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Dokumentenidentifikation DE69737642T2 27.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000795909
Titel Festkörperbildsensor, Steuerungsverfahren und Verwendung desselben in einer Kamera
Anmelder Sony Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Nakagawa, Shinji, Shinagawa-ku, Tokyo, JP;
Ishigami, Tomio, Shinagawa-ku, Tokyo, JP
Vertreter Müller - Hoffmann & Partner Patentanwälte, 81667 München
DE-Aktenzeichen 69737642
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 13.03.1997
EP-Aktenzeichen 971042973
EP-Offenlegungsdatum 17.09.1997
EP date of grant 25.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse H01L 27/148(2006.01)A, F, I, 20070327, B, H, EP

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Festkörperbildsensoren und insbesondere betrifft die Erfindung einen verbesserten Festkörperbildsensor und ein Verfahren zur Verarbeitung von Bildinformation.

Beschreibung bekannter Technik

Einige Festkörperbildsensoren wie beispielsweise CCD Flächensensoren weisen einen Aufbau auf, der eine wie in 13 gezeigte Drainsektion 104 zum Entladen einer Signalladung sowie eine Herausführelektrode 103 enthält. Diese Strukturen sind auf der einer Bildsektion 101 eines horizontalen Transferregisters 102 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Das Anlegen eines Herausführtaktes &PHgr;HOG an die Herausführelektrode 104 während einer gegebenen Zeitspanne führt zum Herausführen der Signalladungen im horizontalen Transferregister 102 zur Drainsektion 103.

Andererseits weisen einigen CCD Flächensensoren gewöhnlich ein horizontales Transferregister 102 auf mit einer großen Kanalweite zum Erhöhen der Kapazität für beteiligte Ladungen, da der Abstand des horizontalen Transferregisters 102 in der horizontalen Richtung zwangsläufig von der Pixelanzahl und dem optischen System bestimmt wird. Insbesondere ist die Ladungskapazität des horizontalen Transferregisters 102 proportional zur Fläche pro 1 Bit bei einer konstanten Amplitude des Transfertaktes, und dadurch kann die Ladungskapazität durch Vergrößern der Länge und Weite für 1 Bit erhöht werden. Jedoch ist die Länge durch die Pixelanzahl der Bildsektion 101 beschränkt und damit kann lediglich die Kanalweite erhöht werden.

In einem CCD Flächensensor, der mit einem horizontalen Transferregister 102 mit großer Kanalweite ausgestattet ist, war es bisher schwierig, die Signalladung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne vollständig herauszuführen, falls eine wie oben beschriebene Struktur zum selektiven Herausführen der Signalladung im horizontalen Transferregister 102 eingesetzt wurde, da das elektrische Transferfeld vom horizontalen Transferregister 102 zur Drainsektion 103 schwach ist, und es ist insbesondere das elektrische Transferfeld im mittleren Bereich der Weite des Kanals schwach, falls die Signalladung im horizontalen Transferregister 102 über die Herausführelektrode 104 zur Drainsektion 103 herausgeführt werden soll. Um die Signalladung im horizontalen Transferregister 102 herauszuführen, ist eine lange Zeitspanne zum Herausführen von Ladungen erforderlich und ein Herausführen bei hoher Geschwindigkeit war bisher schwer zu erzielen.

Dies trifft nicht nur auf einen CCD Flächensensor mit einem horizontalen Transferregister 102 zu, sondern auch auf einen CCD Flächensensor mit einem Aufbau, der zwei oder mehr horizontale Transferregister, wie die in 14 gezeigten Register 102a und 102b, beinhaltet. Diese Struktur ist mit einer Transferelektrode 105 zwischen beiden Registern 102a und 102b ausgestattet, um die Signalladung in Bezug auf zwei vertikale Zeilen für eine horizontale Periode unabhängig horizontal zu übertragen und auszugeben. Eine Drainsektion 103 und eine Herausführelektrode 104 sind benachbart zum äußeren horizontalen Transferregister 102b angeordnet, um die Signalladung in den horizontalen Transferregistern 102a und 102b selektiv herauszuführen.

Wie oben erläutert wurde, kann der CCD Flächensensor mit zwei horizontalen Transferregistern 102a und 102b die Signalladung aller Pixel der Bildsektion unabhängig lesen (sogenanntes Gesamtpixellesen), in dem die Signalladungen von zwei vertikalen Zeilen während einer horizontalen Periode gelesen werden. Dadurch wird die vertikale Auflösung verbessert verglichen mit einem Gerät, das Signalladungen zweier vertikaler Zeilen, die vermischt sind, liest. Für einen CCD Flächensensor dieser Art ist es unabdingbar, dass die Kanalweite jeweils vergrößert ist, um die Ladungskapazität der horizontalen Transferregister 102a und 102b zu erhöhen. Damit wird die verbleibende Übertragung der Signalladung aufgrund der Abnahme des elektrischen Transferfeldes problematisch, was für einen CCD Flächensensor mit einem horizontalen Transferregister 102 zutrifft.

Diese Erfindung wurde in Anbetracht des obigen Problems gemacht. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Festkörperbildsensor anzugeben, der die Signalladung in einem horizontalen Transferregister vollständig und zu einer Drainsektion herausführen kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die ein Herausführen bei hoher Geschwindigkeit ermöglicht als auch ein Ansteuerverfahren für die Vorrichtung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verarbeiten von CCD Videoinformation anzugeben, wobei anfänglich lediglich ein Bereich des gesamten Bildes mit einer höheren Geschwindigkeit verarbeitet wird und der verbleibende Bereich des Bildes gespeichert und später verarbeitet oder anfänglich bei geringerer Geschwindigkeit verarbeitet wird. Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Übersicht und detaillierten Beschreibung der Erfindung in Anbetracht der Abbildungen ersichtlich.

ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG

Ein Festkörperbildsensor gemäß dieser Erfindung weist einen wie im Patentanspruch 1 definierten Aufbau auf. Ein Verfahren zur Hochgeschwindigkeitsbildverarbeitung ausgewählter Pixel eines CCD Bildsensors gemäß der Erfindung ist im Patentanspruch 6 definiert.

Bei einem Festkörperbildsensor mit dem hierin beschriebenen Aufbau wird die Weite der jeweiligen Kanäle schmal gehalten, obgleich die Kanalweite so weit wie die gesamte Ladungstransfersektion ist. Dies gilt unabhängig von der Vorschrift für die Kanalweite zur Erhöhung der Ladungstransferkapazität der Ladungstransfersektion durch Bereitstellen einer Mehrzahl von Transferkanälen für die Ladungstransfersektion. Dadurch nimmt das elektrische Transferfeld nicht ab, falls die Signalladung aus der Ladungstransfersektion zur Entladesektion herausgeführt und ein ausreichendes elektrisches Transferfeld erzielt wird. Dadurch kann die Signalladung in der Transfersektion vollständig und schnell zur Entladesektion herausgeführt werden.

Zusätzlich dient diese Erfindung dem Bereitstellen eines Festkörperbildsensors, der Videoinformation zur Verfügung stellt, welche sowohl in einer digitalen Videokamera als auch für Ruhendbilder verwendet werden kann. Die Erfindung kommt diesen Bedürfnissen nach. Die Erfindung erzielt eine Hochgeschwindigkeitsbildverarbeitung eines ausgewählten Bereichs eines Bildes ohne Ändern der Ansteuergeschwindigkeit der CCD.

KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN

1 zeigt eine strukturelle Ansicht zur Erläuterung einer Ausführungsform der Erfindung;

2 ist ein Grundrissmuster eines ausgewählten Bereichs einer horizontalen Transfersektion und einer Entladesektion;

3 ist ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebs einer Signalladungsübertragung;

4 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs einer Signalladungsverteilung;

5 ist ein Potentialdiagramm während des Verteilungsvorgangs der Signalladung;

6 ist ein Zeitablaufdiagramm während des Herausführvorgangs der Signalladung;

7 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Herausführvorgangs der Signalladung;

8 ist ein Potentialdiagramm während des Herausführvorgangs der Signalladung;

9 zeigt eine Gruppe von Abtastbilddiagrammen bei Einsatz dieser Erfindung; (A) dient der gewöhnlichen Abtastung und (B) dient der Hochgeschwindigkeitsabtastung;

10 zeigt ein beispielhaftes Bilddiagramm (Nr. 1) zum Erläutern des Ansteuerbetriebs des Anwendungsbeispiels der Erfindung;

11 zeigt ein beispielhaftes Bilddiagramm (Nr. 2) zum Erläutern des Ansteuerbetriebs des Anwendungsbeispiels der Erfindung;

12 zeigt ein strukturelles Diagramm zum Erläutern einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

13 ist ein strukturelles Diagramm zur Erläuterung eines herkömmlichen Beispiels;

14 ist ein strukturelles Diagramm zur Erläuterung eines weiteren herkömmlichen Beispiels;

15 ist ein Diagramm, das eine Kamera zeigt, welche die hierin beanspruchte Erfindung umsetzt.

16 ist ein Diagramm, das eine weitere Anwendung der Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DERZEIT BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend detailliert mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben. 1 zeigt eine strukturelle Ansicht zur Erläuterung einer Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform wird ein CCD Flächensensor angegeben, z. B. mit zwei horizontalen Transferregistern zum Verbessern der vertikalen Auflösung.

In 1 sind eine Mehrzahl von Lichtempfängern (Pixel) 11 mit z. B. Fotodioden in den vertikalen und horizontalen Richtungen in Matrixanordnung zum Umwandeln und Speichern von einfallendem Licht in eine Signalladung mit einer der Lichtmenge entsprechenden Ladungsmenge angeordnet.

Vertikale Transferregister 12 sind für jede vertikale Zeile von Empfangssektionen 11 vorgesehen. Das vertikale Transferregister 12 weist eine CCD auf und enthält beispielsweise eine Dreischicht-Elektrodenstruktur. Dieses wird von dreiphasigen vertikalen Transfertakten &PHgr;V1 und &PHgr;V3 angesteuert. Von jeder Empfangssektion 11 gelesene Signalladungen werden sukzessive vertikal übertragen, wodurch Pixel einer nach dem andern innerhalb eines Bereichs einer horizontalen Austastperiode verschoben werden. Dies ist der Aufbau der Bildsektion.

In der Abbildung sind unterhalb der Bildsektion 13 beispielsweise parallel zwei horizontale Transferregister 14 und 15 vorgesehen. Zwischen den beiden horizontalen Transferregistern 14 und 15 ist eine Transferelektrode 16 angeordnet, um die Signalladung von dem horizontalen Transferregister 14 zum horizontalen Transferregister 15 zu übertragen. Durch Anlegen des Transfertaktes &PHgr;VH1 und &PHgr;VH2 an die unteren beiden Stufen (VH1 und VH2) jedes vertikalen Transferregisters 12 der Bildsektion 13, wird die Signalladung zweier vertikaler Zeilen (zweier Reihen) aus der Bildsektion 13 befördert. Zwei horizontale Transferregister 14 und 15 weisen CCDs auf, die zweiphasig unter Verwendung der horizontalen Transfertakte UH1 und UH2 angesteuert werden. Die Signalladung für zwei von der Bildsektion 13 übertragene Zeilen wird sukzessive in der horizontalen Richtung während einer horizontalen Abtastperiode nach einer horizontalen Austastperiode bei Aufteilung der Signalladungen jeweils einer Zeile übertragen.

Das horizontale Transferregister 14 weist beispielsweise zwei Transferkanäle 17 und 18 auf, die parallel angeordnet sind, sowie eine zwischen diesen beiden Transferkanälen 17 und 18 angeordnete Verteilungselektrode 19 zum Verteilen der Signalladung für jeden Kanal. Der Sensor weist einen Mehrkanalaufbau dergestalt auf, dass die Transferkanäle 17 und 18 am Ausgang zusammengeführt werden. Das horizontale Transferregister 14 überträgt die Signalladung der ersten Zeile zum horizontalen Transferregister 15 durch die Transferelektrode 16 als auch die Signalladung der nachfolgenden Zeile an zwei Transferkanäle 17 und 18 über die Verteilungselektrode 19. Die beiden Transferkanäle 17 und 18 übertragen die Pixel gemeinsam und mischen diese am zusammengeführten Ausgang einen um den anderen.

Auf ähnliche Weise weist das horizontale Transferregister 15 beispielsweise zwei Transferkanäle 20 und 21 auf, die parallel vorgesehen sind, sowie eine Verteilungselektrode 22, die zwischen diesen beiden Transferkanälen 20 und 21 zur Verteilung von einer Signalladung für jeden Kanal angeordnet ist. Dieses weist einen Mehrkanalaufbau auf mit den beiden Transferkanälen 20 und 21, die am Ausgang zusammengeführt sind. Das horizontale Transferregister 15 verteilt Signalladung einer vom horizontalen Transferregister 14 durch die Transferelektrode 16 zu den beiden Transferkanälen 20 und 21 über die Verteilungselektrode 22 übertragenen Zeile, wobei diese beiden Transferkanäle 20 und 21 Pixel gemeinsam übertragen und die Pixel am zusammengeführten Ausgang einen nach dem andern vermischen.

Am Ende, d. h. dem Ziel der horizontalen Transferregister 14 und 15, sind z. B. Ladungsdetektoren 23 und 24 mit einer Floating-Diffusion-Verstärker (FDA)-Struktur vorgesehen. Die Ladungsdetektoren 23 und 24 detektieren die Signalladung, die horizontal von den horizontalen Transferregistern 14 und 15 übertragen wurde und wandeln diese in eine Signalspannung um. Diese Signalspannungen werden über Verstärker 25 und 26 als CCD Ausgaben OUT1 und OUT2 ausgegeben.

Auf der zur Bildsektion 13 gegenüberliegenden Seite des äußeren horizontalen Transferregisters 15 sind eine Herausführelektrode 27 und eine Drainsektion 28 benachbart zueinander entlang der Transferrichtung des horizontalen Transferregisters 15 vorgesehen. Die Herausführelektrode 27 und die Drainsektion 28 bilden eine Entladesektion 29 aus. Durch Anlegen eines Herausführtaktes &PHgr;HOG an die Herausführelektrode 27, werden die Signalladung im horizontalen Transferregister 15 und die Signalladung im horizontalen Transferregister 14, welche durch die Transferelektrode 16 und das horizontale Transferregister 15 übertragen werden, zur Drainsektion 28 herausgeführt.

In 2 ist ein Grundrissmuster eines ausgewählten Bereichs der horizontalen Transfersektion und der Entladesektion 29 gezeigt. In der Abbildung sind die Transferelektrode 16 und entsprechende Verteilungselektroden 19 und 22 der horizontalen Transferregister 14 und 15 jeweils aus der ersten Polysiliziumschicht gebildet (1poly). In den horizontalen Transferregistern 14 und 15 ist eine Speicherelektrode 31 aus der zweiten Polysiliziumschicht (2poly) gebildet und eine Transferelektrode 32 ist aus der dritten Polysiliziumschicht (3poly) gebildet. Die Speicherelektrode 31 und die Transferelektrode 32, welche benachbart zueinander in der Übertragungsrichtung angeordnet sind, bilden ein Paar. Eine Kombination von 2 Paaren entspricht einem Pixel der Bildsektion 13 und stellt ein Bit dar.

In der horizontalen Transfersektion mit einem solchen Aufbau werden die Speicherelektrode 31 und die Transferelektrode 32, welche ein Paar bilden, durch Anlegen des horizontalen Transfertaktes &PHgr;H1 und &PHgr;H2 für jedes zweite Bit angesteuert. Entsprechende Verteilungselektroden 19 und 22 der horizontalen Transferregister 14 und 15 sind elektrisch miteinander verbunden und über denselben Verteilungstakt &PHgr;HHG1 angesteuert. Die Transferelektrode 16 wird über den Transfertakt &PHgr;HHG2 angesteuert. Halbton-Punkt-Meshingzonen (Half-tone dot meshing zones) 33 bis 36 in 2 sind Kanalstoppsektionen.

Andererseits ist die Herausführelektrode 27 in der Entladesektion 29 ebenso aus der ersten Polysiliziumschicht (1poly) gebildet wie auch die Transferelektrode 16 der horizontalen Transfersektion und entsprechende Verteilungselektroden 19 und 22 der horizontalen Transferregister 14 und 15. Die Herausführelektrode 27 wird über den Herausführtakt &PHgr;HOG angesteuert. Für den Herausführtakt &PHgr;HOG wird in der beispielhaften Ausführungsform ein Takt mit einer zum Transfertakt &PHgr;HHG2 übereinstimmenden Phase verwendet. Die Speicherelektrode 27 und die Transferelektrode 28 der horizontalen Transfersektion sind zum Bereich der Drainsektion 28 verlaufend ausgebildet, wie der 2 zu entnehmen ist.

Nachfolgend wird ein Betrieb des CCD Flächensensors, der mit zwei horizontalen Transferregistern 14 und 15 mit einem oben erläuterten Multikanalaufbau ausgestattet ist, erläutert. In diesem CCD Flächensensor wird die Signalladung zweier vertikaler Zeilen von der Bildsektion 13 während einer horizontalen Periode den horizontalen Transferregistern 14 und 15 zugeführt, da zwei horizontale Transferregister 14 und 15 vorgesehen sind.

Zunächst wird der Vorgang der Verteilung der Signalladung in jeden Transferkanal der horizontalen Transferregister 14 und 15 mit Multikanalaufbau basierend auf einem in 3 gezeigten Zeitablaufdiagramm erläutert, wobei Bezug auf das in 4 gezeigte Betriebsdiagramm und das in 5 gezeigte Potentialdiagramm genommen wird. 5 zeigt ein Potentialdiagramm entlang der Linie A-A' in 4.

Steigt während der Periode vom Zeitpunkt T1 zum Zeitpunkt T2 der an die Gateelektrode der ersten Zeile angelegte Transfertakt &PHgr;VH2 auf einen Hoch-Pegel (nachfolgend als „H" Pegel bezeichnet) an, so wird das Potential darunter tiefer. Die Signalladung (• in 4) der ersten Zeile der Bildsektion 13 wird zum horizontalen Transferregister 14 übertragen. Synchron zu dieser Übertragung wird jede Signalladung in den der zweiten Zeile nachfolgenden Zeilen geordnet Zeile-um-Zeile verschoben und dadurch wird die Signalladung der zweiten Zeile (&ogr; in 4) zum Pixelzug der ersten Zeile übertragen.

Falls das Potential der Transferkanäle 18 und 21 flach wird, weil der horizontale Transfertakt &PHgr;H2 und der Verteilungstakt &PHgr;HHG1 auf „H" Pegel sind, ist das Potential der entsprechenden Transferkanäle 17 und 20 der horizontalen Transferregister 14 und 15 und das Potential unterhalb der jeweiligen Verteilungselektroden 19 und 22 flach. Der horizontale Transfertakt H1 befindet sich auf einem Niedrig-Pegel (nachfolgend als „L" Pegel bezeichnet). Dadurch wird die Signalladung • der ersten Zeile von der Bildsektion 13 zum horizontalen Transferregister 14 übertragen und im Transferkanal 17 unterhalb der Verteilungselektrode 19 gespeichert.

Nachfolgend ändert sich der horizontale Transfertakt &PHgr;H2 auf „L" Pegel, nachdem sich der Transfertakt &PHgr;VH2 auf „L" Pegel verändert hat, und das Potential des Transferkanals 17 wird flach (Zeitpunkt T3). Dann wird die Signalladung im Transferkanal 17 unter die Verteilungselektrode 19 übertragen. Dadurch werden alle Signalladungen •, die vom Pixelzug der ersten Zeile in der Bildsektion 13 übertragen wurden, unter der Verteilungselektrode 19 gespeichert. Nimmt der Transfertakt &PHgr;HHG2 danach einen „H" Pegel ein (Zeitpunkt T4), so wird das Potential unterhalb der Transferelektrode 16 flach.

Dann wird die unterhalb der Verteilungselektrode 19 gespeicherte Signalladung • zum Transferkanal 18 unterhalb der Transferelektrode 16 übertragen, denn bei einer Änderung des horizontalen Transfertaktes &PHgr;H1 auf den „H" Pegel und einer nachfolgenden Änderung des Verteilungstaktes &PHgr;HHG1 auf „L" Pegel (Zeitpunkt T5), wird das Potential des Transferkanals 18 tief und das Potential unterhalb der Verteilungselektrode 19 flach. Wenn sich dann der horizontale Transfertakt &PHgr;H1 auf „L" Pegel ändert und das Potential des Transferkanals 18 flach wird (Zeitpunkt T6), wird die Signalladung im Transferkanal 18 unter die Transferelektrode übertragen und all die Signalladungen • eines vollständigen Pixel dort gespeichert.

Wenn sich der horizontale Transfertakt &PHgr;H2 auf „H" Pegel ändert und das Potential des Transferkanals 20 des horizontalen Transferregisters 15 tief wird (Zeitpunkt T7), verteilt sich die unterhalb der Transferelektrode 16 gespeicherte Signalladung • von der unteren Transferelektrode 16 zum Transferkanal 20. Wenn dann der Transfertakt &PHgr;HHG2 den „L" Pegel einnimmt und das Potential unterhalb der Transferelektrode 16 flach wird (Zeitpunkt T8), werden alle Signalladungen unterhalb der Transferelektrode 16 zum Transferkanal 20 übertragen und alle Signalladungen • für ein vollständiges Pixel im Transferkanal 20 gespeichert.

Wenn sich nachfolgend der Verteilungstakt &PHgr;HHG1 auf „H" Pegel ändert (Zeitpunkt T9), wird das Potential unterhalb der entsprechenden Verteilungselektroden 19 und 22 der horizontalen Transferregister 14 und 15 tief. Dadurch verteilt sich die in dem Transferkanal 20 des horizontalen Transferregisters 15 gespeicherte Signalladung • unterhalb der Verteilungselektrode 22. Ändert sich nachfolgend der an die Gateelektrode der ersten Zeile angelegte Transfertakt &PHgr;VH2 auf den „H" Pegel und wird das Potential unter der Gateelektrode tief (Zeitpunkt 10), so wird die Signalladung der ersten Zeile der Bildsektion 13 zum horizontalen Transferregister 14 übertragen (da diese Signalladung die Signalladung der zweiten Zeile war, wird auf diese Signalladung mit Signalladung der zweiten Zeile &ogr; Bezug genommen).

Sind sowohl der horizontale Transfertakt &PHgr;H2 als auch der Verteilungstakt &PHgr;HHG1 auf „H" Pegel, so ist das Potential der jeweiligen Transferkanäle 17 und 20 der horizontalen Transferregister 14 und 15 und das Potential unterhalb der jeweiligen Verteilungselektroden 19 und 22 tief und falls der horizontale Transfertakt &PHgr;H1 auf „L" Pegel liegt, so ist das Potential der Transferkanäle 18 und 21 somit flach. Dadurch wird die von der Bildsektion 13 zum horizontalen Transferregister 14 übertragene Signalladung &ogr; der zweiten Zeile im Transferkanal 17 unterhalb der Verteilungselektrode 19 gespeichert.

Nachdem der Transfertakt &PHgr;VH2 sich auf „L" Pegel verändert hat und der Verteilungstakt &PHgr;HH1 den Zwischenpegel einnimmt (nachfolgend als „M" Pegel bezeichnet) (Zeitpunkt T11), nimmt das Potential unterhalb der entsprechenden Verteilungselektroden 19 und 22 der horizontalen Transferregister 14 und 15 einen Zwischenpegel ein. Die Signalladung, welche die Speicherkapazität übersteigt und überfließt, wird den Transferkanälen 17 und 20 rückgeführt. Nachfolgend ändert sich der Transfertakt &PHgr;H1 auf den „H" Pegel und danach ändert sich der Verteilungstakt &PHgr;HHG1 auf den „L" Pegel (Zeitpunkt T12) und die oberhalb der Verteilungselektroden 19 und 22 verbleibende Signalladung wird zu den Transferkanälen 18 und 21 übertragen.

Durch die oben erläuterte Abfolge von Vorgängen wird die Signalladung • o von zwei vollständigen vertikalen Zeilen von der Bildsektion 13 in zwei horizontale Transferregister 14 und 15 übertragen. In den entsprechenden Registern 14 und 15 wird die Signalladung jeder ganzen Zeile mittels der Verteilungselektroden 19 und 22 zum Transferkanal 17 und zum Transferkanal 18 als auch zum Transferkanal 20 und dem Transferkanal 21 verteilt. Da das horizontale Transferregister 14 auf der Seite der Bildsektion 13 einen Mehrkanalaufbau aufweist, ist die Weite der entsprechenden Transferkanäle 17 und 18 weiterhin schmal und das elektrische Transferfeld in der Kanalweitenrichtung ausreichend, sofern die Kanalweite des gesamten horizontalen Transferregisters 14 zum Zwecke des Vergrößerns der Ladungskapazität groß ist, und die Signalladung einer ganzen Zeile wird von dem horizontalen Transferregister 14 zum horizontalen Transferregister 15 vollständig und schnell übertragen.

Die verteilte Signalladung wird mittels der horizontalen Transfertakte &PHgr;H1 und &PHgr;H2 in den horizontalen Transferregistern 14 und 15 zweiphasig angesteuert und horizontal gemeinsam mit den Transferkanälen 17 und 18 und den Transferkanälen 20 und 21 übertragen und dann in einer Pixeleinheit der Ausgangsstufe vermischt. Die Signalladung wird dann zu den Ladungsdetektoren 25 und 26 übertragen und darin in eine Signalspannung umgewandelt und als CCD Ausgaben OUT1 und OUT2 für zwei ganze Zeilen über die Verstärker 25 und 26 ausgegeben.

Nachfolgend wird ein Vorgang zum Herausführen der Signalladung von zwei ganzen Zeilen der Bildsektion 13 zur Entladesektion 29 durch das horizontale Transferregister 14, die Transferelektrode 16 und das horizontale Transferregister 15 basierend auf dem in 6 gezeigten Zeitablaufdiagramm erläutert. Dies erfolgt mit Bezug auf das in 7 gezeigte Diagramm zur Erläuterung des Vorgangs und das in 8 gezeigte Potentialdiagramm. 8 zeigt das Potentialdiagramm entlang der Linie B-B' in 7, nämlich das Potentialdiagramm vom Transferkanal 18 des horizontalen Transferregisters 14 zur Drainsektion 28.

Die Bedienung zum Zeitpunkt T21 stimmt mit derjenigen zum Zeitpunkt T9 bei oben erwähntem Verteilungsvorgang der Signalladung überein. Die Signalladung • der ersten Zeile der Bildsektion 13 wird zum horizontalen Transferregister 15 durch das horizontale Transferregister 14 und die Transferelektrode 16 übertragen und im Transferkanal 20 unterhalb der Verteilungselektrode 22 gespeichert. Somit wird die Signalladung • der ersten Zeile zum horizontalen Transferregister 15 durch das horizontale Transferregister 14 und die Transferelektrode 16 auf dieselbe Weise wie bei oben erwähntem Verteilungsvorgang übertragen. Die Signalladung der zweiten Zeile wird zum horizontalen Transferregister 14 übertragen und im Transferkanal 17 unterhalb der Verteilungselektrode 19 gespeichert.

Ändert sich der horizontale Transfertakt H2 nun auf den „L" Pegel und wird das Potential unterhalb des Transferkanals 20 flach (Zeitpunkt 22), wird die vollständige Signalladung • der ersten Zeile unterhalb der Verteilungselektrode 19 gespeichert.

Ändern sich nachfolgend der horizontale Transfertakt &PHgr;H1, der Transfertakt &PHgr;HHG2 und der Herausführtakt &PHgr;HOG allesamt auf „H" Pegel so wird das Potential der Transferkanäle 18 und 21, das Potential unterhalb der Transferelektrode 16 und das Potential unterhalb der Herausführelektrode 27 tief (Zeitpunkt T23). Dann fließt die unterhalb der Verteilungselektrode 19 gespeicherte Signalladung • der ersten Zeile zur Drainsektion 28 durch den Transferkanal 21 unterhalb der Herausführelektrode 27 heraus. Dann fließt die unterhalb der Verteilungselektrode 19 gespeicherte Signalladung &ogr; der zweiten Zeile in den Transferkanal 18 und unter die Transferelektrode 16.

Wenn sich nachfolgend der Verteilungstakt &PHgr;HHG1 auf den „L" Pegel ändert und das Potential unterhalb der Verteilungselektrode 19 flach wird (Zeitpunkt T24), so wird die unterhalb der Verteilungselektrode 22 gespeicherte Signalladung • der ersten Zeile vollständig zur Drainsektion 28 herausgeführt und die Signalladung der unterhalb der Verteilungselektrode 19 gespeicherten Signalladung der zweiten Zeile wird vollständig zum Transferkanal 18 und der Transferelektrode 16 übertragen. Wenn sich dann der horizontale Transfertakt &PHgr;H1 auf den „L" Pegel ändert und das Potential der Transferkanäle 18 und 21 flach wird (Zeitpunkt T25), wird die Signalladung der zweiten Zeile vollständig unterhalb der Transferelektrode 16 gespeichert.

Ändern sich nachfolgend der horizontale Transfertakt &PHgr;H2 und der Verteilungstakt &PHgr;HHG1 auf den „H" Pegel und wird das Potential der Transferkanäle 17 und 20 und das Potential unterhalb der Verteilungselektroden 19 und 22 tief (Zeitpunkt T26), so fließt die unterhalb der Transferelektrode 16 gespeicherte Signalladung &ogr; der zweiten Zeile in den Transferkanal 20 des horizontalen Transferregisters 15 unter der Verteilungselektrode 22.

Ändern sich der Transfertakt &PHgr;HHG2 und der Herausführtakt &PHgr;HOG auf den „L" Pegel und wird das Potential unterhalb der Transferelektrode 16 flach (Zeitpunkt T27), fließt die unterhalb der Transferelektrode 16 gespeicherte Signalladung der zweiten Zeile in den Transferkanal 20 des horizontalen Transferregisters 15 unterhalb der Verteilungselektrode 22. Ändert sich der horizontale Transfertakt &PHgr;H2 auf den „L" Pegel und wird das Potential der Transferkanäle 17 und 20 flach (Zeitpunkt T28), wird die gesamte Signalladung &ogr; der zweiten Zeile unter der Verteilungselektrode 22 gespeichert. Diese Bedingung stimmt mit derjenigen zum Zeitpunkt T22 überein und nach diesem Zeitpunkt wird die Signalladung &ogr; der zweiten Zeile heraus zur Drainsektion geführt, indem derselbe Betrieb wie nach dem Zeitpunkt T22 erfolgt.

Durch oben erwähnte Abfolge von Vorgängen wird die Signalladung jedes Pixels der Bildsektion 13 in einer Einheit einer Zeile zum Drain durch das horizontale Transferregister 14, die Transferelektrode 16, das horizontale Transferregister 15 und die Herausführelektrode 27 herausgeführt. Da das horizontale Register 14 einen wie oben beschriebenen Mehrkanalaufbau aufweist, kann die Signalladung für eine ganze Zeile vollständig von dem horizontalen Transferregister 14 zum horizontalen Transferregister 15 übertragen werden. Da das horizontale Register 15 ebenso einen Mehrkanalaufbau verwendet, ist die Kanalweite der entsprechenden Transferkanäle 20 und 21 weiterhin schmal und das elektrische Transferfeld in der Kanalweitenrichtung ist ausreichend, sofern die Kanalweite des gesamten horizontalen Transferregisters 15 zum Zwecke der Erhöhung der Ladungskapazität weit gestaltet ist. Dadurch lässt sich die Signalladung für eine vollständige Zeile vollständig und schnell vom horizontalen Transferregister 15 zur Drainsektion 28 übertragen.

Durch Ansteuern der Herausführelektrode 27 mit den Takten (&PHgr;HHG2 und &PHgr;HOG) mit derselben Phase wie die Transferelektrode 16 zwischen den horizontalen Transferregistern 14 und 15, erfolgen der Herausführvorgang der Signalladung von dem horizontalen Transferregister 15 zur Drainsektion 28 und der Transfervorgang der Signalladung vom horizontalen Transferregister 14 zum horizontalen Transferregister 15 gleichzeitig. Dadurch wird Zeit eingespart und der Entladevorgang der Signalladung in der Einheit einer Zeile möglich. Es ist lediglich ein Treiber ausreichend, da der Transfertakt &PHgr;HHG2 und der Herausführtakt &PHgr;HOG mit denselben Phasen angesteuert werden.

Der Vorgang wird mit Bezug auf ein Beispiel erläutert, bei dem die Signalladung jedes Pixels der Bildsektion 13 zur Drainsektion 28 auf die oben erläuterte Betriebsweise herausgeführt wird, jedoch kann es möglich sein, dass nach dem horizontalen Übertragen der Signalladung während einer bestimmten Zeitspanne einer effektiven horizontalen Periode aus dem horizontalen Transferregister 14 und 15 die verbleibende Signalladung in den horizontalen Transferregistern 14 und 15 zur Drainsektion 28 mittels denselben wie oben beschriebenen Vorgangs herausgeführt wird.

Nachfolgend wird ein Betriebsbeispiel des wie oben erläuterten und mit zwei horizontalen Transferregistern 14 und 15 ausgestatteten CCD Flächensensors mit Mehrkanalaufbau erläutert. Dies ist ein Beispiel, bei dem die untere Hälfte der Bildsektion 13 (1/4 der effektiven Pixel) unterteilt ist und ein Bild wird innerhalb 1/4 der gewöhnlichen Dauer erhalten, wodurch ein Ansteuern mit der vierfachen Bildrate möglich wird. 9 zeigt ein dieses Anwendungsbeispiel umsetzendes Bilddiagramm, (A) zeigt eine gewöhnliche Abtastung und (B) zeigt eine Hochgeschwindigkeitsabtastung, bei der 1/4 der Fläche (&ogr;) unterteilt ist.

Der Ansteuervorgang dieses Betriebsbeispiels wird mit Bezug auf das in 10 und 11 gezeigte Betriebsbild beschrieben. In diesem Betriebsbeispiel beträgt die Anzahl vertikaler Zeilen 15. Da das abgetastete Bild der Bildsektion 13 spiegelsymmetrisch zum tatsächlich wiedergewonnenen Bild ist, wird, nachdem die Zeilennummer R für die Zeilen der linken Hälfte der effektiven Pixelfläche hinzugefügt wurde, L für die Zeilen der rechten Hälfte hinzugefügt.

Unter der Annahme, dass die linke untere Hälfte der von einer dicken Linie in 10(A) umgebenen effektiven Pixelfläche die Fläche ist, in der die Zeilen 1R bis 7R genutzt werden, wird zunächst die Signalladung 1R, 1L der ersten Zeile in das horizontale Transferregister 14, wie in 10(B) gezeigt ist, übertragen. Nachfolgend wird die Signalladung 1R, 1L der ersten Zeile im horizontalen Transferregister 14 in das horizontale Transferregister 15 übertragen, wie in 10(C) gezeigt ist und gleichzeitig wird die Signalladung 2R, 2L der zweiten Zeile von der Bildsektion 13 in das horizontale Transferregister 14 übertragen.

Somit werden die horizontalen Transferregister 14 und 15 zum horizontalen Übertragen während einer Hälfte des gewöhnlichen Intervalls angesteuert. Dadurch wird die Signalladung 1R, 2R der ersten Zeile und der zweiten Zeile der linken Hälfte der effektiven Pixelfläche als CCD Ausgaben OUT1 und OUT2 ausgegeben. Die Signalladung 1L der ersten Zeile und die Signalladung 2L der zweiten Zeile der rechten Hälfte der effektiven Pixelfläche bleiben zurück in der linken Hälfte der horizontalen Transferregister 15 und 14, wie in 10(D) gezeigt ist.

Nachfolgend werden die jeweiligen Signalladungen 1L, 2L der ersten Zeile und der zweiten Zeile, die in der linken Hälfte der horizontalen Transferregister 14 und 15 verbleiben, zur Entladesektion 29 herausgeführt. Hierbei wird zunächst die Signalladung 1L der ersten Zeile, die im horizontalen Transferregister 15 zurückbleibt, zur Entladesektion 29 herausgeführt. Dann wird, wie in 11(A) gezeigt ist, die Signalladung 2L der zweiten Zeile, die im horizontalen Transferregister 14 verbleibt, zum horizontalen Transferregister 15 übertragen und die Signalladung 3R, 3L der dritten Zeile wird von der Bildsektion 13 in das horizontale Transferregister 14 übertragen.

Danach wird die zum horizontalen Transferregister 15 übertragene Signalladung 2L der zweiten Zeile zur Entladesektion 29 herausgeführt. Dann wird, wie in 11(B) gezeigt ist, die Signalladung 3R, 3L der Dritten Zeile des horizontalen Transferregisters 14 zum horizontalen Transferregister 15 übertragen und gleichzeitig wird die Signalladung 4R, 4L der vierten Zeile zum horizontalen Transferregister 14 übertragen. Danach wird die Signalladung 3R, 3L der dritten Zeile und die Signalladung 4R, 4L der vierten Zeile gelesen und herausgeführt. Durch Wiederholen des obigen Vorgangs bis zur siebten Zeile, welche die oberste Zeile der genutzten Fläche darstellt, wird lediglich die Signalladung 1R bis 7R der genutzten Fläche als Signal ausgegeben.

Nach dem Beenden entsprechender Vorgänge des Lesens und Herausführens der Signalladung 1n der genutzten Fläche, erfolgt kein Lesen der Signalladung 8R, 8L der achten Zeile und alle Signalladungen von der Signalladung 8R, 8L bis zur Signalladung 15R, 15L der fünfzehnten Zeile werden zur Entladesektion 29 herausgeführt. Diese Vorgehensweise ist in 11(C) gezeigt. Diese Abbildung zeigt den Zustand, in dem die Signalladung 8R, 8L der achten Zeile zur Entladesektion 29 herausgeführt wird und die Signalladung 9R, 9L der neunten Zeile zum horizontalen Transferregister 15 und die Signalladung 10R, 10L der zehnten Zeile zum horizontalen Transferregister 14 übertragen werden.

Ist die Signalladung 15R, 15L der fünfzehnten Zeile zur Entladesektion 29 herausgeführt, so sind das Lesen und Herausführen der Signalladungen aller Pixel für ein ganzes Bild beendet, wie in 11(D) gezeigt ist. Durch Ausführen der Abfolge von oben beschriebenen Vorgängen, kann der Transferbetrieb eines CCD Flächensensors innerhalb 1/4 des gewöhnlichen Zeitintervalls durchgeführt werden und die Bildrate kann auf das Vierfache vergrößert werden. Dies ist der Betrieb, der lediglich unter Verwendung der horizontalen Transferregister 14 und 15, welche beide den oben erläuterten Mehrkanalaufbau zum vollständigen Übertragen der Signalladung zur Entladesektion 29 aufweisen, realisiert werden kann.

Bei obiger Ausführungsform wurde die Anwendung eines CCD Flächensensors mit zwei horizontalen Transferregistern 14 und 15 erläutert, wobei jedoch die Erfindung keineswegs auf diesen Fall beschränkt ist. Die Erfindung wird auch auf einen CCD Flächensensor mit einem horizontalen Transferregister und einer hierzu benachbarten Entladesektion übertragen. Ist im Falle eines solchen CCD Flächensensors die Kanalweite des gesamten horizontalen Transferregisters durch Gestaltung eines horizontalen Transferregisters in Form eines 6-Mehrfachkanals zum Zwecke der Vergrößerung der Ladungskapazität aufgeweitet, so kann die Signalladung im horizontalen Transferregister (einschließlich der Signalladung unmittelbar nach der Übertragung von der Bildsektion in das horizontale Transferregister) weiterhin vollständig und schnell herausgeführt werden, da jede Kanalweite entsprechender Transferkanäle weiterhin schmal ist und das elektrische Transferfeld in der Kanalweitenrichtung ausreicht.

Die Erfindung wird auf dieselbe Weise ebenso auf einen CCD Flächensensor mit drei oder mehr horizontalen Transferregistern übertragen. 12 zeigt ein strukturelles Diagramm, das die Übertragung der Erfindung auf einen CCD Flächensensor mit z. B. drei horizontalen Transferregistern zeigt, wobei in 12 dieselben Komponenten wie in 1 mit denselben Bezugskennzeichen wie in 1 verwendet werden. In dieser Ausführungsform ist das dritte horizontale Transferregister 31 außerhalb des zweiten horizontalen Transferregisters 15 mit einer zwischenliegenden Transferelektrode 30 vorgesehen. Die Entladesektion 29 ist benachbart zur Außenseite des horizontalen Transferregisters 31 vorgesehen.

Das dritte horizontale Transferregister 31 weist beispielsweise zwei parallel angeordnete Transferkanäle 32 und 33 auf sowie eine Verteilungselektrode 34 zwischen diesen beiden Transferkanälen 32 und 33 zum Verteilen der Signalladung auf jeden Kanal, wie dies bei den horizontalen Transferregistern 14 und 15 der Fall ist. Dieser Aufbau beinhaltet den Mehrkanalaufbau mit den Transferkanälen 32 und 33, die am Ausgang zusammengeführt sind. Das horizontale Transferregister 31 verteilt die von dem horizontalen Transferregister 15 durch die Transferelektrode 30 zu den beiden Kanälen 32 und 33 übertragene Signalladung einer vollständigen Zeile unter Verwendung der Verteilungselektrode 34. Der Ladungstransfer erfolgt horizontal mittels zweier Transferkanäle 32 und 33 gemeinsam und die Ladungen werden an dem zusammengeführten Ausgang vermischt.

Am Bestimmungsende des horizontalen Transferregisters 31 ist ein Ladungsdetektor 35 mit z. B. einer Floating-Diffusion-Verstärker Anordnung vorgesehen. Der Ladungsdetektor 35 detektiert die durch das horizontale Transferregister 31 übertragene Signalladung und wandelt diese in eine Signalspannung um. Die Signalspannung wird als CCD Ausgabe OUT3 mit zwei weiteren CCD Ausgaben OUT1 und OUT2 über den Verstärker 36 ausgegeben.

In dem mit drei horizontalen Transferregistern 14, 15 und 31 ausgestatteten CCD Flächensensor, von denen jedes Register einen Mehrkanalaufbau aufweist, sind die jeweiligen Verteilungselektroden 19, 22 und 34 der horizontalen Transferregister 14, 15 und 31 elektrisch miteinander verbunden und diese werden über denselben Verteilungstakt &PHgr;HHG1 angesteuert. Die zwischen den horizontalen Transferregistern 14, 15 und 31 bereitgestellten Transferelektroden 16 und 30 sind auch elektrisch miteinander verbunden und werden über denselben Transfertakt &PHgr;HHG2 angesteuert.

Wie oben erläutert wurde, kann in dem CCD Flächensensor mit drei horizontalen Transferregistern 14, 15 und 31, die mit der Entladesektion 29 benachbart zum äußersten horizontalen Transferregister 31 ausgestattet sind, bei Einsatz des Mehrkanalaufbaus die Kanalweite jedes Transferkanals für alle drei horizontalen Transferregister 14, 15 und 31 ausreichend schmal gehalten werden bei ausreichendem elektrischen Transferfeld entlang der Kanalweitenrichtung. Damit kann die Signalladung aus den horizontalen Transferregistern 14, 15 und 31 (unmittelbar nach der Übertragung von der Bildsektion 13 in das horizontale Transferregister 14, der Übertragung in das horizontale Transferregister 15 durch das horizontale Transferregister 14 und der Übertragung in das horizontale Transferregister 31 durch die horizontalen Transferregister 14 und 15) vollständig und schnell herausgeführt werden.

Die entsprechenden Verteilungselektroden 19, 22 und 34 der horizontalen Transferregister 14, 15 und 31 werden absichtlich mit demselben Verteilungstakt &PHgr;HHG1 angesteuert, und eine Unterscheidung des Verteilungstakts &PHgr;HHG1 zwischen den entsprechenden Registern ist nicht erforderlich, unabhängig von der Vergrößerung der Anzahl der horizontalen Transferregister mit Mehrkanalaufbau oder der Anzahl von Kanälen, und es wird auf übliche Weise derselbe Aufbau wie im Ansteuersystem verwendet. Auf ähnliche Weise verhindert die Verwendung desselben Taktes &PHgr;HHG2 zum Ansteuern der Transferelektroden 16 und 30 zwischen den horizontalen Transferregistern 14, 15 und 31 das Erfordernis der Transfertakt &PHgr;HHG2-Änderung unabhängig von der Anzahl der horizontalen Transferregister und es wird derselbe Aufbau wie beim Ansteuersystem verwendet.

In dieser Ausführungsform wird der CCD Flächensensor mit drei horizontalen Transferregistern 14, 15 und 31 erläutert. Jedoch ist selbstverständlich, dass diese Erfindung auf dieselbe Weise auf einen CCD Flächensensor übertragen werden kann, der vier oder mehr horizontale Transferregister aufweist und mit einer Entladesektion benachbart zum äußersten horizontalen Transferregister ausgestattet ist. Wie oben erläutert wurde, ist es bei Einsatz des Aufbaus unter Verwendung desselben Verteilungstakts &PHgr;HHG1 zum Ansteuern aller zugehörigen Verteilungselektroden der horizontalen Transferregister sowie desselben Transfertaktes &PHgr;HHG2 zum Ansteuern aller zugehörigen Transferelektroden zwischen den horizontalen Transferregistern vorteilhaft, dass keine Notwendigkeit besteht, den Aufbau des Ansteuersystems zu ändern, unabhängig von der Erhöhung der Anzahl der horizontalen Transferregister.

Wie oben erläutert wurde, ist ein Festkörperbildsensor gemäß dieser Erfindung mit wenigstens einer Ladungstransfersektion ausgestattet zum Übertragen von Signalladung, die von der Bildsektion übertragen wurde, und der Sensor weist ebenso eine benachbart zur der Bildsektion gegenüberliegenden Seite der Ladungstransfersektion angeordnete Entladesektion auf. Die Ladungstransfersektion weist einen Mehrkanalaufbau auf, wodurch jeder Kanal entsprechender Transferkanäle unabhängig von der Kanalweite der gesamten Ladungstransfersektion zur Vergrößerung der Ladungskapazität schmal sein kann. Signalladung kann aus der Entladesektion vollständig und schnell herausgeführt werden, da das elektrische Transferfeld zum Herausführen der Signalladung aus der Transfersektion in die Entladesektion ausreicht.

15 zeigt ein Blockdiagramm mit einer die Erfindung umsetzenden Kamera. Die Kamera ist allgemein mit dem Bezugskennzeichen 201 versehen. Eine optische Einheit 203 empfängt Licht und fokussiert das einfallende Licht auf eine Bildverarbeitungssektion 205. Die Bildverarbeitungssektion empfängt das einfallende Licht und eine Mehrzahl von Pixel wie beispielsweise die mit Bezug auf 1 beschriebenen Pixel wandeln das Licht in Ladung um. Die Bildverarbeitungssektion ist an einer Verarbeitungseinheit 206 angebracht, welche die oben detaillierter beschriebenen ausgewählten oder gewünschten Pixel verarbeitet. Ein Nutzer kann eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung für einen bestimmten Bereich des Bildes auswählen, indem dieser einen Auswahlschalter an der Kameraeinheit drückt.

Anstatt des Herausführens der Ladungen in eine Entladeeinheit wurde erkannt, dass die Ladungen weiter in ein zusätzliches horizontales Transferregister übertragen werden können, anstatt entladen und verloren zu gehen. 16 zeigt eine solche Vorrichtung. In 16 ist eine sekundäre horizontale Transfereinheit 220 benachbart positioniert als auch eine Transferelektrode, die zum Übertragen der elektrischen Ladungen von den primären horizontalen Transferregistern 222 und 223 verwendet wird. In einem Hochgeschwindigkeitsbildverarbeitungsmodus werden die Signalladungen zunächst in das sekundäre horizontale Transferregister 220 übertragen, anstatt auf einfache Weise den nicht gewünschten Bereich der Signalladungen herauszuführen.

Es wurde zudem erkannt, dass das sekundäre horizontale Transferregister tatsächlich, abhängig vom jeweiligen Design, aus einem oder mehreren sekundären horizontalen Transferregistern bestehen kann. Die sekundären horizontalen Transferregister versorgen eine weitere Verarbeitungseinheit 227.

Die weitere Verarbeitungseinheit 227 beinhaltet einen herkömmlichen Ladungsspannungskonverter zum Umwandeln von Pixelladungen in Spannungen. Die Spannungen können dann entweder in einem mit der weiteren Verarbeitungseinheit 227 verknüpften Speicher gespeichert werden oder diese können unmittelbar in zusätzliche Videoinformation verarbeitet werden.

In vorteilhafter Weise kann die weitere Verarbeitungseinheit mit einer niedrigeren Geschwindigkeit betrieben werden, um Batterieleistung einzusparen oder dem primären Prozessor eine schnellere Verarbeitung eines gewünschten Bildbereichs zu ermöglichen. Bezeichnender Weise kann die Bildinformation, welche nicht unmittelbar verarbeitet wird, später mit der anfänglich gewünschten Bildinformation kombiniert werden, um ein zusammengesetztes Bild bereitzustellen. Das System identifiziert, welcher Bereich des Bildes für die anfängliche Verarbeitung ausgewählt wurde und welcher Bereich in die sekundäre Bildverarbeitungseinheit 227 übertragen wurde. Somit sind die Bildverarbeitungsvorrichtungen durch Aufrechterhalten dieser Information in der Lage, die Bildinformation später in ein zusammengesetztes Bild neu zu kombinieren.


Anspruch[de]
Festkörperbildsensor mit:

einer Bildsektion (13) mit einer Mehrzahl von Zeilen mit Lichtempfängern (11) zum foto-elektrischen Umwandeln von einfallendem Licht in eine Signalladung;

einer Ladungstransfersektion mit wenigstens einem horizontalen Transferregister (14), wobei jedes horizontale Transferregister (14) eine Mehrzahl paralleler Transferkanäle (17, 18) aufweist, die am Ausgang zusammengeführt sind, sowie mit einer Verteilungselektrode (19) zwischen jeweils zwei der Mehrzahl paralleler Transferkanäle (17, 18) zum Verteilen einer Signalladung einer ganzen Zeile von Bildsektionen (11) auf die Mehrzahl von Transferkanälen;

einer Entladesektion (29) benachbart zu einer der Bildsektion gegenüberliegenden Seite der Ladungstransfersektion zum vollständigen Herausführen der Signalladung aus der Ladungstransfersektion.
Festkörperbildsensor nach Anspruch 1, wobei die Ladungstransfersektion eine Mehrzahl horizontaler Transferregister (14, 15, 31) und eine Transferelektrode (16, 30) zwischen jeweils zwei der Mehrzahl horizontaler Transferregister (14, 15, 31) aufweist zum Übertragen der Signalladung zwischen der Mehrzahl horizontaler Transferregister (14, 15, 31) in Einheiten von Zeilen. Festkörperbildsensor nach Anspruch 2, wobei die Transferelektroden (16, 30) der Mehrzahl horizontaler Transferregister (14, 15, 31) elektrisch miteinander verbunden sind und mit einem selben Takt angesteuert werden. Festkörperbildsensor nach Anspruch 2, wobei drei oder mehr der horizontalen Transferregister (14, 15, 31) vorgesehen sind, und wobei die Transferelektroden (16, 30) elektrisch miteinander verbunden sind und mit einem selben Takt angesteuert werden. Festkörperbildsensor nach Anspruch 2, wobei eine Herausführelektrode (27) und die Transferelektroden (16, 30) mit einem selben Takt einer selben Phase angesteuert werden. Verfahren zur Hochgeschwindigkeitsbildverarbeitung ausgewählter Pixel einer CCD Bildverarbeitungsvorrichtung mit den Schritten:

Übertragen von Signalladungen einer ausgewählten Zeile mit Pixel von einer Bildsektion (13) mit einer Mehrzahl von Zeilen mit Lichtempfängern (11) zu einer Ladungstransfersektion mit wenigstens einem horizontalen Transferregister (14), wobei jedes horizontale Transferregister (14) eine Mehrzahl paralleler Transferkanäle (17, 18) aufweist, die am Ausgang zusammengeführt sind;

Verteilen der Signalladungen der ausgewählten Zeile auf die Mehrzahl paralleler Transferkanäle (17, 18) mittels einer Verteilungselektrode (19) zwischen jeweils zwei der Mehrzahl paralleler Transferkanäle (17, 18);

Aufteilen der Signalladungen der ausgewählten Zeile auf die Mehrzahl der Transferkanäle und Übertragen lediglich ausgewählter Ladungen der Signalladungen der Zeile in der Ladungstransfersektion zu einem Ladungsdetektor (23), wobei nicht ausgewählte Ladungen als Restladungen in der Ladungstransfersektion verbleiben;

Herausführen der nicht ausgewählten Ladungen aus der Ladungstransfersektion in eine Entladesektion (29);

Übertragen der Signalladungen einer nicht ausgewählten Zeile der Bildsektion zur Ladungstransfersektion und Herausführen der Signalladungen der nicht ausgewählten Zeile in die Entladesektion (29).
Verfahren zur Hochgeschwindigkeitsbildverarbeitung ausgewählter Pixel nach Anspruch 6, wobei ein erster Schritt einem Zeile-um-Zeile Übertragen von Signalladungen aufeinanderfolgender ausgewählter Zeilen in eine Mehrzahl horizontaler Transferregister (14, 15, 31) in der Ladungstransfersektion mittels einer Transferelektrode (16, 30) zwischen jeweils zwei der Mehrzahl horizontaler Transferregister (14, 15, 31) dient als auch zum Verteilen der Signalladungen jeder Zeile auf die Mehrzahl von Transferkanälen eines zugeordneten horizontalen Transferregisters (14, 15, 31), und wobei ein letzter Schritt einem Zeile-um-Zeile Übertragen von Signalladungen aufeinanderfolgender nicht ausgewählter Zeilen in jedes der Mehrzahl horizontaler Transferregister (14, 15, 31) in der Ladungstransfersektion und einem Herausführen der Signalladungen der nicht ausgewählten Zeilen zur Entladesektion (29) dient. Verfahren zum Ansteuern eines Festkörperbildsensors nach Anspruch 7, zusätzlich umfassend ein Verteilen der Signalladung auf die Mehrzahl von Transferkanälen hinsichtlich aller horizontaler Transferregister (14, 15, 31) mit einem selben Takt. Verfahren zum Ansteuern eines Festkörperbildsensors nach Anspruch 7, wobei der Bildsensor drei horizontale Transferregister (14, 15, 31) aufweist und das Verfahren zusätzlich ein Übertragen von Signalladung zwischen den drei horizontalen Transferregistern (14, 15, 31) mit einem selben Takt umfasst. Verfahren zum Ansteuern eines Festkörperbildsensors nach Anspruch 7, zusätzlich umfassend ein Herausführen von Signalladung in die Entladesektion (29) sowie Verteilen der Signalladung auf die Mehrzahl horizontaler Transferregister (14, 15, 31) mit einem einzelnen Taktsignal einer selben Phase. Kamera mit:

einem Festkörperbildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5;

einer optischen Einheit zum Richten des einfallenden Lichtes auf die Bildsektion des Festkörperbildsensors.






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