DE3345176A1

DE3345176A1 - Festkoerper-bildaufnahmewandler

Info

Publication number: DE3345176A1
Application number: DE19833345176
Authority: DE
Inventors: Takashi Hamamatsu Shizuoka Mizusaki; Jun-Ichi Nishizawa; Takashige Sendai Miyagi Tamamushi; Hidetoshi Tokyo Yamada; Atsushi Ina Nagano Yusa
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1982-12-14
Filing date: 1983-12-14
Publication date: 1984-06-14
Also published as: DE3345176C2; JPS59108468A; JPH0414546B2; US4891682A

Description

PATENTANWÄLTE ; ·-;· · ; ,* *! I . diC-ing.franz tuesthopf

WUESTHOFF-v. PECHMANN -BEHRENS-GOETZ" «>»-*«"»"^BD* »«»hoff

DIPL.-1NG. GFRHARD PULS (19J2-I971) EUROPEANPATENTATTORNEYS dipl.-chem. dr. ε. preiherr vonpechman

ET DR.-ING. DIETER BEHRENS

DIPL.-ING.J DIPL.-TIRTSCH.-ING. RUPERT GO

Olympus Optical Company, Tokyo D-8000 MÜNCHEN 90

Jun-ichi NISHIZAWA, Sendai City schweigerstrasse a

telefon: (089) 66 ίο $i

TELEGRAMM: PRQTECTPATENT TELEX: 524070

ΪΑ-57 843

Pestkörper-Bildaufnahmewandler

Die Erfindung "betrifft einen Festkörper-Bildaufnahmewandler aus einer in einer Matrix angeordneten Reihe von SIT (Static Induction Transistor)-Bildsensoren, die jeweils einen Drainbereich einer Leitfähigkeit, einen Sourcebereich einer Leitfähigkeit, einen Gatebereich der anderen Leitfähigkeit sowie einen Kanalbereich der ersten Leitfähigkeit haben.

Der SIT-Bildsensor erfüllt nicht nur Schaltf.unktionen und die Aufgabe der Signalverstärkung sondern dient auch zur lichtelektrischen Umwandlung. Ein solcher SIT-Bildsensor ist im einzelnen z.B. in folgender Veröffentlichung beschrieben: "Static Induction Transistor Image Sensors", IEEE Transactions on Electron Devices, Bd. ED-26, Nr. 12, Dezember 1979, S. 1970-1977.

Bei der Aufnahme eines sich schnell bewegenden Objektes muß die Abbildung mit einer der Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes entsprechenden, hohen Verschlußgeschwindigkeit gemacht werden. Hierzu sollte vorzugsweise die Verschlußgeschwindigkeit in einem weiten Bereich von 1/1000 Sekunde bis zu einigen Sekunden verstellbar sein. Bei einer Fernsehkamera mit üblicher Bildröhre muß zur Ausgabe eines Bildsignals im Zeilensprungabtastverfahren mit einer Bildwechselfrequenz von 60 Hz, d.h. bei 60 Halbbildern pro Sekunde gemäß der NTSC-Norm die Ladegeschwindigkeit für die lichtelektrische Wandlerfilmschicht . der Aufnahmeröhre I/60 Sekunde betragen, so daß die Verschlußgeschwindigkeit nicht unter I/60 Se-

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künde verkürzt werden kann. Wenn man bisher eine kürzere Verschlußzeit als 1/60 Sekunde erreichen wollte, mußte man einen mechanischen Verschluß z.B. mit einer rotierenden Blende vor der Aufnahmeröhre verwenden. Bei einem solchen mechanischen Verschluß ist die Verschlußzeit durch Ändern der Umdrehungsgeschwindigkeit der rotierenden Blende veränderlich. Aber es liegt auf der Hand, daß der mechanische Verschluß große Probleme aufwirft, wenn es darum geht, eine kleine und leichte Bildaufnähmevorrich-

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tung zu schaffen. Ferner ist es mit einem mechanischen Verschluß immöglich oder mindestens sehr schwierig, die Verschlußgeschwindigkeit nach Wunsch einzustellen. Die erwähnte Schwierigkeit gilt auch für eine Stehbildkamera, die die genannte Bildröhre aufweist.

Als Pestkörper-Bildaufnahmewandler ist eine Fernsehkamera entwickelt worden, die ladungsgekoppelte Vorrichtungen (CCDs) aufweist. Bei dieser Vorrichtung ist eine elektronische Verschlußfunktion dadurch erzielbar, daß die Ladungsträgerspeicherzeit bei der lichtelektrischen Umwandlungsaktion geändert wird. Damit kann die Verschlußgeschwindigkeit ohne weiteres nach Wunsch eingestellt werden, indem der Vorrichtung von außen ein elektrisches Signal zugeführt wird. Allerdings kann diese elektronische Verschlußfunktion nicht bei Festkörper-Bildaufnahmewandlern erreicht werden, die die genannten SITs aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Festkörper-Bildaufnahmewandler aus SIT-Bildsensoren z" schaffen, die photoelektrische Umwandltmgs-, Signalverstärkungs- und Schaltfunktionen erfüllen, bei dem die Verschlußgeschwindigkeit nach Wunsch elektronisch einstellbar ist und der sich besonders für Fernseh- bzw. Laufbildoder Stehbildkameras zur Aufnahme von schnell bewegten Objekten eignet.

Ein diese Aufgabe lösender Wandler ist mit seinen Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

BAD OR!C35N^Äl-

Da bei dem Festkörper-Bildaufnahmewandler gemäß der Erfindiing die elektronische Verschlußfunktion dem SIT zugeordnet werden kann, der als Festkörper-Bildsensor eingesetzt wird, kann eine Fernsehkamera oder Stehbildkamera geschaffen werden, bei der die verstellbare Verschlußzeit sogar kürzer gewählt werden kann als 1/1000 Sekunde. Da es möglich ist, mit dieser kurzen Verschlußzeit ein mit hoher Geschwindigkeit bewegtes Objekt aufzunehmen, kann die zeitliche Auflösung erhöht und eine Bildwiedergabe von ausgezeichneter Qualität erzielt werden. Dieser Vorteil zeigt sich beispielsweise bei der Wiedergabe der Abbildung eines bewegten Objektes im Zeitlupentempo oder als Stehbild mittels eines Videobandaufzeichnungsgerätes, wobei das Bild mit hoher Bildqualität wiedergegeben werden muß. Im Fall einer Stehbildkamera kann aufgrund de zerstörungsfreien Auslesens des Videoausgangssignals vom SIT ein Betrieb ähnlich der üblichen EE-Kamera mit dominierender Verschlußgeschwindigkeit erreicht werden, indem eine automatische Irissteuerung in Übereinstimmung mit dem Ausgabevideosignalniveau durchgeführt wird. Da der Bildaufnahmewandler SITs als Festkörper-Bildsensoren aufweist, hat die Vorrichtung von Natur aus bestimmte Eigenschaften, wie ein hohes Auflösungsvermögen, große Empfindlichkeit und einen großen Dynamikumfang, ■ ^w*^{e sie} für SITs eigentümlich sind.

Es sei noch erwähnt, daß die Leitfähigkeit der einzelnen Bereiche bei entsprechender Zuordnung auch anders gewählt werden kann.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Figo 1 ein Schaltkreisdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Wandlers gemäß der Erfindung aus SIT-Bildsensorenj

Fig. 2 ein Schaltkreisdiagramm zur Erläuterung des Aufbaus eines einzigen Bildelements des Wandlersj

Fig_o 3 eine Draufsicht zur Erläuterung des Aufbaus eines SIT-

Bildsensors, der ohne Leitungen gezeigt ist; . 4A und ^B Querschnitte längs Linien A-A¹ bzw. B-B¹ in Fig. 3;

Fig. 5A und 5B Potentialdiagramme zur Erläuterung der lichtelektrischen Wandlungsfunktion;

Fig. 6a bis 6c Signalwellenformen zur Erläuterung der Signalausgabefunktioni

Fig. 7A bis 7F Signalwellenformen zur Erläuterung der Schaltfunktion;

Fig. 8A und 8B Potentialdiagramme zur Erläuterung der Lichtträger-Speicherfunk ti onI

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel des Wandlers für eine Stehbildkamera;

Fig. 10 einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel des Wandlers für eine elektronische Stehbildkamera.

Bei dem Festkörper-Bildaufnahmewandler gemäß der Erfindung ist auf einem gemeinsamen Substrat eine Anzahl von a^äe'femen^nd in Matrixform vorgesehen, und an jedes Bildelement sind Wählerleitungen 2 und 3 für die Wiedergabe von Bildsignalen sowie Signalleitungen 4 zum Einstellen der Zeit eines elektronischen Verschlusses angeschlossen, wie noch im einzelnen erläutert wird. Die Wählerleitungen 2 und 3 sind an eine erste Horizontalabtastschaltung 5 bzw. eine Vertikalabtastschaltung 6 angeschlossen, während die Signalleitungen zum Steuern der Verschlußzeit an eine zweite Horizontalabtastschaltung 7 angeschlossen sind. Durch das Anlegen von Abtastsignalen der Horizontal- und Vertikalabtastschaltungen 5» 6 und 7 an die Wählerleitungen 2 und 3 bzw. die Signalleitungen k werden die Bildelemente 1 der Reihe nach horizontal für entsprechende Zeilen angesteuert, um eine sogenannte B sterabtastung durchzuführen. Gemäß der Erfindung kann durch das Einstellen der Impulsbreite eines von der zweiten Horizontalabtastschaltung 7 gelieferten Ablästimpulses an jedes Bildelement 1 über die Signalleitungen 4 die Lichtträgerspeicherzeit so gesteuert werden, daß die Geschwindigkeit des elektronischen Ver-

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I ν-» Τ J

Schlusses nach Wunsch einstellbar ist. Der Festkörper-Bildaufnahraewandler gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist in einer Fernsehkamera vorgesehen und weist 400x500 Bildelemente 1 auf, von denen 400 Bildelemente in horizontaler Richtung und 500 Bildelemente in vertikaler Richtung angeordnet sind.

Das Schaltkreisdiagramm gemäß Fig. 2 zeigt den Aufbau eines einzigen Bildelements 1. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, weist das Bildelement 1 einen einzigen SIT IA auf, der die Funktionen der lichtelektrischen T^Tmwandlung, Signal verstärkung sowie Schaltfunktionen erfüllt. Der SIT IA hat eine Sourceelektrode IB, die an die horizontale Wählerleitung 2 angeschlossen ist, sowie eine Gateelektrode IC, die an die vertikale Wählerleitung 3 über eine Speicherkapazität ID angeschlossen ist. Der SIT liegt mit seinem Drain an Erdpotential. Da die Gateelektroden IC der jeweiligen SITs über entsprechende Kapazitäten ID mit vertikalen Wählerleitungen 3 verbunden sind, sind die Bildelemente 1 für Gleichstrom gegenüber einander isoliert.

In der Draufsicht auf den Festkörper-Bildaufnahmewandler gemäß Fig. 3 fehlen die verschiedenen Leitungen 2, 3 "nd 4 aus Gründen der Klarheit. Fig. 4A und 4B zeigen Teile des Wandlers im Schnitt entlang Linien A-A¹ bzw. B-B¹ in Fig. 3. In den Fig. 3 und 4a, 4 B besteht der Lichtaufnahmebereich aus einem gemeinsamen η -Halbleitersubstrat 8 und einem n~-Siliziumbereich 10 mit geringer StörStellenkonzentration, der auf dem Substrat beispielsweise durch ein chemisches Aufdampfverfahren gebildet ist. Die n~-Aktivschicht kann eine epitaxiale Schicht sein, die auf der Oberfläche des Substrats gewachsen ist. Von der Seite des n~- Siliziumbereichs 10 erfolgt der Lichteinfall 1? auf den Wandler. Im n~*-Siliziumbereich 10 ist ein Isolierbereich 12 ausgebildet, der aus isolierendem Material, beispielsweise SiOp besteht und sich von der Oberfläche des n*"-Bereichs 10 bis zum übergang zwischen dem Substrat 8 und dem n"*-Bereich 10 erstreckt.

Dieser Isolierbereich 12 dient zur gegenseitigen Isolierung der einzelnen Bildelemente 1. In einem vom Isolierbereich 12 umgebenen Teil des n""-Siliziumbereichs 10 ist je ein ρ -Bereich 11 und ein η -Bereich 13 durch Diffusion oder Ionenimplantation geschaffen. Gemäß der Erfindung ist in der Oberfläche des Substrats 8 ein ρ -Bereich 9 versenkt vorgesehen. Der η -Bereich 13j das η -Substrat 8, der ρ -Bereich 11 sowie der n""-Bereich 10 bilden im SIT Source, Drain, Gate bzw. Kanal. Wie aus der Draufsicht gemäß Fig. 3 hervorgeht, ist der η -Sourcebereich 13 von dem ringförmigen ρ -Gatebereich 11 umgeben, der bezugspotentiaü frei iBt, Der in dem η -Substrat versenkt vor-

gesehene ρ -Bereich 9, der unmittelbar unterhalb des ρ -Gatebereichs 11 liegt, bildet einen Überlaufdrainbereich, welcher die Aufgabe hat, im n"-Kanalbereich 10 induzierte Lichtträger zu absorbieren. Der Überlaufdrainbereich 9 ist durch den Isolierbereich 12 in horizontaler Richtung abgetrennt, erstreckt sich aber durchgehend in vertikaler Richtung und ist mit einem Ende an eine Signalleitung 4 angeschlossen. Der Sourcebereich 13 ist an eine Sourceelektrode 15 angeschlossen, die aus einem Elektrodenmaterial von geringem Widerstandswert besteht, beispielsweise Polysilizium, Aluminium, SnO₂ oder InSnO. Oberhalb des ρ -Gatebereichs 11 ist eine transparente Elektrode 14 aus SnO₂ oder SnO₂-SbO₂ mittels eines Isolierfilms 12A vorgesehen, der aus dem gleichen Isoliermaterial besteht wie der Isolierbereich 12. Die Elektrode 14 ist mit der vertikalen Wählerleitung 3 über die Speicherkapazität ID (Fig. 2) verbunden. Die vertikale Wählerleitung 3 ist mit der transparenten Elektrode 14 durch einen Kontakt 16 verbunden, der aus Polysilizium oder Metall, wie Aluminium besteht. Bei dem in Fig. 3 und 4A, 4b gezeigten Ausführungsbeispiel besteht eine Trennung zwischen dem ρ -Gatebereich 11 und dem Sourcebereich 13, die aber auch in gegenseitiger Berührung vorgesehen sein können.

Die drei Funktionen des SIT-Bildsensors sollen nun der Reihe nach erläutert werden, nämlich (i) die lichtelektrische Umwandlung, (ii) die Signalwiedergabe und (iii) die Verschlußfunktion,

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die durch den Überlaufdrainbereich gegeben ist.

(i) Lichtelektrische Umwandlung

Die Störstellenkonzentration im Kanalbereich 10 wird mit N, bezeichnet, der Abstand zwischen dem Gatebereich 11 und dem Drainbereich 8 mit £_d, der Innendurchmesser des den Sourcebereich 13 umgebenden Gatebereichs 11 mit 2a, und das Diffusionspotential mit V_ß. Der Wandler ist so konstruiert und hergestellt, daß beim Anlegen einer negativen Spannung V^ an die Sourceelektrode 15 die folgenden Beziehungen erfüllt sind:

ν - Nd*q«ld²

B ~ 2»g

a = id

Dann reicht die Verarmungsschicht, die sich im übergang

zwischen dem Gatebereich 11 und dem Kanalbereich 10 erstreckt, bis in die Nachbarschaft des Drainbereichs 8, selbst wenn die am Gate anliegende Vorspannung den Wert Null hat. Ferner sind Teile der Verarmungsschicht, die sich seitlich von den gegenüberliegenden Sei ten des Gatebereichs 11 erstrecken, miteinander in Berührung gebracht. Dieser Zustand wird als Sperrzustand des Kanals bezeichnet. Bei dem Sperrzustand hat das Potentialverteilungsprofil vom Sourcebereich 13 zum Drainbereich 8 gesehen im Kanalbereich 10 eine hohe Potentialsperre, wie mit einer durchgezogenen Kurve A in Fig. 5A angedeutet. Selbst wenn also zwischen Source und Drain eine Potentialdifferenz V besteht, fließt aufgrund dieser Sperre kein Strom. Wenn bei diesem Sperrzustand ein Lichteinfall 17 von stärkerer Energie als eine verbotene Bandbreite des Halbleiters (Silizium) auf den Kanalbereich 10 auftrifft, werden in diesem Kanalbereich 10 Elektronen-Loch- Paare induziert, deren Anzahl zu der Intensität des Lichteinfalls 17 proportional ist. Wegen des im Kanalbereich 10 er-

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Al

zeugten elektrischen Feldes fliegen die Elektronen in den Drainbereich 8 mit.dem niedrigeren Potential und die Löcher in den Gatebereich 11, wo sie gespeichert werden. Durch das Speichern der Löcher im Gatebereich 11 steigt das Gatepotential entsprechend den gespeicherten Ladungen, und folglich wird die Potentialsperre proportional zum Gatepotential abgesenkt, wie mit einer gestrichelten Kurve B in Fig. 5A gezeigt. Wenn auf diese Weise die Potentialsperre sinkt, beginnen Elektronen vom Sourcebereich 13 zum Drainbereich 8 zu fliegen. Das Ausmaß dieses Stroms hängt von der Größe Δ V der Abnahme an Potentialträgerη ab, und diese Größe Λ V steht im Verhältnis zur Stärke des Lichteinfalls 17. Zwischen Source und Drain fließt also ein Strom, dessen Größe zur Intensität des Lichteinfalls 17 proportional ist. Auf diese Weise erfolgt die lichtelektrische Umwandlung.

(ii) Signalwiedergabe

Jedes einzelne Bildelement führt die lichtelektrische Umwandlung auf der Basis des vorstehend beschriebenen Vorganges aus. Um ein Bild abzutasten, müssen^⁵^*^¹^^ den einzelnen Bildelementen unabhängig voneinander ausgelesen werden. Hierzu muß jedes Bildelement eine Schaltfunktion erfüllen können. Der im erfindungsgemäßen Wandler benutzte SIT erfüllt diese Schaltfunktion neben der lichtelektrischen Umwandlungsfunktion. Mit anderen Worten, das Signal kann dadurch ausgegeben werden, daß der Transistor durch Anlegen einer positiven Ausgabeimpulsspannung Vp über die Speicherkapazität ID an den Gatebereich 11 aufgesteuert wird. Wie Fig. 5B zeigt, ist die durch eine durchgezogene Kurve C gezeigte, an den Gatebereich 11 angelegte Spannung die Summe der Ausgabeimpulsspannung V_G und der Spannung der Größe AV, die durch die Beleuchtung durch den Lichteinfall 17 hervorgerufen wird.

Die Signalausgabefunktion soll nun unter Hinweis auf die Zeittabellen gemäß Fig. 6a, 6b und 6C näher erläutert werden. Fig. 6A zeigt die negative Spannung V_g, die über die Wählerleitung 2 an den Sourcebereich 13 angeleg-t wird, _tFig. 6B zeigt die Aus-

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yj

gäbeimpulsspannung V„, die über die Wählerleitimg 3 an den Gatebereich 11 angelegt wird und Fig. 6C zeigt die Signalausgangsspannung V ,, die an einem Ladewiderstand aufgrund des zwischen Source und Drain fließenden SignalStroms abgenommen wird. Aus den Zeittabellen geht hervor, daß die Signalausgangsspannnng V . nur erscheint, wenn sowohl die Sourceimpulsspannung V_g als auch die Ausgabeimpulsspannung V^ am SIT anliegen. Eine durchgezogen gezeichnete Kurve in Fig. 6C gibt die Signalausgangsspannung für den Fall wieder, daß Lichtträger gespeichert werden, während die gestrichelt gezeichnete Kurve für den Fall gilt, daß kein Lichtträger gespeichert wird.

(iii) Verschlußfunktion

Aus Gründen der Erläuterung wird davon ausgegangen, daß vier Bildelemente in einer Matrixform von 2x2 angeordnet sind. Wie in Fig. 7A und 7B gezeigt, liefert die Horizontalabtastschaltung 5 für die Sourcen der Bildeletnente Signale 0H₁ und 0H₂, die zur Ausgabe des Signals für eine vertikale Zeile um eine Zeitspanne TV, zueinander versetzt sind. Wie aus Fig. 7C und 7D hervorgeht, liefert die Vertikalabtastschaltung 6 den Gates der SITs Ausgabe taktimpulse 0V, und 0V₂, deren Periode der Zeitspanne T„ entspricht. Diese Taktimpulse 0V, und 0V₂ sind für jede horizontale Zeile um die Zeitspanne Ty phasenverschoben. Eine Bildperiode T_p entspricht deshalb 2xT„. Die Fig. 7E und 7F zeigen Verschlußsteuersignale 0H₁ ¹ und 0H₂ ¹, die von der zweiten Horizontalabtastschaltung 7 an die Überlaufdrainbereiche 9 der SITs geliefert werden, um die Speicherzeit für die Lichtträger zu steuern. Wenn die Signale 0H₁' und 0H₂' niedriges Potential haben, werden im Kanalbereich 10 induzierte Lichtträger (Löcher) nicht im Gatebereich 11 gespeichert sondern fliegen in den Überlauf drainbereich 9· Wenn im Gegensatz dazu die Verschlußsteuersignale 0H₁ ¹ und 0H₂ ¹ während der Zeitspanne T_A ein höheres Potential haben, fliegen die im Kanalbereich 10 entstehenden Löcher nicht in den Überlaufdrainbereich 9 sondern werden im Gatebereich 11 gespeichert. Alle Bildelemente können der Reihe nach abgelesen werden, indem für jede vertikale Zeile die vorstehend

beschriebene Operation vorgenommen wird, wobei eine zeitliche Versetzung um die Zeitspanne T„ erfolgt. Wie schon erwähnt, entspricht die Zeitspanne T», d.h. die Impulsbreite des Verschluß-Steuersignals, während der Lichtträger im Gatebereich 11 gespeichert werden, der Verschlußöffnungszeit. Diese Zeitspanne T_Ä kann nach Wunsch unabhängig von den Zeitspannen T„ und T_v eingestellt werden. Polglich läßt sich mit dem Pestkörper-Bildaufnahmewandler gemäß der Erfindung die Verschlußzeit nach Wunsch einstellen. Es liegt auf der Hand, daß die Zeitspanne T. ganz einfach von außen nach Wunsch veränderbar ist. Auf diese Weise ist die elektronische Verschlußfunktion gemäß der Erfindung erzielbar.

In den Fig. 8A und 8B sind Potentialdiagramme für den Überlaufdrainbereich 9, den Kanalbereich 10 und den Gatebereich 11 für den Fall gezeigt, daß die Verschlußsteuersignale gemäß Fig. 7E und 7F am Überlaufdrainbereich 9 anliegen. Fig. 8A zeigt den Zustand, bei dem die Signale 0H, ' und 0H₂ ¹ ein höheres Potential haben, während Fig. 8B für den Fall gilt, daß die Verschlußsteuersignale 0H₁' und 0H₂ ¹ ein niedriges Potentialniveau haben. Wenn der Überlaufdrainbereich 9 das höhere Potential erhält, steigt das Potential vom Überlaufdrainbereich 9 zum Gatebereich 11, so daß Lichtträger, d.h. Löcher in den Gatebereich 11 fliegen und dort gespeichert werden. Wenn im Gegensatz dazu das Signalpotential gering ist, nimmt das Potential vom Überlaufdrainbereich 9 zum Gatebereich 11 ab, und dann fliegen Löcher weg in den Überlaufdrainbe.reich 9·

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Festkörper-Bildaufnahmewandlers gemäß der Erfindung für eine elektronische Stehbildkamera. Bei Stehbildern erfolgt die Speicherung der Lichtträger gleichzeitig in allen Bildelementen, und dann werden die in den einzelnen Bildelementen gespeicherten Signale der Reihe nach ausgegeben. Folglich kann das Verschlußsteuersignal 0H' gleichzeitig dem Überlaufdrainbereich aller Bildelemente zugeführt werden.

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Hierzu sind, wie Fig. 9 zeigt, die an die überlaufdrainbereiehe der Bildelemente 1 angeschlossenen Signalleitungen 4 zusammengeschlossen und erhalten das Signal 0H¹. Natürlich kann die Speicherzeit, d.h. die Verschlußzeit durch Steuern der Zeitspanne T_A des Verschlußsteuersignals 0H' nach Wunsch eingestellt werden. Im übrigen entspricht der Aufbau des Bildaufnahmewandlers gemäß Fig. 9 dem in den Fig. 3 "^d ^A, 4b gezeigten Ausführungsbeispiel.

Fig. 10 zeigt in einem Querschnitt ähnlich Fig. 4A ein weiteres Ausführungsbeispiel des Festkörper-Bildaufnahmewandlers gemäß der Erfindung für eine elektronische Stehbildkamera. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Überlaufdrainbereich von einem ρ Substrat 20 und der Drainbereich von einem versenkten η -Bereich 21 gebildet, der in der Oberfläche des Substrats 20 vorgesehen ist. Die Drainbereiche 21 aller Bildelemente liegen gemeinsam an Erdpotential. Durch Anlegen des Verschlußsteuersignals 0H¹ an das ρ -Substrat 20 kann die Speicherung von Lichtträgern gleichzeitig in allen Bildelementen gesteuert werden. Im übrigen ist der Aufbau dieses Bildaufnahmewandlers so wie anhand von Fig. 3 und 4A, 4b beschrieben,und die entsprechenden Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Claims

Ansprüche

Festkörper-Bildaufnahmewandler mit einer Vielzahl von

SIT*, die lichtelektrische umwandlungs-, Signalverstärkungs- und Schaltfunktionen erfüllen und von denen jeder einen Sourcebereich der einen Leitfähigkeit, einen Drainbereich der einen Leitfähigkeit, der von dem Sourcebereich durch einen Kanalbereich der einen Leitfähigkeit getrennt ist, und einen Gatebereich der anderen Leitfähigkeit aufweist, der mittels des Kanalbereichs mindestens entweder von dem Sourcebereich oder von dem Drainbereich getrennt ist, und mit einer Einrichtung zum wahlweisen Ansteuern der SITs zur Ableitung eines Bildsignals, dadurch gekennzeichnet , daß jeder SIT ferner einen Überlaufdrainbereich (9) der anderen Leitfähigkeit hat, der von dem Gatebereich (11) mittels des Kanalbereichs (10) getrennt ist, und daß der Bildaufnahmewandler ferner eine Einrichtung zum Steuern des Potentials des Überlaufdrainbereichs (9) von außen aufweist, mittels der die Zeitspanne, während der im Kanalbereich (10) durch Lichteinfall (17) induzierte Lichtträger im Gatebereich (11) gespeichert werden, zur Verwirklichung einer Verschlußfunktion einstellbar ist.
2. Wandler nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß der Drainbereich von einem Halbleitersubstrat (8) gebildet ist, daß die Source-, Kanal- und Gatebereiche in einer auf dem Substrat vorgesehenen aktiven Schicht ausgebildet sind, und daß der tfberlaufdrair.bereich (9) von einer in der Oberfläche des Substrats (8) versenk-

ten Zone gebildet ist.
3. Wandler nach Anspruch 2,

dadurch . gekennzeichnet , daß der Gatebereich oberhalb des versenkten Überlaufdrainbereichs (9) gebildet ist.
4. Wandler nach Anspruch 3 t

dadurch gekennzeichnet , daß der Gatebereich (11) den Sourcebereich (13) vollständig umgibt.
5. Wandler nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet , daß der Gatebereich (11) von dem Sourcebereich (13) getrennt ist.
6. Wandler, bei dem die SITs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 in einer Matrixform angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Überlaufdrainbereiche der SITs in vertikaler Richtung ausgerichtet und miteinander verbunden sind.
7. Wandler, bei dem die SITs nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einer Matrixform angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Überlaufdrainbereiche der SITs in horizontaler Richtung ausgerichtet und miteinander verbunden sind.
8. Wandler nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die Überlaufdrainbereiche aller SITs miteinander verbunden sind und das Potential aller Überlaufdrainbereiche gleichzeitig steuerbar ist (Fig. 9).
9. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5»

dadurch gekennzeichnet , daß die Überlaufdrainbereiche aller SITs von einem Halbleitersubstrat gebildet sind,

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daß die Source-, Gate- und Kanalbereiche in einer auf der Oberfläche des Substrats gebildeten aktiven Schicht vorgesehen sind, und daß der Drainbereich von einer in der Oberfläche des Substrats versenkten Zone gebildet ist, wobei das Potential der Überlaufdrainbereiche durch Ändern des an das Substrat angelegten Potentials gleichzeitig einstellbar ist.
10. Wandler nach Anspruch 9»

dadurch gekennzeichnet , daß der Sourcebereich oberhalb des versenkten Drainbereichs (21) ausgebildet ist.
11. Wandler nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet , daß der Gatebereich den Sourcebereich (13) vollständig
12. Wandler nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet , daß der Gatebereich (11) von dem Sourcebereich getrennt ist.
13. Wandler nach Anspruch 22,

dadurch gekennzeichnet , daß der Drainbereich von einem η -Substrat (21) gebildet ist, daß die aktive Schicht eine auf der Oberfläche des η -Substrats epitaxial gewachsene n~- Schicht ist, daß der Gatebereich (11) ein ringförmiger, in der Oberfläche der epitaxial gewachsenen Schicht gebildeter ρ -Bereich ist, daß der Sourcebereich (13) ein in einem Teil der epitaxial gewachsenen Schicht gebildeter η -Bereich ist, der von dem ringförmigen Gatebereich (11) umgeben ist, und daß der Überlaufdrainbereich von einem in der Oberfläche des η -Substrats versenkten ρ -Bereich gebildet ist.
14. Wandler nach Anspruch I3,

dadurch gekennzeichnet , daß einander benachbarte SITs durch einen Isolierbereich (12) voneinander isoliert sind, der sich von der Oberfläche der epitaxial gewachsenen Schicht zur Oberfläche des Substrats (8) erstreckt.
15. Wandler nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet , daß der Uberlaufdrainbereich ein ρ -Substrat ist, daß die aktive Schicht von einer epitaxial gewachsenen n~-Schicht auf der Oberfläche des ρ -Substrats gebildet ist, daß der Gatebereich ein ringförmiger, in der Oberfläche der epitaxial gewachsenen Schicht ausgebildeter ρ -Bereich ist, daß der Sourcebereich ein η -Bereich ist, der in einem Teil der epitaxial gewachsenen Schicht ausgebildet ist, welcher von dem ringförmigen ρ -Bereich umgeben ist, und daß der Drainbereich ein η -Bereich ist, welcher in der Oberfläche des Substrats unterhalb des η -Sourcebereichs versenkt ist.
16. Wandler nach Anspruch 15»

dadurch gekennzeichnet , daß einander benachbarte SITs mittels eines Isolierbereichs (12) gegenüber einander isoliert sind, der sich von der Oberfläche der epitaxial gewachsenen Schicht zur Oberfläche des Substrats erstreckt.