DE69516477T2

DE69516477T2 - Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE69516477T2
Application number: DE69516477T
Authority: DE
Inventors: Tomio Ishigami; Atsushi Kobayashi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1995-09-26
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2015-09-27
Also published as: DE69516477D1; KR100374734B1; EP0705029A2; MY113402A; US5812192A; KR960012970A; EP0705029A3; EP0705029B1; JPH0897397A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Bildaufnahme mittels einer Festkörper-Vorrichtung und kann z. B. auf eine CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung eines sog. Nichtverschachtelungs-Abtastsystems zum Auslesen von Signalladungen, die aus jedem Pixel ausgelesen sind, ohne Mischung dieser Signalladungen in einem Vertikal-Übertragungsregister angewendet werden.
Als eine CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung ist bereits eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, die derart ausgebildet ist, dass die Auflösung durch Vorsehen von z. B. zwei Horizontal-Übertragungsregistern und Ermöglichen der Ausleseoperation für alle Pixel durch gleichzeitige Horizontal-Übertragung der Signalladungen von ungeradzahligen Zeilen und geradzahligen Zeilen mit individuellen Horizontal-Übertragungsregistern und durch Auslesen der Signalladungen von zwei Zeilen innerhalb von 1 H (H bedeutet eine Horizontal-Abtastperiode) weiter erhöht werden kann.
Die Menge der durch die Horizontal-Übertragungsregister zu verarbeitenden Ladungen kann durch Festlegen einer größeren Kanalbreite der Horizontal-Übertragungsregister ausreichend erhöht werden. Da die Menge der durch die Horizontal-Übertragungsregister zu verarbeitenden Ladungen proportional zu einer Fläche je Bit des Registers ist, wenn die Amplitude des Taktimpulses zum horizontalen Übertragen konstant gehalten wird, kann die Menge der zu verarbeitenden Ladungen durch Erweitern der Kanallänge und der Kanalbreite, die einem Bit entsprechen, erhöht werden. Da jedoch die Kanallänge, die einem Bit des Horizontal-Übertragungsregisters entspricht, durch eine Größe des Bildabschnitts eingeschränkt wird, ist nur eine Erweiterung der Kanalbreite möglich.
Wenn jedoch die Kanalbreite erweitert ist, wird die erzeugte Feldstärke in dem Register, die einer Übertragungselektrode durch den Taktimpuls zum horizontalen Übertragen eingeprägt wird, herabgesetzt. Im einzelnen wird eine solche Feldstärke in dem zentralen Bereich in der Kanalbreitenrichtung des Horizontal-Übertragungsregisters herabgesetzt. Ein solches Absenken der Übertragungsfeldstärke bringt einen Abfall der Leistungsfähigkeit der Übertragung von Signalladungen in der vertikalen Richtung des Horizontal-Übertragungsregisters mit sich. Als Ergebnis bleibt manchmal ein Teil der Signalladungen unübertragen. Das bedeutet, dass in der CCD-Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung des Nichtverschachtelungs-Abtastsystems eine vollkommene Übertragung behindert wird, wenn die Signalladungen, welche einer Zeile entsprechen, parallel zwischen zwei Horizontal-Übertragungsregistern zu dem Register auf der dem Register auf der Bildabschnittsseite gegenüberliegenden Seite übertragen werden, wodurch sich die Möglichkeit einer Verschlechterung der Bildqualität ergibt.
Es ist auch eine CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung des Nichtverschachtelungs-Abtastsystems (vergl. z. B. im Amtsblatt die Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. Hei 3- 72790, JP-A-3072790) vorgeschlagen worden, in der ein Horizontal-Übertragungsregister auf der Bildabschnittsseite aus einem Paar von Übertragungsabschnitten gebildet ist, um die Menge zu verarbeitender Ladungen ohne Verschlechterung der Übertragungsleistungsfähigkeit in dem Horizontal-Übertragungsregister zu erhöhen, und die Signalladungen des selben Pixels gemeinsam mit diesen Übertragungsabschnitten übertragen werden, um die Horizontal-Übertragung zu verwirklichen. Im folgenden wird eine Übersicht des Aufbaus und der Arbeitsweise einer solchen Bildaufnahmevorrichtung gegeben.
Gemäß Fig. 9 ist ein CCD-Bildabschnitt 3 des Zwischenzeilen- Übertragungssystems aus einer Vielzahl von Photosensoren 1, die in zwei Dimensionen in Form einer Matrix angeordnet sind, und einer Vielzahl von Vertikal-Übertragungsregistern zusam mengesetzt, die für jede Spalte dieser Photosensors zum vertikalen Übertragen der Signalladungen, welche durch die Photosensoren 1 erzeugt werden, angeordnet sind. Unter diesem Bildabschnitt 3 ist ein erstes Horizontal-Übertragungsregister 4 angeordnet, und dieses erste Horizontal-Übertragungsregister 4 ist aus einem Paar von Übertragungsabschnitten 4a, 4b zusammengesetzt, die gemeinsam miteinander die Horizontal- Übertragung von Signalladungen durchführen, die einer Zeile entsprechen. Diese Übertragungsabschnitte 4a, 4b sind parallel angeordnet, zwischen denen ein kleiner Abstand in beinah gleicher Kanalbreite gehalten ist und die in einem Ausgabeabschnitt integriert sind. Eine Summe der Kanalbreiten der Übertragungsabschnitte 4a, 4b ist gleich der Kanalbreite des ersten Horizontal-Übertragungsregisters 4, welche der Wert ist, um eine ausreichende Menge zu verarbeitender Ladungen gewinnen zu können.
In dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 ist zwischen den Übertragungsabschnitten 4a, 4b des Paares von Übertragungsabschnitten ein Steuergateabschnitt 5 vorgesehen, und dieser Steuergateabschnitt 5 überträgt die Signalladungen des selben Pixels gemeinsam mit den Übertragungsabschnitten 4a, 4b. Unter dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 ist parallel ein zweites Horizontal-Übertragungsregister 6 angeordnet, das einen bestimmten Abstand davon hält. Die Kanalbreite des zweiten Horizontal-Übertragungsregisters 6 ist auf beinah die gleiche Kanalbreite wie diejenige des ersten Horizontal-Übertragungsregisters 4 festgelegt. Zwischen dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 und dem zweiten Horizontal-Übertragungsregister 6, die zur weiteren Übertragung zu dem zweiten Horizontal-Übertragungsregister 6 einer Zeile entsprechende Signalladungen steuern, die von dem Vertikal- Übertragungsregister 5 zu dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 übertragen sind, ist ein Übertragungsgate 7 vorgesehen. Die Signalladungen, welche durch die ersten und zweiten Horizontal-Übertragungsregister 4, 5 horizontal übertra gen sind, werden durch Ausgabeabschnitts 8-1, 8-2 in Signalspannungen umgewandelt und dann als Signale OUT1 u. OUT2 ausgegeben.
Wie erklärt kann die individuelle Kanalbreite der Übertragungsabschnitte 4a, 4b, da das erste Horizontal-Übertragungsregister 4 aus einem Paar von Übertragungsabschnitten 4a, 4b gebildet ist, selbst dann verengt werden, wenn das erste Horizontal-Übertragungsregister 4 als ganzes eine größere Kanalbreite hat. Als Ergebnis wird die Übertragungsfeldstärke niemals herabgesetzt, und dadurch wird die Leistungsfähigkeit der Übertragung von Signalladungen durch das erste Horizontal-Übertragungsregister 4 zu dem zweiten Horizontal-Übertragungsregister 6 niemals verschlechtert. In anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass die Menge von zu verarbeitenden Ladungen ohne Verschlechterung der Übertragungsleistungsfähigkeit in der Vertikal-Übertragungsrichtung in dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 erhöht werden kann.
Da die Signalladungen, die gemeinsam zu dem Paar von Übertragungsabschnitten 4a, 4b übertragen werden, in dem Ausgabeabschnitt 8-1 in dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 wieder kombiniert werden, ist die Menge von Ladungen je Bit, die in dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 zu verarbeiten ist, ohne Beziehung zu der Menge von Ladungen, die in dem Paar von Übertragungsabschnitten 4a, 4b zu übertragen sind, konstant. Da jedoch die Menge von Ladungen je Bit, die in dem einen Paar von Übertragungsabschnitten 4a, 4b zu verarbeiten ist, abhängig von der Kanallänge und der Kanalbreite, die einem Bit entsprechen, bestimmt wird, können wenn die Signalladungen, die gemeinsam mit einem Übertragungsabschnitt übertragen werden, die Menge zu verarbeitender Ladungen des relevanten Übertragungsabschnitts überschritten haben, wenn die Signalladungen gemeinsam mit den Übertragungsabschnitten 4a, 4b übertragen werden, nicht alle Signalladungen eines Pixels vollkommen übertragen werden, obwohl die Menge zu ver arbeitender Ladungen in dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 erhöht werden kann.
Vor diesem Hintergrund haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung (vergl. im Amtsblattdie Japanische PatentOffenlegungsschrift Nr. Hei 6-105239, JP-A-6105239) eine CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung des Nichtverschachtelungs-Abtastsystems vorgeschlagen, die ein gemeinsames Übertragen von Signalladungen unter Inbetrachtziehung der Menge der zu verarbeitenden Ladungen in den Übertragungsabschnitten 4a, 4b zu der Zeit des gemeinsamen Übertragens mit einem Paar von Übertragungsabschnitten 4a, 4b ermöglicht. Diese CCD-Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung benutzt nämlich, wie in Fig. 10 gezeigt, einen Aufbau derart, dass ein Potentialbarrierenabschnitt 13 längs der Horizontal-Übertragungsrichtung innerhalb des Kanals des Steuergateabschnitts 5 zwischen Übertragungsabschnitten 4a, 4b eines Paares von Übertragungsabschnitten gebildet ist. Das in Fig. 10 gezeigte System ist demjenigen äquivalent, das in der Druckschrift IEEE International Solid State Circuits Conference, Bd. 36, 1993, S. 192- 193-288, A Kobayashi et al. "A ¹/2-in 380k-pixel Progressive Scan CCD Image Sensor" gezeigt ist.
Eine solche CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung des Nichtverschachtelungs-Abtastsystems ist bereits in dem US-Patent US-A-5,387,935 (Ausgabedatum: 2. 7. 1995) offenbart worden.
Unter der Bedingung, dass ein Taktimpuls H1 einer ersten Phase als ein Signal mit niedrigem Pegel eingestellt ist, während ein Taktimpuls H2 einer zweiten Phase als ein Signal mit hohem Pegel eingestellt ist, wird ununterbrochen, nachdem die Signalladungen einmal in dem Steuergateabschnitt 5 durch den Übertragungsabschnitt 4a akkumuliert sind, ein Gateimpuls HHG, der einer Gateelektrode 16 des Steuergateabschnitts 5 einzuprägen ist, als ein Signal mit einem mittleren Pegel eingestellt. In diesem Fall kehren die Signal ladungen, welche den Potentialbarrierenabschnitt 13 überlaufen, zu dem Übertragungsabschnitt 4a zurück. Andererseits werden die Signalladungen, welche in dem Steuergateabschnitt 5 verblieben sind, zu dem Übertragungsabschnitt 4b übertragen, wenn der Gateimpuls HHG zu dem niedrigen Pegel zurückkehrt. Dadurch werden die Signalladungen gemeinsam mit den Übertragungsabschnitten 4a, 4b in dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 übertragen.
Im Falle der CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung des Aufbaus, wie er vorstehend erklärt wurde, wird jedoch, wenn der Übertragungsabschnitt 4b für die Horizontal-Registerübertragung bereit ist, wenn die Signalladungen einmal zu den Bits der ersten Phase (φH1) des Übertragungsabschnitts 4b von dem Steuergate 5 während der Einschwingzeit (während der Periode von einem Zeitpunkt T3 bis zu einem Zeitpunkt T4), in der sich gemäß dem in Fig. 11 gezeigten Impuls/Zeit-Diagramm der Taktimpuls φH1 der ersten Phase von dem niedrigen Pegel zu dem hohen Pegel ändert, übertragen sind, ein Teil der Signalladungen, wie in Fig. 12 gezeigt, zu dem Bit der zweiten Phase (φH2), das in einer Vorwärtsposition in the Horizontal- Übertragungsrichtung des Bits der ersten Phase (φH1) vorgesehen ist, mittels des Übertragungsfeldes in der Horizontal- Übertragungsrichtung (von rechts nach links in Fig. 10) übertragen.
Bei dem Muster des Übertragungskanals gemäß Fig. 10 muss der Taktimpuls φH&sub2; der zweiten Phase auf den niedrigen Pegel eingestellt werden, um die Signalladungen in dem Übertragungsabschnitt 4a und dem Übertragungsabschnitt 4b von dem selben Pixel zu einem Paar von Bits unter dem selben Gate zu sammeln. Bei dieser Zeitsteuerung werden die Signalladungen, welche zu dem Bit der zweiten Phase (φH2) in der Vorwärtsrichtung übertragen sind, ferner mit den Signalladungen in dem Bit der ersten Phase (φH1) in der weiteren Vorwärtsrichtung während der Periode von dem Zeitpunkt T4 bis zu einem Zeitpunkt T5 gemischt. Das Mischen der Signalladungen in der Horizontal-Richtung während der Zuteilung von Signalladungen geschieht alles in der Horizontal-Periode, und wenn die Menge von Signalen in der Anzeige eine vorbestimmte Menge überschreitet, erscheint dies in der Wiedergabeanzeige als ein Fehler in Form eines vertikalen Streifens.
Die Erzeugung eines solchen Fehlers des Bildes kann durch Festlegen einer derartigen Bedingung verhindert werden, dass die Horizontal-Registerübertragung unmöglich ist, wenn das Potential des Potentialbarrierenabschnitts 13 des Steuergateabschnitts 5 flacher als das Potential des Bits der ersten Phase (φH1) ist, d. h. der Bedingung, dass das Potential des Bits der zweiten Phase (φH2) flacher als das Potential des Bits der ersten Phase (φH1) ist. In diesem Fall wird jedoch die Menge der zu verarbeitenden Ladungen des Übertragungsabschnitts 4a durch das Potential des Potentialbarrierenabschnitts 13 eingeschränkt und wird daher verringert.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vorgesehen, die umfasst:
einen Bildabschnitt zum Erzeugen einer Signalladung, der eine Vielzahl von Pixeln hat, die in einer Matrix angeordnet sind,
ein erstes Horizontal-Übertragungsregister zum horizontalen Übertragen von Signalladungen, die von dem Bildabschnitt übertragen sind,
welches Horizontal-Übertragungsregister umfasst:
einen ersten und einen zweiten Übertragungsabschnitt, in denen eine Vielzahl von Stufen in der horizontalen Richtung angeordnet sind, um die Signalladungen horizontal zu übertragen, wobei jede Stufe durch zwei Paare von Bits gebildet ist, wovon jedes Paar von Bits die Signalladungen des selben Pixels dazwischen gemeinsam benutzt und mit einer gemeinsamen Elektrode verbunden ist,
einen Steuergateabschnitt, der zwischen den ersten und zweiten Übertragungsabschnitten gebildet ist, um die Signalladungen, welche von dem Bildabschnitt übertragen sind, einmal zu akkumulieren und danach die Signalladungen gemeinsam mit den ersten und zweiten Übertragungsabschnitten zu benutzen,
eine Potentialbarriere, die längs der Horizontal-Übertragungsrichtung in einem Teil des Bereichs des Steuergateabschnitts gebildet ist,
einen Kanalstoppabschnitt, der in dem Steuergateabschnitt gebildet ist, und
ein zweites Horizontal-Übertragungsregister, das über ein weiteres Steuergate zum horizontalen Übertragen der Signalladungen, die von dem ersten Horizontal-Übertragungsregister über das weitere Steuergate zu dem zweiten Horizontal-Übertragungsregister übertragen werden, parallel zu dem ersten Horizontal-Übertragungsregister angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kanalstoppabschnitt einen Übertragungskanal zwischen dem Bit des ersten Übertragungsabschnitts und dem benachbarten Bit des zweiten Übertragungsabschnitts bildet, das mit dem Bit des ersten Übertragungsabschnitts in der Richtung entgegengesetzt zu der Horizontal-Übertragungsrichtung verbunden ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vorgesehen, die umfasst:
einen Bildabschnitt zum Erzeugen einer Signalladung, der eine Vielzahl von Pixeln hat, die in einer Matrix angeordnet sind,
ein erstes Horizontal-Übertragungsregister zum horizontalen Übertragen von Signalladungen, die von dem Bildabschnitt übertragen sind,
welches erste Horizontal-Übertragungsregister umfasst:
einen ersten und einen zweiten Übertragungsabschnitt zum jeweiligen horizontalen Übertragen der Signalladungen des selben Pixels,
einen Steuergateabschnitt, der zwischen den ersten und zweiten Übertragungsabschnitten gebildet ist, um die Signalladungen zu akkumulieren, die von dem Bildabschnitt übertragen sind, und danach diese Signalladungen gemeinsam mit den ersten und zweiten Übertragungsabschnitten zu benutzen,
einen ersten Potentialbarrierenabschnitt, der längs der Horizontal-Übertragungsrichtung in einem Teil des Bereichs des Steuergateabschnitts gebildet ist, und
ein zweites Horizontal-Übertragungsregister, das über ein weiteres Steuergate zum horizontalen Übertragen der Signalladungen, die von dem ersten Horizontal-Übertragungsregister über das weitere Steuergate zu dem zweiten Horizontal-Übertragungsregister übertragen werden, parallel zu dem ersten Horizontal-Übertragungsregister angeordnet ist,
gekennzeichnet durch
einen zweiten Potentialbarrierenabschnitt, der längs der Horizontal-Übertragungsrichtung zwischen dem Steuergateabschnitt und dem zweiten Horizontal-Übertragungsregisterabschnitt gebildet ist.
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung sehen eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vor, die das gemeinsame Benutzen von Signalladungen ohne Erzeugung eines Fehlers in Form eines vertikalen Streifens infolge einer fehlerhaften gemeinsamen Benutzung der Signalladungen in einem Horizontal- Übertragungsregister ermöglicht, das aus einem Paar von Übertragungsabschnitten zum horizontalen Übertragen der gemeinsam benutzten Signalladungen des selben Pixels besteht.
In der Festkörper Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden zu der Zeit des gemeinsamen Benutzens der Signalladungen in dem ersten Horizontal- Übertragungsregister die Signalladungen, welche von dem Bildabschnitt übertragen sind, einmal in dem Steuergateabschnitt durch das Bit der zweiten Phase des Ladungsübertragungsabschnitts auf der Bildabschnittseite gespeichert. Wenn der Gateimpuls, welcher der Gateelektrode des Steuergateabschnitts eingeprägt wird, unter der Bedingung, dass der Taktimpuls der ersten Phase auf den niedrigen Pegel eingestellt ist, während der Taktimpuls der zweiten Phase auf den hohen Pegel eingestellt ist, auf einen mittleren Pegel eingestellt wird, kehren Signalladungen, die den Potentialbarrierenabschnitt des Steuergateabschnitts überlaufen, zum dem Bit der zweiten Phase des Ladungsübertragungsabschnitts auf der Bildabschnittseite zurück.
Inzwischen werden die Signalladungen, welche in dem Steuergateabschnitt verblieben sind, wenn der Gateimpuls zu dem niedrigen Pegel geändert wird, durch den Übertragungskanal des Steuergateabschnitts zu dem Bit der ersten Phase ein Bit nach dem Bit der zweiten Phase zum Verarbeiten der Signalladungen des selben Pixes des Übertragungsabschnitts auf der Seite des zweiten Horizontal-Übertragungsregisters übertragen. Dadurch werden die Signalladungen des selben Pixels gemeinsam von einem Paar von Übertragungsabschnitten benutzt. Wenn die Signalladungen, die zu dem Bit der ersten Phase übertragen sind, zu dem vorhergehenden Bit der zweiten Phase übertragen werden, werden die Signalladungen von zwei Übertragungsabschnitten in dem Paar von Bits unter der selben Gateelektrode gesammelt. Bei dieser Zeitsteuerung werden die Signalladungen, da nur die Signalladungen, die zu dem Bit der ersten Phase übertragen sind, das sich nach einem Bit befindet, nur zu dem Bit der zweiten Phase übertragen werden, das sich ein Bit vor dem vorstehend genannten Bit befindet, niemals in der Horizontal-Richtung gemischt.
In der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Operationen, bis die Überlauf-Signalladungen des Potentialbarrierenabschnitts des Steuergateabschnitts zu dem Bit der zweiten Phase des Ladungsübertragungsabschnitts auf der Bildabschnittseite zurückkehren, nachdem die Signalladungen, welche von dem Bildabschnitt übertragen sind, einmal in dem Steuergateabschnitt gespeichert sind, ähnlich den Operationen, die zuvor erklärt wurden. Andererseits wird, da der Potentialbarrierenabschnitt längs der Horizontal-Übertragungsrichtung auf der Steuergateabschnittsseite des Übertragungsabschnitts auf der Seite des zweiten Horizontal-Übertragungsregisters gebildet ist, eine Spannung, die höher als das Potential des Potentialbarrierenabschnitts ist, zu der Zeit des gemeinamen Benutzens der Signalladungen, die in dem Steuergateabschnitt verblieben sind, mit dem Übertragungsabschnitt auf der Seite des zweiten Horizontal-Übertragungsregisters an das Bit der ersten Phase gelegt. Dadurch wird, wenn die Übertragung der Signalladungen, die in dem Steuergateabschnitt verblieben sind, gestartet wird, das Potential des Bits der zweiten Phase flacher als das Potential des Bits der ersten Phase, was die Horizontal-Registerübertragung behindert. Daher erfolgt, da die Signalladungen, die zu dem Bit der ersten Phase übertragen sind, niemals zu dem vorhergehenden Bit der zweiten Phase übertragen werden, niemals eine Mischung der Signalladungen in der Horizontal-Richtung. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die vorliegenden Figuren beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht eines Musters, das ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 2 zeigt ein Impuls/Zeit-Diagramm zum Erklären einer Gemeinschaftsverarbeitungsoperation für Signalladungen in dem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 zeigt ein Potentialdiagramm eines Querschnitts längs einer Linie A-A' in Fig. 1.
Fig. 4 zeigt ein Potentialdiagramm in der Horizontal-Übertragungsrichtung eines Übertragungsabschnitts 4b.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht eines Musters, das ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 6 zeigt ein Impuls/Zeit-Diagramm zum Erklären einer Gemeinschaftsverarbeitungsoperation für Signalladungen in dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 7 zeigt ein Potentialdiagramm eines Querschnitts längs einer Linie B-B' in Fig. 5.
Fig. 8 zeigt ein Potentialdiagramm in der Horizontal-Übertragungsrichtung eines Potentialbarrierenabschnitts 18 in der Einschwingzei, in der sich φH1 von einem niedrigen Pegel zu einem hohen Pegel ändert.
Fig. 9 zeigt ein Draufsicht, die ein Beispiel für einen Aufbau einer CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung des Nichtverschachtelungs-Abtastsystems darstellt.
Fig. 10 zeigt ein Draufsicht des Musters, das eine bereits früher vorgeschlagene Vorrichtung darstellt.
Fig. 11 zeigt ein Impuls/Zeit-Diagramm zum Erklären der Arbeitsweise der beeits früher vorgeschlagenen Vorrichtung.
Fig. 12 zeigt ein Potentialdiagramm zum Erklären eines Problems, das in der bereits füher vorgeschlagenen Vorrichtung auftritt.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht eines Musters, das ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, wo bei nur ein Teil eines ersten Horizontal-Übertragungsregisters 4 gemäß Fig. 9 veranschaulicht ist. Gemäß Fig. 1 ist ein erstes Horizontal-Übertragungsregister 4 aus einem Paar von Übertragungsabschnitten 4a, 4b zum horizontalen Übertragen durch gemeinsames Benutzen der Signalladungen einer Zeile, die von einem Bildabschnitt 3 (vgl. Fig. 9) übertragen werden, gebildet. Diese Übertragungsabschnitte 4a, 4b sind parallel angeordnet, wobei ein kurzer Abstand dazwischen mit beinah gleicher Kanalbreite gehalten ist.
In diesem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 sind eine Akkumulations-Gatelektrode 11, die durch eine strichpunktierte Linie in der Figur gezeigt ist, und eine Übertragungs- Gatelektrode 12, die durch eine Zweipunktstrichlinie gezeigt ist, abwechselnd in der Horizontal-Übertragungsrichtung auf einem Substrat angeordnet, die ein Paar bilden, und diese Gateelektroden werden zum horizontalen Übertragen durch Taktimpulse φH1, φH2, die an dieses Gateelektroden-Paar zu legen sind, im 2-Phasenbetrieb getrieben. In dem Kanal der Übertragungsabschnitte 4a, 4b sind unter der selben Akkumulations- Gatelektrode 11 und Übertragungs-Gatelektrode 12 ein Paar von Bits zum Verarbeiten der Signalladungen des selben Pixels gebildet.
Zwischen den Übertragungsabschnitten 4a, 4b zum gemeinsamen Benutzen der Signalladungen des selben Pixels, die von dem Bildabschnitt 3 übertragen werden, mit den Übertragungsabschnitten 4a, 4b ist ein Steuergateabschnitt 5 vorgesehen. In diesem Steuergateabschnitt 5 ist ein Übertragungskanal 17 zwischen dem Bit (φH2) des Übertragungsabschnitts 4a und dem Bit (φH1) ein Bit danach in der Horizontal-Übertragungsrichtung gebildet, wobei das Bit (φH2) des Übertragungsabschnitts 4b ein Paar mit diesem Bit (φH2) des Übertragungsabschnitts 4a bildet. Überdies ist ein Potentialbarrierenabschnitt 13 längs der Horizontal-Übertragungsrichtung auf der Seite des Übertragungsabschnitts 4a dieses Übertragungskanals 17 ge bildet.
Dieser Potentialbarrierenabschnitt 13 kann durch Implantieren einer Verunreinigung des Leitfähigkeitstyps, welcher der umgekehrte der Verunreinigung zum Bilden des Übertragungskanals 17 ist, in dessen Bildungsposition oder durch Implantieren einer Verunreinigung des selben Leitfähigkeitstyps wie desjenigen des Übertragungskanals 17 in den Bereich des Steuergateabschnitts 5, der nicht seine Bildungsposition ist, gebildet sein. Überdies kann der Potentialbarrierenabschnitt 13 auch durch Ändern der Dicke eines Gate-Oxidfilms (nicht gezeigt) des Steuergateabschnitts 5 in dem Bereich zum Bilden des Potentialbarrierenabschnitts 13 und in dem anderen Bereich gebildet sein. In Fig. 1 zeigen die schattierten Flächen 14 Kanalstoppabschnitte. Wie aus der Figur ersichtlich ist der Kanalstoppabschnitt 14 derart gebildet, dass die Signalladungen, welche zu dem Bit der erste Phase (φH1) des Übertragungsabschnitts 4b von dem Steuergateabschnitt 5 übertragen werden, nicht in das Bit der zweiten Phase (φH2) eintreten.
Als nächstes wird die Signalladungs-Gemeinschaftsverarbeitungsoperation in dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 in Beziehung zu dem ersten Ausführungsbeispiel in dem Aufbau, der zuvor erklärt wurde, unter Bezugnahme auf das Impuls/Zeit-Diagramm gemäß Fig. 2 und das Potentialdiagramm gemäß Fig. 3 erklärt. In Fig. 2 ist φVH2 ein Gateimpuls, welcher der Gateelektrode 15 des Ausgabeabschnitts eines Vertikal-Übertragungsregisters 2 eingeprägt wird, während φH1 ein Taktimpuls zum horizontalen Übertragen der ersten Phase ist und φHHG ein Gateimpuls ist, welcher einer Gateelektrode 16 des Steuergateabschnitt 5 eingeprägt wird. Der Taktimpuls φH2 zum horizontalen Übertragen der zweiten Phase ist nicht gezeigt, weil er stets bei einer solchen Zeitsteuerung, wenn Signalladungen gemeinsam benutzt werden, den Zustand hohen Pegels einnimmt. Fig. 3 zeigt eine Potentialverteilung in dem Querschnitt längs der Linie A-A' in Fig. 1, und die Zeitpunkte T1 - T5 in dieser Figur entsprechen den Zeitpunkten T1 - T5 gemäß Fig. 2.
Zu dem Zeitpunkt T1 beginnt die Übertragung der Signalladungen von dem Vertikal-Übertragungsregister 2 zu dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4. Zu dem Zeitpunkt T2, zu dem der Gateimpuls φVH2 den hohen Pegel hat, werden die Signalladungen von dem Vertikal-Übertragungsregister 2 zu dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 übertragen. Da der Taktimpuls φH1 zu dem Zeitpunkt T2 den niedrigen Pegel hat, ist das Potential des Übertragungsabschnitts 4b flach, und überdies ist das Potential des Übertragungsabschnitts 4a und des Steuergates 5 niedrig, da der Taktimpuls φH2 den hohen Pegel hat, wie dies zuvor erklärt wurde, und der Gateimpuls φHHG ebenfalls den hohen Pegel hat.
Daher werden die Signalladungen von dem Vertikal-Übertragungsregister 2 durch das Bit der zweiten Phase (φH2) des Übertragungsabschnitts 4a zu dem Steuergate 5 übertragen, und es wird eine große Menge von Signalladungen in dem Bereich, der nicht der Potentialbarrierenabschnitt 13 ist, akkumuliert, weil er insbesondere in dem Steuergateabschnitt 5 vorgesehen ist. In dem Fall, in dem, nachdem die Signalladungen einmal in dem Steuergateabschnitt 5 gespeichert sind, das Potential des Potentialbarrierenabschnitts 13 zu dem mittleren Pegel des zulässigen Änderungsbereichs zu dem Zeitpunkt T3 wird, zu dem das Potential des Gateimpulses φHHG zu einem mittleren (zwischenliegenden) Pegel wird, werden die Signalladungen in dem Bereich des Steuergateabschnitts 5 akkumuliert, wo der Potentialbarrierenabschnitt 13 nicht vorgesehen ist, soviel wie es der Menge von Ladungen entspricht, die abhängig von der Fläche eines solchen Bereichs und dem Potential (der Höhe) des Potentialbarrierenabschnitts 13 ist.
Der Betrag dieser Signalladung wird in Anbetracht der Signal ladungen, die durch durch den Übertragungsabschnitt 4b verarbeitet werden, abhängig von der Fläche des Bereichs des Steuergateabschnitts 5, wo der Potentialbarrierenabschnitt 13 nicht vorgesehen ist, und dem Potential des Potentialbarrierenabschnitts 13 bestimmt, und diese Signalladung wird direkt zu dem Übertragungsabschnitt 4b übertragen. In diesem Fall wird das Potential des Potentialbarrierenabschnitts 13 gleich dem Potential des Übertragungsabschnitts 4b oder niedriger als dieses eingestellt. Da die Menge von Ladungen, die in dem. Steuergateabschnitt 5 akkumuliert werden kann, begrenzt ist, kehren die Ladungen, die nicht in dem Steuergateabschnitt 5 akkumuliert werden können, um von dem Potentialbarrierenabschnitt 13 überzulaufen, zu dem Bit der zweiten Phase (φH2) des Übertragungsabschnitts 4a zurück und werden auch darin akkumuliert. Das bedeutet, dass die Menge von Ladungen, die horizontal durch den Übertragungsabschnitt 4a übertragen wird, durch Subtrahieren der Menge von Ladungen, die horizontal durch den Übertragungsabschnitt 4b übertragen wird, von der Gesamtmenge von Ladungen, die von dem Vertikal-Übertragungsregister 2 übertragen wird, gewonnen wird.
Zu dem Zeitpunkt T4, zu dem der Taktimpuls (φH1) den hohen Pegel hat, wird das Potential des Übertragungsabschnitts 4b niedrig, was veranlasst, dass die Signalladungen, welche in dem Steuergateabschnitt 5 akkumuliert sind, zu dem Übertragungsabschnitt 4b übertragen werden. Bei dieser Zeitsteuerung werden die Signalladungen durch den Übertragungskanal 17 zu dem Bit der ersten Phase (φH1) in der Übertragungsrichtung des Übertragungsabschnitts 4b ein Bit nach dem Bit der zweiten Phase (φH2) des Übertragungsabschnitts 4a übertragen, wo die Signalladungen des selben Pixels akkumuliert werden. Zu dem Zeitpunkt T5, zu dem der Gateimpuls φHHG den niedrigen Pegel hat, wird das Potential des Steuergateabschnitts 5 am flachsten, was die Übertragung der Signalladungen zu dem Bit der ersten Phase (φH1) des Übertragungsabschnitts 4b beendet. Zu dem Zeitpunkt T6, zu dem der Taktimpuls φH1 den niedrigen Pegel hat, werden die Signalladungen des Bits der ersten Phase (φH1) zu dem vorhergehenden Bit der zweiten Phase (φH2) übertragen. Die Potentialverteilung in der Horizontal-Übertragungsrichtung des Übertragungsabschnitts 4b zu den Zeitpunkten T5, T6 ist in Fig. 4 gezeigt.
Mit einem Zyklus der Operationen, die zuvor erklärt wurden, werden die Signalladungen des selben Pixels, die von dem Vertikal-Übertragungsregister 2 zu dem ersten Horizontal- Übertragungsregister 4 übertragen werden, abhängig von der Menge zu verarbeitender Ladungen in dem Übertragungsabschnitt 4b gemeinsam mit den Übertragungsabschnitten 4a und 4b benutzt. Überdies werden die Signalladungen, die gemeinsam mit den zwei Übertragungsabschnitten 4a, 4b benutzt werden, da der Übertragungskanal 17 in dem Steuergateabschnitt 5 zwischen dem Bit des Übertragungsabschnitts 4a und dem Bit in der Horizontal-Übertragungsrichtung ein Bit nach dem Bit des Übertragungsabschnitts 4b, das ein Paar mit dem Bit des Übertragungsabschnitts 4a bildet, gebildet ist und die Signalladungen des selben Pixels zu dem Bit der ersten Phase (φH1) ein Bit in der Übertragungsrichtung in dem Übertragungsabschnitt 4b nach dem Bit der zweiten Phase (φH2) des Übertragungsabschnitts 4a übertragen werden, sicher zu einem Paar von Bits der Übertragungsabschnitte 4a, 4b übertragen, wobei keine Mischung der Signalladungen in dem Übertragungsabschnitt 4b erfolgt und dadurch niemals ein Fehler, wie ein vertikaler Streifen, der sich aus einer Mischung von Signalladungen ergibt, erzeugt wird. Inzwischen wird die Menge von Ladungen, die durch den Übertragungsabschnitt 4a verarbeitet wird, da es nicht länger notwendig ist, das Potential des Übertragungsabschnitts 4a flach zu machen, um einen solchen Bildfehler zu eliminieren, abhängig von einem Aufbau des Übertragungsabschnitts 4a ohne irgendeine Einschränkung durch den Steuergateabschnitt 5 bestimmt, und dadurch kann die Menge zu verarbeitender Ladungen verbessert werden.
Die Signalladungen, die gemeinsam mit den Übertragungsabschnitten 4a u. 4b in dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 benutzt werden, werden nach der Horizontal-Übertragung als die Signalladungen eines Pixels wiedergewannen. Das Wiedergewinnen als Signalladungen eines Pixels kann durch Schaffen einer Konzentration getrennter Signalladungen während der Horizontal-Übertragung durch Verbinden der Kanäle der Übertragungsabschnitte 4a, 4b z. B. in der Endstufe des ersten Horizontal-Übertragungsregisters 4, d. h. in dem Bereich, wo das relevante Register 4 nicht in zwei Stufen unterteilt sein muss, verwirklicht werden. Hierbei handelt es sich um den Bereich, wo das erste Horizontal-Übertragungsregister 4 nicht in zwei Stufen unterteilt sein muss, z. B. den Bereich, wo die Signalladungen in dem Aufbau gemäß Fig. 9 nicht von dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 zu dem zweiten Horizontal-Übertragungsregister 6 übertragen werden müssen oder praktischer ausgedrückt das Horizontal-Blindbit, wo die effektiven Pixelsignale nicht von dem Vertikal-Übertragungsregister 2 zu dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 übertragen werden.
In dem Ausführungsbeispiel, das zuvor erklärt wurde, wird der Taktimpuls φH1 auf den hohen Pegel eingestellt, wenn die Signalladungen gemeinsam benutzt werden, kann jedoch den niedrigen Pegel beibehalten, wie er als Taktimpuls φH1' in Fig. 2 gezeigt ist. In diesem Fall ist das gewonnene Ergebnis, da die gemeinsam benutzten Signalladungen zu dem Bit der zweiten Phase (φH2) unter Durchlaufen des Bereichs unter der Akkumulations-Gatelektrode 11 der ersten Phase (φH1) übertragen werden, das gleiche wie dasjenige, das gewonnen wird, wenn wenn der Taktimpuls φH1 auf den hohen Pegel und dann auf den niedrigen Pegel eingestellt wird.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht eines Musters, das ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In dieser Figur sind die Elemente, die gleich denjenigen sind, die Fig. 1 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichens oder Symbolen bezeichnet. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist gemäß der Draufsicht der Musterstruktur wie derjenigen, die in Fig. 10 gezeigt ist, ein Potentialbarrierenabschnitt 18 längs der Horizontal-Übertragungsrichtung auf der Seite des Steuergateabschnitts 5 des Übertragungsabschnitts 4b gebildet. Dieser Potentialbarrierenabschnitt 18 ist wie im Falle des Potentialbarrierenabschnitts 13 in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel durch Einstellen der Filmdicken eines Gate-Isolationsfilms (Gate-Oxidfilms) in dem Bereich des Potentialbarrierenabschnitts 18 oder Einstellen einer Verunreinigungskonzentration gebildet.
Praktischer ausgedrückt kann der Potentialbarrierenabschnitt 18 z. B. im Falle des Einstellens der Dicken eines Oxidfilms mit einem Einbettungskanal durch Dünnermachen der Dicken eines Gate-Oxidfilms gebildet werden. Überdies kann ein solcher Potentialbarrierenabschnitt 18 im Falle des Einstellens der Verunreinigungskonzentration durch Implantieren einer Verunreinigung des Leitfähigkeitstyps, welcher der umgekehrte desjenigen der Verunreinigung zum Bilden eines Kanals des Übertragungsabschnitts 4b ist, oder durch Implantieren einer Verunreinigung des selben Leitfähigkeitstyps wie desjenigen der Verunreinigung, wie dies zuvor erklärt wurde, in dem Bereich des Übertragungsabschnitts 4b, der nicht der Bereich ist, wo der Potentialbarrierenabschnitt 18 gebildet wird, gebildet werden. Hierbei wird der Potentialbarrierenabschnitt 13 in einer Weise gebildet, dass das Potential des Bits der ersten Phase (φH1) in dem Übertragungsabschnitt 4b niedriger als das Potential des Bits der zweiten Phase (φH2) wird, wenn das Potential des Potentialbarrierenabschnitts 18 gleich dem Potential des Potentialbarrierenabschnitts 13 des Steuergateabschnitts 5 wird.
Als nächstes wird die Gemeinschaftsverarbeitungsoperation der Signalladungen in dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4' in Beziehung zu dem zweiten Ausführungsbeispiel in dem zuvor erklärten Aufbau unter Bezugnahme auf das Impuls/Zeit- Diagramm gemäß Fig. 6 und das Potentialdiagramm gemäß Fig. 7 erklärt. In Fig. 6 ist φVH2 ein Gateimpuls, der einer Gateelektrode 15 des Ausgabeabschnitts des Vertikal-Übertragungsregisters 2 eingeprägt wird, φH1 ist ein Horizontal-Übertragungs-Taktimpuls der ersten Phase und φHHG ist ein Gateimpuls, der einer Gateelektrode 16 des Steuergateabschnitts 5 eingeprägt wird. Hierbei ist der Horizontal-Übertragungs- Taktimpuls φH&sub2; der zweiten Phase nicht gezeigt, weil er in der Zeitsteuerung des gemeinsamen Benutzens der Signalladungen immer den hohen Pegel hat. Fig. 7 zeigt eine Potentialverteilung eines Querschnitts längs der Linie B-B' in Fig. 5. In dieser Figur entsprechen die Zeitpunkte T1 - T5 den Zeitpunkten T1 - T5 in Fig. 6.
Zu dem Zeitpunkt T1 beginnt die Übertragung von Signalladungen von dem Vertikal-Übertragungsregister 2 zu dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4'. Zu dem Zeitpunkt T2, zu dem der Gateimpuls φVH2 den hohen Pegel hat, werden die Signalladungen von dem Vertikal-Übertragungsregister 2 zu dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4' übertragen. Da der Taktimpuls φH1 zu dem Zeitpunkt T2 den niedrigen Pegel hat, ist das Potential des Übertragungsabschnitts 4b flach, und überdies ist, da der Taktimpuls φH2 und der Gateimpuls φHHG den hohen Pegel haben, das Potential des Übertragungsabschnitts 4a und des Steuergateabschnitts 5 niedrig.
Daher werden die Signalladungen durch das Bit der zweiten Phase (φH2) des Übertragungsabschnitts 4a von dem Vertikal- Übertragungsregister 2 zu dem Steuergateabschnitt 5 übertragen, und insbesondere da der Potentialbarrierenabschnitt 13 in dem Steuergateabschnitt 5 vorgesehen ist, werden solche Signalladungen in größerer Menge in dem Bereich akkumuliert, der nicht der Potentialbarrierenabschnitt 13 ist. Zu dem Zeitpunkt T3, zu dem das Potential des Gateimpulses φHHG den Zustand des mittleren Pegels einnimmt, nachdem die Signalladungen in dem Steuergateabschnitt 5 akkumuliert sind, nimmt das Potential des Potentialbarrierenabschnitts 13 den Zustand des mittleren Pegels innerhalb seines Anderungsbereichs ein. Dadurch werden die Signalladungen in dem Bereich, wo sich kein Potentialbarrierenabschnitt 13 des Steuergateabschnitts 5 befindet, in einer Menge von Ladungen akkumuliert, die von der Fläche eines solchen Bereichs und dem Potential des Potentialbarrierenabschnitts 13 abhängig ist.
In diesem Fall wird das Potential des Potentialbarrierenabschnitts 13 so eingestellt, dass es gleich dem Potential des Potentialbarrierenabschnitts 18 des Übertragungsabschnitts 4b oder niedriger als dieses Potential wird. Da die Menge von Ladungen, die in dem Steuergateabschnitt 5 zu akkumulieren ist, begrenzt ist, werden die Ladungen, welche nicht in dem Steuergateabschnitt 5 akkumuliert werden können und von dem Potentialbarrierenabschnitt 13 überlaufen, dann in dem Bit der zweiten Phase (φH2) des Übertragungsabschnitts 4a akkumuliert. Zu dem Zeitpunkt T4, zu dem der Taktimpuls φH1 den hohen Pegel hat, werden die Signalladungen, welche in dem Steuergateabschnitt 5 akkumuliert sind, da das Potential des Übertragungsabschnitts 4b niedrig wird, unter Überwindung des Potentialbarrierenabschnitts 18 zu dem Bit der ersten Phase (φH1) des Übertragungsabschnitts 4b übertragen.
In der Einschwingzeit, in der sich dieser Taktimpuls φH1 von dem niedrigen Pegel zu dem hohen Pegel ändert (während der Periode von dem Zeitpunkt T3 bis zu dem Zeitpunkt T4), wenn das Potential des Potentialbarrierenabschnitts 18 des Übertragungsabschnitts 4b niedriger als das Potential des Potentialbarrierenabschnitts 13 des Steuergateabschnitts 5 wird, wird die Übertragung der Signalladungen, die in dem Steuergateabschnitt 5 akkumuliert sind, zu dem Übertragungsabschnitt 4 gestartet. Hierzu ist, wie zuvor erklärt, der Potentialbarrierenabschnitt 18 des Übertragungsabschnitts 4b gebildet, so dass wenn das Potential desselben gleich dem Potential des Potentialbarrierenabschnitts 13 des Steuergateabschnitts 5 wird, das Potential des Bits der ersten Phase (φH1) in dem Übertragungsabschnitt 4b niedriger als das Potential des Bits der zweiten Phase (φH2) wird.
Dadurch werden, wenn die Signalladungen, welche in dem Steuergateabschnitt 5 akkumuliert sind, zu dem Bit der ersten Phase des Übertragungsabschnitts 4b übertragen werden, die Signalladungen, die übertragen sind, dann im Falle des Aufbaus gemäß dem Stand der Technik zu dem Bit der zweiten Phase übertragen, wie dies aus Fig. 12 ersichtlich ist, was zu der Mischung von Signalladungen in der Horizontal-Richtung führt, weil der Übertragungsabschnitt 4b für die Horizontal-Register-Übertragung bereit ist, während im Falle des Aufbaus gemäß diesem Ausführungsbeispiel, da von dem Bit der ersten Phase gegen das Bit der zweiten Phase infolge der Beziehung der Potentiale eine Barriere gebildet ist, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, die Horizontal-Register-Übertragung behindert wird, womit niemals eine Übertragung der Signalladungen zu dem Bit der zweiten Phase ausgeführt wird.
Mit einem Zyklus der Operationen, die zuvor erklärt wurden, kann der Übertragungsabschnitt 4b, da die Signalladungen des selben Pixels, die von dem Vertikal-Übertragungsregister 2 zu dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 übertragen werden, abhängig von der Menge von Ladungen, die durch den Übertragungsabschnitt 4b verarbeitet werden, gemeinsam mit den Übertragungsabschnitten 4a, 4b benutzt werden und ein Potentialbarrierenabschnitt 18 längs der Horizontal-Übertragungsrichtung auf der Seite des Steuergateabschnitts 5 des Übertragungsabschnitts 4b gebildet ist, nicht länger Signalladungen zu der Zeit der gemeinsamen Benutzung von Signalladungen übertragen, und dadurch erfolgt keine Mischung von Signalladungen in dem Übertragungsabschnitt 4b. Als Ergebnis wird niemals ein Fehler infolge eines vertikalen Streifens in dem Bild erzeugt. Überdies wird die Menge von Ladungen, die durch den Übertragungsabschnitt 4a verarbeitet werden, da es nicht erforderlich ist, das Potential des Übertragungsabschnitts 4a flach zu machen, um einen solchen Bildfehler zu eliminieren, durch die Struktur des Übertragungsabschnitts 4a bestimmt und wird nicht durch den Steuergateabschnitt 5 begrenzt, um dadurch die Menge zu verarbeitender Ladungen zu verbessern.
In jedem der Ausführungsbeispiele, die zuvor erklärt wurden, wird ein Aufbau derart benutzt, dass ein Takt, der drei Pegel annimmt, als der Gateimpuls φHHG benutzt wird und die Signalladungen bei seinem mittleren Pegel gemeinsam benutzt werden. Der Takt, welcher drei Pegel annimmt, ist jedoch nicht immer erforderlich, und es ist auch möglich, die Signalladungen durch ein ausreichendes Herabsetzen der Abfallgeschwindigkeit des Gateimpulses φHHG unter Benutzung einer Verzögerungsschaltung gemeinsam zu benutzen.
Überdies können die Signalladungen, wenn es in Anbetracht der durch die Übertragungsabschnitte 4a, 4b zu verarbeitenden Menge der Ladungen nicht erforderlich ist, die Signalladungen gemeinsam zu benutzen, auch durch Abflachen des Potentials des Steuergateabschnitts 5 ohne Änderung des Potentials der Übertragungsabschnitte 4a, 4b nach dem Akkumulieren der Signalladungen, die von dem Vertikal-Übertragungsregister 2 in den gesamten Teil des ersten Horizontal-Übertragungsregisters 4 einschließlich des Steuergateabschnitts 5 übertragen sind, gemeinsam benutzt werden. In diesem Fall wird, da der Potentialbarrierenabschnitt 13 in dem Steuergateabschnitt 5 existiert, das hohe Potential auf der Seite (Seite des Bildabschnitts 3) des ersten Horizontal-Übertragungsregisters 4 in dem Steuergateabschnitt 5 gebildet, und auf der entgegengesetzten Seite wird niedriges Potential gebildet. Daher kann eine gleitende Übertragung zur Vertikal-Übertragung der Signalladungen von dem ersten Horizontal-Übertragungsregister 4 zu dem zweiten Horizontal-Übertragungsregister 6 verwirklicht werden.
Wie zuvor erklärt ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vorgesehen, die ein erstes und ein zweites Horizontal-Übertragungsregister umfasst, um die Horizontal-Übertragung in dem ersten Horizontal-Übertragungsregister auf der Seite des Bildabschnitts durch gemeinsames Benutzen der Signalladungen des selben Pixels mit einem Paar von Übertragungsabschnitten auszuführen, wobei die Signalladungen niemals in dem Übertragungsabschnitt auf der Seite des zweiten Horizontal-Übertragungsregisters gemischt werden, weil zwischen dem Bit des Übertragungsabschnitts auf der Seite des Bildabschnitts und dem Bit in der Horizontal-Übertragungsrichtung ein Bit nach dem Bit des Übertragungsabschnitts auf der Seite des zweiten Horizontal-Übertragungsregisters durch Bilden eines Paares mit dem zuvor genannten Bit des Übertragungsabschnitts auf der Seite des Bildabschnitts ein Übertragungskanal gebildet ist und die Signalladungen durch diesen Übertragungskanal mit einem Paar von Übertragungsabschnitten gemeinsam benutzt werden. Dadurch können die Signalladungen mit einem Paar von Übertragungsabschnitten ohne Erzeugung eines Bildfehlers, wie eines vertikalen Streifens, der sich aus einem fehlerhaften gemeinsamen Benutzen der Signalladungen ergibt, gemeinsam benutzt werden. Überdies wird die Menge von in dem Übertragungsabschnitt zu verarbeitenden Ladungen, da es nicht länger erforderlich ist, das Potential des Übertragungsabschnitts auf der Seite des Bildabschnitts flach zu machen, durch die Struktur des Übertragungsabschnitts bestimmt und wird nicht durch den Steuergateabschnitt begrenzt, was die Menge zu verarbeitender Ladungen verbessert.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vorgesehen, die ein erstes und ein zweites Horizontal-Übertragungsregister um fasst, um die Horizontal-Übertragung durch gemeinsames Benutzen der Signalladungen des selben Pixels mit einem Paar von Übertragungsabschnitten in dem ersten Horizontal-Übertragungsregister auf der Seite des Bildabschnitts auszuführen, wobei die Signalladungen niemals in dem relevanten Übertragungsabschnitt gemischt werden, weil da ein Potentialbarrierenabschnitt längs der Horizontal-Übertragungsrichtung auf der Seite des Steuergateabschnitts des Übertragungsabschnitts auf der Seite des zweiten Horizontal-Übertragungsregisters gebildet ist, der relevante Übertragungsabschnitt daran gehindert wird, die Horizontal-Register-Übertragung zu der Zeit des Übertragens der Signalladungen, die in dem Steuergateabschnitt akkumuliert sind, zu dem Übertragungsabschnitt auf der Seite des zweiten Horizontal-Übertragungsregisters auszuführen. Dadurch können die Signalladungen mit einem Paar von Übertragungsabschnitten ohne Erzeugung eines Bildfehlers, wie eines vertikalen Streifens, der sich aus einer fehlerhaften gemeinsamen Benutzung der Signalladungen ergibt, gemeinsam benutzt werden. Überdies wird die Menge von durch den relevanten Übertragungsabschnitt zu verarbeitenden Ladungen, da es unnötig ist, das Potential des Übertragungsabschnitts auf der Seite des Bildabschnitts flach zu machen, um einen Bildfehler zu eliminieren, durch den Aufbau des Übertragungsabschnitts bestimmt und wird nicht durch den Steuergateabschnitt begrenzt, was die Menge zu verarbeitender Ladungen verbessert.

Claims

1. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, die umfasst:

einen Bildabschnitt (3) zum Erzeugen einer Signalladung, der eine Vielzahl von Pixeln (1) hat, die in einer Matrix angeordnet sind,

ein erstes Horizontal-Übertragungsregister (4) zum horizontalen Übertragen von Signalladungen, die von dem Bildabschnitt übertragen sind,

welches Horizontal-Übertragungsregister umfasst:

einen ersten und einen zweiten Übertragungsabschnitt (4a, 4b), in denen eine Vielzahl von Stufen in der horizontalen Richtung angeordnet sind, um die Signalladungen horizontal zu übertragen, wobei jede Stufe durch zwei Paare von Bits gebildet ist, gen, jedes Paar von Bits die Signalladungen des selben Pixels dazwischen gemeinsam benutzt und mit einer gemeinsamen Elektrode ( H1, H2) verbunden ist,

einen Steuergateabschnitt (5), der zwischen den ersten und zweiten Übertragungsabschnitten gebildet ist, um die Signalladungen, welche von dem Bildabschnitt übertragen sind, einmal zu akkumulieren und danach die Signalladungen gemeinsam mit den ersten zweiten Übertragungsabschnitten zu benutzen,

eine Potentialbarriere (13), die längs der HorizontalÜbertragungsrichtung in einem Teil des Bereichs des Steuergateabschnitts gebildet ist,

einen Kanalstoppabschnitt (16), der in dem Steuergateabschnitt gebildet ist, und

ein zweites Horizontal-Übertragungsregister (6), das über ein weiteres Steuergate (7) zum horizontalen Übertragen der Signaladungen, die von dem ersten Horizontal-Übertragungsregister über das weitere Steuergate zu dem zweiten Horizontal-Übertragungsregister übertragen werden, parallel zu dem ersten Horizon tal-Übertragungsregisrer angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Kanalstoppabschnitt einen Übertragungskanal (17) zwischen dem Bit des ersten Übertragungsabschnitts (4a) und dem benachbarten Bit des zweiten Übertragungsabschnitts (4b) bildet, ist mit dem Bit des ersten Übertragungsabschnitts in der Richtung entgegengesetzt zu der Horizontal-Übertragungsrichtung verbunden ist.

2. Festkörper-Bildaufnahmevcxrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Übertragungsabschnitt dem Bildabschnitt benachbart gebildet ist und der zweite Übertragungsabschnitt dem zweiten Horizontal- Übertragungsregister benachbart gebildet ist.

3. Festkörper-Bildaufnahmevcnichtung nach Anspruch 1, wobei der Potentialbarrierenabschnitt durch Implantation einer Verunreinigung des Leitfähigkeitstyps gebildet ist, welcher der umgekehrte der Verunreinigung zum Bilden des Übertragungskanals ist.

4. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Potentialbarrierenabschnitt durch Implantation einer Verunreinigung des selben Leitfähigkeitstyps in den Bereich des Steuergateabschnitts gebildet ist, der nicht die Potentialbarrierenabschnitts-Bildungsposition ist.

5. Festkörper-Bildaufnabmevorlichtung nach Anspruch 1, wobei der Potentialbarrierenabschnitt in einer derartigen Weise gebildet ist, dass die Dicke eines Gate-Oxidfilms in dem Potentialbarrieren-Bildungsbereich und dem anderen Bereich verschieden ist.

6. Festkörper-Bildaufnahmevcnichtung nach Anspruch 2, wobei der Übertragungskanal derart gebildet ist, dass das benachbarte Bit in der Richtung entgegengesetzt zu der Horizontal-Übertragungsrichtung um eine halbe Bitposition von dem Bit des ersten Übertragungsabschnitts versetzt ist.

7. Festkörper~Bildaufnahmevorrichtung, die umfasst:

welches erste Horizontal-Übertragungsregister umfasst:

einen ersten und einen zweiten Übertragungsabschnitt (4a, 4b) zum jeweiligen horizontalen Übertragen der Signalladungen des selben Pixels,

einen Steuergateabschnitt (5), der zwischen den ersten (4a) und zweiten (4b) Übertragungsabschnitten gebildet ist, um die Signalladungen zu akkumulieren, die von dem Bildabschnitt übertragen sind, und danach diese Signalladungen gemeinsam mit der ersten und zweiten Übertragungsabschnitten zu benutzen,

einen ersten Potentialbarrierenabschnitt (13), der längs der Horizontal-Übertragungsrichtung in einem Teil des Bereichs des Steuergateabschnitts gebildet ist, und

ein zweites Horizontal-Übertragungsregister (6), das über ein weiteres Steuergate (7) zum horizontalen Übertragen der Signalladungen, die von dem ersten Horizontal-Übertragungsregister über das weitere Steuergate zu dem zweiten Horizontal-Übertragungsregister übertragen werden, parallel zu dem ersten Horizontal-Übertragungsregister angeordnet ist,

gekennzeichnet durch

einen zweiten Potentialbarrierenabschnitt (18), der längs der Horizontal-Übertragungsrichtung zwischen dem Steuergateabschnitt (5) und dem zweiten Horizontal-Übertragungsregisterabschnitt (4b) gebildet ist.

8. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Potentialbarrierenabschnitt durch Implantation einer Verunreinigung des Leitfähigkeitstyps gebildet ist, weicher der umgekehr te der Verunreinigung zum Bilden des Übertragungskanals ist.

9. Festkorper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Potentialbarrierenabschnitt durch Implantation einer Verunreinigung des selben Leitfähigkeitstyps in den Bereich des Steuergateabschnitts gebildet ist, der nicht die Potentialbarrierenabschnitts-Bildungsposition ist.

10. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, wobei der zweite Potentialbarrierenabschnitt derart gebildet ist, dass das Potential einer Potentialmulde unter einer ersten Phase in dem Übertragungsabschnitt auf der Seite des zweiten Horizontal-Übertragungsregisterabschnitts (4b) tiefer als dasjenige eines Bits einer zweiten Phase wird, wenn das Potential des zweiten Potentialbarrierenabschnitts (12) gleich demjenigen des ersten Potentialbarrierenabschnitts (13) wird.