DE3021470A1

DE3021470A1 - Festkoerper-bildaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE3021470A1
Application number: DE19803021470
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Sekine; Nobuo Suzuki
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-06-08
Filing date: 1980-06-06
Publication date: 1980-12-11
Also published as: DE3021470C2; US4336556A; JPS55163951A

Description

302H70

Henkel, Kern, Feiler Cr Hänzel Patentanwälte

3 Registered Representatives

before the European Patent Office

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, «?ΰ5ΐΤ??? ³I ««

D-ΘΟΟΟ München 80

Kawasaki, Japan

Tel.: 089/982085-87 Telex: 05 29 802 hnkj d

Telegramme: ellipsoid

KH-55P382-2

^r 6, Juni 1980

Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung unter Verwendung von ladungsgekoppelten bzw. Ladungsverschiebeelementen o.dgl.. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Festkörper -Zwischenzeilenübertragungsbildaufnahmeröhre dieser Art.

Bisherige Festkörper-Zwischenzeilenübertragungsbildaufnahmeröhren (inter line transfer type solid-state image pick-up devices) besitzen den in Fig. 1 schematisch dargestellten Aufbau mit einer Vielzahl von Bildelementen 2, die in Form einer Matrix auf einem Halbleitersubstrat angeordnet sind. Diese Vorrichtung umfaßt zudem auch Schieberegister 3 für die jede Spalte der Matrix bildenden Bildelemente 2. Diese Schieberegister 3 übertragen Signalladungen, die entsprechend der Lichtinformation in den Bildelementen 2 gespeichert werden, auf die durch die Pfeile angedeutete Weise in Richtung der Spalten. Weiterhin umfaßt diese Vorrichtung Überlauf-

030050/0972

Drains (overflow drains) 4, die für jede Spalte in der Weise vorgesehen sind, daß sich die Bildelemente 2 jeder Spalte jeweils zwischen dem zugeordneten Schieberegister 3 und dem jeweiligen Überlauf-Drain 4 befinden. Letztere dienen zum Absorbieren bzw. Aufnehmen der von den Bildelementen 2 überfließenden Signalladungen. Die Signalladungen für die einzelnen Horizontal-Abtastzeilen werden durch die verschiedenen Schieberegister hindurch verschoben und zu einem Einzelschieberegister 5 geleitet, um über dieses zu einem Ausgangsabschnitt 6 einer Flußzusainmenführungsanordnung (flowing junction structure) übertragen zu werden.

Bei dieser bisherigen Vorrichtung mit dem beschriebenen Aufbau, bei dem für die Bildelemente jeder Spalte ein Schieberegister und ein Überlauf-Drain (-Ableitung) vorgesehen sein muß, ist es schwierig, einen hohen Integrationsgrad in Richtung der Horizontal-Abtastzeilen zu erreichen, wobei die Auflösung in dieser Richtung mangelhaft ist.

Zur Ausschaltung des genannten Mangels wurde bereits eine nach einem Zeilensprung-Bildaufnahmesystem arbeitende Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vorgeschlagen (vgl. JA-OS'en 87912/1976 und 89713/1976). Diese Vorrichtung besitzt beispielsweise den Aufbau gemäß Fig. 2, bei welchem Bildelemente 2a und 2b, die Horizontal-Abtastzeilen 10a bzw. 10b zugeordnet sind, an der einen Seite jedes Schieberegisters 3 angeordnet sind, während den folgenden Zeilen 1Oc und 1Od zugeordnete Bildelemente 2c und 2b an der anderen Seite des Schieberegisters 3 angeordnet sind. Ebenso sind andere Paare von Bildelementen 2a, 2b sowie weitere Paare von Bildelementen 2c, 2d, die den betreffenden Horizontal-Abtastzeilen 10a, 10b bzw. 10c, 10d zugeordnet sind, abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten des betreffenden Schieberegisters 3 angeordnet.

030050/0972

302H70

Die einzelnen Bildelemente speichern jeweils Signalladungen entsprechend der Lichtinformation. Die Signalladungen in den Bildelementen 2a, 2c für die Abtastzeilen 10a, 10c, die ein Feld (im folgenden als Feld A bezeichnet) bilden, werden zuerst ausgelesen, insbesondere durch die einzelnen Schieberegister 3 über darin vorgesehene Übertragungselektroden 7 und durch ein Einzelschieberegister 5, das sich in der Nähe der unteren Enden der Schieberegister 3 erstreckt, zu einem Ausgangsabschnitt übertragen und zur Bildung des Felds A zeilenweise aus dem Ausgangsabschnitt ausgelesen. Gleichzeitig werden die in den Bildelementen 2b, 2d der Horizontal-Abtastzeilen 10b, 10d, welche das andere Feld (Feld B) bilden, gespeicherten Signalladungen nicht ausgelesen; nach der Auslesung der Signalladungen in dem aus den Horizontal-Abtastzeilen 10a, 10c bestehenden Feld A erfolgt die Übertragung und Auslesung der Signalladungen im Feld B zur Bildung dieses Felds.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 wird ein Feld, z.B. das Feld A, durch die Bildelemente 2a und 2c gebildet, von denen die Bildelemente 2a in jeder Horizontal-Abtastzei-Ie 10a jeweils an der einen und die Bildelemente 2c der nächsten Zeile 10c jeweils an der anderen Seite der Schieberegister 3 angeordnet sind. Auf diese Weise ist eine Bildabtastung mit einer Konstruktion möglich, bei welcher die Bildelemente auf beiden Seiten der Schieberegister 3 angeordnet sind, indem durch Zusammensetzung zweier benachbarter Horizontal-Abtastzeilen 10a und 10c neue Horizontal-Abtastzeilen gebildet werden. In diesem Fall ist eine Verzögerungsschaltung zur Verzögerung beispielsweise jeder Horizontal-Abtastzeile 10a zwecks Kombination dieser Zeile mit der nächsten Zeile 10c erforderlich.

030050/0972

302H70

Mit dieser Anordnung, bei welcher die Bildelemente auf gegenüberliegenden Seiten jedes Schieberegisters 3 angeordnet sind, kann die Zahl der Schieberegister 3 im Vergleich zur Konstruktion nach Fig. 1 auf die Hälfte verringert werden, so daß somit der Integrationsgrad in Richtung der Horizontal-Abtastzeile verbessert werden kann. Die Konstruktion nach Fig. 2 ist dennoch mit den folgenden Mängeln behaftet:

Da die Horizontal-Abtastzeilen 10a und 10c bzw. 10b und 10d ein Feld bilden, ist eine Verschlechterung der Bildgüte unvermeidbar, wenn ein Bildmuster abgetastet wird, das keine Korrelation in der betreffenden Richtung besitzt, wie die sog. Vertikalränder oder -säume (vertical fringes). Da zudem die Verzögerungsschaltung vorgesehen werden muß, wird die Signalverarbeitung kompliziert.

Weiterhin muß die Breite eines die Übertragungselektrode 7 im Schieberegister 3 bildenden Übertragungsbereich mit derselben Breite wie der eines Speicherbereichs ausgelegt werden; dies ist aber im Hinblick auf die Integrationsdichte unvorteilhaft. Gemäß Fig. 3 bestehen die Übertragungselektroden 7 beispielsweise aus Übertragungsbereichen 7a, wobei Speicherbereiche 7b an der nicht mit den Bildelementpaaren besetzten Seite des Schieberegisters 3 angeordnet sind. Bei dieser Konstruktion wird der Übertragung der Signaladungen eine Richtwirkung (directivity) durch die Zweiphasenansteuerung aufgeprägt. In diesem Falle muß jedoch die Breite eines der Übertragungsbereiche 7a, wie dargestellt, genauso groß gewählt werden wie die Breite des zugeordneten Speicherbereichs 7b _r was im Hinblick auf die Integrationsdichte unerwünscht ist.

030050/0 972

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Ausschaltung der vorstehend geschilderten Mängel des Stands der Technik durch Schaffung einer verbesserten Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, bei welcher unter Verbesserung der Integrationsdichte die Zahl der Schieberegister für die Übertragung von Bildelementen verringert ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung der angegebenen Art erfindungsgemäß gelöst durch ein Halbleitersubstrat, durch eine Vielzahl von in Matrixform und mit vorbestimmten gegenseitigen Teilungsabständen in jeder Horizontal-Abtastzeile auf dem Halbleitersubstrat angeordneten Bildelementen, durch eine Anzahl von Schieberegistern, die den Bildelementen zugeordnet und zwischen die paarweisen Bildelemente in jeder Spalte der Matrix eingefügt sind, um in den Bildelementen gespeicherte Signalladungen senkrecht zu den Horizontal-Abtastzeilen zu übertragen, und durch ein parallel zu den Horizontal-Abtastzeilen angeordnetes Einzelschieberegister zur Übertragung der von den Bildelementpaaren in jeder Horizontal-Abtastzeile übertragenen Signalladungen über die Vielzahl der Schieberegister zu einem Ausgangsabschnitt.

Mit dieser Konstruktion gemäß der Erfindung lassen sich die folgenden Wirkungen erzielen:

Da die Bildelemente auf gegenüberliegenden Seiten jedes Schieberegisters angeordnet sind, kann jedes Schieberegister die in zwei Bildelementen in derselben Horizontal-Abtastzeile gespeicherten Signalladungen behandeln. Somit brauchen Schieberegister nur in einer Zahl entsprechend der Hälfte der Zahl der Bildelemente in einer Horizontal-Abtastzeile vorgesehen zu werden, so daß die Integrationsdichte entsprechend verbessert, d.h. erhöht werden kann.

030050/0972

Außerdem können alle Bildelemente in einer Horizontal-Abtastzeile sequentiell ausgelesen werden, indem die übertragungsgeschwindigkeit der Taktimpulse geändert wird, die den verschiedenen Schieberegistern und dem Einzelschieberegister aufgeprägt werden, oder indem die verschiedenen Schieberegister mit anderen Schieberegistern parallel zum Einzelschieberegister gekoppelt werden, so daß auf die bisher nötigen Verzögerungsleitungen verzichtet und somit die Signalverarbeitungsschaltung vereinfacht werden kann.

Im Gegensatz zur bisherigen Konstruktion nach Fig. 2, bei welcher ein Feld durch jeweils zwei aufeinander folgende Horizontal-Abtastzeilen gebildet wird, braucht erfindungsgemäß keine Korrelation zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Horizontal-Abtastzeilen vorgesehen zu werden, so daß eine Verschlechterung der Bildgüte auch dann nicht auftritt, wenn ein Muster ohne vertikale Korrelation (Begrenzung) bzw. sog. Vertikalsäume abgetastet wird.

Während sich weiterhin der Teilungsabstand des Bildelementpaars durch die Breite des einen Bildelementpaars und die Breite des Übertragungsbereichs der übertragungselektrode im Schieberegister bestimmt, hängt die Breite des Übertragungsbereichs nicht von der durch das Schieberegister übertragenen Ladungsgröße ab, vielmehr kann dieser Bereich so schmal wie nur möglich ausgebildet werden, um die Integrationsdichte in Richtung der Horizontal-Abtastzeile zu verbessern.

Darüber hinaus kann ein Schmalkanaleffekt ausgenützt werden, indem der Übertragungsbereich in der Übertragungselektrode des Schieberegisters schmäler gewählt wird als der Speicherbereich. Auf diese Weise kann eine Zweiphasenansteuerung mit einem Potentialunterschied zwischen beiden Bereichen realisiert werden. Wenn in diesem Fall

030050/0972

für die Übertragungselektrode selbst eine Zweilagen-Elektrodenkonstruktion mit diesen beiden Lagen aufgeprägten Zweiphasen-Taktimpulsen angewandt wird, kann die Verdrahtung der Übertragungselektrode unter Vereinfachung derFertigung vereinfacht werden.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Teilaufsicht auf eine bisherige Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, die mit Zwischenzeilenübertragung arbeitet,

Fig. 2 eine schematische Teilaufsieht auf eine andere Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach dem Stand der Technik,

Fig. 3 eine schematische Teilaufsicht zur Darstellung von Konstruktion und Anordnung der Schieberegisterübertragungselektroden bei der Vorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Teilaufsicht auf eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 eine schematische Teilaufsicht auf ein spezielles Ausführungsbeispiel der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß Fig. 4,

Fig. 7 eine schematische Teilaufsicht zur Veranschaulichung eines speziellen Beispiels der Anordnung der Schieberegister-Übertragungselektroden und der Bildelemente bei der Vorrichtung nach Fig. 6,

030050/0972

Fig. 8 eine Fig. 6 ähnelnde Darstellung einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der Erfindung zur Veranschaulichung eines Beispiels für die übertragung von Signalladungen von den Bildelementen zu den Schieberegistern,

Fig. 9 eine schematische Teilaufsicht zur Veranschaulichung eines speziellen Beispiels für die Anordnung der Schieberegister-Übertragungselektroden und der Bildelemente bei der Vorrichtung nach Fig. 8,

Fig. 10 eine Fig. 8 ähnelnde Darstellung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung ,

Fig. 11 eine Fig. 9 ähnelnde Darstellung für die Vorrichtung nach Fig. 10,

Fig. 12 eine graphische Darstellung von Wellenformen von Taktimpulsen, die zu den Schieberegistern für die einzelnen Spalten einer Matrix und zu einem Schieberegister zur übertragung von Signalladungen zu einem Ausgangsabschnitt bei der Ausführungsform nach Fig. 4 geliefert werden,

Fig. 13 eine schematische Teilaufsicht zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Anordnung der Schieberegister und übertragungselektroden für den Fall, daß die Taktimpulse gemäß Fig. 12(A) bis 12(D) geliefert werden, und

Fig. 14 eine schematische Darstellung der Art und Weise der Übertragung von Signalladungen zu den Übertragungselektroden in den Schieberegistern gemäß Fig. 13 zu den Zeitpunkten t.. - t₅ in Fig. 12.

030050/0 972

302H70

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind zahlreiche Schieberegister 21 für die betreffenden Spalten einer Matrix in im wesentlichen gleichmäßigen Abständen auf einem Halbleitersubstrat 20, z.B. vom p-Leitungstyp, angeordnet. Jedes Schieberegister 21 weist einen durchgehenden Registerteil 22 auf, der sich an seinem unteren Ende in Richtung der Horizontal-Abtastzeile erstreckt. In jeder ungeradzahligen Horizontal-Abtastzeile, z.B. in der ersten Zeile 24a, sind zwei Bildelemente 23a und 23b auf gegenüberliegenden Seiten jedes Schieberegisters 21 angeordnet. Ebenso sind in jeder geradzahligen Horizontal-Abtastzeile, z.B. in der Zeile 24b, jeweils zwei Bildelemente 23a, 23d auf gegenüberliegenden Seiten jedes Schieberegisters 21 angeordnet. Auf diese Weise sind die Bildelemente 23a, 23b bzw. 23c, 23d jeweils abwechselnd in den ungeradzahligen und geradzahligen Abtastzeilen 24a bzw. 24b angeordnet. Betrachtet man einen durch jedes Schieberegister 21 und ein Bildelementpaar 23a, 23b an seinen beiden Seiten bestimmten Bereich als Einheitsbereich in Horizontalrichtung, so ist ein Überlauf-Drainbereich 5 zwischen benachbarten Einheitsbereichen vorgesehen. Im Schieberegister

21 mit dem Registerabschnitt 22 sind Übertragungselektroden φ* und $2 fortlaufend und einander abwechselnd angeordnet. Parallel zu den Registerabschnitten 22 der Schieberegister 21, d.h. parallel zu den Horizontal-Abtastzeilen, ist ein Einzelschieberegister 26 angeordnet, in welchem Übertragungselektroden $5., und φ. einander abwechselnd angeordnet sind. Zwischen dem Registerabschnitt

22 jedes Schieberegisters 21 und dem Einzelschieberegister 26 ist eine Schiebeelektrode φ^ vorgesehen. Die Konstruktion dieser Ausführungsform ist in der Schnittansicht von Fig. 5 als Oberflächenkanal-Typ dargestellt. Die Schnittansicht von Fig. 5 stimmt nicht genau mit einem Schnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 4 überein, die der Einfachheit halber rein schematisch veranschaulicht ist.

030050/0972

Auf dem Halbleitersubstrat 20 sind verschiedene Elektroden unter Zwischenfügung eines Isolierfilms 26 ausgebildet. Die Bildelemente 23a und 23b entsprechen der Potentialsenke unmittelbar unter den Speicherelektroden 0_fi. Die Signalladungen von den Bildelementen 23a und 23b werden zu den Übertragungselektroden φ* durch Schiebeelektroden

φ- verschoben, und obgleich in Fig. 5 nicht veranschaulicht, / a

werden die Signalladungen von den Bildelementen 23c und 23d durch Schiebeelektroden φ-, zu den genannten Übertragungselektroden Φ₂ verschoben. Die Schiebeelektroden φ-, und φ-, können in an sich bekannter Weise weggelassen bzw. durch an sich bekannte Mittel ersetzt werden, unter dem Isolierfilm 2b sind Kanalstopbereiche 27 in geeigneten gegenseitigen Abständen ausgebildet, um ein Herausstreuen von Signalladungen von den Schieberegistern 21 und den Bildelementen 23a, 23b sowie 23c, 23d zu verhindern. Die Kanalstopbereiche 27 sind vom selben Leitungstyp wie das p-Halbleitersubstrat 20, und sie sind in Fig. 5 mit ρ bezeichnet. Jeder Überlauf-Drainbereich 25 wird durch einen mit η bezeichneten Fremdatombereich des dem Substrat 20 entgegengesetzten Leitungstyps gebildet, der zwischen zwei Kanalstopbereiche 27 eingefügt ist.

Fig. 6 veranschaulicht ein spezifisches Beispiel für die Anordnung der Schieberegister 21 und der Bildelemente 23a, 23b sowie 23c, 23d. Die das Schieberegister 21 bildenden Übertragungselektroden (zL und ^₂ besitzen die Konfigurationen gemäß Fig. 7. Die Übertragungselektrode φ* besteht aus einem Speicherbereich φ* mit einer Breite W_q sowie einem Übertragungsbereich jo.., mit der Breite W_n-, und die Übertragungselektrode φ~ besteht auf ähnliche Weise aus einem Speicherbereich φ~_α und einem Übertragungsbereich Φ-yw· ^In diesem Fall bestimmt sich der Bildelement-Teilungsabstand W in waagerechter Richtung durch die Breite W_n des Bildelements

030050/0972

302U70

und die Breite W des Übertragungsbereichs.

Die Signalladungen von den Bildelementen 23a und 23b in den ungeradzahligen Horizontal-Abtastzeilen, einschließlich der ersten Zeile 24a, werden auf die durch die ausgezogenen Pfeile in Fig. 4 oder 6 dargestellte Weise zick-zack-artig zu den Übertragungselektroden φ* übertragen, welche dieselbe Phase besitzen, sich aber in verschiedenen Positionen befinden. Die Signalladungen von den Bildelementen 23a und 23b werden über die Schieberegister 21 zu den an deren unteren Enden waagerecht verlaufenden Registerabschnitten 22 übertragen. In erster Linie werden die Signalladungen vom Bildelementpaar 23a und 2 3b in der ersten Horizontal-Abtastzeile 24a über die betreffenden Schieberegister 21 zu deren Registerabschnitten 22 übertragen, um darin gehalten bzw. gespeichert zu werden. Sodann wird die Schiebeelektrode inc geöffnet bzw. durchgeschaltet, wodurch die Signalladungen gleichzeitig zum Einzelschieberegister 26 übertragen werden. Danach werden die Signalladungen vom Bildelementpaar 23a, 23b in der ersten Horizontal-Abtastzeile sequentiell zum Ausgangsabschnitt geliefert.

Nachdem alle Bildelemente in der ersten Horizontal-Abtastzeile ausgelesen worden sind, werden die Signalladungen vom ersten Bildelementpaar 23c, 23d in der zweiten, geradzahligen Horizontal-Abtastzeile 24b auf die durch die gestrichelten Pfeile in Fig. 4 oder 6 dargestellte Weise zick-zack-artig zu den Übertragungselektroden φ~ übertragen, welche dieselbe Phase besitzen, sich aber in verschiedenen bzw. unterschiedlichen Positionen befinden. Sodann werden die Signalladungen durch die betreffenden Schieberegister 21 zum Einzelschieberegister 26 übertragen, um auf vorher beschriebene Weise sequentiell ausgelesen zu werden.

Wahlweise ist es auch möglich, die Signalladungen von den

030050/0 972

302 H

Bildelementen 23a und 23c zu den Übertragungselektroden φ>. zu übertragen, die phasengleich sind, sich jedoch in unterschiedlichen Positionen befinden, und die Signalladungen von den Bildelementen 23b und 23d zu den ubertragungselektroden <f>2 ^zu übertragen.

Die Fig. 8 und 9 veranschaulichen ein weiteres alternatives Verfahren für die Übertragung. In diesem Fall werden die Signalladungen von den Bildelementen 23a und 23d zur Übertragungselektrode φ>* derselben Phase und in derselben Position in jedem Schieberegister 21 übertragen, während die Signalladungen von den Bildelementen 23b und 23c zur Übertragungselektrode JO₁ derselben Phase und in der nächsten Position über die zwischengefügte Übertragungselektrode φ^ übertragen werden.

Fig. 9 veranschaulicht ein spezifisches Beispiel für diese Anordnung. Dabei erstrecken sich die Übertragungselektroden φ* in jedem Schieberegister 21 in Horizontalrichtung, während die Übertragungselektroden (ό- ϊ-^η Richtung der Spalte verlaufen. Mit anderen Worten: diese Übertragungselektroden erstrecken sich senkrecht zueinander und bilden eine gitterartige Anordnung. In den Fig. 8 und 9 sind den Teilen von Fig. 4 entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet, so daß auf ihre erneute Beschreibung verzichtet werden kann. Bei dieser Ausführungsform erlauben Konstruktion und Anordnung der Übertragungselektroden φ~ und φ- eine sehr einfache Herstellung. Außerdem können die Übertragungselektroden außerordentlich schmal ausgebildet werden, so daß der Bildelement-Teilungsabstand sowohl in Horizontalrichtung als auch in Spaltenrichtung festgelegt werden kann. Auf diese Weise kann vorteilhaft die Zahl der Bildelemente in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vergrößert werden.

030050/0972

_ ₁₅ _ 302H70

Fig. 10 veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Signalladungen von den Bildelementen nur zu den Übertragungselektroden φ* der Schieberegister 21 übertragen werden. Hierbei unterscheidet sich die Reihenfolge der Übertragung der Signalladungen vom Bildelementpaar 23a, 23b in den ungeradzahligen Horizontal-Abtastzeilen 24a zu den Übertragungselektroden φ* von derjenigen der Übertragung der Signalladungen vom Bildelementpaar 23c, 23d in den geradzahligen Horizontal-Abtastzeilen 24b zu den Übertragungselektroden φ.. Insbesondere werden in den ungeradzahligen Horizontal-Abtastzeilen 24a die Signalladungen von den Bildelementen 23b übertragen, bevor die Signalladungen von den Bildelementen 23a zu den Übertragungselektroden φ* übertragen werden, während in den geradzahligen Horizontal-Abtastzeilen 24b die Signalladungen von den Bildelemeaten 2 3c übertragen werden, bevor die Übertragung der Signa3.1adungen in den Bildelementen 23d zu den Ubertragungselekc.roden φ* erfolgt. Jedes Schieberegister 21 weist an seinem unteren Ende einen sich parallel zu den Horizontal-Abtast-· zeilen erstreckenden Registerabschnitt 22 auf. In diesen Registerabschnitten 22 werden die Signalladungen von den Bildelementen 23a und 23b in den ungeradzahligen Horizontal-Abtastzeilen, wie durch die ausgezogenen Pfeile angedeutet, nach rechts übertragen, während die Signalladungen von den Bildelementen 23c und 23d in den geradzahligen Horizontal-Abtastzeilen, wie durch die gestrichelten Pfeile angedeutet, nach links übertragen werden. Hierbei ist es notwendig, die Übertragungsrichtungen für die Signalladungen, die durch jedes einzelne Schieberegister 21 übertragen worden sind, im Registerabschnitt 22 nach links oder rechts umzuschalten. Für diese Verteilung der Signalladungen sind im linken und im rechten Abschnitt des Registerabschnitts 22 Steuer-Torschaltungen φ~ bzw. φ~, vorgesehen. Die durch die Anzahl der Schieberegister 21 übertragenen Signa!ladungen von den Bildelementen in einer Horizontal-

030050/0972

Abtastzeile werden in den Registerabschnitten 22 vorübergehend gehalten bzw. zwischengespeichert und dann gleichzeitig unter dem Einfluß einer Schiebeelektrode φ,- zu einem Einzelschieberegister 26 übertragen. Aus letzterem werden die Signalladungen zeilenweise zu einem nicht dargestellten Ausgangsabschnitt ausgelesen.

Fig. 11 veranschaulicht ein spezielles Beispiel für die Anordnung der Übertragungselektroden in den Schieberegistern 21 sowie der Bildelemente bei der Vorrichtung gemäß Fig. 10. Hierbei sind an einer Seite jedes Schieberegisters 21 Bildelementpaare, jeweils bestehend aus Bildelementen 23a und 23c, sowie Übertragungselektroden φ.. in Spaltenrichtung einander abwechselnd angeordnet. Auf ähnliche Weise sind Bildelementpaare, jeweils bestehend aus Bildementen 2 3b und 23d, sowie Übertragungselektroden φ- in Spaltenrichtung einander abwechselnd vorgesehen. In diesem Fall werden die Signa!ladungen von benachbarten Bildelementen 23c und 23a an Ober- und Unterseite der betreffenden Übertragungselektroden 0.. zu letzteren übertragen, während die Signalladungen von den anderen Bildelementen 23b und 23d zu den anderen Übertragungselektroden φ* derselben Phase übertragen werden.

Im folgenden ist anhand der Fig. 12 bis 14 eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert.

Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 Taktimpulse derselben Periode zu den einzelnen Übertragungselektroden in der Vielzahl von Schieberegistern 21 und im Einzelschieberegister 26 geliefert werden, werden bei dieser weiteren Ausführungsform Taktimpulse der in Fig. 12 dargestellten Art geliefert. In diesem Fall werden Taktimpulssignale φ ₃ und φ ^, die von verschiedener Phase, aber gleicher Wellenform sind (vgl. Fig. 12(A) und Fig. 12(B)), zu den Übertragungs-

03 0 050/0972

_ ₁₇ _ 302U70

elektroden φ~ und φ. im Einzelschieberegister 26 geliefert, während Taktimpulssignale φ* und φ-γ, die mit einer Periode T₁₁₁ zum Auslesen der Signal ladungen aus den BiIdelementen in einer Horizontal-Abtastzeile erzeugt werden (vgl. Fig. 12(C) und Fig. 12(D)), zu den Übertragungselektroden φ. und 0₂ i-ⁿ den verschiedenen Schieberegistern 21 geliefert werden. Durch Änderung der Übertragungsgeschwindigkeit der zugeführten Taktimpulse auf diese Weise ist es möglich, die Registerabschnitte 22 mit der Ausführungsform gemäß Fig. 4 wegzulassen, da nämlich die über die Schieberegister 21 übertragenen Signalladungen gemäß Fig. 13 unmittelbar zum Einzelschieberegister übertragen werden können. Fig. 14 veranschaulicht die Art und Weise, auf welche die Signalladungen von den Bildelementen 23a und 23b in einer ungeradzahligen Horizontal-Abtastzeile, jeweils mit A bzw. A, bezeichnet, zu aufeinanderfolgenden Übertragungselektroden φ*, φ~, Φ-, und 0~ i-ⁿ jedem Schieberegister 21 und zu den ubertragungselektroden φ-^, φ., φ^ und φ^ im Einzelschieberegister 26 an aufeinanderfolgenden Zeitpunkten t.. bis te gemäß Fig. 12 übertragen werden.

Obgleich bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die Schieberegister 21 von dem auf dem Halbleitersubstrat 20 geformten Oberflächen-Kanaltyp sind, können sie selbstverständlich auch vom eingelassenen oder vergrabenen Kanaltyp sein.

0 300 5 0/097 2

Claims

Henkel, Kern, feiler &Hänzel Paten t a η w ä 11 e

Registered Representatives

before the

European Patent Office

MöhtstraBe 37

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, D-8000 München 80

Kawasaki, Japan Tel.: 089/982085-67

Telex: 0529802 hnkj d Telegramme: ellipsoid

KH-55P382-2

6. Juni 1980

Festkörper-Bildaufnähmevorrichtung

Patentansprüche

Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, gekennzeichnet durch ein Halbleitersubstrat, durch eine Vielzahl von in Matrixform und mit vorbestimmten gegenseitigen Teilungsabständen in jeder Horizontal-Abtastzeile auf dem Halbleitersubstrat angeordneten Bildelementen, durch eine Anzahl von Schieberegistern, die den Bildelementen zugeordnet und zwischen die paarweisen Bildelemente in jeder Spalte der Matrix eingefügt sind, um in den Bildelementen gespeicherte Signalladungen senkrecht zu den Horizontal-Abtastzeilen zu übertragen, und durch ein parallel zu den Horizontal-Abtastzeilen angeordnetes Einzelschieberegister zur Übertragung der von den Bildelementpaaren in jeder Horizontal-Abtastzeile übertragenen Signalladungen über eine Vielzahl der Schieberegister zu einem Ausgangsabschnitt.

030050/0972 ORIGINAL INSPECTED
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zahlreichen Schieberegister jeweils an ihren unteren Enden parallel zu den Horizontal-Abtastzeilen verlaufende Registerabschnitte aufweisen und daß die Signalladungen von den Bildelementpaaren in jeder der Horizontal-Abtastzeilen gleichzeitig von den Registerabschnitten zum Einzelschieberegister übertragbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der zahlreichen Schieberegister Speicherbereiche und Übertragungsbereiche mit kleinerer Breite als diejenige der Speichörbereiche aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelemente in einem Bildelement-Teilungsabstand angeordnet sind, der durch die Breite der Bildelemente und die Breite der Übertragungsbereiche bestimmt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der zahlreichen Schieberegister je eine Anzahl von zwischen zugeordnete Bildelementpaare eingefügten ersten Übertragungselektroden, deren Längsrichtung mit den Verlaufrichtungen der (Matrix-)Spalten koinzidiert, sowie zweiten Übertragungselektroden aufweist, deren Längsrichtung mit den Horizontal-Abtastzeilen übereinstimmt, und daß die ersten und zweiten Übertragungselektroden unter Bildung einer gitterartigen (latticelike) Anordnung einander abwechselnd angeordnet sind.

030050/0972