DE3854985T2

DE3854985T2 - Bildsensor mit Ladungsspeichergebieten

Info

Publication number: DE3854985T2
Application number: DE3854985T
Authority: DE
Inventors: Teruyuki Nabeta; Eiichi Nagai; Tetsuo Nishikawa; Akira Takei
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1988-10-07
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2008-10-08
Also published as: KR920001292B1; JPH0198259A; DE3854985D1; EP0311529A2; KR890007569A; EP0311529B1; JPH0710097B2; US4890164A; EP0311529A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf einen Bildsensor, und im besonderen auf einen Bildsensor, wie ein ladungsgekoppelter Bildsensor mit Ladungs speicherzonen. Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Bildsensor, der einen größten Ladungsbetrag und einen kleinsten Ladungsbetrag in Echtzeit detektieren kann, indem Potentiale von schwimmenden Elektroden, die über jeweiligen Ladungsspeicherzonen gebildet sind, separat überwacht werden. Die vorliegende Erfindung wird geeigneterweise auf eine Kamera und so weiter angewendet.
Wie wohlbekannt ist, findet ein Festkörperbildsensor, wie eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (nachfolgend einfach als CCD-Bildsensor bezeichnet), auf verschiedenen Gebieten, wie bei einer Telekopiermaschine, einer Kamera und so weiter, breite Verwendung. Ein herkömmlicher CCD-Bildsensor hat nur die Funktion zum übertragen von gespeicherten Ladungen, die durch Einstrahlung von Licht erzeugt werden und dann in Ladungsspeicherzonen gespeichert werden. Solch ein CCD-Bildsensor kann bei einer Anwendung eingesetzt werden, bei der die zu verarbeitende Lichtintensität innerhalb eines gewissen Bereiches begrenzt ist, wie bei einer Telekopiermaschine. Jedoch ist der CCD-Bildsensor, der nur die Ladungsübertragungsfunktion hat, nicht für eine Anwendung geeignet, bei der ein dynamischer Bereich von Licht in einer zu verarbeitenden Intensität groß ist, wie bei einer Kamera. Zum Beispiel kann die Lichtmenge, die auf eine Fotodiode angewendet wird, die in dem CCD-Bildsensor eingebaut ist, auf Grund einer starken Beleuchtung eines Objektes übermäßig werden. In diesem Fall wird eine Ladungsspeicherzone mit einer gespeicherten Ladung überlaufen. Wenn andererseits die Lichtmenge, die durch eine Fotodiode empfangen wird, unausreichend ist, ist die Empfindlichkeit des Bildsensors verringert, und dadurch funktioniert der Bildsensor als Bildsensor nicht gut genug.
Um die obigen Probleme zu überwinden, hat der Anmelder in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 61-226953 einen verbesserten CCD-Bildsensor vorgeschlagen. Der vorgeschlagene Bildsensor hat eine automatische Verstärkungsregelungsfunktion, bei der eine Zeit, während der eine Ladung in einer Ladungsspeicherzone gespeichert wird, durch Fühlen eines optischen Zustandes eines CCD-Bildsensors in Echtzeit bestimmt wird. Der optische Zustand des CCD-Bildsensors wird erhalten, indem ein Durchschnitt von Beträgen der Ladungen, die durch die jeweiligen Fotodioden erzeugt werden und dann in den jeweiligen Ladungsspeicherzonen des CCD-Bildsensors gespeichert werden, detektiert wird. Die Speicherelektroden (schwimmende Elektroden), die über Ladungsspeicherzonen gebildet sind, sind miteinander verbunden. Ein Potential der miteinander verbundenen schwimmenden Elektroden wird überwacht. Das Potential verändert sich in Abhängigkeit von der Lichtmenge, die durch den CCD- Bildsensor empfangen wird. Das gemessene Potential entspricht dem Durchschnittsbetrag der Ladungen, die in den Ladungsspeicherzonen gespeichert sind. Wenn das Potential der miteinander verbundenen schwimmenden Elektroden ein Referenzpotential überschreitet, wird eingeschätzt, daß der CCD-Bildsensor am Überlaufen ist. Deshalb wird zu dieser Zeit eine Ladungsübertragungsoperation aktiviert.
Der vorgeschlagene Bildsensor hat jedoch Nachteile, die unten beschrieben sind. Der optische Zustand des CCD-Bildsensors wird überwacht, indem der Durchschnittsbetrag von Ladungen erhalten wird, die in Ladungsspeicherzonen gespeichert sind. Deshalb kann der Durchschnittsbetrag von Ladungen kleiner als der Referenzpegel sein, obwohl eine Ladungsspeicherzone mit übermäßigen Ladungen überläuft. Ferner kann der Durchschnittsbetrag nahezu konstantgehalten werden, obwohl sich der größte Ladungsbetrag und/oder der kleinste Ladungsbetrag jeden Moment verändert. Mit anderen Worten, der Durchschnitt der Beträge von Ladungen entspricht nicht vollkommen einer Veränderung der Lichtintensität.
Das Dokument JP-A-58 127370 offenbart eine Festkörperaufnahmevorrichtung, die eine Vielzahl von fotoempfindlichen Elementen umfaßt, die einem externen Lichtmuster ausgesetzt sind, eine Vielzahl von Speicherelektroden, die vorgesehen sind, um Signalveränderungen von den fotoempfindlichen Elementen zu speichern, eine Vielzahl von Gateelektrodenmitteln, die mit den Speicherelektroden verbunden sind, und ein Mittel zum Detektieren des Maximalpegels des Betrages von Signalveränderungen, die durch die fotoempfindlichen Elemente erzeugt werden. Die Maximalspannung wird jedoch auf der Basis des Potentials einer Halbleiterzone detektiert, die am Ende eines Arrays der Gateelektroden vorgesehen ist und eine hohe Dichte von rückwärtsleitenden Verunreinigungen bezüglich des Halbleitersubstrats enthält. Deshalb scheint die Implementierung der Vorrichtung ziemlich komplex zu sein und einen Mangel an Flexibilität aufzuweisen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demzufolge ist es eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bildsensor nach den Ansprüchen 1 und 15 vorzusehen, bei dem die obigen Nachteile eliminiert sind.
Eine spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bildsensor vorzusehen, der einen optischen Zustand des Bildsensors überwachen kann, indem ein größter Speicherladungsbetrag und/oder ein kleinster Speicherladungsbetrag in Echtzeit detektiert wird.
Die vorliegende Erfindung ist ferner darauf gerichtet, einen Bildsensor vorzusehen, bei dem die Detektion eines größten Speicherladungsbetrages und/oder eines kleinsten Speicherladungsbetrages in Echtzeit auf einfache und flexible Weise erreicht werden kann.
Die obigen Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch einen Bildsensor nach den Ansprüchen 1 und 15 erfüllt, der die unten beschriebenen Elemente umfaßt. Eine Vielzahl von Ladungsspeicherzonen speichert Ladungen von jeweiligen Fotodioden. Die Vielzahl von Ladungsspeicherzonen enthält jeweilige schwimmende Elektroden, deren Potential gemäß Beträgen von Ladungen schwankt, die in den jeweiligen Ladungsspeicherzonen gespeichert sind. Ladungsübertragungs zonen übertragen die Ladungen von der Vielzahl von Ladungsspeicherzonen als Reaktion auf einen vorbestimmten Übertragungstakt. Eine Vielzahl von Potentialüberwachungstransistoren ist mit den jeweiligen schwimmenden Elektroden verbunden, zum separaten Überwachen von Potentialveränderungen der jeweiligen schwimmenden Elektroden. Eine Ausgangsschaltung erzeugt ein Ausgangssignal, das gemäß einem der überwachten Potentiale schwankt, welches entweder das höchste Potential oder das niedrigste Potential ist.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

FIG. 1 ist eine Ansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
FIG. 2 ist eine Ansicht zum Zeigen eines Querschnittes längs einer Linie II-II von FIG. 1 und zum Zeigen des Ladungsflusses, der in einer Fotodiode erzeugt wird, die in der Ausführungsform enthalten ist;
FIG. 3 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung eines Potentials einer schwimmenden Elektrode in Abhängigkeit von einem Speicherladungsbetrag zeigt;
FIG. 4(A) bis 4(D) zeigen Wellenformen zum Erläutern von Operationen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
FIG. 5 ist eine Ansicht, die eine andere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
FIG. 6 ist eine Ansicht, die noch eine andere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
FIG. 7 ist ein Schaltungsdiagramm einer in FIG. 6 gezeigten Steuerschaltung 50; und
FIG. 8 ist ein Schaltungsdiagramm einer Abwandlung der in FIG. 7 gezeigten Schaltung.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG

Es erfolgt eine Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf FIG. 1 bis FIG. 4. Die Ausführungsform ist so konstruiert, um einen größten Speicherladungsbetrag in einer Ladungsspeicherzone zu detektieren, die eine Vielzahl von Potentialmulden hat, die für jeweilige Fotodioden vorgesehen sind.
Ein CCD-Bildsensor 1 enthält einen fotoempfindlichen Abschnitt 5, einen Ladungsspeicherabschnitt 7 und einen Übertragungsabschnitt 9. Diese Abschnitte sind auf einem einzelnen Siliziumsubstrat gebildet. Der fotoempfindliche Abschnitt 5 enthält eine Anzahl (n) von Fotodioden. Der Einfachheit halber sind nur vier Fotodioden 5&sub1; - 5&sub4; gezeigt. Dies gilt für andere strukturelle Elemente des CCD-Bildsensors 1. Wie in FIG. 2 gezeigt, enthält jede der Fotodioden 5&sub1; - 5&sub4; eine n&spplus;-Typ-Diffusionsschicht 11, die in einem p- Typ-Siliziumsubstrat 10 gebildet ist. Ein Siliziumoxidfilm 12, der optisch transparent ist, ist auf der gesamten Oberfläche des Siliziumsubstrats 10 gebildet. Licht, das in jede der Fotodioden 5 eintritt, erzeugt eine Ladung, oder ein Paar von einem Elektron und einem Loch, auf Grund der Lichtanregungsenergie des Lichtes. Die erzeugten Ladungen durchlaufen einen Substratabschnitt unter einer Vorspannungsgateelektrode 6, auf die eine Gate-Quellenvorspannung VBG angewendet wird, und werden dann zu dem Ladungsspeicherabschnitt 7 übertragen.
Der Ladungsspeicherabschnitt 7 hat eine Vielzahl von Ladungsspeicherzonen, von denen jede eine Metall-Oxid- Halbleiter-(MOS)-Struktur hat. Das heißt, die Ladungsspeicherzonen umfassen jeweilige Ladungsspeichergates 7&sub1; - 7&sub4;, die auf dem Siliziumoxidfilm 12 gebildet sind, der auf dem Siliziumsubstrat 10 abgeschieden ist. Die MOS-Struktur bildet einen Kondensator, der eine Ladung speichert, die von der zugeordneten Fotodiode übertragen wurde. Die Ladungsspeichergates 7&sub1; - 7&sub4; werden separat in einem schwimmenden Zustand gehalten. Die Ladungsspeichergates 7&sub1; - 7&sub4; werden nachfolgend als schwimmende Elektroden bezeichnet. Es sei erwähnt, daß die schwimmenden Elektroden, die in der zuvor erwähnten Anmeldung beschrieben sind, miteinander verbunden sind, um den Durchschnitt der Beträge von gespeicherten Ladungen zu erhalten.
Die schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; sind mit jeweiligen n-Kanal-MOS-Transistoren T11 - T14 (nachfolgend als NMOS- Transistoren bezeichnet) versehen. Sources der NMOS-Transistoren T11 - T14 sind jeweilig mit den schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; verbunden. Drains der NMOS-Transistoren T11 - T14 wird eine positive konstante Quellenspannung VA zugeführt, und deren Gates wird ein voreingestelltes Taktimpulssignal P zugeführt. Wenn das voreingestellte Taktimpulssignal P auf einen hohen Pegel geschaltet wird, werden die NMOS-Transistoren T11 - T14 Eingeschaltet. Dadurch wird die positive Quellenspannung VA auf die schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; angewendet, so daß die schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; voreingestellt werden. Die Energiequellenspannung VA ist zum Beispiel auf +5 Volt eingestellt. Die Anwendung der Energiequellenspannung VA bildet eine Potentialmulde PW in einem massiven Abschnitt des Siliziumsubstrats 10 unter jeder der schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4;, wie in FIG. 2 gezeigt. Die Potentialmulde PW, die erhalten wird, wenn keine Ladung darin ist, ist durch eine durchgehende Linie B1 in FIG. 2. gezeigt. Die Ladungen, die an den Fotodioden erzeugt wurden, werden in den jeweiligen Potentialmulden PW gespeichert. Das Potential von jeder der schwimmenden Elektroden 7 ändert sich in Abhängigkeit von dem Betrag der gespeicherten Ladung in der entsprechenden Potentialmulde PW. Im allgemeinen wird das Potential einer Gateelektrode eines n-Kanal-MOS-Kondensators, der in dem schwimmenden Zustand gehalten wird, reduziert, so wie der Betrag der gespeicherten Ladung größer wird, wie in FIG. 3 gezeigt. Deshalb folgen die schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; dem Obigen. Das heißt, die schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; haben ein Anfangspotential von 5 Volt in dem Fall, wenn in den jeweiligen Potentialmulden PW keine Speicherladung enthalten ist. Dann haben die schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; jeweilige verringerte Potentiale als Reaktion auf erhöhte Beträge der jeweiligen gespeicherten Ladungen. Mit anderen Worten, die Potentiale der schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; werden in Abhängigkeit von erhöhten Beträgen der jeweiligen gespeicherten Ladungen hin zu null Volt verringert. Ein verringertes Potential ist durch eine gestrichelte Linie B2 in FIG. 2 gezeigt.
Der Übertragungsabschnitt 9 enthält Übertragungselektroden 9&sub1; bis 9&sub4;. Erste und zweite Übertragungstaktsignale φ&sub1; und φ&sub2; werden den Übertragungselektroden 9&sub1; bis 9&sub4; zugeführt. Die ersten und zweiten Übertragungstaktsignale φ&sub1; und φ&sub2; haben denselben Einschaltzyklus und sind um 180º phasenverschoben. Die Ladungen, die in den jeweiligen Potentialmulden PW gespeichert sind, werden als Reaktion auf die Anwendung eines Transfergatetaktsignals CTG auf ein Transfergate 8 zu n-Typ-Zonen 13 unter den jeweiligen Übertragungselektroden 9&sub1; bis 9&sub4; übertragen. In FIG. 2 bezieht sich die durchgehende Potentialkurve auf einen Fall, wenn kein Transfergatetaktsignal CTG auf das Transfergate 8 angewendet wird, und die gestrichelte Potentialkurve bezieht sich auf einen Fall, wenn das Transfergatetaktsignal CTG auf das Transfergate 8 angewendet wird. Dann werden die Ladungen synchron mit den ersten und zweiten Übertragungstaktsignalen φ&sub1; und φ&sub2; übertragen und durch einen Ausgangsanschluß OUT sequentiell ausgelesen.
P-Kanal-MOS-Transistoren (nachfolgend einfach als PMOS- Transistoren bezeichnet) T21 - T24 sind jeweilig für die schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; vorgesehen. Gates der PMOS- Transistoren T21 - T24 sind jeweilig mit den schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; verbunden. Drains der PMOS-Transistoren T21 - T24 sind mit der Erde verbunden. Es sei erwähnt, daß sich ein Widerstand quer über einen Kanal von jedem PMOS Transistor T21 - T24 in Abhängigkeit von dessen Gatepotential, oder von dem Potential der entsprechenden schwimmenden Elektrode 7&sub1; - 7&sub4;, verändert. Deshalb fungieren die PMOS- Transistoren T21 - T24 als variable Widerstände. Zum Beispiel schwankt der Kanalwiderstand des PMOS-Transistors T21 in Abhängigkeit von dem Potential der schwimmenden Elektrode 7&sub1;. Das heißt, das Potential der schwimmenden Elektrode 7&sub1; schwankt in Abhängigkeit von dem Betrag der Ladung, die in der Potentialmulde PW gespeichert ist, die unter der schwimmenden Elektrode 7&sub1; gebildet ist. Sources der PMOS-Transistoren T21 - T24 sind gemeinsam mit einer Signalleitung L1 verbunden.
Ein Ende eines Widerstandes R21 ist mit der Signalleitung L1 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes R21 ist mit einer Source eines NMOS-Transistors T25 verbunden, dessen Drain mit einer positiven Quellenspannung Vc verbunden ist. Die positive Quellenspannung ist zum Beispiel auf 5 Volt eingestellt. Einem Gate des NMOS-Transistors T25 wird eine Vorspannung VB1 zugeführt, und der NMOS-Transistor T25 wird Eingeschaltet. Dadurch kann das andere Ende des Widerstandes R21 direkt mit der Vc-Leitung verbunden werden, und die Signalleitung L1 wird auf das Potential der Spannung Vc zurückgesetzt.
Es ist vorzuziehen, wenn der Widerstand R21 einen Widerstandswert hat, der ausreichend größer als die Kanalwiderstände der PMOS-Transistoren T21 - T24 ist. Dadurch kann das Potential auf der Signalleitung L1 in Abhängigkeit von dem kleinsten Kanalwiderstand von den Kanalwiderständen der PMOS-Transistoren T21 - T24 bestimmt werden. Mit anderen Worten, das Potential auf der Signalleitung L1 wird durch die PMOS-Transistoren, die nicht der PMOS-Transistor mit dem kleinsten Kanalwiderstand sind, nicht beeinflußt. Es sei erwähnt, daß die Fotodiode, die dem PMOS-Transistor zugeordnet ist, der den kleinsten Kanalwiderstand hat, die größte Lichtmenge empfängt. Deshalb gibt das Potential der Signalleitung L1 die größte Lichtmenge an. Der Widerstandswert des Widerstandes R21 wird tatsächlich so ausgewählt, daß das Potential der Signalleitung L1, wenn die PMOS-Transistoren T21 - T24 in dem zurückgesetzten Zustand sind, nahezu gleich der Spannung ist, die durch ein Widerstandsverhältnis von R21 zu den PMOS-Transistoren T21 - T24 bestimmt ist.
Die Signalleitung L1 ist mit einem Gate eines NMOS- Transistors T26 verbunden, dessen Drain die Quellenspannung VA zugeführt wird. Eine Source des NMOS-Transistors T26 ist mit einem Drain eines NMOS-Transistors T27 verbunden, dessen Source mit der Erde verbunden ist. Eine Referenzspannung VREF1 wird einem Gate des NMOS-Transistors T27 zugeführt. Die NMOS-Transistoren T26 und T27 fungieren als jeweilige Widerstände. Der Kanalwiderstand des NMOS-Transistors T26 schwankt in Abhängigkeit von dem Potential der Signalleitung L1. Andererseits wird der Kanalwiderstand des NMOS-Transistors T27 auf Grund der Referenzspannung VREF1, die auf dessen Gate angewendet wird, konstantgehalten. Deshalb ist ein Ausgangssignal, das an einem Knoten zwischen den NMOS- Transistoren T26 und T27 extrahiert wird, ein Spannungssignal, das durch Teilen der konstanten Spannung VA durch die Kanalwiderstandswerte der NMOS-Transistoren T26 und T27 erhalten wird. Ein Spannungsteilungsverhältnis wird in Abhängigkeit von dem Gatepotential des NMOS-Transistors T26 oder, mit anderen Worten, von dem Potential der Signalleitung L1 bestimmt.
Es erfolgt eine Beschreibung einer Operation der Ausführungsform unter Bezugnahme auf FIG. 4 zusätzlich zu FIG. 1 bis 3. FIG. 4(A) zeigt eine Wellenform des voreingestellten Taktimpulssignals P, FIG. 4(B) zeigt Potentiale der schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4;, und FIG. 4(C) zeigt das Ausgangsspannungssignal Vo(max), das den größten Ladungsbetrag angibt, der dem Potentialpegel der Signalleitung L1 entspricht.
Zu der Zeit der Initialisierung werden die Ladungen, die in den Fotodioden 5&sub1; - 5&sub4; erzeugt wurden, als Reaktion auf die Anwendung der Gate-Quellenvorspannung VBG zu dem Ladungsspeicherabschnitt 7 gesendet. Dann werden die Ladungen, die in dem Ladungsspeicherabschnitt 7 gespeichert sind, durch die Anwendung des Transfergatetaktsignals CTG zu dem Übertragungsabschnitt 9 übertragen. Dann werden die Ladungen synchron mit den Übertragungstaktsignalen φ&sub1; und φ&sub2; verschoben und sequentiell ausgegeben. Andererseits wird die Signalleitung L1 durch die Anwendung der Vorspannung VB1 auf das Vorspannungspotential VC zurückgesetzt. Ferner wird das voreingestellte Taktsignal P auf die Gates der NMOS-Transistoren angewendet, und dadurch werden die schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; auf das Potential VA voreingestellt. Dadurch wird der gesamte Bildsensor 1 initialisiert.
Wenn Licht auf den lichtempfindlichen Abschnitt 5 eingestrahlt wird, erzeugen die Fotodioden 5&sub1; - 5&sub4; Ladungen, deren Beträge Energiebeträgen von Licht entsprechen, das durch die jeweiligen Fotodioden 5&sub1; - 5&sub4; empfangen wurde. Die erzeugten Ladungen werden zu den Potentialmulden PWs übertragen, die unter den entsprechenden schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; gebildet sind. Die Ladungen in Abhängigkeit von den jeweiligen Energiebeträgen des Lichtes werden in den ent sprechenden Potentialmulden PWs gespeichert. Wenn nun angenommen wird, daß der größte Ladungsbetrag in der Potentialmulde gespeichert wird, die unter der schwimmenden Elektrode 7&sub1; gebildet ist, wird das Potential der schwimmenden Elektrode 7&sub1; niedriger als das der anderen schwimmenden Elektroden 7&sub2; - 7&sub4;. Mit anderen Worten, das Potential der schwimmenden Elektrode 7&sub1; gelangt am dichtesten an das Nullpotential. Deshalb wird der Kanalwiderstand des PMOS T21 am meisten verringert, und dadurch fließt der meiste Strom von der Energiequelle Vc durch den PMOS T21. Deshalb ver ringert der PMOS 21 das Potential der Signalleitung L1. Das heißt, das Potential der Signalleitung L1 wird in Abhängigkeit von dem Kanalwiderstand des PMOS-Transistors T21 bestimmt. Aus FIG. 4(B) und 4(C) ist ersichtlich, daß das Potential der Signalleitung L1 so verringert wird, um einer Verringerung des Potentials der schwimmenden Elektrode 7&sub1;, welche die größte ist, zu folgen.
Wie in FIG. 4(B) gezeigt, wird angenommen, daß zu einer Zeit t&sub2; das Potential der schwimmenden Elektrode 7&sub2; gleich den Potentialen der schwimmenden Elektroden 7&sub1; und 7&sub3; wird und dann niedriger als die Potentiale der schwimmenden Elektroden 7&sub1;, 7&sub3; und 7&sub4; wird. Deshalb hat der PMOS-Transistor T22 den kleinsten Kanalwiderstand, und dadurch wird das Potential der Signalleitung L1 in Abhängigkeit von dem Kanalwiderstand des PMOS-Transistors T22 bestimmt. Als Resultat wird nach der Zeit t&sub2; das Potential der Signalleitung L1 verringert, um einer Verringerung des Potentials der schwimmenden Elektrode 7&sub2; zu folgen. Danach wird zu einer Zeit t&sub4; das Potential der schwimmenden Elektrode 7&sub3; gleich dem Potential der schwimmenden Elektrode 7&sub2; und dann niedriger als die Potentiale der schwimmenden Elektroden 7&sub1;, 7&sub2; und 7&sub4;. Deshalb wird das Potential der signalleitung L1 gemäß dem Kanalwiderstand des entsprechenden PMOS T23 bestimmt, der der kleinste ist. Deshalb wird das Potential der Signalleitung L1 verringert, um einer Verringerung des Potentials der schwimmenden Elektrode 7&sub3; zu folgen.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, weist die Potentialveränderung der signalleitung den größten Speicherladungsbetrag in Echtzeit auf. Das Potential der Signalleitung L1 wird auf das Gate des NMOS-Transistors T26 angewendet. Die Kombination der NMOS-Transistoren T26 und T27 teilt die konstante Energiequellenspannung VA gemäß dem Potential der Signalleitung L1. Dann wird das Ausgangsspannungssignal Vo(max), oder der größte Betrag der gespeicherten Ladung, am Knoten der NMOS-Transistoren T26 und T27 ausgegeben. Das Ausgangsspannungssignal Vo(max) gibt den größten Betrag der gespeicherten Ladung in Echtzeit an. Das Ausgangsspannungssignal Vo(max) kann zum Steuern der Zeitlage zum Anwenden des Transfergatetaktsignals CTG auf die Transfergateelektrode 8 verwendet werden. Wenn das Ausgangsspannungssignal Vo(max) zum Beispiel niedriger wird als eine vorbestimmte Schwellenspannung V&sub1;, die in FIG. 4(C) gezeigt ist, wird eingeschätzt, daß eine gewisse Potentialmulde PW dabei ist, mit Elektronen überzulaufen. Deshalb wird zu dieser Zeit das Transfergatetaktsignal CTG auf die Transfergateelektrode 8 angewendet. Wenn das Anwenden der Vorspannung VB1 auf das Gate des NMOS-Transistors T25 gestoppt wird, wird der NMOS-Transistor T25 AUSgeschaltet, und dadurch wird die Operation zur Detektion des größten Betrages der gespeicherten Ladung gestoppt.
In der Ausführungsform von FIG. 1 kann einer von dem Widerstand R21 und dem NMOS-Transistor T25 verwendet werden. In dem Fall, wenn nur der NMOS-Transistor T25 verwendet wird, wird die Vorspannung VB1 zum Beispiel auf 1 Volt eingestellt. Ein p-Kanal-MOS-Transistor kann anstelle des NMOS T25 verwendet werden. In dem Fall, wenn nur der PMOS anstelle des Widerstandes R21 und des T25 verwendet wird, wird die Vorspannung VB1 zum Beispiel auf 4 Volt eingestellt.
Unter Bezugnahme auf FIG. 5 erfolgt eine Beschreibung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In FIG. 5 sind dieselben Elemente wie jene in FIG. 1 mit den identischen Bezugszahlen bezeichnet. Die Ausführungsform von FIG. 5 ist so konstruiert, um einen kleinsten Betrag der gespeicherten Ladung zu detektieren.
Unter Bezugnahme auf FIG. 5 sind n-Kanal-MOS-Transistoren T31 - T34 für die jeweiligen schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 74 vorgesehen. Gates der NMOS-Transistoren T31 - T34 sind jeweilig mit den schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; verbunden. Die positive Energiequellenspannung VA (zum Beispiel 5 Volt) wird gemeinsam Drains der NMOS-Transistoren T31 - T34 zugeführt. Sources der NMOS-Transistoren T31 - T34 sind miteinander mit einer Signalleitung L2 verbunden. Jeder der NMOS-Transistoren T31 - T34 fungiert als variabler Widerstand. Das heißt, die Kanalwiderstände der NMOS-Transistoren T31 - T34 werden gemäß den jeweiligen Gatepotentialen verändert. Es sei erwähnt, daß die Kanalwiderstände der NMOS-Transistoren T31 - T34 zunehmen, so wie die jeweiligen Potentiale abnehmen.
Ein Ende eines Widerstandes R31 ist mit der Signalleitung L2 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes R31 ist mit einem Drain eines NMOS-Transistors T35 verbunden, dessen Source mit der Erde verbunden ist. Einem Gate des NMOS- Transistors T35 wird ein Vorspannungssignal VB&sub2; zugeführt, das mit dem Vorspannungssignal VB1 der ersten Ausführungsform von FIG. 1 identisch sein kann oder sich von diesem unterscheiden kann. Wenn das Vorspannungssignal VB2 auf das Gate des NMOS-Transistors T35 angewendet wird, wird er EINgeschaltet, und dadurch wird der Widerstand R31 mit der Erde verbunden. Der Widerstandswert des Widerstandes R31 wird so ausgewählt, um ausreichend größer zu sein als Kanalwiderstände der NMOS-Transistoren T31 - T34. Dadurch kann das Potential der Signalleitung L2 in Abhängigkeit von dem kleinsten Kanalwiderstand von vier Kanalwiderständen der NMOS-Transistoren T31 - T34 bestimmt werden.
Die Signalleitung L2 ist mit einem Gate eines NMOS- Transistors T36 verbunden. Die Energiequellenspannung VA wird einem Drain des NMOS-Transistors T36 zugeführt, dessen Source mit einem Drain eines NMOS-Transistors T37 verbunden ist. Eine Source des NMOS-Transistors T37 ist mit der Erde verbunden. Ein Gate des NMOS-Transistors T37 wird auf einem Referenzspannungssignal VREF2 gehalten. Die NMOS-Transistoren T36 und T37 fungieren als jeweilige Widerstände, die seriell verbunden sind. Die konstante Spannung VA wird in Abhängigkeit von dem Potential der Signalleitung L2 geteilt. Ein Spannungsteilungsverhältnis hängt von dem Potential der Signalleitung L2 ab. Ein geteiltes Ausgangsspannungssignal Vo(min) wird an einem Knoten zwischen den NMOS-Transistoren T36 und T37 ausgegeben. Das Ausgangsspannungssignal Vo(min) weist den kleinsten Speicherladungsbetrag in Echtzeit auf.
Unter Bezugnahme auf FIG. 4(A), 4(B) und 4(D) zusätzlich zu FIG. 5 erfolgt eine Beschreibung einer Operation der Ausführungsform von FIG. 5.
Zu Beginn der Operation wird eine Initialisierung ausgeführt, wie im Fall der ersten Ausführungsform von FIG. 1. Durch die Initialisierung werden die Potentiale der schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; auf das Anfangspotential VA (zum Beispiel 5 Volt) eingestellt. Das Potential der Signalleitung L2 wird fast auf die Spannung eingestellt, die durch ein Widerstandsverhältnis von R31 zu den NMOS-Transistoren T31 - T34 bestimmt ist.
Die Kanalwiderstände der NMOS-Transistoren T31 - T34 schwanken gemäß den jeweiligen Gatepotentialen, die von Ladungsbeträgen abhängen, die in den jeweiligen Potentialmulden PWs gespeichert sind. Die schwimmende Elektrode mit dem kleinsten Betrag der gespeicherten Ladung hat das höchste Potential oder, mit anderen Worten, ist am dichtesten an der Quellenspannung VA. Falls die schwimmende Elektrode 7&sub1; das höchste Potential hat, hat der entsprechende NMOS-Transistor T31 zu dieser Zeit den kleinsten Kanalwiderstand. Deshalb fließt der meiste Strom von der Energiequelle VA durch den NMOS T31, und dadurch wird das Potential der Signalleitung L2 in Abhängigkeit von dessen kleinstem Widerstand bestimmt. Falls die schwimmende Elektrode 7&sub1; zum Beispiel noch auf dem Anfangspotential gehalten wird, tritt keine Erhöhung des Kanalwiderstandes der NMOS-Transistors T31 ein. Deshalb wird das Potential der Signalleitung gehalten.
Im Fall von FIG. 4 ist nach der Initialisierung das Potential der schwimmenden Elektrode 7&sub2; das höchste. Das heißt, die Fotodiode 5&sub2; empfängt den kleinsten Energiebetrag von Licht. Während dieser Zeit wird das Potential der Signalleitung L2 gemäß dem Kanalwiderstand des NMOS-Transistors T32 bestimmt, der von dem Potential der schwimmenden Elektrode 7&sub2; abhängt. Zu einer Zeit t&sub1; wird das Potential der schwimmenden Elektrode 7&sub2; gleich dem der schwimmenden Elektrode 7&sub4;, und dann wird das Potential der schwimmenden Elektrode 7&sub4; das höchste. Deshalb wird der Kanalwiderstand des entsprechenden NMOS-Transistors T34 der kleinste, und dadurch wird das Potential der Signalleitung L2 gemäß dem kleinsten Kanalwiderstand des NMOS-Transistors T34 bestimmt. Dann wird zu einer Zeit t&sub3; das Potential des schwimmenden Gates 7&sub1; gleich dem des schwimmenden Gates 7&sub4; und wird dann höher als Potentiale der anderen schwimmenden Gates 7&sub2; - 7&sub4;. Deshalb wird das Potential der Signalleitung L2 gemäß dem Kanalwiderstand des NMOS-Transistors T31 bestimmt.
Als Reaktion auf das Potential der Signalleitung L2 wird die konstante Energiequellenspannung VA geteilt, und das Ausgangsspannungssignal Vo(min) wird ausgegeben. Das Ausgangsspannungssignal Vo(min) weist den kleinsten Betrag der gespeicherten Ladung in Echtzeit auf. Das Ausgangsspannungssignal Vo(min) kann zum Steuern einer Zeit verwendet werden, zu der das Transfergatetaktsignal CTG gestoppt wird. Zum Beispiel wenn das Ausgangsspannungssignal Vo(min) kleiner als ein vorbestimmtes Schwellenpotential V&sub2; von FIG. 4(D) wird, das einem Ladungsbetrag entspricht, unter dem die Detektion von Licht nicht korrekt ausgeführt werden kann.
In der Ausführungsform von FIG. 5 kann einer von dem Widerstand R31 und dem NMOS-Transistor T35 verwendet werden. Statt dessen kann ein PMOS-Transistor verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf FIG. 6 erfolgt eine Beschreibung von noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsform von FIG. 6 entspricht einer Kombination der Strukturen von FIG. 1 und 5. In FIG. 6 sind die Teile, die jene Teilen in FIG. 1 und 5 ähnlich sind, mit denselben Bezeichnungen versehen, und eine Beschreibung von ihnen wird weggelassen. Unter Bezugnahme auf FIG. 6 sind die Gates der PMOS-Transistoren T21 - T24 und der NMOS-Transistoren T31 - T34 mit den jeweiligen schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; verbunden. Die Ausgangsspannungssignale Vo(max) und Vo(min) werden einer Steuerschaltung 50 zugeführt. Die Steuerschaltung 50 erzeugt das Transfergatetaktsignal CTG auf der Basis der Ausgangsspannungssignale Vo(max) und Vo(min). Wenn das Ausgangsspannungssignal Vo(max) gleich dem Schwellenpegel V&sub1; oder niedriger als dieser wird, erzeugt die Steuerschaltung 50 ein Transfergatetaktsignal CTG. Dadurch werden die Ladungen, die in den Potentialmulden PWs gespeichert sind, die unter den schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; gebildet sind, zu den Übertragungsabschnitten 9&sub1; - 9&sub4; übertragen. Dies ermöglicht es, alle Ladungen zu übertragen, wenn eine Potentialmulde PW dabei ist, mit Elektronen überzulaufen. Wenn das Ausgangsspannungssignal Vo(min) gleich der Schwellenspannung V&sub2; oder niedriger als diese wird, erzeugt die Steuerschaltung 50 ähnlich das Transfergatetaktsignal CTG. Dies ermöglicht es, alle Ladungen zu übertragen, wenn ein minimaler Ladungsbetrag erhalten wird, der zur Belichtung erforderlich ist. Das heißt, sehr schwaches Licht kann detektiert werden.
FIG. 7 zeigt eine Schaltung der in FIG. 6 gezeigten Steuerschaltung 50. Wie gezeigt, umfaßt die Steuerschaltung 50 einen Komparator 51 und einen CTG-Signalgenerator 52. Der Komparator 51 führt eine Unterscheidungsoperation zwischen dem Ausgangsspannungssignal Vo(max) und der Schwellenspannung V&sub1; aus. Der CTG-Generator 52 wird als Reaktion auf ein Ausgangssignal des Komparators 51 getriggert und erzeugt dann das Transfergatetaktsignal CTG. Das erzeugte Transfergatetaktsignal CTG wird dem Transfergate 8 zugeführt. Die Steuerschaltung 50 kann in den CCD-Bildsensor 1 eingebaut werden und kann als periphere Schaltung von ihm vorgesehen werden.
FIG. 8 ist eine Abwandlung der Ausführungsform von FIG. 6. Die Abschnitte 5, 7 und 9, die Gates 6 und 8 und die Steuerschaltung 50 von FIG. 6 sind der Einfachheit halber in FIG. 8 weggelassen. Das Merkmal der Abwandlung ist das Vorhandensein von Pegelverschiebeschaltungen LS1 - LS4, die jeweilig für die entsprechenden schwimmenden Elektroden 7&sub1; - 7&sub4; vorgesehen sind. Es ist wünschenswert, die NMOS-Transistoren T31 - T34 innerhalb eines betriebsfähigen Spannungsbereiches zu betreiben, der so hoch wie möglich ist, da die NMOS-Transistoren T31 - T34 vom n-Kanal-Typ sind. Anderseits ist es wünschenswert, die PMOS-Transistoren T21 - T24 innerhalb eines betriebsfähigen Spannungsbereiches zu betreiben, der so niedrig wie möglich ist. Die Pegelverschiebeschaltung LS1 verschiebt das Potential am Gate des NMOS-Transistors T31 um einen vorbestimmten Pegel. Ähnlich verschieben die Pegelverschiebeschaltungen LS2 - LS4 die Potentiale der Gates der NMOS-Transistoren T32 - T34 um den vorbestimmten Pegel. Die Pegelverschiebeschaltung LS1 umfaßt MMOS-Transistoren T41 und T42. Ein Gate des NMOS-Transistors T41 ist mit dem Gate des NMOS-Transistors T31 verbunden. Ein Drain des MMOS-Transistors T41 wird mit der Energiequellenspannung VA versehen. Eine Source des NMOS-Transistors T41 ist mit einem Drain des NMOS-Transistors T42 verbunden, dessen Source mit der Erde verbunden ist. Das Gate des NMOS- Transistors T42 wird mit einem Vorspannungssignal VBS versehen. Ein zu verschiebender Pegel kann durch den Pegel des Vorspannungssignals eingestellt werden, um einen Pegelver schiebebetrag der Pegelverschiebeschaltung LS1 zu steuern. Ähnlich enthalten die Pegelverschiebeschaltungen LS2, LS3 und LS4 NMOS-Transistoren T43 und T44, T45 und T46, und T47 und T48. Die Signalleitung L2 ist durch einen NMOS-Transistor T49 vorgespannt, und die Signalleitung L1 ist durch einen NMOS-Transistor T50 vorgespannt. Es sei erwähnt, daß Widerstände, wie die zuvor genannten Widerstände R21 und R31, in der Abwandlung von FIG. 8 nicht eingesetzt werden, da jene Widerstände notwendigerweise Elemente zum Vorspannen der Signalleitungen L1 und L2 sind. Anstelle der NMOS Transistoren T49 und T50 können nur Widerstände zum Vorspannen der Signalleitungen L1 und L2 verwendet werden, wie die Widerstände R21 und R31.

Claims

1. Ein Bildsensor mit einer Vielzahl von Fotodioden (5&sub1; - 5&sub4;); einer Vielzahl von Ladungsspeicherzonen (PWs) zum Speichern von Ladungen von den jeweiligen Fotodioden, welche Vielzahl von Ladungsspeicherzonen jeweilige schwimmende Elektroden (7&sub1; - 7&sub4;) umfaßt, wobei Potentiale der schwimmenden Elektroden gemäß Beträgen von Ladungen schwanken, die in den jeweiligen Ladungsspeicherzonen (PWs) gespeichert sind; und einem Ladungsübertragungsmittel (9) zum Übertragen der Ladungen von der Vielzahl von Ladungsspeicherzonen als Reaktion auf einen vorbestimmten Übertragungstakt (φ&sub1;, φ&sub2;), dadurch gekennzeichnet, daß der Bildsensor eine Vielzahl von Potentialüberwachungsmitteln (T21 - T24; T31 - T34) umfaßt, die mit den jeweiligen schwimmenden Elektroden (7&sub1; - 7&sub4;) verbunden sind und Veränderungen des Potentials der jeweiligen schwimmenden Elektroden separat überwachen; und ein Ausgabemittel (T25 - T27, R21; T35 - T37, R31), das ein Ausgangssignal (Vo(max), Vo(min)) erzeugt, das gemäß einem der überwachten Potentiale schwankt, das entweder das höchste Potential oder das niedrigste Potential ist.

2. Ein Bildsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes von der Vielzahl von Potentialüberwachungsmitteln einen variablen Widerstand (T21 - T24; T31 - T34) umfaßt, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit von dem Potential der entsprechenden schwimmenden Elektrode (7&sub1; - 7&sub4;) verändert.

3. Ein Bildsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes von der Vielzahl von Potentialüberwachungsmitteln einen p-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-(MOS)- Transistor (T21 - T24) umfaßt, und daß ein Gate des p-Kanal- MOS-Transistors (T21 - T24) mit der entsprechenden schwimmenden Elektrode (7&sub1; - 7&sub4;) verbunden ist, und ein Drain von ihm mit der Erde verbunden ist, und eine Source von ihm mit Sources von p-Kanal-MOS-Transistoren von anderen Potentialüberwachungsmitteln verbunden ist.

4. Ein Bildsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgabemittel (T25 - T27, R21) ein Vorspannungsmittel (T25, R21) umfaßt, zum Vorspannen der miteinander verbundenen Sources der p-Kanal-MOS-Transistoren (T21 - T24) der Potentialüberwachungsmittel.

5. Ein Bildsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannungsmittel einen von einem Widerstand (R21), der mit einer positiven Energiequelle (Vc) verbunden ist, und einem MOS-Transistor (T25), der mit der positiven Energiequelle (Vc) verbunden ist, umfaßt.

6. Ein Bildsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildsensor ferner ein Voreinstellmittel (T11 - T14) umfaßt, zum Einstellen aller schwimmenden Elektroden (7&sub1; - 7&sub4;) auf ein voreingestelltes Potential (VA), bevor Licht gefühlt wird, das auf die Fotodioden (5&sub1; - 5&sub4;) eingestrahlt wird.

7. Ein Bildsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Voreinstellmittel (T11 - T14) n-Kanal-MOS-Transistoren (T11 - T14) umfaßt, die für die jeweiligen schwimmenden Elektroden (7&sub1; - 7&sub4;) vorgesehen sind, und ein Drain von jedem der n-Kanal-MOS-Transistoren (T11 - T14) mit der vorbestimmten Energiequellenspannung (VA) versehen ist, und eine Source von ihm mit der entsprechenden schwimmenden Elektrode (7&sub1; - 7&sub4;) verbunden ist, und einem Gate von ihm ein voreingestelltes Signal (P) zugeführt wird, das von einer externen Schaltung eingeführt wird.

8. Ein Bildsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgabemittel (T25 - T27, R21) ein Spannungsteilungsmittel (T26, T27) umfaßt, zum Teilen einer vorbestimmten Energiequellenspannung (VA) gemäß einem Potential der miteinander verbundenen Sources der p-Kanal-MOS- Transistoren (T21 - T24), und eine geteilte Spannung das genannte Ausgangssignal (Vo(max)) ist.

9. Ein Bildsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsteilungsmittel erste und zweite n-Kanal-MOS-Transistoren (T26, T27) umfaßt, bei dem einem Drain des ersten n-Kanal-MOS-Transistors (T26) die vorbestimmte Energiequellenspannung (VA) zugeführt wird, und eine Source von ihm mit einem Drain des zweiten n-Kanal-MOS- Transistors (T27) verbunden ist, und ein Gate des ersten n- Kanal-MOS-Transistors (T26) mit den miteinander verbundenen Sources der p-Kanal-MOS-Transistoren (T21 - T24) der Potentialüberwachungsmittel verbunden ist, und daß eine Source des zweiten n-Kanal-MOS-Transistors (T27) mit der Erde verbunden ist, und ein Gate von ihm mit einer konstanten Vorspannung (VREF1) versehen ist.

10. Ein Bildsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes von der Vielzahl von Potentialüberwachungsmitteln einen n-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-(MOS)- Transistor (T31 - T34) umfaßt, und daß ein Gate des n-Kanal- MOS-Transistors (T31 - T34) mit der entsprechenden schwimmenden Elektrode (7&sub1; - 7&sub4;) verbunden ist, und einem Drain von ihm eine vorbestimmte Energiequellenspannung (VA) zugeführt wird, und eine Source von ihm mit Sources von n-Kanal-MOS-Transistoren von anderen Potentialüberwachungsmitteln verbunden ist.

11. Ein Bildsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgabemittel (T35 - T37, R31) ein Vorspannungsmittel (T35, R31) umfaßt, zum Vorspannen der miteinander verbundenen Sources der n-Kanal-MOS-Transistoren (T31 - T34) der Potentialüberwachungsmittel.

12. Ein Bildsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannungsmittel (T35, R31) wenigstens einen von einem Widerstand (R31), der mit der Erde verbunden ist, und einem MOS-Transistor (T35), der mit der Erde verbunden ist, umfaßt.

13. Ein Bildsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgabemittel (T35 - T37, R31) ein Spannungsteilungsmittel (T36, T37) umfaßt, zum Teilen einer vorbestimmten Energiequellenspannung (VA) gemäß einem Potential der miteinander verbundenen Sources der n-Kanal-MOS- Transistoren (T31 - T34), und eine geteilte Spannung das genannte Ausgangssignal (Vo(min)) ist.

14. Ein Bildsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsteilungsmittel erste und zweite n-Kanal-MOS-Transistoren (T36, T37) umfaßt, und einem Drain des ersten n-Kanal-MOS-Transistors (T36) die vorbestimmte Energiequellenspannung (VA) zugeführt wird, und eine Source von ihm mit einem Drain des zweiten n-Kanal-MOS-Transistors (T37) verbunden ist, und ein Gate des ersten n-Kanal-MOS- Transistors (T36) mit den miteinander verbundenen Sources der n-Kanal-MOS-Transistoren (T31 - T34) der Potentialüberwachungsmittel verbunden ist, und daß eine Source des zweiten n-Kanal-MOS-Transistors (T37) mit der Erde verbunden ist, und ein Gate von ihm mit einer konstanten Vorspannung (VREF2) versehen ist.

15. Ein Bildsensor mit einer Vielzahl von Fotodioden 5&sub1; - 5&sub4;); einer Vielzahl von Ladungsspeicherzonen (PWs) zum Speichern von Ladungen von den jeweiligen Fotodioden, welche Vielzahl von Ladungsspeicherzonen jeweilige schwimmende Elektroden (7&sub1; - 7&sub4;) umfaßt, wobei Potentiale der schwimmenden Elektroden gemäß Beträgen von Ladungen schwanken, die in den jeweiligen Ladungsspeicherzonen (PWs) gespeichert sind; und einem Ladungsübertragungsmittel zum Übertragen der Ladungen von der Vielzahl von Ladungsspeicherzonen als Reaktion auf einen vorbestimmten Übertragungstakt (φ&sub1;, φ&sub2;), dadurch gekennzeichnet, daß der Bildsensor eine Vielzahl von Potentialüberwachungsmitteln (T21 - T24, T31 - T34) umfaßt, die mit den jeweiligen schwimmenden Elektroden (7&sub1; - 7&sub4;) verbunden sind und Veränderungen des Potentials der jeweiligen schwimmenden Elektroden separat überwachen; ein erstes Ausgabemittel (T26, T27, T50), das ein erstes Ausgangssignal (Vo(max)) erzeugt, das gemäß einem der überwachten Potentiale schwankt, welches das höchste ist; und ein zweites Ausgabemittel (T36, T37, T49), das ein zweites Ausgangssignal (Vo(min)) erzeugt, das gemäß einem der überwachten Potentiale schwankt, welches das kleinste ist.

16. Ein Bildsensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jedes von der Vielzahl der Potentialüberwachungsmittel einen ersten variablen Widerstand (T21 - T24) und einen zweiten variablen Widerstand (T31 - T34) umfaßt, und daß der erste variable Widerstand (T21 - T24) seinen Widerstandswert mit einer Verringerung des Potentials der entsprechenden schwimmenden Elektrode (7&sub1; - 7&sub4;) verringert, und daß der zweite variable Widerstand (T31 - T34) seinen Widerstandswert mit einer Verringerung des Potentials der entsprechenden schwimmenden Elektrode (7&sub1; - 7&sub4;) erhöht.

17. Ein Bildsensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der erste variable Widerstand (T21 - T24) einen p-Kanal-MOS-Transistor (T21 - T24) umfaßt und der zweite variable Widerstand (T31 - T34) einen n-Kanal-MOS- Transistor (T31 - T34) umfaßt.

18. Ein Bildsensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten variablen Widerstände (T31 - T34) direkt mit den jeweiligen schwimmenden Elektroden (7&sub1; - 7&sub4;) verbunden sind, und daß der Bildsensor ferner eine Vielzahl von Pegelverschiebemitteln (LS1 - LS4) umfaßt, die für die jeweiligen schwimmenden Elektroden (7&sub1; - 7&sub4;) vorgesehen sind, zum Verschieben des Potentials der jeweiligen schwimmenden Elektroden (7&sub1; - 7&sub4;) um einen vorbestimmten Pegel, und daß die pegelverschobenen Potentiale der schwimmenden Elektroden (7&sub1; - 7&sub4;) den jeweiligen ersten variablen Widerständen (T21 - T24) zugeführt werden.

19. Ein Bildsensor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Pegelverschiebemittel (LS1 - LS4) erste n-Kanal-MOS-Transistoren (T41, T43, T45, T47) und zweite n-Kanal-MOS-Transistoren (T42, T44, T46, T48) umfaßt, und daß Gates der ersten n-Kanal-MOS-Transistoren (T41, T43, T45, T47) mit den jeweiligen schwimmenden Elektroden (7&sub1; - 7&sub4;) verbunden sind, und Gates der zweiten n-Kanal-MOS-Transistoren (T42, T44, T46, T48) ein konstantes Spannungssignal (VBS) zugeführt wird, und daß Drains der ersten n-Kanal-MOS- Transistoren (T41, T43, T45, T47) die vorbestimmte Energiequellenspannung (VA) zugeführt wird, und deren Sources mit Drains der entsprechenden zweiten n-Kanal-MOS-Transistoren (T42, T44, T46, T48) verbunden sind, und Sources der zweiten n-Kanal-MOS-Transistoren (T42, T44, T46, T48) mit der Erde verbunden sind.

20. Ein Bildsensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildsensor ferner ein Steuermittel (50) umfaßt, zum Erzeugen eines Taktsignals (CTG), das eine Zeitlage zum Übertragen der Ladungen, die in den Ladungsspeicherzonen (PWs) gespeichert sind, zu dem Übertragungsmittel auf der Basis der ersten und zweiten Ausgangssignale (Vo(max), Vo(min)) bestimmt, die von den ersten und zweiten Ausgabemitteln (T26, T27, T50; T36, T37, T49) abgeleitet wurden.