude eines Horizontalübertragungs-Taktimpulses konstant gemacht wird, die Menge an durch das Horizontalübertragungsregister handhabbaren Signalladungen proportional zur Fläche des Horizontalübertragungsregisters pro Bit ist, so dass die Menge von durch das Horizontalübertragungsregister handhabbaren Signalladungen dadurch erhöht werden kann, dass die Kanal länge und die Kanalbreite des Horizontalübertragungsregisters pro Bit erhöht werden. In diesem Fall ist jedoch die Kanallänge des Horizontalübertragungsregisters pro Bit durch die Abmessungen eines Bildabschnitts beschränkt, so dass nur die Kanalbreite des Horizontalübertragungsregisters erhöht werden kann.
Wenn jedoch die Kanalbreite eines Horizontalübertragungsregisters erhöht wird, fällt die Intensität des im Horizontalübertragungsregister erzeugten elektrischen Felds durch den an die Übertragungselektrode angelegten Horizontalübertragungs-Taktimpuls. Die Intensität des elektrischen Felds fällt insbesondere im zentralen Bereich des Horizontalübertragungsregisters in der Richtung der Kanalbreite.
Wenn die Intensität des elektrischen Übertragungsfelds gesenkt wird, fällt die Übertragungsrate für Signalladungen in vertikaler Richtung des Horizontalübertragungs-Taktimpulses. Demgemäß wird es häufig beobachtet, dass ein Teil der Signalladungen nicht übertragen werden kann.
Daher können bei einer herkömmlichen CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vom Typ mit einem Auslesen aller Pixel die Signalladungen nicht vollständig übertragen werden, wenn Signalladungen einer Zeile parallel vom Register auf der Bildabschnittsseite zum Register auf der entgegengesetzten Seite hinsichtlich der zwei Horizontalübertragungsregister übertragen werden. Dann besteht die Gefahr, dass die Bildqualität beeinträchtigt wird.
Die Rechtsnachfolgerin hinsichtlich der vorliegenden Anmeldung hat bereits eine CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vom Typ mit Auslesen aller Pixel vorgeschlagen, bei der ein Horizontalübertragungsregister auf der Bildabschnittsseite aus Übertragungsabschnitten mit mehreren Stufen (z. B. zwei Stufen) hergestellt wird und die Signalladung für dasselbe Pixel durch diese Übertragungsabschnitte individuell horizontal übertragen wird, um die Menge an Signalladungen durch die Horizontalübertragungsregister zu erhöhen, ohne die Übertragungsrate im Horizontalübertragungsregister zu senken (siehe japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung Nr. 3-72790).
Nachfolgend werden der Aufbau und der Betrieb einer derartigen bereits vorgeschlagenen CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung beschrieben.
Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt den Aufbau der herkömmlichen CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung. Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, verfügt ein CCD-Bildsensorabschnitt 3 vom Zwischenzeilenübertragungstyp über eine Vielzahl von Photosensoren 1, die mit Pixeleinheit auf zweidimensionale Weise angeordnet sind, und eine Vielzahl von Vertikalübertragungsregistern 2, die in jeder vertikalen Spalte dieser Photosensoren 1 angeordnet sind, um durch die Photosensoren 1 erzeugte Signalladungen vertikal zu übertragen.
Unter dem Bildabschnitt 3 ist ein erstes Horizontalübertragungsregister 4 angeordnet. Dieses erste Horizontalübertragungsregister 4 verfügt über zwei Übertragungsabschnitte 4a, 4b, die auf unterteilte Weise gleichzeitig die Signalladung einer Zeile in horizontaler Richtung übertragen. Diese Übertragungsabschnitte 4a, 4b weisen im Wesentlichen dieselbe Kanalbreite auf. Die Übertragungsabschnitte 4a, 4b sind etwas voneinander beabstandet parallel zueinander angeordnet und in einem Ausgabeabschnitt einheitlich als ein Körper ausgebildet. Die Summe der Kanalbreiten der Übertragungsabschnitte 4a, 4b entspricht der Kanalbreite des ersten Horizontalübertragungsregisters 4. Der Wert dieser Kanalbreite des ersten Horizontalübertragungsregisters 4 ist ausreichend dafür eingestellt, dass die Menge der vom ersten Horizontalübertragungsregister 4 gehandhabten Signalladungen ausreichend erhöht werden kann.
Im ersten Horizontalübertragungsregister 4 ist ein Steuergateabschnitt 5 zwischen den zwei Übertragungsabschnitten 4a, 4b angeordnet. An die Übertragungsabschnitte 4a, 4b wird die Signalladung für dasselbe Pixel unter Steuerung durch den Steuergateabschnitt 5 verteilt.
Unter dem ersten Horizontalübertragungsregister 4 ist parallel ein zweites Horizontalübertragungsregister 6 mit kleinem Abstand zum ersten Horizontalübertragungsregister 4 angeordnet. Die Kanalbreite des zweiten Horizontalübertragungsregister 6 ist so eingestellt, dass sie im Wesentlichen derjenigen des ersten Horizontalübertragungsregisters 4 entspricht.
Zwischen dem ersten und zweiten Horizontalübertragungsregister 4 und 6 ist ein Übertragungstorabschnitt 7 angeordnet. Unter Steuerung durch den Übertragungstorabschnitt 7 wird die Signalladung einer Zeile, die von den Vertikalübertragungsregistern 2 an das erste Horizontalübertragungsregister 4 übertragen wurde, an das zweite Horizontalübertragungsregister 6 weiter übertragen.
Die durch das erste und zweite Horizontalübertragungsregister 4, 6 horizontal übertragenen Signalladungen werden durch Ausgabeabschnitte 81, 82 in Signalspannungen umgesetzt und dann zu Ausgangssignalen OUT1 bzw. OUT2 ausgebildet.
Da das erste Horizontalübertragungsregister 4, wie oben beschrieben, aus Übertragungsabschnitten 4a, 4b mehrerer Stufen (zwei Stufen bei diesem Beispiel) besteht, sind die Kanalbreiten der jeweiligen Übertragungsabschnitte 4a, 4b ge ring, obwohl die Kanalbreite des ersten Horizontalübertragungsregisters 4 insgesamt groß ist. Demgemäß kann ein Absenken der Intensität des elektrischen Übertragungsfelds verhindert werden, und es kann ein Absenken der Übertragungsrate vermieden werden, mit der die Signalladung durch das erste Horizontalübertragungsregister 4 zum zweiten Horizontalübertragungsregister 6 übertragen wird.
Anders gesagt, kann die Menge von durch das erste Horizontalübertragungsregister 4 gehandhabten Signalladungen erhöht werden, ohne dass die Übertragungsrate im ersten Horizontalübertragungsregister 4 gesenkt wird.
Im ersten Horizontalübertragungsregister 4 werden die gesondert durch die Übertragungsabschnitte 4a, 4b in horizontaler Richtung übertragenen Signalladungen im Ausgabeabschnitt 81 miteinander verbunden, so dass die Menge der durch das erste Horizontalübertragungsregister 4 pro Bit handhabbaren Signalladungen unabhängig von den Mengen der Signalladungen konstant sein kann, die jeweils durch die zwei Übertragungsabschnitte 4a, 4b übertragen werden.
Die Menge an Signalladungen, die die zwei Übertragungsabschnitte 4a, 4b pro Bit handhaben, ist durch die Kanallänge und Kanalbreite eines Bits bestimmt. Daher können, wenn Signalladungen durch die zwei Übertragungsabschnitte 4a, 4b verteilt werden, wenn die Menge der an einen Übertragungsabschnitt verteilten Signalladungen die Menge an Signalladungen überschreitet, die dieser Übertragungsabschnitt handhaben kann, nicht alle Signalladungen eines Pixels vollständig übertragen werden, obwohl die Menge der durch das erste Horizontalübertragungsregister 4 handhabbaren Signalladungen erhöht ist.
Daher müssen, wenn Signalladungen zwischen den zwei Übertra gungsabschnitten 4a, 4b verteilt werden, die Signalladungen unter Berücksichtigung der durch jeden der zwei Übertragungsabschnitte 4a, 4b handhabbaren Mengen von Signalladungen über die zwei Übertragungsabschnitte 4a, 4b verteilt werden.
Gemäß US-A-4,807,037 sind in einem CCD-Bildsensor mehrere CCD-Horizontalregister benachbart zu einem Bilderfassungsbereich mit matrixförmig angeordneten Bilderfassungszellen und mehreren CCD-Vertikalregistern angeordnet. Im CCD-Bildsensor ist die Kanalfremdstoffkonzentration im zweiten CCD-Horizontalregister, das entfernt vom Bilderfassungsbereich liegt, höher als die im ersten CCD-Horizontalregister.

AUFGABEN UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher ist es eine allgemeine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung zu schaffen, mit der die oben genannten, im Stand der Technik angetroffenen Mängel und Nachteile beseitigt werden können.
Genauer gesagt, ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung zu schaffen, bei der eine Signalladung unter Berücksichtigung der Signalladungsmenge verteilt werden kann, die durch jeweilige Übertragungsabschnitte in einem aus mehreren Übertragungsabschnitten gebildeten Horizontalübertragungsregister übertragen werden kann, um eine Signalladung für dasselbe Pixel alternierend in horizontaler Richtung zu übertragen.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung zu schaffen, bei der eine Signalladung in vertikaler Richtung gleichmäßiger von einem Horizontalübertragungsregister auf einer Bildabschnittsseite zu einem Horizontalübertragungsregister auf der entgegengesetzten Seite übertragen werden kann.
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung ist eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 1 geschaffen.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 2 geschaffen.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung eines veranschaulichenden Ausführungsbeispiels derselben, das in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist, in denen gleiche Bezugszahlen dazu verwendet sind, dieselben oder ähnliche Teile in den mehreren Ansichten zu kennzeichnen, deutlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Draufsicht, die den Aufbau einer herkömmlichen CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vom Typ mit einem Auslesen aller Pixel zeigt, bei der die Menge der durch ein Horizontalübertragungsregister handhabbaren Signalladungen erhöht werden kann und auch die Übertragungsrate von Signalladungen zwischen Horizontalübertragungsregistern erhöht werden kann;
Fig. 2 ist Draufsicht einer CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und sie veranschaulicht einen Teil des ersten Horizontalübertragungsregisters 4 in Fig. 1;
Fig. 3 ist ein zeitbezogenes Diagramm jeweiliger an die Ho rizontalübertragungsregister der Fig. 2 angelegter Impulse, auf die beim Erläutern des Vorgangs des Verteilens von Signalladungen Bezug genommen wird; und
Fig. 4 ist ein Potentialdiagramm im Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Nun wird die Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 2 ist eine Draufsicht einer CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei sie nur einen Teil des ersten, in Fig. 1 dargestellten Horizontalübertragungsregisters 4 veranschaulicht.
Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, besteht das erste Horizontalübertragungsregister 4 aus mehreren Stufen, z. B. zwei Stufen von Übertragungsabschnitten 4a, 4b, die so angesteuert werden, dass sie Signalladungen einer Zeile, wie vom Bildabschnitt 3 (siehe Fig. 1) übertragen, auf verteilte Weise in horizontaler Richtung übertragen. Diese Übertragungsabschnitte 4a, 4b weisen im Wesentlichen dieselbe Kanalbreite auf, und sie sind mit einem kleinen gegenseitigen Abstand parallel zueinander angeordnet.
Auch dem Substrat des ersten Horizontalübertragungsregisters 4 sind eine Sammeltorelektrode (durch eine gestrichelte Linie mit jeweils einem Punkt dargestellt) 11 und eine Übertragungstorelektrode (durch eine gestrichelte Linie mit jeweils zwei Punkten dargestellt) 12 abwechselnd in der Horizontalübertragungsrichtung angeordnet, um ein Elektrodenpaar zu bilden. Die Sammeltorelektrode 11 und die Übertragungs torelektrode 12 werden durch an diese Elektrodenpaare angelegte zweiphasige Horizontalübertragungs-Taktimpulse ΦH1, ΦH2 angesteuert.
Zwischen den Übertragungsabschnitten 4a und 4b ist der Steuergateabschnitt 5 angeordnet, der dazu verwendet wird, Signalladungen für dasselbe Pixel über die Übertragungsabschnitte 4a, 4b zu verteilen.
Der Steuergateabschnitt 5 verfügt in seinem einen Teilbereich auf der Seite des Übertragungsabschnitts 4a über einen Potentialbarriereabschnitt 13, der sich entlang der Horizontalübertragungsrichtung erstreckt.
Der Potentialbarriereabschnitt 13 wird dadurch hergestellt, dass ein Fremdstoff vom Leitungstyp entgegengesetzt zu dem des Fremdstoffs, der einen Übertragungskanal bildet, an derjenigen Position implantiert wird, an der der Potentialbarriereabschnitt 13 herzustellen ist, oder dass ein Fremdstoff desselben Leitungstyps im Bereich des Steuergateabschnitts 5 mit Ausnahme der Position implantiert wird, an der der Potentialbarriereabschnitt 13 herzustellen ist. Ferner kann der Potentialbarriereabschnitt 13 dadurch hergestellt werden, dass die Filmdicke eines Gateoxidfilms (nicht dargestellt) des Steuergateabschnitts 5 eingestellt wird. In Fig. 2 repräsentiert ein schraffierter Bereich 14 einen Kanalstopperabschnitt.
Als nächstes wird der Vorgang des Verteilens von Signalladungen im so ausgebildeten ersten Horizontalübertragungsregister 4 unter Bezugnahme auf ein die Fig. 3 bildendes zeitbezogenes Diagramm und ein die Fig. 4 bildendes Potentialdiagramm beschrieben.
In Fig. 3 ist ΦVH&sub2; ein Gateimpuls, der an eine Gateelektrode 15 des Ausgabeabschnitts des Vertikalübertragungsregisters 2 angelegt wird, und ΦH1 ist ein erster Phasenimpuls der zweiphasigen Horizontalübertragungs-Taktimpulse. ΦHHG ist ein Gateimpuls, der an eine Gateelektrode 16 des Steuergateabschnitts 5 angelegt wird. In Fig. 3 ist ein Horizontalübertragungs-Taktimpuls ΦH2 einer zweiten Phase nicht dargestellt, da dieser Horizontalübertragungs-Taktimpuls ΦH2 beim Verteilen einer Signalladung dauernd auf hohem Pegel gehalten wird.
Fig. 4 ist ein Potentialdiagramm im Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2. In Fig. 4 entsprechen Zeitpunkte T1 bis T5 jeweiligen Zeitpunkten T1 bis T5 in Fig. 3.
Zum Zeitpunkt T1 zeigt sich der Zustand unmittelbar vor dem Übertragen einer Signalladung vom Vertikalübertragungsregister 2 an das erste Horizontalübertragungsregister 4.
Wenn der Gateimpuls ΦVH&sub2; zum Zeitpunkt T2 auf den hohen Pegel geht, wird eine Signalladung vom Vertikalübertragungsregister 2 an das erste Horizontalübertragungsregister 4 übertragen. Zum Zeitpunkt T2 befindet sich der Taktimpuls ΦH1 auf niedrigem Pegel, so dass das Potential des Übertragungsabschnitts 4b flach ist. Auch sind, da der Taktimpuls ΦH2 auf hohem Pegel gehalten wird, wie oben angegeben, und da sich auch der Gateimpuls ΦHHG auf hohem Pegel befindet, die Potentiale des Übertragungsabschnitts 4a und des Steuergateabschnitts 5 tief.
Daher wird die Signalladung vom Vertikalübertragungsregister 2 an den Übertragungsabschnitt 4a und den Steuergateabschnitt 5 übertragen. Insbesondere sammeln sich viele Signalladungen im Bereich des Steuergateabschnitts 5, der nicht der Potentialbarriereabschnitt 13 ist, da der Potentialbarriereabschnitt 13 auf dem Steuergateabschnitt 5 aus gebildet ist.
Nachdem die Signalladungen im Steuergateabschnitt 5 angesammelt wurden, wird, zum Zeitpunkt T3, das Potential des Gateimpulses ΦHG auf mittlerem Pegel gehalten, und das Potential des Potentialbarriereabschnitts 13 wird in einem Bereich, in dem das Potential schwanken kann, auf den mittleren Pegel geändert, wodurch Signalladungen, deren Menge der Fläche des Bereichs und dem Potential (der Tiefe) des Potentialbarriereabschnitts 13 entspricht, in demjenigen Bereich des Steuergateabschnitts 5 angesammelt werden, in dem der Potentialbarriereabschnitt 13 nicht ausgebildet ist.
Hinsichtlich der durch den Übertragungsabschnitt 4b übertragenen Signalladungsmenge ist diese durch die Fläche des Steuergateabschnitts 5 in dessen Bereich, in dem der Potentialbarriereabschnitt 13 nicht ausgebildet ist, und das Potential des Potentialbarriereabschnitts 13 bestimmt. Diese Signalladungsmenge wird zur Menge der durch den Übertragungsabschnitt 4b übertragenen Signalladungen. Dabei wird das Potential des Potentialbarriereabschnitts 13 auf dasselbe wie das Potential des übertragungsabschnitts 4b, oder tiefer, eingestellt.
Da die Menge der im Gatesteuerabschnitt 5 ansammelbaren Signalladungen begrenzt ist, fließen Signalladungen, die nicht im Steuergateabschnitt 5 angesammelt werden konnten, über den Potentialbarriereabschnitt 13 über, und sie werden im Bereich des Übertragungsabschnitts 4a angesammelt. D. h., dass die Menge der durch den Übertragungsabschnitt 4a in horizontaler Richtung übertragenen Signalladungen der Signalladungsmenge gleich wird, die sich dadurch ergibt, dass die Menge der vom Übertragungsabschnitt 4b horizontal übertragenen Signalladungen von der Menge aller Signalladungen abgezogen wird, die vom Vertikalübertragungsregister 2 übertra gen werden.
Zum Zeitpunkt T4 geht der Taktimpuls 4H1 auf den hohen Pegel über, und das Potential des Übertragungsabschnitts 4b wird tief, so dass im Steuergateabschnitt 5 angesammelte Signalladungen an den Übertragungsabschnitt 4b übertragen werden. Zum nächsten Zeitpunkt T5 geht der Gateimpuls ΦHHG auf den niedrigen Pegel über, wodurch das Potential des Steuergateabschnitts 5 am flachsten wird.
Entsprechend einer Abfolge der oben genannten Vorgänge werden Signalladungen für dasselbe Pixel, wie vom Vertikalübertragungsregister 2 an das erste Horizontalübertragungsregister 4 übertragen, auf Grundlage der durch den Übertragungsabschnitt 4b gehandhabten Signalladungsmenge über die Übertragungsabschnitte 4a und 4b verteilt.
Im ersten Horizontalübertragungsregister 4 werden die über die Übertragungsabschnitte 4a und 4b verteilten Signalladungen wieder auf die Signalladungsmenge eines Pixels zurückgeführt, nachdem sie in der horizontalen Richtung übertragen wurden.
Um die Signalladungsmenge für ein Pixel wiederherzustellen, müssen die Kanäle der Übertragungsabschnitte 4a, 4b miteinander gekoppelt werden, z. B. in einer Endstufe des ersten Horizontalübertragungsregisters 4, d. h. an einem Ort, in dem das erste Horizontalübertragungsregister 4 nicht mehr in zwei Stufen unterteilt sein muss, wodurch getrennte Signalladungen erneut zu einer Einheit von Signalladungen ausgebildet werden können, wenn Signalladungen in der horizontalen Richtung übertragen wurden.
Der Ort, an dem das erste Horizontalübertragungsregister 4 nicht mehr in zwei Stufen unterteilt sein muss, ist, bei der Konstruktion gemäß Fig. 1, z. B. ein Ort, an dem keine Signalladungen vom ersten Horizontalübertragungsregister 4 an das zweite Horizontalübertragungsregister 6 übertragen werden müssen, genauer gesagt, ein Horizontalattrappenbit oder dergleichen, wo kein tatsächliches Pixelsignal vom Vertikalübertragungsregister 2 an das erste Horizontalübertragungsregister 4 übertragen wird.
Während als Gateimpuls ΦHHG ein Taktsignal mit drei Pegeln verwendet wird und die Signalladung beim mittleren Pegel desselben verteilt wird, wie oben beschrieben, besteht für den Gateimpuls ΦHHG keine Beschränkung auf einen Taktimpuls mit drei Pegeln, sondern es ist auch die folgende Variante möglich, d. h., dass es dann, wenn die Geschwindigkeit, mit der der Gateimpuls ΦHHG abfällt, durch eine geeignete Einrichtung wie eine Verzögerungsschaltung oder dergleichen angemessen verringert wird, möglich wird, die Signalladung zu verteilen.
Während die Erfindung bei einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung angewandt ist, bei der das erste Horizontalübertragungsregister 4 in zwei Stufen unterteilt ist, wie oben beschrieben, besteht für die Anzahl der Stufen, in die das erste Horizontalübertragungsregister 4 unterteilt wird, keine Beschränkung auf zwei Stufen, sondern es können selbstverständlich drei Stufen oder mehr sein.
Wenn angesichts der durch die jeweiligen Übertragungsabschnitte 4a, 4b gehandhabten Signalladungsmenge Signalladungen nicht auf die Übertragungsabschnitte 4a, 4b verteilt werden müssen, können Signalladungen dadurch auf die Übertragungsabschnitte 4a und 4b verteilt werden, dass das Potential des Steuergateabschnitts 5 flach gemacht wird, ohne dass die Potentiale der Übertragungsabschnitte 4a, 4b geändert werden, nachdem die Signalladungen vom Vertikalübertra gungsregister 2 im gesamten ersten Horizontalübertragungsregister 4, einschließlich des Steuergateabschnitts 5, angesammelt wurden.
In diesem Fall können, obwohl Signalladungen über die Übertragungsabschnitte 4a und 4b verteilt werden, ohne dass die Menge der durch die jeweiligen Übertragungsabschnitte 4a, 4b handhabbaren Signalladungen berücksichtigt wird, Signalladungen gleichmäßiger vom ersten Horizontalübertragungsregister 4 in horizontaler Richtung an das zweite Horizontalübertragungsregister 6 übertragen werden, da das Potential des Steuergateabschnitts 5 auf der Seite des ersten Horizontalübertragungsabschnitts 4 (Bildabschnitt 3) hoch ist, jedoch aufgrund des im Steuergateabschnitt 5 existierenden Potentialbarriereabschnitts 13 auf der entgegengesetzten Seite niedrig ist.
Wie oben beschrieben, verfügt, gemäß der Erfindung, der Steuergateabschnitt, der Signalladungen über jeweilige Übertragungsabschnitte verteilt, im ersten Horizontalübertragungsregister mit Übertragungsabschnitten mehrerer Stufen in einem Teilbereich über einen Potentialbarriereabschnitt, der entlang der Horizontalübertragungsrichtung ausgebildet ist. Nachdem Signalladungen im Steuergateabschnitt angesammelt wurden, werden die Signalladungen dadurch über die Übertragungsabschnitte verteilt, dass eine Relativpotentialdifferenz zwischen dem Steuergateabschnitt und den Übertragungsabschnitten eingestellt wird. Daher ist die Menge der durch einen Übertragungsabschnitt übertragenen Signalladungen durch die Fläche des Steuergateabschnitts in dessen Bereich, in dem der Potentialbarriereabschnitt nicht ausgebildet ist, und das Potential des Potentialbarriereabschnitts bestimmt. Demgemäß können durch Bestimmen der Signalladungsmenge auf Grundlage der durch den Übertragungsabschnitt gehandhabten Signalladungsmenge Signalladungen unter Berücksichtigung der durch die jeweiligen Übertragungsabschnitte handhabbaren Signalladungsmengen auf die jeweiligen Übertragungsabschnitte verteilt werden.
Ferner wird, da der Steuergateabschnitt in seinem einen Teil des Bereichs nahe der Bildabschnittsseite über den ausgebildeten Potentialbarriereabschnitt verfügt, in diesem Steuergateabschnitt ein Potential erzeugt, das auf der Bildabschnittsseite hoch und der entgegengesetzten Seite niedrig ist. Daher kann, wenn Signalladungen vom Horizontalübertragungsregister auf der Bildabschnittsseite in vertikaler Richtung an das Horizontalübertragungsregister auf der entgegengesetzten Seite übertragen werden, dieses Übertragen von Signalladungen gleichmäßiger ausgeführt werden.

Claims

1. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung auf einem Halbleiterkörper, mit:

- einer Vielzahl von Lichterfassungselementen (1), die mit Matrixkonfiguration angeordnet sind, um Licht zu empfangen und eine der Menge des empfangenen Lichts entsprechende Signalladung zu erzeugen;

- einer Vielzahl vertikaler Ladungsübertragungseinrichtungen (2), von denen jede auf einer Seite einer vertikalen Linie der Lichterfassungselemente (1) angeordnet ist, um die Signalladung von den Lichterfassungselementen (1) zu empfangen und die Signalladung in vertikaler Richtung zu übertragen;

- einer ersten horizontalen Ladungsübertragungseinrichtung (4), die mit den vertikalen Ladungsübertragungseinrichtungen (2) verbunden ist, um in einer ersten Zeile der Matrixkonfiguration die Signalladung von den Lichterfassungselementen (1) zu empfangen, die von den vertikalen Ladungsübertragungseinrichtungen (2) übertragen wurde, und um die Signalladung in horizontaler Richtung an einen Ladungserfassungsabschnitt (81) zu übertragen;

- einer zweiten horizontalen Ladungsübertragungseinrichtung (6), die mit der ersten horizontalen Ladungsübertragungseinrichtung (4) verbunden ist, um die Signalladung von den Lichterfassungselementen (1) in einer zweiten Zeile der Matrixkonfiguration zu empfangen, die von den vertikalen Ladungsübertragungseinrichtungen (2) über die erste horizontale Ladungsübertragungseinrichtung (4) übertragen wurde, und um diese Signalladung in der horizontalen Richtung an einen anderen Ladungserfassungsabschnitt (82) zu übertragen;

- wobei der erste horizontale Ladungsübertragungsabschnitt (4) Folgendes aufweist:

-- ein erstes und ein zweites horizontales Schieberegister (4a, 4b), die sich jeweils in der horizontalen Richtung erstrecken;

-- einen Vereinigungsabschnitt zum Vereinigen der Signalladungen, die durch das erste und zweite horizontale Schieberegister (4a, 4b) gesondert übertragen wurden;

-- eine Steuergateelektrode (5), die zwischen dem ersten und dem zweiten horizontalen Schieberegister (4a, 4b) angeordnet ist;

gekennzeichnet durch

- eine Potentialbarriere (13) unter einem Teil der Steuergateelektrode (5), der angrenzend an das erste horizontale Schieberegister (4a) liegt, wo die von der ersten Zeile empfangene Signalladung auf das erste und zweite horizontale Schieberegister (4a, 4b) verteilt wird.

2. Verfahren zum Betreiben einer auf einem Halbleiterkörper ausgebildeten Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einer Vielzahl von Lichtempfangselementen zum Empfangen von Licht und zum Erzeugen einer Signalladung, einer Vielzahl vertikaler Ladungsübertragungseinrichtungen zum Empfangen und Übertragen der Signalladung von den Lichterfassungselementen an eine erste und an eine zweite horizontale Ladungsübertragungseinrichtung, die jeweils zum Empfangen und Übertragen der Signalladung von den vertikalen Ladungsübertragungseinrichtungen an einen Ladungserfassungsabschnitt dienen, wobei die zweite horizontale Ladungsübertragungseinrichtung die Signalladung über die erste horizontale Ladungsübertragungseinrichtung überträgt und die erste und die zweite horizontale Ladungsübertragungseinrichtung die Ladungen jeweils von abwechselnden vertikalen Linien der Vielzahl von Lichterfassungselementen übertragen, mit den folgenden Schritten:

a) Empfangen der Signalladung von den vertikalen Ladungs übertragungseinrichtungen in der ersten horizontalen Ladungsübertragungseinrichtung, die ein erstes und ein zweites horizontales Schieberegister und ein Steuergate zwischen den Registern aufweist;

b) Ansammeln der Signalladung unter sowohl dem ersten horizontalen Schieberegister als auch dem Steuergate;

c) Unterteilen der Signalladung unter Verwendung einer Kombination aus einer Potentialbarriere, die unter einem Teil des Steuergates angrenzend an das erste horizontale Schieberegister liegt, und Potentialen, die an das erste und an das zweite horizontale Schieberegister und das Steuergate angelegt werden, um dadurch einen Teil der Signalladung auf das erste horizontale Schieberegister zu verteilen;

d) Übertragen des verteilten Teils der Signalladung im ersten horizontalen Schieberegister an den Ladungserfassungsabschnitt;

e) Verschieben und Verteilen des restlichen Teils der Signalladung, die sich unter dem Steuergate angesammelt hat, an das zweite horizontale Schieberegister;

f) Übertragen der verteilten Signalladung im zweiten horizontalen Schieberegister an den Ladungserfassungsabschnitt; und

g) Vereinigen der verteilten Signalladungen vom ersten und zweiten horizontalen Schieberegister.

3. Verfahren zum Betreiben einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, bei dem das erste horizontale Schieberegister näher an einem Bildbereich als das zweite horizontale Schieberegister liegt.

4. Verfahren zum Betreiben einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, bei dem die Potentialbarriere dasselbe oder ein tieferes Potential als das erste horizontale Schieberegister aufweist, wenn dieses und das Steuergate die Signalladung ansammeln.

5. Verfahren zum Betreiben einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, bei dem das Potential unter der Steuergateelektrode flacher gemacht wird, wenn die Potentialbarriere die Signalladung aufteilt.