DE69637152T2

DE69637152T2 - Festkörperbildaufnahmevorrichtung und Verfahren zur Steuerung

Info

Publication number: DE69637152T2
Application number: DE69637152T
Authority: DE
Inventors: Minoru Shinagawa-ku Yasuda; Yasuhito Shinagawa-ku Maki
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2016-03-14
Also published as: EP0732748B1; KR100536935B1; EP0732748A3; EP0732748A2; EP1737040A1; US5703386A; US5949099A; KR100596697B1; DE69637775D1; CA2171400A1; EP1737040B1; JPH08250699A; KR960036106A; CA2171400C; DE69637152D1; JP3318814B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung und ihr Ansteuerungsverfahren. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung, die eine sogenannte transversale Verschlussstruktur besitzt, bei der die in einem Sensor gespeicherte elektrische Ladung zu einer Entleerungseinheit für elektrische Ladung verworfen wird, die in der transversalen Richtung des Sensors vorgesehen ist, und bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Ansteuern der Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine typische herkömmliche Konfiguration einer Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung mit einer transversalen Verschlussstruktur, wie z. B. einem linearen CCD-Sensor, ist in 10 gezeigt, wohingegen 11 die Potentiale in einer Querschnittsebene X-Y zeigt, die in 10 gezeigt ist. Wie in 10 gezeigt ist, umfasst eine Sensoranordnung 102 mehrere Sensoreinheiten 101, die jede als ein photoelektrisches Umsetzungselement dienen. Die Sensoreinheiten 101, die die Sensoranordnung 102 bilden, sind so angeordnet, dass sie eine Gerade bilden. Eine Übertragungseinheit 104 für elektrische Ladung ist auf einer Seite der Sensoranordnung 102 vorgesehen. Die Lese-Gates 103 sind zwischen der Sensoranordnung 102 und der Übertragungseinheit 104 für elektrische Ladung vorgesehen, die verwendet wird, um die aus jeder der Sensoreinheiten 101 durch das Lese-Gate 103 ausgelesene elektrische Ladung zu übertragen. Die Entleerungs-Drains 106 für elektrische Ladung sind auf der anderen Seite der Sensoranordnung 102 vorgesehen. Die Entleerungs-Gates 105 für elektrische Ladung sind zwischen der Sensoranordnung 102 und den Entleerungs-Drains 106 für elektrische Ladung vorgesehen, die jeder verwendet werden, um die aus jeder der Sensoreinheiten 101 durch das Entleerungs-Gate 105 für elektrische Ladung ausgelesene elektrische Ladung zu verwerfen. Die durch die Übertra gungseinheit 104 für elektrische Ladung übertragene elektrische Ladung wird durch eine Ladungs-Spannungs-Umsetzungseinheit 107, die an einem Ende der Übertragungseinheit 104 für elektrische Ladung ausgebildet ist, in eine Spannung umgesetzt. Ein aus der Ladungs-Spannungs-Umsetzung resultierendes Spannungssignal wird durch einen Puffer 108 zu einem Ausgangsanschluss 109 geliefert, wobei der Ausgangsanschluss 109 dann das Spannungssignal zu einem in der Figur nicht gezeigten Signalverarbeitungssystem sendet.
Um in der oben beschriebenen Konfiguration im normalen Betrieb elektrische Ladung auszulesen, wird ein Lese-Gate-Impuls ϕROG an die Lese-Gate-Elektrode 111 des Lese-Gates 103 angelegt. Der Lese-Gate-Impuls ϕROG ändert ein in 11 gezeigtes Potential unter der Lese-Gate-Elektrode 111 von einem flachen Pegel RL zu einem tiefen Pegel RH, wobei die elektrische Ladung aus jeder der Sensoreinheiten 101 ausgelesen wird. Dann wird, indem typischerweise zwei Impulse ϕH1 und ϕH2, die voneinander verschiedene Phasen besitzen, an jede der Übertragungs-Gate-Elektroden 112, die in der Übertragungsrichtung der Übertragungseinheit 104 für elektrische Ladung angeordnet sind, angelegt werden, die elektrische Ladung aus einem Abschnitt unter der Lese-Gate-Elektrode 111 ausgelesen und dann durch die Übertragungseinheit 104 für elektrische Ladung übertragen. Um die Speicherzeit der elektrischen Ladung in irgendeiner der Sensoreinheiten 101 zu ändern, wird andererseits ein Verschlussimpuls ϕSG an eine Verschluss-Gate-Elektrode 113 des Entleerungs-Gates 105 für elektrische Ladung in einer Periode angelegt, die von der Periode des Speicherns elektrischer Ladung verschieden ist. Der Verschlussimpuls ϕSG ändert ein in 11 gezeigtes Potential unter der Verschluss-Gate-Elektrode 113 von einem flachen Pegel SL zu einem tiefen Pegel SH, wobei die während der Periode, die von der Periode des Speicherns elektrischer Ladung verschieden ist, in der Sensoreinheit 101 erzeugte elektrische Ladung zum Entleerungs-Drain 106 für elektrische Ladung verworfen wird.
In einem linearen CCD-Sensor, der als ein Sensor zum Lesen von Strichcodes oder als ein Sensor für die automatische Fokussierung (AF-Sensor) einer Kamera verwendet wird, ist übrigens eine in der Leserichtung für elektrische Ladung verlängerte Sensorstruktur vorgesehen, um die optische Empfindlichkeit zu vergrößern. In dem Fall eines linearen CCD-Sensors, der als ein Sensor zum Lesen von Strichcodes verwendet wird, liegen z. B. die Abmessungen einer Öffnung für ein Bildelement in der Größenordnung von 14 μm × 200 um. Falls die oben beschriebene transversale Verschlussstruktur in einem linearen CCD-Sensor übernommen wird, der eine derartige Sensorstruktur besitzt, wird jedoch zwei Problemen begegnet. Eines der Probleme ist ein Lese-Restbild, das auf ein schlechtes Lesen zurückzuführen ist, das wiederum der langen Sensorstruktur zugeschrieben wird. Das andere Problem ist ein Verschluss-Restbild, das auf die Mangelhaftigkeit des Verschlussbetriebes zurückzuführen ist. Die Wirkung des Lese-Restbildes, eines der zwei Probleme, kann verringert werden, in dem die Lesezeit auf einen großen Wert gesetzt wird. Durch diese Technik werden jedoch Einschränkungen an die Bedingungen auferlegt, unter denen der lineare CCD-Sensor verwendet wird.
Als eine Gegenmaßnahme, die ergriffen werden kann, um das Problem zu lösen, solange wie die Struktur des Sensors betroffen ist, ist in der Sensoreinheit 101 eine treppenartige Änderung des Potentials vorgesehen. Wie in einer graphischen Darstellung des Potentials nach 12 gezeigt ist, findet die treppenartige Änderung in der Leserichtung der Sensoreinheit 101 statt. Der Potentialgradient, der eine derartige treppenartige Form in der Sensoreinheit 101 besitzt, macht es leicht, die elektrische Ladung aus ihr auszulesen, wobei eine Technik geschaffen wird, von der angenommen wird, dass sie das Problem lösen kann, das auf das schlechte Lesen zurückzuführen ist, das wiederum durch die lange Sensorstruktur verursacht wird. Selbst wenn das durch das schlechte Lesen verursachte Problem gelöst werden kann, indem diese Technik übernommen wird, kann jedoch die früher unter Bezugnahme auf 10 beschriebene transversale Verschlussstruktur infolge der treppenartigen Änderung des Potentials der Sensoreinheit nicht übernommen werden. Mit anderen Worten, die Verschlussstruktur mit einer Konfiguration, in der die Übertragungseinheit 104 für elektrische Ladung auf einer Seite der Sensoranordnung 102 vorgesehen ist, während der Entleerungs-Drain 106 für elektrische Ladung auf der anderen Seite der Sensoranordnung 102 vorgesehen ist, kann nicht übernommen werden.
Andererseits ist eine Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung, die eine Verschlusskonfiguration besitzt, in der eine Übertragungseinheit für elektrische Ladung und eine Entleerungseinheit für elektrische Ladung auf derselben Seite der Sensoranordnung vorgesehen sind, außerdem bekannt. Ein Beispiel einer derartigen Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung ist in der japanischen Patentoffenlegung Nr. Sho59-74667 offenbart. In ihrer Verschlusskonfiguration sind Speicherelektroden auf derselben Seite einer Anordnung von Sensoren (die jeder als ein lichtempfindliches Bildelement dienen) als die Übertragungseinheit für elektrische Ladung (oder ein CCD-Register) vorgesehen. Für jedes Bildelement ist eine Speicherelektrode vorgesehen. Die Speicherelektrode wird verwendet, um die durch das Bildelement erzeugte elektrische Ladung im unteren Abschnitt der Speicherelektrode zu speichern. Neben jeder Speicherelektrode ist eine Entleerungseinheit für elektrische Ladung vorgesehen, um die im unteren Abschnitt der Speicherelektrode erzeugte elektrische Ladung zu entleeren. In dem Fall der herkömmlichen Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung, die diese Verschlussstruktur aufweist, ist jedoch eine Konfiguration übernommen worden, in der eine Entleerungseinheit für elektrische Ladung für jedes Bildelement vorgesehen ist. Demzufolge ist zusätzlich zur Speicherelektrode ein Raum für die Entleerungseinheit für elektrische Ladung, die für jedes Bildelement vorgesehen ist, erforderlich. Im Ergebnis verursacht eine derartige Verschlussstruktur ein Hindernis für die Verringerung der Größe der Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung.
US 4.389.661 offenbart eine Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung, die photoelektrische Umsetzungsbereiche zum Erzeugen von Ladungen in Beträgen, die denen des durch die photoelektrischen Umsetzungsbereiche empfangenen Lichts entsprechen, einen Ladungsspeicherbereich zum Speichern der in den photoelektrischen Umsetzungsbereichen erzeugten Ladungen, einen Ladungsübertragungsbereich und einen Ladungsverschiebungs-Steuerbereich zum Steuern der Übertragung einer im Ladungsspeicherbereich gespeicherten Ladung zu den Ladungsübertragungsbereichen umfasst. Die Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung enthält ferner einen Ladungsverschiebungsbereich, der zwischen dem Ladungsspeicherbereich und den photoelektrischen Umsetzungsbereichen ausgebildet ist, um die in den photoelektrischen Umsetzungsbereichen erzeugten Ladungen nacheinander in die Ladungsspeicherbereiche zu verschieben.
US 4.506.229 bezieht sich auf eine Vorrichtung für das elektrische Abtasten von leuchtenden Bildern. Sie umfasst eine Matrix aus N Zeilen und M Spalten aus lichtempfindlichen Punkten. Ein System, das einen Zeilenspeicher aus M Punkten enthält, empfängt die durch die M Punkte derselben Zeile gelieferten elektrischen Ladungen parallel, wobei eine parasitäre Ladung durch Dioden entfernt wird. Das System stellt die Injektion der gleichen vorgegebenen Menge von Ladungen zwischen jedem der lichtempfindlichen Punkte und dem Ausgang der Vorrichtung sicher. Ein Ausgangsschieberegister empfangt die durch den Zeilenspeicher gelieferten Ladungen parallel und liefert seriell ein elektrisches Bildabtastsignal. Diese Vorrichtung ist besonders für die Verwendung in einer Fernsehkamera vorgesehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung spricht das oben beschriebene Problem an. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung zu schaffen, wie sie im Anspruch 1 dargestellt ist. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen 2–4 dargestellt.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung schafft die Erfindung ferner ein Ansteuerungsverfahren, das für eine Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung geeignet ist, wie es im Anspruch 5 dargestellt ist. In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Ansteuerungsverfahren vorgestellt, wie es im Anspruch 6 dargestellt ist. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform wird im Anspruch 7 vorgestellt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine ebene graphische Darstellung, die die Struktur einer durch die Erfindung geschaffenen Ausführungsform zeigt;
2 ist eine vergrößere graphische Darstellung der wesentlichen Komponenten der in 1 gezeigten Struktur;
3 ist ein Ablaufdiagramm, das verwendet wird, um die Operationen zu erklären, die während der Verschlussperiode, der Periode des Speicherns elektrischer Ladung und der Periode des Lesens elektrischer Ladung stattfinden;
4 ist eine graphische Darstellung, die die Potentiale in einer in 2 gezeigten X-X'-Querschnittsebene zeigt;
5 ist eine graphische Darstellung, die die Potentiale in einer in 2 gezeigten Y-Y'-Querschnittsebene zeigt;
6 ist ein Ablaufdiagramm, das verwendet wird, um die Operationen einer OFCG-Funktion zu erklären;
7 ist eine graphische Darstellung, die die Potentiale in einer in 2 gezeigten Y-Y'-Querschnittsebene während einer OFCG-Periode zeigt;
8 ist eine ebene graphische Darstellung, die die Struktur einer weiteren durch die Erfindung geschaffenen Ausführungsform zeigt;
9 ist eine graphische Darstellung, die die Konfiguration eines linearen CCD-Sensors zeigt, der eine zweiseitige Lesekonfiguration besitzt;
10 ist eine graphische Darstellung, die die Konfiguration des herkömmlichen linearen CCD-Sensors zeigt, der eine transversale Verschlussstruktur besitzt;
11 ist eine graphische Darstellung, die die Potentiale in einer in 10 gezeigten X-Y-Querschnittsebene zeigt; und
12 ist eine graphische Darstellung, die die Potentiale um eine Sensoreinheit zeigt, in der sich ein treppenartiger Potentialgradient befindet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Erfindung wird aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten graphischen Darstellungen offensichtlich.
1 ist eine ebene graphische Darstellung, die die Konfiguration einer durch die Erfindung geschaffenen Ausführungsform zeigt. Die Ausführungsform ist ein Beispiel der Anwendung der Erfindung auf einen linearen CCD-Sensor, der typischerweise als ein Sensor zum Lesen von Strichcodes verwendet wird. Wie in der Figur gezeigt ist, enthält die Konfiguration eine Sensoranordnung 12, die mehrere Sensoreinheiten 11 umfasst, die so angeordnet sind, dass sie eine Gerade bilden. Die Sensoreinheiten 11 sind jede ein photoelektrisches Umsetzungselement, wie z. B. eine Photodiode, um das auftreffende Licht, das eine Lichtempfangs-Oberfläche des photoelektrischen Umsetzungselements trifft, in eine elektrische Signalladung umzusetzen, deren Betrag die Menge des auftreffenden Lichts repräsentiert, und um die elektrische Signalladung darin zu speichern. Die Form jeder der Sensoreinheiten 11 ist in der Leserichtung für elektrische Ladung oder in der vertikalen Richtung in der Figur verlängert, um die optische Empfindlichkeit zu vergrößern. Auf einer Seite der Sensoranordnung 12 sind längs der Sensoranordnung 12 Übertragungseinheiten 13 für elektrische Ladung vorgesehen.
Die Übertragungseinheiten 13 für elektrische Ladung enthalten jede einen CCD-Kanal 14, der aus einem n-Störstellenmaterial hergestellt ist. Die CCD-Kanäle 14 umfassen Speicherbereiche ST und Übertragungsbereiche TR, die in der Übertragungsrichtung für elektrische Ladung abwechselnd angeordnet sind. Die Übertragungseinheit 13 für elektrische Ladung überträgt die elektrische Signalladung, die in der Sensoreinheit 11 der Sensoranordnung 12 erzeugt und dann durch ein Lese-Gate 15 ausgelesen worden ist. Die Gate-Elektroden, die eine zweischichtige Struktur besitzen, sind über den Speicher- und Übertragungsbereichen ST und TR vorgesehen. Spezifischer ist eine Speicher-Gate-Elektrode 16, die aus dem Polysilicium der ersten Schicht hergestellt ist, die durch eine mit einem Punkt strichpunktierte Linie bezeichnet ist, über dem Speicherbereich ST vorgesehen. Andererseits ist eine Übertragungs-Gate-Elektrode 17, die aus dem Polysilicium der zweiten Schicht hergestellt ist, die durch eine mit zwei Punkten strichpunktierte Linie bezeichnet ist, über dem Übertragungsbereich TR vorgesehen. Eine Speicher-Gate-Elektrode 16 und eine Übertragungs-Gate-Elektrode 17, die zueinander benachbart sind, bilden ein Paar von Elektroden (16, 17). Die elektrische Signalladung wird übertragen, indem die Taktimpulse ϕH1 und ϕH2, die voneinander verschiedene Phasen besitzen, an jedes Paar derartiger Elektroden (16, 17) angelegt werden.
Das Lese-Gate 15 umfasst einen ersten Bereich 15a, der aus einem n-Störstellenmaterial hergestellt ist, das an einem Ort ausgebildet ist, der der Sensoranordnung 12 benachbart ist, und einen zweiten Bereich 15b, der aus einem n^–-Störstellenmaterial hergestellt ist, das an einem Ort ausgebildet ist, der der Übertragungseinheit 13 für elektrische Ladung benachbart ist. Ein erster Bereich 15a eines Bildelements ist mit einem weiteren ersten Bereich 15a eines benachbarten Bildelements verbunden, um eine Form zu bilden, die dem Buchstaben U in der Figurenebene ähnelt (die in Wirklichkeit dem in der Ebene der 1 auf den Kopf gestellten Buchstaben U ähnelt). Die dem Buchstaben U ähnelnde Form ist über ein Paar benachbarter Sensoreinheiten (11, 11) gedehnt. Es sollte angegeben werden, dass die verbundenen ersten Bereiche 15a, die einen zusammenhängenden Bereich bilden, der von einem Bildelement zu einem benachbarten Bildelement gedehnt ist, an der Grenze der zwei Bildelemente durch die Erzeugung einer Erweiterung eines Kanalstoppabschnitts 18 aus einem p-Störstellenmaterial voneinander isoliert sind. Der Kanalstoppabschnitt 18 wird verwendet, um die den zwei Bildelementen zugeordneten zwei Sensoreinheiten (11, 11) zu isolieren.
Eine Lese-Gate-Elektrode 19, die aus dem Polysilicium der ersten Schicht hergestellt ist, die durch eine mit einem Punkt strichpunktierte Linie angegeben ist, ist über dem ersten Bereich 15a vorgesehen, um ein erstes Lese-Gate zu bilden. Andererseits ist eine Übertragungs-Gate-Elektrode 20, die aus dem Polysilicium der zweiten Schicht hergestellt ist, die durch eine mit zwei Punkten strichpunktierte Linie angegeben ist, über dem zweiten Bereich 15b vorgesehen, um ein zweites Lese-Gate zu bilden. Die ersten und zweiten Lese-Gates bilden das Lese-Gate 15. Im Fall dieser Ausführungsform wird jede der Übertragungs-Gate-Elektroden 20 ausgebildet, indem die Übertragungs-Gate-Elektrode 17 über dem Übertragungsbereich TR der Übertragungseinheit 13 für elektrische Ladung erweitert wird. Im Ergebnis kann die Übertragungs-Gate-Elektrode 20 über dem zweiten Bereich 15b außerdem als die Übertragungs-Gate-Elektrode 17 über dem Übertragungsbereich TR der Übertragungseinheit 13 für elektrische Ladung verwendet werden, was eine Vereinfachung der Struktur erlaubt.
Als solches ist das Lese-Gate 15 auf jeder Grenze von zwei benachbarten Bildelementen ausgebildet. Auf der Innenseite jedes zweiten Lese-Gates 15 ist eine Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung in einer derartigen Weise ausgebildet, dass sich die Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung mit dem ersten Bereich 15a in Kontakt befindet. In dieser Weise ist eine Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung für jedes Paar zueinander benachbarter Sensoreinheiten (11, 11) vorgesehen. Die Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung besitzt eine Konfiguration, die einen Entleerungs-Drain 22 für elektrische Ladung und ein Entleerungs-Gate 23 für elektrische Ladung umfasst. Der Entleerungs-Drain 22 für elektrische Ladung ist aus einem n⁺-Störstellenmaterial in einer Form hergestellt, die einer Insel ähnelt, und auf der Innenseite des Lese-Gates 15 vorgesehen, das die Form wie der auf den Kopf gestellte Buchstabe U besitzt. Andererseits ist das Entleerungs-Gate 23 für elektrische Ladung aus einem n^–-Störstellenmaterial hergestellt und so ausgebildet, dass es eine gebogene Form (eine Form, die dem auf den Kopf gestellten Buchstaben U ähnelt) bildet, die den Entleerungs-Drain 22 für elektrische Ladung auf seinen oberen, rechten und linken Seiten umgibt, wie in der Figur zu sehen ist. Eine Verschluss-Gate-Elektrode 24, die aus dem Polysilicium der zweiten Schicht hergestellt ist, ist über dem Entleerungs-Gate 23 für elektrische Ladung vorgesehen, wie durch eine mit zwei Punkten strichpunktierte Linie angegeben ist.
2 ist eine vergrößerte graphische Darstellung der wesentlichen Teile eines linearen CCD-Sensors, der die oben beschriebene Konfiguration besitzt. Ein Lese-Gate-Impuls ϕROG, ein Verschluss-Gate-Impuls ϕSG und ein Übertragungs-Gate-Impuls ϕTG, die in 3 gezeigt sind, seien an die Lese-Gate-Elektrode 19, die Verschluss-Gate-Elektrode 24 bzw. die Übertragungs-Gate-Elektrode 20, die in 2 gezeigt sind, angelegt. Die sich aus dem Anlegen der Impulse an die Elektroden 19, 24 und 20 ergebenden Operationen als solche werden wie folgt erklärt. Es sollte angegeben werden, dass die 4 und 5 graphische Darstellungen sind, die die Potentiale in den Querschnittsebenen längs einer X-X'-Richtung (oder der Leserichtung) bzw. einer Y-Y'-Richtung (oder der Verschlussrichtung) in 2 zeigen.
Zuallererst werden während der in 3 gezeigten Verschlussperiode der Lese-Gate-Impuls ϕROG und der Verschluss-Gate-Impuls ϕSG auf einen EIN-Pegel (oder den hohen Pegel) gelegt, während der Übertragungs-Gate-Impuls ϕTG auf einen AUS-Pegel (oder den tiefen Pegel) gelegt wird. Durch die auf diese Pegel gelegten Impulse ändert sich in den graphischen Darstellungen der Potentiale nach den 4 und 5 das Potential des ersten Bereichs 15a des Lese-Gates 15 von einem flachen Zustand RL zu einem tiefen Zustand RH, während sich das Potential des zweiten Bereichs 15b nicht ändert und auf dem flachen Pegel TL verbleibt. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich das Potential des Entleerungs-Gates 23 für elektrische Ladung der Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung von einem flachen Zustand SL zu einen tiefen Zustand SH. Im Ergebnis werden die in der Sensoreinheit 11 und im Lese-Gate 15 erzeugten elektrischen Ladungen durch das Entleerungs-Gate 23 für elektrische Ladung längs der in 2 gezeigten Pfeile 25 und 26 zum Entleerungs-Drain 22 für elektrische Ladung verworfen.
Dann werden während der in 3 gezeigten Periode des Speicherns elektrischer Ladung der Lese-Gate-Impuls ϕROG und der Übertragungs-Gate-Impuls ϕTG auf den AUS-Pegel gelegt, während der Verschluss-Gate-Impuls ϕSG auf den EIN-Pegel gelegt wird. Durch die auf diese Pegel gelegten Impulse ändert sich in den graphischen Darstellungen der Potentiale nach den 4 und 5 das Potential des ersten Bereichs 15a des Lese-Gates 15 vom tiefen Zustand RH zum flachen Zustand RL, während sich das Potential des zweiten Bereichs 15b nicht ändert und auf einem flachen Pegel TL verbleibt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Potential des Entleerungs-Gates 23 für elektrische Ladung der Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung im tiefen Zustand SH aufrechterhalten. Im Ergebnis wird die in der Sensoreinheit 11 erzeugte elektrische Ladung in der Sensoreinheit 11 gespeichert.
Wie oben beschrieben worden ist, ist während der Periode des Speicherns elektrischer Ladung der Lese-Gate-Impuls ϕROG auf den AUS-Pegel gelegt, während der Verschluss-Gate-Impuls ϕSG auf den EIN-Pegel gelegt ist. Demzufolge wird durch das Anlegen eines elektrischen Feldes an den Entleerungs-Drain 22 für ein elektrisches Feld in einer Richtung, um die während der Periode des Speicherns elektrischer Ladung im ersten Bereich 15a erzeugte elektrische Ladung anzuziehen, wobei diese elektrische Ladung in Rauschen verwandelt wird, das mit der elektrischen Signalladung gemischt wird, diese elektrische Ladung immer zum Entleerungs-Drain 22 für ein elektrisches Feld verworfen. Im Ergebnis kann der Betrag der Rauschkomponente, die durch einen Dunkelstrom und andere Ursachen, die im ersten Bereich 15a entwickelt werden, erzeugt wird, verringert werden. Es sollte angegeben werden, dass im Fall dieser Ausführungsform die Übertragungs-Gate-Elektrode 20 so ausgebildet ist, dass sie mit der Übertragungs-Gate-Elektrode 17 der Übertragungseinheit 13 für elektrische Ladung einen einzigen Körper bildet. Es ist deshalb unmöglich, eine an die Übertragungs-Gate-Elektrode 20 angelegte Spannung unabhängig zu steuern. Falls jedoch die Übertragungs-Gate-Elektrode 20 getrennt von der Übertragungs-Gate-Elektrode 17 ausgebildet ist, kann die Spannung unabhängig gesteuert werden. Folglich kann während der Periode des Speicherns elekt rischer Ladung eine Tiefpegelspannung an die Übertragungs-Gate-Elektrode 20 angelegt werden, um effektiv zu verhindern, dass die im ersten Bereich 15a erzeugte elektrische Ladung mit jener in der Übertragungseinheit 13 für elektrische Ladung gemischt wird. Im Ergebnis kann mit einem hohen Grad der Zuverlässigkeit der Betrag einer durch einen Dunkelstrom und andere Ursachen erzeugten Rauschkomponente verringert werden.
Als Nächstes sind während einer Periode des Lesens elektrischer Ladung der Lese-Gate-Impuls ϕROG und der Übertragungs-Gate-Impuls ϕTG auf den EIN-Pegel gelegt, während der Verschluss-Gate-Impuls ϕSG auf den AUS-Pegel gelegt ist. Durch die auf diese Pegel gelegten Impulse ändert sich in den graphische Darstellungen der Potentiale nach 4 und 5 das Potential des ersten Bereichs 15a des Lese-Gates 15 vom flachen Zustand RL zum tiefen Zustand RH. Das Potential des zweiten Bereichs 15b ändert sich ebenfalls vom flachen Zustand TL zum tiefen Zustand TH. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich jedoch das Potential des Entleerungs-Gates 23 für elektrische Ladung der Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung vom tiefen Zustand SH zum flachen Zustand SL. Im Ergebnis wird die in der Sensoreinheit 11 gespeicherte elektrische Ladung durch das Lese-Gate 15 und die Übertragungs-Gate-Elektrode 20 längs des Pfeils 25 und eines Pfeils 27, die in 2 gezeigt sind, zum Speicherbereich ST der in 1 gezeigten Übertragungseinheit 13 für elektrische Ladung übertragen.
Durch das Wiederholen der Zyklen der Verschlussperiode, der Periode des Speicherns elektrischer Ladung und der Periode des Lesens elektrischer Ladung, die oben erwähnt worden sind, in einer oben beschriebenen Reihenfolge, ist es möglich, die Operationen auszuführen, um elektrische Ladung zu lesen und zu verwerfen. In dem Fall dieser Ausführungsform ist der Übertragungs-Gate-Impuls ϕTG mit dem Lese-Gate-Impuls ϕROG in einer Operation synchronisiert, um elektrische Ladung zu lesen, wie oben beschrieben worden ist. Es sollte jedoch angegeben werden, dass es nicht unbedingt notwendig ist, den Übertragungs-Gate-Impuls ϕTG mit dem Lese-Gate-Impuls ϕROG zu synchronisieren. Die elektrische Signalladung kann gelesen werden, wenn der Übertragungs-Gate-Impuls ϕTG nicht mit dem Lese-Gate-Impuls ϕROG synchronisiert ist, solange wie der Übertragungs-Gate-Impuls ϕTG in einem eingeschalteten Zustand gehalten wird, bis der Lese-Gate-Impuls ϕROG ausgeschaltet wird. Außerdem kann die Länge der Speicherzeit geändert werden, indem die Längen der oben beschriebenen Periode des Speicherns elektrischer Ladung und der oben beschriebenen Verschlussperiode eingestellt werden.
Wie bis jetzt beschrieben worden ist, besitzt der lineare CCD-Sensor eine Sensorstruktur, die durch eine Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung, die auf derselben Seite der Sensoranordnung 12 wie die Übertragungseinheit 13 für elektrische Ladung vorgesehen ist, in der Leserichtung für elektrische Ladung verlängert ist. Diese Sensorstruktur kann außerdem ebenso auf ein Schema angewendet werden, in dem ein Potentialgradient mit einer treppenartigen Form in der Leserichtung für elektrische Ladung in der Sensoreinheit 11 gesetzt ist, wie in 12 gezeigt ist. Demzufolge kann das durch die lange Sensorstruktur verursachte Problem des schlechten Lesens gelöst werden, wobei gleichzeitig außerdem der Verschlussbetrieb ebenso implementiert werden kann. Im Ergebnis können das schlechte Lesen und die Verschluss-Restbilder beseitigt werden. Obendrein ist für jedes Paar zueinander benachbarter Sensoreinheiten (11, 11) nur eine Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung vorgesehen. Folglich kann die Sensorteilung kleiner als jene der herkömmlichen Technologie gemacht werden, die in der japanischen Patentoffenlegung Nr. Sho59-74667 offenbart ist, wie früher beschrieben worden ist, bei der eine Entleerungseinheit für elektrische Ladung für jede Sensoreinheit vorgesehen ist. Im Ergebnis kann der Raum kleiner gemacht werden, was eine Struktur verursacht, die erlaubt, dass die Größe der Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung mit Leichtigkeit verringert wird.
Außerdem ist nur ein Lese-Gate 15, das eine Form wie der in einer Zeichenebene auf den Kopf gestellte Buchstabe U besitzt, für jedes Paar zueinander benachbarter Sensoreinheiten (11, 11) vorgesehen, das über das Paar gedehnt ist. Auf der Innenseite des Lese-Gates 15 ist die Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung vorgesehen. Die Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung umfasst den Entleerungs-Drain 22 für elektrische Ladung und das Entleerungs-Gate 23 für elektrische Ladung, das eine gebogene Form besitzt, die den Entleerungs-Drain 22 für elektrische Ladung umgibt. In dieser Struktur kann ein elektrisches Feld mit Leichtigkeit von der Sensoreinheit 11 durch das Entleerungs-Gate 23 für elektrische Ladung an den Entleerungs-Drain 22 für elektrische Ladung angelegt werden, was die Vergrößerung des Wirkungsgrades des Betriebs, um die elektrische Ladung zu entleeren, erlaubt. Obendrein umfasst das Lese-Gate 15 den ersten Bereich 15a, der an einem Ort ausgebildet ist, der der Sensoranordnung 12 benachbart ist, und den zweiten Bereich 15b, der an einem Ort ausgebildet ist, der der Übertragungseinheit 13 für elektrische Ladung benachbart ist. Andererseits ist die Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung einem Ort vorgesehen, der sich mit dem ersten Bereich 15a in Kontakt befindet. In einer derartigen Konfiguration kann das Gate zwischen der Sensoreinheit 11 und der Übertragungseinheit 13 für elektrische Ladung in nur zwei Stufen implementiert sein, was zu einer Struktur führt, die einfacher als die obenerwähnte herkömmliche Technologie ist, die eine dreistufige Konfiguration erfordert. Im Ergebnis kann die Ansteuerungsoperation vereinfacht werden und kann der Raum kleiner gemacht werden.
In dieser Ausführungsform kann übrigens durch das Anlegen des Lese-Gate-Impulses ϕROG, des Verschluss-Gate-Impulses ϕSG und des Übertragungs-Gate-Impulses ϕTG mit der in 6 gezeigten zeitlichen Steuerung des Ansteuerns an die Lese-Gate-Elektrode 19, die Verschluss-Gate-Elektrode 24 bzw. die Übertragungs-Gate-Elektrode 20 die Verschluss-Gate-Elektrode 24 außerdem so verwendet werden, dass sie als eine Überlauf-Steuer-Gate-Elektrode (OFCG-Elektrode) arbeitet. In diesem Fall ist die Spannung der Überlauf-Steuer-Gate-Elektrode (der Verschluss-Gate-Elektrode 24) durch die Spannung V_OFCG auf der Tiefpegelseite des Verschluss-Gate-Impulses ϕSG bestimmt. Das Potential in der Y-Y'-Querschnittsebene nach 2 zu diesem Zeitpunkt ist in 7 gezeigt.
In dem in 6 gezeigten Ablaufdiagramm sind die Operationen während der Verschlussperiode und der Periode des Speicherns elektrischer Ladung die gleichen wie jene der vorhergehenden Ausführungsform. Als Nächstes ist während einer OFCG-Periode, die der Periode des Speicherns elektrischer Ladung folgt, der Lese-Gate-Impuls ϕROG abermals auf den EIN-Pegel gelegt, während der Verschluss-Gate-Impuls ϕSG auf die Spannung V_OFCG gelegt ist. Während dieser OFCG-Periode verbleibt der Übertragungs-Gate-Impuls ϕTG wie er ist auf dem AUS-Pegel. Durch die auf diese Pegel gelegten Impulse ändert sich in der graphischen Darstellung der Potentiale nach 7 das Potential des ersten Bereiches 15a des Lese-Gates 15 vom flachen Zustand RL zum tiefen Zustand RH, während sich das Potential des Entleerungs-Gates 23 für elektrische Ladung der Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung vom tiefen Zustand SH zu einem Zustand S_OFCG (einem Überlauf-Steuer-Zustand) ändert, der durch die Spannung V_OFCG bestimmt ist.
Demzufolge wird im ersten Bereich 15a die das Potential S_OFCG des Entleerungs-Gates 23 für elektrische Ladung der Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung übersteigende elektrische Ladung zum Entleerungs-Drain 22 für elektrische Ladung verworfen. Im Ergebnis ist eine elektrische Ladung mit einem festen Betrag im ersten Bereich 15a gespeichert, wobei der feste Betrag durch das Potential S_OFCG des Entleerungs-Gates 23 für elektrische Ladung, d. h. die Spannung V_OFCG des Verschluss-Gate-Impulses ϕSG, bestimmt ist. Wie oben beschrieben worden ist, ist im Fall dieser Ausführungsform die OFCG-Funktion unter Verwendung der Spannung des Verschluss-Gate-Impulses ϕSG als die Spannung V_OFCG implementiert. Es sollte jedoch angegeben werden, dass durch das Steuern der Konzentration der Störstellen im Entleerungs-Gate 23 für elektrische Ladung der Verschluss-Gate-Impuls ϕSG auf einen AUS-Pegel gelegt werden kann, der in 6 durch eine mit einem Punkt strichpunktierte Linie angegeben ist, was außerdem erlaubt, dass die OFCG-Funktion ebenso ähnlich implementiert wird.
Als Nächstes werden während der in 6 gezeigten Periode des Lesens elektrischer Ladung der Lese-Gate-Impuls ϕROG und der Übertragungs-Gate-Impuls ϕTG auf den EIN-Pegel gelegt, während der Verschluss-Gate-Impuls ϕSG wie er ist auf der Spannung V_OFGC aufrechterhalten wird. Durch die auf diese Pegel gelegten Impulse werden das Potential des ersten Bereichs 15a des Lese-Gates 15 und das Potential des Entleerungs-Gates 23 für elektrische Ladung der Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung wie sie sind auf dem tiefen Zustand RH bzw. dem Überlauf-Steuer-Zustand S_OFCG aufrechterhalten. Andererseits ändert sich in der graphischen Darstellung der Potentiale nach 4 das Potential des zweiten Bereichs 15b vom flachen Zustand TL zum tiefen Zustand TH, wie es bei der vorher beschriebenen Ausführungsform der Fall ist. Im Ergebnis wird die im ersten Bereich 15a gespeicherte elektrische Ladung mit dem festen Betrag während der OFCG-Periode durch die Übertragungs-Gate-Elektrode 20 zum Speicherbereich ST der in 1 gezeigten Übertragungseinheit 13 für elektrische Ladung übertragen.
Wie oben beschrieben worden ist, sind während der Periode des Lesens elektrischer Ladung der Lese-Gate-Impuls ϕROG und der Übertragungs-Gate-Impuls ϕTG auf den EIN-Pegel gelegt, während der Verschluss-Gate-Impuls ϕSG wie er ist auf der Spannung V_OFCG aufrechterhalten wird. Durch die auf diese Pegel gelegten Impulse wird die im ersten Bereich 15a gespeicherte elektrische Ladung zur Übertragungseinheit 13 für elektrische Ladung übertragen. Es sollte jedoch angegeben werden, dass es außerdem möglich ist, die im ersten Bereich 15a gespeicherte elektrische Ladung zur Übertragungseinheit 13 für elektrische Ladung zu übertragen, indem der Lese-Gate-Impuls ϕROG mit einer zeitlichen Steuerung, die zum Übertragungs-Gate-Impuls ϕTG synchronisiert ist, auf den AUS-Pegel gelegt wird. Durch das Hinzufügen der OFCG-Funktion, wie oben beschrieben worden ist, ist es möglich, immer nur elektrische Ladung mit einem festen Betrag zur Übertragungseinheit 13 für elektrische Ladung zu übertragen und folglich zu verhindern, dass in der Übertragungseinheit 13 für elektrische Ladung ein Überlauf auftritt.
Ein linearer CCD-Sensor, der eine sogenannte zweiseitige Lesekonfiguration besitzt, ist in 8 gezeigt. Die Figur ist eine ebene graphische Darstellung, die die Struktur der wesentlichen Komponenten zeigt, die eine durch die Erfindung geschaffene weitere Ausführungsform bilden. Die Komponenten dieser Figur, die zu jenen völlig gleich sind, die in 1 gezeigt sind, sind durch die gleichen Bezugszeichen und Bezeichnungen wie die Komponenten nach 1 bezeichnet. In dem Fall dieser Ausführungsform sind die Übertragungseinheiten 13A und 13B für elektrische Ladung auf den Ober- bzw. Unterseiten der Sensoranordnung 12 angeordnet. Ein Lese-Gate 15A, das zwischen der Sensoranordnung 12 und der Übertragungseinheit 13A für elektrische Ladung auf der Oberseite der Sensoranordnung 12 vorgesehen ist, liest die elektrische Ladung einer geradzahligen Sensoreinheit 11e der Sensoranordnung 12 aus und überträgt dann die elektrische Ladung zur Übertragungseinheit 13A für elektrische Ladung. Andererseits liest ein Lese-Gate 15B, das zwischen der Sensoranordnung 12 und der Übertragungseinheit 13B für elektrische Ladung auf der Unterseite der Sensoranordnung 12 angeordnet ist, die elektrische Ladung einer ungeradzahligen Sensoreinheit 11o der Sensoranordnung 12 aus und überträgt dann die elektrische Ladung zur Übertragungseinheit 13B für elektrische Ladung.
Die wesentlichen Komponenten dieser Ausführungsform werden wie folgt unter Bezugnahme auf 8 in konkreten Begriffen erklärt. Die Konfiguration auf der Seite des Lese-Gates 15A ist völlig die gleiche wie die Konfiguration auf der Seite des Lese-Gates 15B. Außerdem sind beide Konfigurationen grundsätzlich die gleichen wie jene der in 1 gezeigten Konfiguration. Aus diesen Gründen sind den Komponenten auf den Seiten der Lese-Gates 15A und 158 die gleichen Bezugszeichen und Bezeichnungen wie jene der in 1 gezeigten Konfiguration zugeordnet, wobei nur der Abschnitt auf der Seite des Lese-Gates 15A erklärt wird. Zuallererst umfasst das Lese-Gate 15A einen ersten Bereich 15a, der an einem Ort ausgebildet ist, der der Sensoranordnung 12 benachbart ist, und einen zweiten Bereich 15b, der an einem Ort ausgebildet ist, der der Übertragungseinheit 13A für elektrische Ladung benachbart ist. Der erste Bereich 15a, der zu einem Bildelement gehört, ist mit dem ersten Bereich 15a des benachbarten Bildelements verbunden, um eine Form auszubilden, die dem Buchstaben U in der Ebene der graphischen Darstellung ähnelt. Die dem Buchstaben U ähnelnde Form ist über ein Paar zueinander benachbarter Sensoreinheiten (11e, 11e) gedehnt. Es sollte angegeben werden, dass im Fall der Seite des Lese-Gates 158 die Form anstelle dem Buchstaben U dem auf den Kopf gestellten Buchstaben U ähnelt.
Beim Lese-Gate 15A ist eine aus dem Polysilicium einer ersten Schicht hergestellte Lese-Gate-Elektrode 19 über dem ersten Bereich 15a vorgesehen. Außerdem ist eine aus dem Polysilicium einer zweiten Schicht hergestellte Übertragungs-Gate-Elektrode 20 über dem zweiten Bereich 15b vorgesehen. Die Übertragungs-Gate-Elektrode 20 wird ausgebildet, indem eine Übertragungs-Gate-Elektrode 17 auf einem Übertragungsbereich TR der Übertragungseinheit 13A für elektrische Ladung erweitert wird, wie es bei der vorher beschriebenen Ausführungsform der Fall ist.
Auf der Innenseite jedes zweiten oben beschriebenen Lese-Gates 15A ist eine Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung in einer derartigen Weise ausgebildet, dass sich die Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung mit dem ersten Bereich 15a in Kontakt befindet. In dieser Weise ist nur eine Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung für jedes Paar zueinander benachbarter Sensoreinheiten (11e, 11e) vorgesehen. Die Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung besitzt eine Konfiguration, die einen Entleerungs-Drain 22 für elektrische Ladung und ein Entleerungs-Gate 23 für elektrische Ladung umfasst. Der Entleerungs-Drain 22 für elektrische Ladung, der eine Form besitzt, die einer Insel ähnelt, ist auf der Innenseite des Lese-Gates 15A vorgesehen, das eine Form wie der Buchstabe U besitzt. Andererseits ist das Entleerungs-Gate 23 für elektrische Ladung so ausgebildet, dass es eine gebogene Form (eine Form, die dem Buchstaben U ähnelt) bildet, die den Entleerungs-Drain 23 für elektrische Ladung an seinen unteren, rechten und linken Seiten umgibt, wie in der Figur zu sehen ist. Eine aus dem Polysilicium der zweiten Schicht hergestellte Verschluss-Gate-Elektrode 24 ist über dem Entleerungs-Gate 23 für elektrische Ladung vorgesehen.
Die Operationen während der Verschlussperiode, der Periode des Speicherns elektrischer Ladung und der Periode des Lesens elektrischer Ladung in der oben beschriebenen Konfiguration werden in genau der gleichen Weise wie jener der vorhergehenden Ausführungsform ausgeführt. Außerdem kann eine OFCG-Funktion ebenfalls in genau der gleichen Weise wie jener der vorher beschriebenen Ausführungsform implementiert sein. Wie oben beschrieben worden ist, ist in dem linearen CCD-Sensor, der eine zweiseitige Lesekonfiguration besitzt, nur eine Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung für jedes Paar zueinander benachbarter Sensoreinheiten (11e, 11e) oder (110, 110) vorgesehen. Bei Betrachtung von einer Seite der Sensoranordnung 12 ist daher nur eine Entleerungseinheit 21 für elektrische Ladung für alle vier Bildelemente vorgesehen. Im Ergebnis kann der Raum verringert werden, wobei eine Konfiguration geschaffen wird, die erlaubt, dass die Größe der Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung mit Leichtigkeit kleiner gemacht wird.
Wie oben beschrieben worden ist, schafft die Erfindung eine Konfiguration, in der Entleerungseinheiten für elektrische Ladung auf derselben Seite der Sensoranordnung wie die die Übertragungseinheiten für elektrische Ladung vorgesehen sind, wobei außerdem nur eine Entleerungseinheit für elektrische Ladung für jedes Paar zueinander benachbarter Sensoreinheiten (oder photoelektrischer Umsetzungselemente) vorgesehen ist. Weil die durch die Erfindung geschaffene Konfiguration in einer Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung übernommen werden kann, die eine in der Leserichtung für elektrische Ladung verlängerte Sensorstruktur besitzt, in der ein treppenartiger Potentialgradient in der Leserichtung in einer Sensoreinheit vorgesehen ist, können die Lese- und Verschluss-Restbilder beseitigt werden. Obendrein ist der erforderliche Raum im Vergleich zu der Konfiguration, in der eine Entleerungseinheit für elektrische Ladung für jede Sensoreinheit vorgesehen ist, klein, was zu einer Struktur führt, die erlaubt, dass die Größe der Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung mit Leichtigkeit verringert wird.
Außerdem ist in dem Fall der Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung mit einer Struktur, die erste und zweite Lese-Gates zwischen der Sensoranordnung und der Übertragungseinheit für elektrische Ladung aufweist, das erste Lese-Gate gesperrt, während das Entleerungs-Gate für elektrische Ladung während einer Periode des Speicherns elektrischer Ladung durchgeschaltet ist, was erlaubt, das eine Rauschkomponente (die während dieser Periode des Speicherns elektrischer Ladung im ersten Lese-Gate erzeugte elektrische Ladung) zum Entleerungs-Drain für elektrische Ladung verworfen wird. Im Ergebnis kann ein Bilderfassungssignal, das nur einen kleinen Betrag des Rauschens besitzt, der durch einen Dunkelstrom oder andere Ursachen erzeugt wird, ausgegeben werden.

Claims

Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung, mit: mehreren photoelektrischen Umsetzungselementen (11); einer Übertragungseinheit (13) für elektrische Ladung, um in dem photoelektrischen Umsetzungselement (11) erzeugte elektrische Ladung zu übertragen; einer Entleerungseinheit (21) für elektrische Ladung für jedes Paar benachbarter photoelektrischer Umsetzungselemente (11), die zwischen dem photoelektrischen Umsetzungselement (11) und der Übertragungseinheit (13) für elektrische Ladung vorgesehen ist; einem Lese-Gate (15), das zwischen dem photoelektrischen Umsetzungselement (11) und der Übertragungseinheit (13) für elektrische Ladung vorgesehen ist; einer Lese-Gate-Elektrode (19) über dem ersten Bereich (15a), die so beschaffen ist, dass sie mit einem Lese-Gate-Impuls (ϕROG) beliefert wird; einer Übertragungs-Gate-Elektrode (20) über dem zweiten Bereich (15b), die so beschaffen ist, dass sie mit einem Übertragungs-Gate-Impuls (ϕTG) beliefert wird; und einer Verschluss-Gate-Elektrode (24) über einem Entleerungs-Gate (23) der Entleerungseinheit (21), die so beschaffen ist, dass sie mit einem Verschluss-Gate-Impuls (ϕSG) beliefert wird, wobei eine Störstellenkonzentration des Entleerungs-Gates (23) niedriger als jene des ersten Bereichs (15a) ist, und die sich in einem Rand des ersten Bereichs (15a) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Lese-Gate einen ersten Bereich (15a) benachbart zu dem photoelektrischen Umsetzungselement (11) und einen zweiten Bereich (15b) benachbart zu der Übertragungseinheit (13) für elektrische Ladung aufweist und die Entleerungseinheit (21) für elektrische Ladung an einem Ort vorgesehen ist, an dem sie mit dem ersten Bereich (15a) in Kontakt ist.
Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Entleerungs-Gate (23) eine Form wie der Buchstabe U in einer Zeichenebene hat und über jedes Paar der photoelektrischen Umsetzungseinheiten (11) gedehnt ist und die Entleerungseinheit (21) für elektrische Ladung auf der Innenseite der Form wie der Buchstabe U erzeugt ist.
Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Entleerungseinheit (21) für elektrische Ladung einen Entleerungs-Drain (22) aufweist, der an der Innenseite der Form wie der Buchstabe U vorgesehen ist und ein Entleerungs-Gate (23), das eine den Entleerungs-Drain (22) umgebende gebogene Form besitzt, aufweist.
Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Übertragungseinheit (13) für elektrische Ladungen einen Speicherbereich (ST) und einen Übertragungsbereich (TR) aufweist und der zweite Bereich (15b) eine Verlängerung einer Elektrode enthält, die in dem Übertragungsbereich ausgebildet ist, wobei der Speicherbereich (ST) und der Übertragungsbereich (TR) in einer Übertragungsrichtung für elektrische Ladung abwechselnd angeordnet sind.
Ansteuerungsverfahren, das für eine Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung geeignet ist, die enthält: mehrere photoelektrische Umsetzungselemente (11); ein erstes Lese-Gate (15a) benachbart zu dem photoelektrischen Umsetzungselement (11); ein zweites Lese-Gate (15b) benachbart zu dem ersten Lese-Gate (15a); eine Übertragungseinheit (13) für elektrische Ladung, die zu dem zweiten Lese-Gate (15b) benachbart ist; ein Entleerungs-Gate (23) für elektrische Ladung, das zu dem ersten Lese-Gate (15a) benachbart ist; und einen Entleerungs-Drain (22) für elektrische Ladung, der zu dem Entleerungs-Gate (23) für elektrische Ladung benachbart ist, wobei in dem Ansteuerungsverfahren in einer Periode des Speicherns elektrischer Ladung das erste Lese-Gate (15a) sperrt, während das Entleerungs-Gate (23) für elektrische Ladung durchschaltet.
Ansteuerungsverfahren, das für eine Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 3 geeignet ist, bei dem ein Entleerungs-Gate (23) zwischen dem Lese-Gate (15) und dem Entleerungs-Drain (22) für elektrische Ladung vorgesehen ist und bei dem der Entleerungs-Drain (22) für elektrische Ladung für jedes Paar benachbarter photoelektrischer Umsetzungselemente (11) vorgesehen ist, wobei in dem Ansteuerungsverfahren in einer Periode des Speicherns elektrischer Ladung das Lese-Gate (15) sperrt, während das Entleerungs-Gate (23) für elektrische Ladung durchschaltet.
Ansteuerungsverfahren für eine Festkörper-Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, bei dem das Lese-Gate (15a) einen über das Paar der photoelektrischen Umsetzungselemente (11) gedehnten Zahn besitzt und das Entleerungs-Gate (23) an der Innenseite des Zahns ausgebildet ist.