DE3750347T2

DE3750347T2 - Festkörper-Farbbildaufnahmegerät.

Info

Publication number: DE3750347T2
Application number: DE3750347T
Authority: DE
Inventors: Kiyotaka Kobayashi; Makoto Shizukuishi; Masatoshi Tabei
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1986-04-07
Filing date: 1987-04-07
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2007-04-08
Also published as: EP0244655B1; US4829368A; EP0244655A3; US4924316A; EP0244655A2; DE3750347D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Festkörperbildaufnahmegerät mit einer Vielzahl Photodetektoren, die in horizontalen und vertikalen Reihen angeordnet sind und beleuchtet werden, um Signalladungen abzugeben, die zur Erzeugung eines Bildsignals ausgelesen werden.
Aus der EP-A-0 083 376 ist ein Festkörperbildaufnahmegerät bekannt, in dem Signalladungen, die von einer Vielzahl von Photodetektoren erhalten werden, die in horizontalen und vertikalen Reihen angeordnet sind, durch eine Vertikaltransfereinheit gelesen werden, die sich längs einer vertikalen Reihe der Photodetektoren erstreckt, und werden mit hoher Geschwindigkeit von der Transfereinheit zu einer Speichereinheit übertragen und werden für jeden von einem oder mehreren Horizontalphotodetektoren von der Speichereinheit zu einer Horizontaltransfereinheit übertragen. Die Signalladungen werden weiter von der Horizontaltransfereinheit zu einer Ausgabeeinheit übertragen.
In der EP-A-0 077 003 ist ein CCD-Festkörperfarbbildaufnehmer beschrieben, in dem Farbsignale jeweils zeitlich getrennt von Bildelementen für die jeweiligen Farben, die in Form einer Matrix angeordnet sind, abgeleitet, und er erlaubt eine Verschachtelung ohne Verschlechterung der Auflösung und ohne Verursachung einer Bildverzögerung. CCD-Schieberegisterpaare, die elektrisch isoliert und getrennt sind und die in vertikaler Richtung laufen, sind in der horizontalen Richtung aufgereiht, Signalladungen, die in benachbarten Bildelementen gespeichert sind, werden zu den einzelnen gegenüberliegenden CCD-Registern über Transfertore gesandt, die in einem Schachbrettmuster angeordnet sind, und in zeitlicher Folge übertragene Signalladungen werden auf eine Vielzahl CCD-Schieberegister verteilt, die in horizontaler Richtung laufen.
Um den Hintergrund der Erfindung weiter zu erläutern, wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, in denen Festkörperbildaufnahmegeräte vom Vollbildtransfertyp bzw. vom Zwischenzeilentyp dargestellt sind.
Wie in Fig. 1 gezeigt, besteht Ersteres aus einem fotoempfindlichen Teil 1 und einem Ladungsspeicherteil 2, der getrennt vom fotoempfindlichen Teil 1 angeordnet ist. Im fotoempfindlichen Teil 1 sind horizontal eine Vielzahl fotoempfindlicher Blöcke a&sub1; bis an aus selbstabtastenden Bildaufnahmeelementen angeordnet, die einen fotoempfindlichen Speicher- und Transfervorgang ausführen, wobei jeder der fotoempfindlichen Blöcke a&sub1; bis an von einem Streifenfarbfilter bedeckt ist. Andererseits enthält der Ladungsspeicher Teil 2 CCD-Schieberegister b&sub1; bis bn, die benachbart zu den fotoempfindlichen Blöcken a&sub1; bis an angeordnet sind und von einem Aluminiumfilm oder dergleichen zur Abschattung bedeckt sind. Weiterhin ist ein Leseschieberegister 3, das aus einem Horizontal-CCD- Schieberegister besteht, mit dem einen Ende jedes der CCD- Schieberegister b&sub1; bis bn verbunden.
Die im fotoempfindlichen Teil 1 erzeugte Signalladung wird durch ein vorbestimmtes Tansfertreibersignal gesteuert und in den Ladungsspeicher Teil 2 übertragen. Die einem Bild äquivalenten Signalladungen, die vom fotoempfindlichen Teil 1 abgeleitet werden, werden im Ladungsspeicher Teil 2 zwischengespeichert, und die einer Zeile äquivalenten Signalladungen werden sequentiell durch das Leseschieberegister 3 zu einem Ausgangsanschluß 4 ausgegeben.
Im Falle des Festkörperzwischenzeilenbildaufnahmegeräts nach Fig. 2 sind eine Vielzahl Lichtempfangselemente 5 getrennt voneinander angeordnet, wobei jedes Lichtempfangselement 5 aus einer Photodiode usw. besteht, deren Oberfläche von einem gegebenen Farbfilter bedeckt ist. Die in jedem Lichtempfangselement 5 erzeugte Signalladung wird über ein Transfertor 6 zu einem Transferschieberegister 7 übertragen, und dann werden die einer Zeile äquivalenten Signalladungen sequentiell von dem Transferschieberegister 7 zu einem Leseschieberegister 8 übertragen. Die so übertragenen Signalladungen werden sequentiell über das Leseschieberegister 8, das ein Horizontal-CCD- Schieberegister enthält, ausgegeben, wodurch die einem Bild äquivalenten Signalladungen zu einem Ausgangsanschluß 9 ausgegeben werden.
In diesem Falle ist die Oberfläche eines jeden Transferschieberegisters 7 von einem Aluminiumfilm abgeschattet, um jegliche Rauschkomponente, die von Außenlicht hervorgerufen wird, am Mischen mit der Signalladung zu hindern.
Im Rahmentransfer-Bildaufnahmegerät funktioniert der fotoempfindliche Teil 1 als Sammler zum Sammeln der Signale, die aus der fotoelektrischen Umwandlung resultieren, und als Übertrager zum Übertragen der Masse der so angesammelten Signalladung auf den Ladungsspeicher Teil 2. Daher kann die wirksame Sammelzeit, die zum Ansammeln der Signalladung erforderlich ist, nicht verlängert werden, und daher ist es schwierig, die Empfindlichkeit zu verbessern. Da der fotoempfindliche Teil zur Verwendung als Transferelektrode mit Polysilizium bedeckt ist, kann außerdem insbesondere kurzwelliges Licht nicht hindurchgelangen, wodurch die Empfindlichkeit eingeschränkt ist.
Im Falle des Zwischenzeilentyps macht es andererseits die Anwesenheit des abgeschatteten Transferschieberegisters in der Lichtaufnahmeeinrichtung ebenfalls schwierig, die Lichtspeicherwirkung zu verbessern, und außerdem verursacht der abgeschattete Teil eine Verminderung der Horizontalauflösung.
Die vorliegende Erfindung soll die vorgenannten Probleme lösen, und es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Festkörperbildaufnahmegerät anzugeben, das verbesserte Empfindlichkeit und Auflösung aufweist. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 bzw. 8 enthaltenen Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen davon sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
Durch die Erfindung ist eine Verbesserung nicht nur der Empfindlichkeit, sondern auch der Auflösung erreicht worden, weil die Anzahl lichtaufnehmender Elemente gesteigert ist und der Lichtempfangsteil vergrößert ist.
Fig. 1 und 2 zeigen eine schematische Darstellung des Aufbaues eines konventionellen Festkörperbildaufnahmegeräts.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaues eines ersten Festkörperbildaufnahmegeräts, das die vorliegende Erfindung enthält.
Fig. 4 zeigt den Aufbau des Hauptteils der Oberfläche der fotoempfindlichen Zone von Fig. 3.
Fig. 5 zeigt den Aufbau des Hauptteils der Oberfläche der Ladungsspeicherzone von Fig. 3.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaues eines zweiten Festkörperbildaufnahmegeräts mit den Merkmalen der Erfindung.
Fig. 7 und 8 zeigen im Detail den Hauptteil der Oberfläche der Konstruktion von Fig. 6.
Fig. 9 zeigt eine schematische Anordnung, bei der das Festkörperbildaufnahmegerät nach der vorliegenden Erfindung bei einem Kopiergerät eingesetzt ist.
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaues eines dritten Festkörperbildaufnahmegeräts und dient der Beschreibung seines Aufbaues und seines Betriebs.
Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaues eines vierten Festkörperbildaufnahmegeräts und dient der Beschreibung seines Aufbaues und seines Betriebs.
Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaues eines fünften Festkörperbildaufnahmegeräts und dient der Erläuterung seines Aufbaues und seines Betriebs.
Fig. 13 zeigt eine vergrößerte Darstellung der ersten Lichtempfangszone von Fig. 1.
Fig. 14 zeigt die Darstellung des Aufbaues einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 15 zeigt eine Darstellung des Aufbaues einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 16 ist ein Diagramm, das einen konventionellen Virtuell- Phase-CCD zeigt.
Fig. 17 ist eine Draufsicht auf ein Element als eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 18 ist eine Schnittdarstellung des Elements von Fig. 17.
Fig. 19 ist ein Potentialprofil.
Fig. 20 ist eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 21 ist eine Draufsicht auf ein Festkörperbildaufnahmegerät, auf das eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Anwendung findet.
Fig. 22 ist ein Diagramm, das die an eine Transferelektrode im Speichermodus angelegte Spannung zeigt.
Fig. 23 ist eine Darstellung des Aufbaues eines Festkörperbildaufnahmegeräts, das eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 24 ist ein Diagramm, das die fotoempfindlichen Eigenschaften von Vertikaltransferleitungen und Fotodioden eines Festkörperbildaufnahmegerätes zeigt, das die Vertikaltransferleitung als eine fotoelektrische Wandlereinrichtung verwendet.
Fig. 25 ist eine schematische Darstellung, die sich auf das Lese- und Aufzeichnungsverfahren bezieht.
Fig. 26 und 27 sind Diagramme, die den Fortschritt des Vorgangs zeigen.
Fig. 28 ist ein Blockschaltbild einer elektronischen Standbildkamera mit einem Festkörperbildaufnahmegerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine schematische Strukturdarstellung eines Festkörperbildaufnahmegerätes einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der das Gerät einen fotoempfindlichen Teil 10, einen Ladungsspeicherteil 11, eine erste Horizontalladungstransfereinrichtung 12 und eine zweite Horizontalladungstransfereinrichtung 13 umfaßt, wobei jeder der zwei letztgenannten Einrichtungen einfach in Form eines Blocks gezeigt ist.
Der fotoempfindliche Teil 10 in Fig. 3 besteht aus fotoempfindlichen Blöcken 14, die jeweils aus einer Gruppe Lichtempfangselemente bestehen, die fotoelektrische Wandlerelemente, wie Fotodioden, sind, die vertikal angeordnet sind, wie durch gestrichelte Linien gezeigt, und fotoempfindliche (vertikale) Transferblöcke 15, von denen jeder Seite an Seite mit jeder Gruppe angeordnet ist. Eine Vielzahl fotoempfindlicher Blöcke 14 und jene der fotoempfindlichen Transferblöcke 15 sind alternierend in horizontaler Richtung angeordnet (von links nach rechts in Fig. 3).
Mit zwei Lichtempfangselementen in vertikaler Richtung als Paar sind die Paare von Lichtempfangselementen alternierend von roten Filtern Ra, Rb und blauen Filtern Ba, Bb bedeckt, wobei die vertikale Richtung eine Richtung senkrecht zu der vorgenannten horizontalen Richtung im fotoempfindlichen Block 14 bedeutet.
Der fotoempfindliche Transferblock 15, der gestrichelt in Fig. 3 dargestellt ist, besteht aus fotoempfindlichen Transferelementen, die vertikal derart angeordnet sind, daß jedes von ihnen dazu eingerichtet ist, jedem Lichtempfangselement zu entsprechen. Jedes fotoempfindliche Transferelement ist ein CCD (ladungsgekoppelte Einrichtung), das einen fotoelektrischen Effekt aufweist und als ein Übertrager zum Übertragen der Signalladung zum Ladungsspeicherteil 11 durch den gegenseitigen Signaltransfervorgang funktioniert. Das heißt der fotoempfindliche Transferblock 15 besteht aus selbstabtastenden Bildaufnahmevorrichtungen, die als eine fotoempfindliche Speichervorrichtung und als Transfervorrichtung funktionieren.
Die Oberfläche des fotoempfindlichen Transferblocks 15 ist mit einem grünen Streifenfilter G bedeckt. In dem Ladungsspeicherteil 11 sind horizontal angeordnete CCD-Schieberegister ausgebildet, deren Zahl den fotoempfindlichen Transferblöcken 15 äquivalent ist, so daß die Signalladung von einem speziellen Transferblock 15 in einem speziellen CCD-Schieberegister gespeichert wird.
Zwischen dem fotoempfindlichen Teil 10 und dem Ladungsspeicher 11 ist eine erste Horizontalladungstransfereinrichtung 12 angeordnet, die ein Horizontal-CCD-Schieberegister zum horizontalen Übertragen der Signalladung ist, und beide Seiten der ersten Horizontalladungstransfereinrichtung 12 sind mit dem fotoempfindlichen Teil 10 und dem Ladungsspeicherteil 11 über Transfertore Tg&sub1; bzw. Tg&sub2; verbunden.
Das andere Ende des Ladungsspeicherteils 11 ist mit der Seite einer zweiten Horizontalladungstransfereinrichtung 13 über ein Transfertor Tg&sub3; verbunden, wobei die zweite Horizontalladungstransfereinrichtung 13 mit einem Horizontal-CCD-Schieberegister zum horizontalen Übertragen der Signalladung ausgebildet ist.
Bezug nehmend nun auf Fig. 4 wird der Aufbau des fotoempfindlichen Teils 10 nachfolgend erläutert. Der von einer gestrichelten Linie umschlossene Block ist ein Kanalstopper 16 aus einem Siliziumsubstrat, und die Lichtempfangselemente des fotoempfindlichen Blocks 14 sind in dem Teil ausgebildet, der von dem Kanalstopper 16 umschlossen ist. Die Lichtempfangselemente sind alternierd von den roten Filtern Ra, Rb und blauen Filtern Ba, Bb bedeckt.
Der fotoempfindliche Transferblock 15, der von dem Kanalstopper 16 umschlossen und von dem Grünfilter G bedeckt ist, ist zwischen den fotoempfindlichen Blöcken 14 ausgebildet. Mit anderen Worten, Transferelektroden 18, 19, 20, 21 aus Polysiliziumschichten, die sich horizontal erstrecken, sind alternierend in vertikaler Richtung ausgebildet, und die Kanalabschnitte, die in den unteren Abschnitten der Transferelektroden 18, 19, 20, 21 liegen, entsprechen den vorgenannten fotoempfindlichen Transferelementen. Der der horizontalen Richtung der Transferelektroden 18, 19 entsprechende Abschnitt wird ein Feld A genannt, während der Abschnitt, der der horizontalen Richtung der Transferelektroden 20, 21 entspricht, wird ein Feld B genannt, wodurch Zeilensprungabtastung zur Verwendung in Fernsehgeräten ausgeführt werden kann, wie später noch beschrieben wird. Das heißt, die Beziehung des Lichtempfangselements des fotoempfindlichen Blocks 14 zum Farbfilter ist derart, daß eine Teilung des Farbfilters einem Paar der zwei Lichtempfangselemente in vertikaler Richtung zugeordnet ist, während eine Teilung des Filters jedem von einem Lichtempfangselement und einem fotoempfindlichen Transferelement des fotoempfindlichen Transferblocks 15 in horizontaler Richtung zugeordnet ist. Spezieller, die von den Filtern Ra, Ba der roten und blauen Filter und den Grünfiltern G entsprechend den Filtern Ra, Ba bedeckten Elemente sind veranlaßt, dem Feld A zu dienen, während die von den Filtern Ra, Rb der roten und grünen Filter und den Grünfiltern G entsprechend den Filtern Ra, Ba bedeckten Elemente veranlaßt werden, dem Feld B zu dienen.
Ein Transfertor 22 zum Steuern der Übertragung der in jedem Lichtempfangselement erzeugten Signalladung zum fotoempfindlichen Transferblock 15 ist in einem Teil des Kanalstoppers 16 installiert, um den fotoempfindlichen Block 14 vom fotoempfindlichen Transferblock 15 zu trennen.
Die Polysiliziumschichten, die die Transferelektroden 18, 19, 20, 21 bilden, sind überlappt, um ihre gegenseitigen disjunktiven Abschnitte am Leiten zu hindern, und sie sind auch mit einer Vertiefung versehen, um nicht die Lichtempfangselemente des fotoempfindlichen Blocks 14 abzudecken.
Fig. 5 zeigt einen Teil des Aufbaues des Ladungsspeicherteils, wobei der Abschnitt, der durch gestrichelte und schräge Linien dargestellt ist, den Kanalstopper 16 darstellt, und wobei parallele Transferelektroden 23, 24, 25, 26 aus Polysiliziumschichten vertikal auf der Oberfläche der Schicht zwischen den Kanalstoppern 16 ausgebildet sind, um CCD-Schieberegister 27 zu bilden.
Die Breite W&sub2; in horizontaler Richtung des Kanalabschnitts, der von den Transferelektroden 23, 24, 25, 26 gebildet wird, ist grob gleich der Breite W&sub1; in horizontaler Richtung eines Paares aus einem fotoempfindlichen Block 14 und einem fotoempfindlichen Transferblock 15, während die Kanallänge L&sub2; einer jeder der Transferelektroden 23, 24, 25, 26 des Ladungsspeicherteils 11 kürzer gemacht ist, als die Kanallänge L&sub1; einer jeden Transferelektrode 18, 19, 20, 21 des fotoempfindlichen Teils 10. Die Kanallänge L&sub2; ist entsprechend der Größe der Signalladung bestimmt, die vom fotoempfindlichen Transferblock 15 übertragen wird. Beispielsweise im Falle, in dem L&sub2; halb so groß wie der Kanal L&sub1; gewählt ist, kann die Fläche, die vom Ladungsspeicherteil 11 eingenommen ist, grob die Hälfte der Fläche des fotoempfindlichen Teils 10 gemacht werden. Weiterhin ist jedes der CCD-Schieberegister 27 untergeordnet mit jedem Paar aus einem fotoempfindlichen Block 14 und einem fotoempfindlichen Transferblock 15 verbunden. Dementsprechend wird es möglich, die vertikale Breite des Ladungsspeicherteils 11 schmaler als die des fotoempfindlichen Teils 10 zu machen.
Die erste Horizontalladungstransfereinrichtung 12 nach Fig. 3 ist zwischen dem fotoempfindlichen Teil 10 und dem Ladungsspeicherteil 11 von Fig. 4, 5 ausgebildet. Durch Anlegen einer vorbestimmten Torspannung an die Transfertore Tg&sub1;, Tg&sub2; und indem man sie veranlaßt, einen EIN-Betrieb auszuführen, wird die Signalladung des fotoempfindlichen Teils 10 zum Ladungsspeicherteil 11 durch die erste Horizontalladungstransfereinrichtung 12 übertragen.
In der ersten Horizontalladungstransfereinrichtung sind horizontal die Kanalabschnitte in gleicher Zahl wie die fotoempfindlichen Transferblöcke 15 zum elektrischen Verbinden der fotoempfindlichen Transferblöcke 15 mit den zugehörigen CCD-Schieberegistern 27 ausgebildet. Dementsprechend können die Signalladungen vom fotoempfindlichen Teil 10 zum Ladungsspeicherteil 11 übertragen werden, indem beide Transfertore Tg&sub2;, Tg&sub2; eingeschaltet werden, während durch Ausschalten der Transfertore Tg&sub1;, Tg&sub2; und durch Veranlassung der ersten Horizontalladungstransfereinrichtung 12, den Verschiebevorgang auszuführen, die Signalladungen vom Ausgangsanschluß 29 abgegeben werden können.
Im Falle der zweiten Horizontalladungstransfereinrichtung 13 sind die Kanalabschnitte in zur Zahl der CCD-Schieberegister 27 des Ladungsspeicherteils 11 gleicher Zahl horizontal ausgebildet, und durch Einschalten des Transfertores TG&sub3; werden die Signalladungen aus dem Ladungsspeicherteil 11 entgegengenommen, wodurch die Signale sequentiell vom Ausgangsanschluß 30 durch den Horizontalschiebevorgang ausgegeben werden.
Nachfolgend wird ein Fall beschrieben, bei dem der Betrieb des Festkörperbildaufnahmegeräts dieser Anordnung bei einer elektronischen Kamera angewendet ist.
Wenn ein optisches Bild eines Objekts auf dem fotoempfindlichen Teil 10 durch Verschlußbelichtung ausgebildet wird, dann werden Rot- und Blaufarbsignalladungen in Lichtempfangselementen der fotoempfindlichen Blöcke 14 erzeugt, und eine Grünsignalladung wird in jedem fotoempfindlichen Transferelement der fotoempfindlichen Blöcke 15 erzeugt. Die Transfertore 22, Tg&sub1;, Tg&sub2; sind zum Zeitpunkt der Verschlußbelichtung ausgeschaltet. Dementsprechend wird eine Masse spezieller Farbsignalladung in jedem der Lichtempfangselemente und fotoempfindlichen Transferelemente angesammelt.
Anschließend werden die Transfertore Tg&sub1;, Tg&sub2; eingeschaltet, und Vier-Phasen-Takttreiberimpulssignale ΦV&sub1;, ΦV&sub2;, ΦV&sub3;, ΦV&sub4; werden an die Transferelektroden 18, 19, 20, 21 angelegt, um die Grünfarbsignalladungen der fotoempfindlichen Transferblöcke 14 zum Ladungsspeicherteil 11 zu übertragen. Weil in diesem Falle die synchronen Impulssignale ΦV&sub1;, ΦV&sub2;, ΦV&sub3;, ΦV&sub4; den Transferelektroden 23, 24, 25, 26 des Ladungsspeicherteils 11 zugeführt werden, werden die Grünfarbsignalladungen, so wie sie ursprünglich in den fotoempfindlichen Transferblöcken 15 angeordnet sind, zum Ladungsspeicherteil 11 übertragen.
Anschließend werden die Transfertore Tg&sub1;, Tg&sub2;, Tg&sub3; ausgeschaltet und geschlossen, während das Transfertor 22 eingeschaltet und geöffnet wird. Dann werden die Rot- und Blaufarbsignalladungen der Lichtempfangselemente der fotoempfindlichen Blöcke 14 zu den fotoempfindlichen Transferelementen der fotoempfindlichen Transferblöcke 15 übertragen.
Indem man die Transfertore Tg&sub2; 22 schließt, die Transfertore Tg&sub1;, Tg&sub3; öffnet und die Vier-Phase-Impulssignale ΦV&sub1;-ΦV&sub4; an die Transferelektroden 18-21, 23-26 des fotoempfindlichen Teils 10 und des Ladungsspeicherteils 11 anlegt, werden die Rot- oder Blaufarbsignalladungen, die zu einer Zeile in horizontaler Richtung der fotoempfindlichen Transferblöcke 15 äquivalent sind, zur ersten Horizontalladungstransfereinrichtung 12 übertragen, und gleichzeitig werden die Grünfarbsignalladungen, die einer Zeile in horizontaler Richtung der CCD-Schieberegister 27 äquivalent sind, zur zweiten Horizontalladungstransfereinrichtung 13 übertragen. Dann werden die Treibersignale synchron mit den ersten und zweiten Horizontalladungstransfereinrichtungen 12, 13 an sie angelegt, um sie den Schiebevorgang ausführen zu lassen, so daß Farbsignale äquivalent zu den Rot- oder Blau- und Grün-Farbsignalladungen von den Ausgangsanschlüssen 29, 30 abgegeben werden. Nach Abschluß der Übertragung der Farbsignalladungen äquivalent einer Zeile werden Farbsignalladungen äquivalent einer Zeile zu den ersten und zweiten Horizontaltransfereinrichtungen 12, 13 wieder übertragen, und die Wiederholung des Steuervorgangs erlaubt es, Bildsignale, die äquivalent zu einem in dem fotoempfindlichen Teil 10 erzeugten Bild sind, anzugeben. Die Verschlußbelichtung wird weiter wiederholt, um Bildsignale äquivalent zum nächsten Bild zu erhalten.
Die Steuerung der Treibersignale und der Transfertore wird durch eine Treibersteuerschaltung ausgeführt, und elektrische Signale, die der Zeilensprunganordnung entsprechen, sind für beide Felder A, B verfügbar.
In der vorgenannten ersten Ausführungsform sind insgesamt zwei Horizontalladungstransfereinrichtungen zwischen dem fotoempfindlichen Teil und dem Ladungsspeicherteil bzw. auf der Seite des Ladungsspeicherteils angeordnet, um die Farbsignale R/B und G und den Ausgang zu trennen.
In der zweiten Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 8 ist es möglich, Farbsignale R/B und G unabhängig voneinander von einer Horizontaltransfereirichtung zu erhalten, indem eine Schalterschaltung am Ausgangsanschluß der Horizontalladungstransfereinrichtung auf der Seite des Ladungsspeicherteils angeordnet wird.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung des Aufbaues eines Festkörperbildaufnahmegeräts als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die durch Schaltungsintegrationstechnologie hergestellt ist, wobei das Gerät einen fotoempfindlichen Teil 110, einen Ladungsspeicherteil 111, ein Transfertor 112, ein Horizontalschieberegister 113, einen Pufferverstärker 114, eine Schalterschaltung 115 und eine Treibersteuerschaltung 116 enthält, die der Einfachheit halber in Form eines einzelnen Blocks dargestellt sind.
Die Fig. 7, 8 zeigen die detaillierten Hauptabschnitte der Oberflächen, die für den Aufbau des Gerätes nach Fig. 6 kennzeichnend sind, Fig. 7 den Verbindungsabschnitt zwischen dem fotoempfindlichen Teil 110 und dem Ladungsspeicherteil 111, und Fig. 8 zeigt die Verbidungsabschnitte zwischen dem Ladungsspeicherteil 111 und dem Transfertor 112 und zwischen dem Ladungsspeicherteil 111 und dem Horizontalschieberegister 113.
Der Aufbau und die Funktion des fotoempfindlichen Teils und des fotoempfindlichen Transferteils in den Fig. 6, 7 und 8 sind vergleichbar jenen der ersten Ausführungsform nach den Fig. 3 bis 5, und eine detaillierte Erläuterung davon unterbleibt hier.
Das Horizontal-CCD-Schieberegister 113 ist am Ende des Ladungsspeicherteils 111 über das Transfertor 112 ausgebildet, und die Ausgabeeinrichtung des Horizontal-CCD-Schieberegisters 113 ist mit der Schalterschaltung 114 über den Pufferverstärker 115 verbunden.
Die Schalterschaltung 115 hat Torelemente 120, 121, wie beispielsweise Durchlaßtore, deren einer Anschluß gemeinsam mit dem Ausgangsanschluß des Pufferverstärkers 114 verbunden ist und deren andere Anschlüsse getrennt mit Ausgangsanschlüssen Q&sub1;, Q&sub2; verbunden sind, wobei beide Torelemente 120, 121 gegenseitig durch einen zwischengeschalteten Inverter 122 exklusiv ein- und ausgeschaltet werden.
Die Treibersteuerschaltung 116 erzeugt z. B. Vier-Phase- Treibersignale Φv&sub1;, Φv&sub4;, Φs&sub1;, Φs&sub4;, die dem fotoempfindlichen Teil 110 und dem Ladungsspeicherteil 111 zugeführt werden. Ein Steuersignal S&sub1; zum Steuern des Ein/Aus-Betriebs des Transfertores 112; Zwei-Phase-Treibersignale Φh&sub1;, Φh&sub2; zum Steuern des Schaltvorgangs des Horizontalschieberegisters 113; und ein Schaltsteuersignal S&sub2; zum Steuern des Schaltens der Schalterschaltung 115.
In Fig. 7 ist der einer gestrichelten Linie umschlossene Abschnitt am Kanalstopper 123, der auf einem Siliziumsubstrat ausgebildet ist, und in dem von dem Kanalstopper 123 umschlossenen Abschnitt sind Lichtempfangselement 117a eines fotoempfindlichen Blocks 117 und ein fotoempfindlicher Transferblock 118, d. h. ein selbstabtastendes CCD-Schieberegister, oder wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, angeordnet. Wie durch alternierend lang und doppelpunktiert gezeichneter Linie in Fig. 7 gezeigt, sind Rot- und Blau- Farbfilter Ra, Rb, Ba, Bb, wie in Fig. 6 angeordnet, im fotoempfindlichen Block 117 installiert, während der fotoempfindliche Transferblock 118 von einem grünen Streifenfilter G bedeckt ist.
Die Breite W&sub2; in horizontaler Richtung des Kanals, der von den Transferelektroden 124 bis 127 gebildet ist, ist grob gleich jener zwischen einem Paar aus fotoempfindlichem Block 114 und fotoempfindlichem Transferblock 118 in horizontaler Richtung. Die Länge L&sub2; jedes Kanals, der von den Transferelektroden 124 bis 127 des fotoempfindlichen Transferblocks 118 gebildet wird, ist kürzer gewählt als die Kanallänge L&sub1; einer jeden Transferelektrode 124 bis 127 des fotoempfindlichen Transferblocks 118. Beispielsweise ist die Länge L&sub2; bei dieser Ausführungsform etwa halb so groß wie jede Kanallänge L&sub1; gemacht. Der Wert ist so gewählt, daß er der Größe der Signalladung entspricht, die vom fotoempfindlichen Transferblock 118 übertragen wird, so daß die von dem Ladungsspeicherteil 11 eingenommene Fläche effektiv kleiner gemacht werden kann, als die Fläche des fotoempfindlichen Teils 110. Beispielsweise im Falle, wo L&sub2; halb so groß wie der Kanal L&sub1; ist, kann die vom Ladungsspeicherteil 111 eingenommene Fläche etwa halb so groß wie die Fläche des fotoempfindlichen Teils 110 gemacht werden.
In den Fig. 6 und 8 ist das Horizontalschieberegister 113 an der Ausgangsseite des Ladungsspeicherteils 111 hinter dem Transfertor 112 angeordnet. Eine Polysiliziumverdrahtung 133, die parallel zur Transferelektrode 132 geführt am Ende des Ladungsspeicherteils 111 angeordnet ist, bildet den Ein/Aus- Kanal des Transfertores 112 und steuert unter der Steuerung durch das Steuersignal S&sub1; den Ein/Aus-Zustand des Signalladungstransfers vom Vertikal-CCD-Schieberegister 119 zum Horizontalschieberegister 113.
CCD-Schieberegister bilden das Horizontalschieberegister, und durch Anlegen vorbestimmter Treibersignale, z. B. Zwei-Phase- Treibersignale Φh&sub1;, Φh&sub2; an horizontal angeordnete Transferelektroden 134, 135 werden die Signalladungen äquivalent einer Zeile, die vom Ladungsspeicherteil 110 übertragen werden, nacheinander zum Pufferverstärker 114 übertragen.
Nachfolgend wird ein Fall beschrieben, bei dem der Betrieb des Festkörperbildaufnahmegeräts dieser Anordnung bei einem Farbkopiersystem angewendet wird, das mit Bilddaten arbeitet, die von einer elektronischen Farbkamera geliefert werden.
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung des Aufbaues des vorgenannten Systems, bei dem ein Festkörperbildaufnahmegerät 136 in der nachfolgenden Stufe einer elektronischen Farbkamera als optisches System installiert ist. Die Ausgangsanschlüsse Q&sub1;&sub1; Q&sub2; des Gerätes 136 sind jeweils mit den Druckköpfen 138, 139 eines Druckers 137 verbunden, so daß der Ausgang des erstgenannten dem Rot- und Blaufarbdruckkopf 136 und der Ausgang des letztgenannten dem Grünfarbdruckkopf 139 zugeführt sind. Druckpapier 140 (nicht dargestellt), das der Walze des Druckers 137 zugeführt wird, wird mit Farbbildern bedruckt.
Ein optisches Abbild eines Objekts wird zunächst auf dem fotoempfindlichen Teil 110 durch die Verschlußbelichtung der elektronischen Kamera ausgebildet, und Rot- und Blaufarbsignalladungen werden in den Lichtempfangselementen 117a der fotoempfindlichen Blöcke 117 erzeugt, während Grünfarbsignalladungen in den fotoempfindlichen Transferelementen der fotoempfindlichen Transferblöcke 118 erzeugt werden.
Sodann wird der Verschluß einer vorbestimmte Zeit später geschlossen, und Treibersignale Φv&sub1; bis Φv&sub4;, Φs&sub1; bis Φs&sub4; werden jeweils durch eine Treibersteuerschaltung den Transferelektroden 124 bis 127, 129 bis 132 des fotoempfindlichen Teils 110 und des Ladungsspeicherteils 111 zugeführt, um die Grünfarbsignalladungen zum Ladungsspeicherteil 111 zu übertragen. Nach Abschluß der Übertragung aller Ladungen in den fotoempfindlichen Transferblöcken 118 wird die Zuführung der Treibersignale Φv&sub1; bis Φv&sub4;, Φs&sub1; bis Φs&sub2; abgebrochen, und nachdem ein Steuersignal S&sub1; dem Transfertor 112 zugeführt worden ist, um die Kanäle zu öffnen, werden die Treibersignale Φs&sub1; bis Φs&sub4; zugeführt, um Signalladungen, die eine Zeile ausmachen, vom Ladungsspeicherteil 111 zum Horizontalschieberegister 113 zu übertragen. Sodann werden Treibersignale Φh&sub1;, Φh&sub2; dem Horizontalschieberegister 113 zugeführt, um die Grünfarbsignale zum Pufferverstärker 114 zu übertragen. Bevor der Übertragungsvorgang des Horizontalschieberegisters 113 beginnt, werden die Torelemente 120, 121 so eingerichtet, daß sie jeweils durch ein Steuersignal S&sub2;, das von der Treibersteuerschaltung erzeugt wird, ein- und ausgeschaltet werden.
Daher werden, wie in Fig. 9 gezeigt, Grünfarbsignale vom Ausgangsanschluß Q&sub2; zum Grünfarbdruckkopf 139 geleitet, und Grünfarbbildelementdaten äquivalent einer Horizontalabtastung werden auf das Papier gedruckt.
Der vorgenannte Ausgabebetrieb der Grünfarbsignale mittels des Ladungsspeicherteils 111, des Transfertors 112 und des Horizontalschieberegisters 113 wird auf einer Horizontal- Abtastbasis wiederholt, und durch die Relativbewegung des Gründfarbdruckkopfes synchron mit der einen Horizontalabtastung auf dem Papier werden Gründaten ausgedruckt, die äquivalent einem Bild sind.
Nach Abschluß des Grünfarbdatendrucks wird ein Steuersignal TI von der Treibersteuerschaltung zu einem Transfertor 125 (Fig. 7) zugeführt, um die Kanäle zu öffnen und um die Übertragung der Rot- und Blaufarbsignalladungen, die in den fotoempfindlichen Blöcken 117 gespeichert sind, zu den fotoempfindlichen Transferblöcken 118 zu verursachen. Dann werden, nachdem das Transfertor 125 wieder geschlossen ist, alle Rot- und Blaufarbsignalladungen zum Ladungsspeicherteil 112 in derselben Steuerung des Übertragungsvorgangs übertragen, wie der Übertragungsvorgang von den Farbsignalladungen entsprechend grüner Farbe zum Ladungsspeicherteil 111 abläuft.
Nach Abschluß der vorgenannten Übertragung werden die Torelemente 121, 120 der Schalterschaltung 115 vom Steuersignal S&sub2; geöffnet bzw. geschlossen, wie im Falle der Übertragung der vorgenannten Druckfarbsignalladungen, der Signalladungstransfervorgang auf einer Horizontalabtastbasis wird durch den Ladungsspeicherteil 111, das Transfertor 112 und das Horizontalschieberegister 113 wiederholt, und die Wiederholung einer Horizontalabtastung wird synchron durch den Rot- und Blaudruckkopf 138 nach Fig. 9 ausgeführt, so daß Rot- und Blaudaten auf das Papier gedruckt werden. Belichtung und Transfer von Signalladungen mittels des Festkörperbildaufnahmegeräts sind mit dem Druckvorgang des Farbdruckers 137 synchronisiert, wodurch das Farbdrucken unter Verwendung einer elektronischen Kamera erleichtert werden kann.
Darüber hinaus ergibt die Nicht-Existenz der abgeschatteten Horizontaltransferblöcke, wie im Falle eines konventionellen Zeilensprung-Bildaufnahmegeräts, einen Druck mit hervorragender Auflösung in horizontaler Richtung.
Obgleich eine Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Anwendung beim Farbdrucken gegeben worden ist, sei doch angemerkt, daß die Erfindung auch bei der Regenerierung von Standbildern auf Fernsehmonitoren einsetzbar ist.
Obgleich die Anordnung so getroffen worden ist, daß Vier- Phase-Signale dazu verwendet werden, die Transferelektroden in den vorerwähnten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anzusteuern, sind die anwendbaren Signale nicht auf Vier- Phase beschränkt. Beispielsweise sind auch Zwei-Phase-Signale verwendbar. Darüber hinaus sind die Farbfilteranordnung und die Anzahl von Horizontaltransfereinrichtungen nicht auf die in der vorbeschriebenen Ausführungsform Erläuterten beschränkt.
Sowohl in der ersten als auch in der zweiten Ausführungsform ist eine (G) der drei Primärfarben oder eine Komplimentärfarbe in Form von Streifen auf-jedem Filter für den fotoempfindlichen (Vertikal-) Transferblock angeordnet gewesen, und die zwei übrigen Farben (R, B) sind in Form eines Mosaiks angeordnet gewesen. In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 10 gezeigt ist, sind drei Filterarten vertikal in Form von Streifen ausgebildet, und von den drei Farbarten werden zwei für Filter im fotoempfindlichen (Vertikal-) Transferblock verwendet, und die letzte wird für Filter im fotoempfindlichen Block eingesetzt. Im allgemeinen wird kurzwelliges Licht, das heißt die Farbe B, durch Polysilizium, das als Transferelektroden in den fotoempfindlichen (Vertikal-) Transferblöcken des fotoempfindlichen Teils im Rahmentransfersystem weitgehend absorbiert, und daher müssen die Empfindlichkeiten der fotoelektrischen Wandlerelemente, die von den Farben R und G bedeckt sind, in Übereinstimmung mit jener der fotoelektrischen Wandlerelemente, die mit der Farbe B bedeckt sind, herabgesetzt werden, damit die Farben R, G und B entsprechend ausbalanciert sind. Dies führt zu einer Verminderung der Empfindlichkeit des Festkörperbildaufnahmegeräts. Hingegen kann nicht nur die Empfindlichkeit, sondern auch die Auflösung wie im Falle der vorerwähnten Ausführungsformen verbessert werden, indem man die Filter der Farbe B für den fotoempfindlichen Block und jene für die übrigen zwei Farben (R, G) für den fotoempfindlichen Transferblock verwendet. Bezug nehmend auf Fig. 10 wird die dritte Ausführungsform im Detail erläutert. Eine Lichtempfangsteil 201 ist mit fotoelektrischen Wandlerelementen ausgerüstet, die in Form einer Matrix angeordnet sind, und die Lichtempfangszone 201 ist mit einem Mikrofarbfilter bedeckt. Das Mikrofarbfilter trägt drei Farben R, G, B entsprechend jedem fotoelektrischen Wandlerelement. Das Mikrofarbfilter gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Form von Streifen angeordnet, die in vertikaler Richtung gleiche Farbe haben. In Fig. 10 ist die Anordnung der Farben schematisch durch die Bezugszeichen R, G und B angegeben.
Da Aufbau und Funktion eines fotoempfindlichen Blocks und eines fotoempfindlichen Transferblocks oben beschrieben wurden, sind Details des fotoempfindlichen Blocks und des fotoempfindlichen Transferblocks in Fig. 10 nicht dargestellt. Die fotoelektrischen Wandlerelemente, die in diesem Fall unter den Filtern R und G angeordnet sind, spielen von selbst die Rolle eines Ladungstransferelements, wobei jedes mit einer transparenten Polysiliziumelektrode für die Transfersteuerung bedeckt ist. Andererseits ist die Oberfläche eines jeden fotoelektrischen Wandlerelements unter dem Filter B nicht mit der Polysiliziumelektrode bedeckt. Statt dessen ist ein Transfertor 202 zwischen den fotoelektrischen Wandlerelementen für die Farben B und G angeordnet. Folglich wird das fotoelektrische Wandlerelement für die Farbe G so wie für die fotoelektrische Wandlung der Farbe G, den Ladungstransfer der Farbe G und den Ladungstransfer der Farbe B verwendet.
In Fig. 10 ist ein Speicherabschnitt 203 unter dem Lichtempfangsteil 201 angeordnet. Die Signalladungen, die von den fotoelektrischen Wandlerelementen der Farben R/G erzeugt werden, werden nacheinander jeweils zu dem Speicherteil durch die fotoelektrischen Wandlerelemente selbst gesandt. Nach Abschluß des Transfervorgangs werden die Signalladungen, die von den fotoelektrischen Wandlerelementen der Farbe B erzeugt werden, zu den Wandlerelementen der Farbe G durch die Transfertore 202 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Vorbereitung zum Auslesen der Signalladungen vollständig.
In Fig. 10 sind ein Horizontal-CCD 204 für die Farbe B unter dem Lichtempfangsteil 201 und Horizontal-CCDs 205 für die Farbe G und 206 für die Farbe R unter dem Speicherteil 203 gezeigt. In dem Zustand, in dem die Vorbereitung zum Lesen der Signalladungen abgeschlossen ist, werden die Farbe- B-Signalladungen, die in den fotoelektrischen Wandlerelementen der Farbe G gespeichert sind, und die Farbe-G/R-Signalladungen, die im Speicherteil 3 gespeichert sind, nacheinander zu den Horizontal-CCDs 204, 205, 206 entsprechend den jeweiligen Farben übertragen. Die Signalladungen werden aus den Horizontal-CCDs 204, 205, 206 in bekannter Weise ausgelesen.
Das Festkörper-Bildaufnahmegerät dieser Anordnung hat eine Auflösung, die äquivalent jener eines konventionellen FT-Typs ist und etwa dieselbe Lichtempfangsfläche und Lichtempfindlichkeit. Da das Farbe-B-Lichtempfangselement mit keinem transparenten Element versehen ist, hat es darüber hinaus eine Empfindlichkeit, die äquivalent jener ist, die ein konventionelles IT-System bietet. Dementsprechend ist es nicht notwendig, die Empfindlichkeit der anderen Farben herabzusetzen, um die Farben auszubalancieren, und eine extrem hohe Empfindlichkeit ist insgesamt verfügbar.
Da der Speicherteil die Farbe-B-Signalladungen nicht sammeln muß, wird die Fläche, die von Chips eingenommen wird, kleiner als jene, die davon in einem konventionellen FT-System eingenommen wird, und verminderte Genauigkeitsanforderungen bei der Herstellung führen zu einer erhöhten Ausbeute.
Fig. 11 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Mikrofilterfarbanordnung ist bei dieser Ausführungsform derart ausgebildet, daß eine der Primärfarben oder Komplementärfarben vertikal angeordnet ist und die übrigen zwei Farben der Primärfarben oder Komplementärfarben alternierend in vertikaler Richtung angeordnet sind, wobei alle vertikalen Reihen in horizontaler Richtung gesehen alternierend angeordnet sind. Außerdem bestehen die Bildelemente des Festkörperbildaufnahmegerätes, die der ersten Farbe entsprechen, aus den fotoelektrischen Wandlerelementen des FT-Systems, und dementsprechend sind ein Ladungsspeicherteil und ein Horizontal-CCD für die erste Farbe vorgesehen. Andererseits bestehen die Bildelemente, die den zweiten und dritten Farben entsprechen, aus den fotoelektrischen Wandlerelementen des IT-Systems, und daher ist ein Transfertor zwischen dem zweiten/dritten Bildelement und dem ersten Farbelement angeordnet, während ein weiterer Ladungsspeicherteil und ein weiterer Horizontal-CCD für die zweiten/dritten Farben vorgesehen sind. Der Ausgang des ersten Farbbildelements, d. h. des Bildelements am Ende der Ausgangsseite des Bildelements, das mit den zweiten/dritten Farbbildelementen über das Transfertor gekoppelt ist, wird wahlweise in einem der Ladungsspeicherteile gespeichert.
Das CCD-Festkörperbildaufnahmegerät gemäß dieser Ausführungsform arbeitet nach dem FT-Verfahren, soweit die erste Farbe, zum Beispiel G, betroffen ist, und nach dem IT-Verfahren, soweit die zweiten und dritten Farben, z. B. R und B betroffen sind. Die Signalladung, die in dem fotoelektrischen Wandlerelement der Farbe G gebildet wird, wird in den Farbe-G-Speicherteil während der Signaltransferperiode übertragen. Während der vorgenannten Periode bleiben die R/B-Signalladungen in den fotoelektrischen Wandlerelementen. Nachdem alle Farbe-G-Signalladungen in den Speicherteil übertragen worden sind, werden die Farbe-R/B-Signalladungen zu den fotoelektrischen Farbe-G-Wandlerelementen gleichzeitig mittels der Transfertore übertragen. Mit anderen Worten, die fotoelektrischen Farbe-G-Wandlerelemente funktionieren dann als vertikale Ladungsübertrager. Die Farbe-R/B-Signalladungen, die so in die fotoelektrischen Farbe-G-Wandlerelemente übertragen worden sind, werden dann in den Farbe-R- oder -B-Speicherteil während der Signaltransferperiode übertragen. Sobald alle Farbe-R/B-Signalladungen in den Farbe-R- oder -B-Speicherteil übertragen worden sind, werden diese Signalladungen zusammen mit den Farbe-G-Signalladungen, die im Farbe-G-Speicherteil bereitet worden sind, gleichzeitig durch die Horizontalladungstransfereinrichtungen, d. h. die Horizontal-CCDs ausgelesen.
Während die vorgenannten fotoelektrischen Farbe-G-Wandlerelemente als vertikale Ladungstransfereinrichtungen arbeiten, erzeugen sie als fotoelektrische Wandlerelemente die Farbe- G-Signalladungen. Da jedoch der Vertikaltransfer der Signalladungen in den Speicherteil mit extrem hoher Geschwindigkeit stattfindet, ist der Einfluß der Mischung der vertikal übertragenen Signalladungen mit den gerade erzeugten Signalladungen der Farbe G so weit minimiert, daß er vernachlässigbar ist. Dementsprechend ist es unnötig, den Lichtempfangsteil abzuschatten, wie es bei einem konventionellen Element notwendig war, und der Lichtempfangsteil ist so, wie beabsichtigt, für bewegte Bilder einsetzbar.
Wie zuvor erläutert, wird bei dem Festkörperbildaufnahmegerät gemäß dieser Ausführungsform die Farbe G nach dem FT-System verarbeitet, und die Farben R und B werden nach dem IG-System verarbeitet. Gleichzeitig werden die fotoelektrischen Farbe-G- Wandlerelemente als Vertikaltransfereinrichtung auf der Grundlage des IT-Verfahrens verwendet, und zwei Speicherteile für die Farben R und G oder B sind an dem ausgangsseitigen Anschluß der Vertikaltransfereinrichtung vorgesehen, um das Ausgangssignal in einem von ihnen zu speichern.
Bezug nehmend auf die Zeichnungen wird die vorgenannte Ausführungsform erläutert.
In Fig. 11 hat der Lichtempfangsteil fotoelektrische Wandlerelemente, die in Form einer Matrix angeordnet sind, und er ist mit einem Mikrofarbfilter abgedeckt. Das Mikrofarbfilter hat drei Farben R, G, B entsprechend den fotoelektrischen Wandlerelementen. Die Struktur des Mikrofarbfilters gemäß dieser Ausführungsform ist derart, daß sie eine Reihe derselben Farbe, d. h. G in vertikaler Anordnung, aufweist, eine Reihe alternierender Farben R und B als Paar, wobei dieselbe Farbe in der Zeilenrichtung angeordnet ist, und die sog. G-Streifen- R/B-Linien sind sequentiell alternierend in horizontaler Richtung angeordnet. Fig. 11 zeigt eine schematische Anordnung von Farben mit den Bezugzeichen R, G und B. Das fotoelektrische Wandlerelement, das unter dem G-Filter angeordnet ist, spielt auch die Rolle eines Ladungstransferelements, und daher ist die Oberfläche eines jeden fotoelektrischen Wandlerelements mit einer vier-phase-gesteuerten Polysilizium-Transparentelektrode 311 zur Transfersteuerung bedeckt. Andererseits sind die Oberflächen der fotoelektrischen Wandlerelemente unter den R- und B-Filtern offen und nicht mit Polysiliziumelektroden versehen. Statt dessen ist ein Transfertor 312 zwischen jedem der fotoelektrischen Wandlerelemente der Farben R und B und dem fotoelektrischen Wandlerelement der Farbe G angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform funktioniert jedes fotoelektrische Wandlerelement der Farbe G daher in drei Arten: fotoelektrische Wandlung der Farbe G; Ladungstransfer der Farbe G und Ladungstransfer der Farbe R oder B. Der von einer gestrichelten Linie in Fig. 11 umschlossene Teil stellt einen Kanalstopper dar, der in der Siliziumbasis ausgebildet ist, und die fotoelektrischen Elemente und die Ladungstransferelemente, das heißt selbstabtastende CCD-Schieberegister sind in dem von dem Kanalstopper umschlossenen Teil ausgebildet.
In Fig. 11 sind zwei Ladungsspeicherteile 313, 314 unter dem Lichtempfangsteil 310 dargestellt: ein erster Speicherteil 313 ist benachbart dem Lichtempfangsteil 310 und ist mit einem ersten Horizontal-CCD 315 an seinem Ausgangsanschluß ausgerüstet.
Der zweite Speicherteil 314 ist benachbart dem ersten Speicherteil 313 und ist in einet solchen Position angeordnet, daß der erste Horizontal-CCD 315 dazwischen gehalten wird, und ist weiterhin mit einem zweiten Horizontal-CCD 316 an seinem Ausgangsanschluß ausgerüstet.
Transfertore (nicht dargestellt) sind jeweils zwischen dem ersten Speicherteil 313 und dem ersten Horizontal-CCD 315 und zwischen dem ersten Horizotal-CCD 315 und dem zweiten Speicherteil 314 angeordnet, um die Bestimmungen der Signalladungen zu steuern, wie später erläutert wird.
Die von den fotoelektrischen Wandlerelementen der Farbe G erzeugten Signalladungen werden dem ersten Speicherteil 313 durch die fotoelektrischen Wandlerelemente selbst zugeführt. Bei Beendigung des Transfervorgangs werden die von den fotoelektrischen Wandlerelementen der Farben R und B erzeugten Signalladungen zu den leeren fotoelektrischen Wandlerelementen der Farbe G durch das Transfertor 312 gleichzeitig übertragen
Anschließend werden die Farbe-G-Signalladungen, die schon im ersten Speicherteil 313 gespeichert sind, zum zweiten Speicherteil 314 übertragen, und die zu den fotoelektrischen Wandlerelementen der Farbe G übertragenen Farbe-R/B-Signalladungen werden zum ersten Speicherteil 313 gesandt, wodurch Sie zum Auslesen bereit sind. Die Steuerung des Signalladungstransfers ist jedoch nicht auf das vorgenannte Muster beschränkt, und es ist beispielsweise möglich, den Transfer der Farbe-R/B-Signalladungen zu beginnen, nachdem die Farbe- G-Signalladungen zunächst zum zweiten Speicherteil übertragen werden.
Nach Abschluß der Vorbereitung für das Lesen von Signalladungen werden die Farbe-R/B-Signalladungen, die im ersten Speicherteil gespeichert sind, und die Farbe-G-Signalladungen, die im zweiten Speicherteil gespeichert sind, sequentiell zu den Horizontal-CCDs 315, 316 der betreffenden Farben übertragen. Die Signalladungen werden von den Horizontal-CCDs 315, 316 in konventioneller Weise ausgelesen und Halbbildsignale für das NTSC-System werden über Pufferverstärker 317, 318 ausgelesen. Die Farbe-R/B-Signalladungen werden von einer Schalterschaltung (nicht dargestellt) separiert, die in der hinteren Stufe des Pufferverstärkers 317 angeordnet ist.
Obgleich auf ein Farbfilter Bezug genommen worden ist, das aus den drei Primärfarben besteht, versteht man doch sehr einfach, daß die drei Primärfarben durch Komplementärfarben ersetzt werden können.
Das Festkörperbildaufnahmegerät gemäß der vorliegenden Erfindung hat zwei Ladungsspeicherteile, und nachdem alle Signalladungen, die im Lichtempfangsteil erzeugt wurden, zwischen den Speicherteilen verteilt worden sind, werden sie durch jedes Horizontal-CCD ausgelesen. Der Lichtempfangsteil ist daher frei von Abschattung und ist auch für bewegliche Bilder einsetzbar. Weil die Lichtempfangszone in Form eines Hybriden FT-IT-CCD gestaltet ist und ein Filter für jede IT-Vertikaltransfereinrichtung als Lichtempfangsblock angeordnet ist, kann eine Horizontalauflösung erreicht werden, die doppelt so groß ist wie jene eines konventionellen IT-Systems. Da das Lichtempfangselement der Farbe B keine transparente Elektrode aufweist, sind die Nachteile des FT-Systems beseitigt und wird eine Empfindlichkeit geboten, die äquivalent zu der des konventionellen IT-Systems ist. Daher ist es unnötig, die Empfindlichkeit im Vergleich zu den anderen Farben herabzusetzen, um Farbbalance zu erreichen, so daß man eine extrem hohe Empfindlichkeit insgesamt erhält.
Fig. 12 zeigt eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Falle sind zwei Ladungsspeicherteile angeordnet, während ein Lichtempfangsteil sandwichartig dazwischen eingeschlossen ist. Von den drei Primärfarben oder Komplementärfarbfiltern sind zwei zur Verwendung als fotoempfindliche Blöcke im Lichtempfangsteil eingesetzt, und die verbleibenden Farbfilter sind zur Verwendung als (vertikal) Transferblöcke eingesetzt. Im Falle dieser Ausführungsform sind R-Farbfilter in den fotoempfindlichen Transferblöcken eingesetzt, um zu verhindern, daß Polysilizium-Transferelektroden die Empfindlichkeit im Bereich der kurzen Wellenlänge herabsetzen.
Das CCD-Festkörperbildaufnahmegerät gemäß dieser Ausführungsform arbeitet nach dem Vollbildtransfersystem für langwelliges Licht und nach dem Zeilensprungtransfersystem für Licht der mittleren Wellenlänge. Die Verwendung beispielsweise von R.G. B-Streifenfiltern bewirkt, daß die Signalladungen, die in den fotoelektrischen Wandlerelementen der Farbe R erzeugt werden, zum ersten Farbe-R-Signalladungsteil während der Signaltransferperiode übertragen werden. Während jener Periode bleiben die Farbe-G/B-Signalladungen in den fotoelektrischen Wandlerelementen. Wenn alle Farbe-R-Signalladungen in den ersten Speicherteil übertragen sind, werden entweder G- oder B-Signalladungen, beispielsweise Farbe-G-Signalladungen durch die Transfertore in die fotoelektrischen Wandlerelemente der Farbe R übertragen. Das heißt, die fotoelektrischen Wandlerelemente der Farbe R arbeiten dann als Vertikaltransfereinrichtung. Zu diesem Zeitpunkt übertragen die Vertikaltransfereinrichtungen die Farbe B-Signalladungen in einer Richtung entgegengesetzt zur Übertragungsrichtung der vorangehenden Farbsignalladungen und speichern sie im zweiten Signalladungsspeicherteil, der auf der anderen Ausgangsanschlußseite der Vertikaltransfereinrichtung auf der entgegengesetzten Seite des ersten Speicherteils angeordnet ist. Wenn alle Farbe- B-Signalladungen in den zweiten Speicherteil übertragen sind, werden die Farbe G-Signalladungen anschließend wieder durch die Transfertore in die fotoelektrischen Wandlerelemente der Farbe R übertragen. Die Farbe-R/B-Signalladungen werden entsprechend in den Speicherteilen erzeugt, und die Farbe-G-Signalladungen werden auch in den fotoelektrischen Wandlerelementen der Farbe R zur Verwendung als Vertikaltransfereinrichtung bereitet. All diese Signalladungen werden simultan durch die Horizontalladungstransfereinrichtung, d. h. Horizontal-CCD, ausgelesen.
Das auf den Lichtempfangsteil einfallende Licht muß selbstverständlich durch eine Abschattungseinrichtung, zum Beispiel einen mechanischen Verschluß, während des Transfers der vorgenannten Ladungen abgehalten werden.
Das Festkörperbildaufnahmegerät gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet nach dem FT-System in bezug auf die langwellige Lichtfarbe und nach dem IT-System in bezug auf die Lichtfarben mittlerer und kurzer Wellenlänge. Im IT-System arbeiten die fotoelektrischen Wandlerelemente für das langwellige Licht jedoch als die Vertikalladungstransfereinrichtung zum Übertragen der Signalladungen des Lichts kurzer und mittlerer Wellenlänge.
Weil eine Vertikaltransfereinrichtung dazu verwendet wird, die Signalladungen kurzer und mittlerer Wellenlänge nacheinander auszulesen, sind darüber hinaus die Schwellenwertspannungen Vth der Transfertore voneinander verschieden eingestellt. Weiterhin sind zwei Signalladungsteile und drei Horizontal-CCDs vorgesehen, um alle Signalladungen gleichzeitig auszulesen.
Diese Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Fig. 12 ist eine schematische Darstellung des Festkörperbildaufnahmegerätes gemäß der vorliegenden Ausführungsform, und Fig. 13 ist eine vergrößerte Darstellung des Lichtempfangsteils. Der Lichtempfangsteil 401 hat fotoelektrische Wandlerelemente, die in Form einer Matrix angeordnet und mit einem Mikrofarbfilter bedeckt sind. Das Mikrofarbfilter hat drei Farben entsprechend den jeweiligen fotoelektrischen Wandlerelementen. Der so angeordnete Mikrofarbfilm ist mit einer Streifenanordnung versehen, in der dieselbe Farbe vertikal angeordnet ist. Die Bezugszeichen R.G.B zeigen die schematische Anordnung der Farben.
Die Anordnung der Farben R.G. und B ist derart, daß mehrere Kombinationen der Farbe R und der parallelen Farben G und b zu beiden Seiten davon horizontal angeordnet sind. Das fotoelektrische Wandlerelement, das unter jedem R-Filter angeordnet ist, ist in Übereinstimmung mit dem FT-System ausgebildet, und da das Element selbst auch die Rolle eines Ladungstransferelementes spielt, sind die fotoelektrischen Wandlerelemente mit vier-phase-gesteuerten (Φv&sub1; bis Φv&sub4;) transparenten Elektroden 421 bis 424 aus Polysilizium für die Transfersteuerung bedeckt. Andererseits sind die fotoelektrischen Wandlerelemente unter den Filtern G, B in Übereinstimmung mit dem IT-System ausgebildet, und dementsprechend sind ihre Oberflächen offen und mit keinen Polysiliziumelektroden versehen. Statt dessen sind Transfertore 431, 432 jeweils zwischen den fotoelektrischen Farbe-B/G-Wandlerelementen und den fotoelektrischen Farbe-R-Elementen angeordnet. Die Schwellenspannungen Vth der Transfertore 431, 432 sind derart eingerichtet, daß sie voneinander verschieden sind und in dieser Ausführungsform eingestellt sind als Farbe BVth < Farbe GVth. Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß das fotoelektrische Farbe-R-Wandlerelement in drei Arten arbeitet: als fotoelektrischer Farbe-R-Wandler; als Farbe-B-Ladungsübertrager und als Farbe-G-Ladungsübertrager.
In Fig. 13 stellt der mit schraffierten Linien markierte Bereich einen Kanalstopper dar, der auf der Siliziumbasis ausgebildet ist, und in dem von dem Kanalstopper umschlossenen Bereich sind fotoelektrische Wandlerelemente und die Ladungstransferelemente, das heißt selbstabtastende CCD-Schieberegister, ausgebildet.
Wie in Fig. 12 gezeigt, ist ein erster Farbe-R-Signalspeicherteil 403 oberhalb des Lichtempfangsteils 401 über ein Horizontal-CCD 402 angeordnet. Ein zweiter Farbe-B-Signalspeicherteil 405 ist unter dem Lichtempfangsteil 401 über ein Farbe-G-Horizontal-CCD 404 angeordnet und am Ausgangsanschluß des zweiten Ladungsspeicherteils 405 ist ein Farbe-B-Horizontal-CCD 406 vorgesehen.
Die von den fotoelektrischen Farbe-R-Wandlerelementen erzeugten Ladungen werden sequentiell von den Zeilen der Reihe nach dichter zu der ersten Signalspeicherseite zum Speicherteil 403 gesandt (angedeutet durch einen Pfeil ). Nach Beendigung des Transfervorgangs werden die von den fotoelektrischen Farbe-B-Wandlerelementen erzeugten Signalladungen feldweise durch die Transfertore 431 zu den geleerten fotoelektrischen Farbe-R-Wandlerelementen verschoben (angedeutet durch einen Pfeil ). Da zu diesem Zeitpunkt die Schwellenspannungen zum Öffnen der Transfertore 431, 432 so eingerichtet sind, wie oben beschrieben, daß Vth für die Farbe B kleiner als Vth für die Farbe G ist, wird nur das Tor 431 für die Farbe B geöffnet, wenn die niedrigere Spannung (Vth für die Farbe B) angelegt wird. Die Farbe-B-Signalladungen, die so feldweise auf die fotoelektrischen Farbe - R-Wandlerelemente verschoben worden sind, werden anschließend in der zur Transferrichtung der Farbe R entgegengesetzten Richtung unter Steuerung der Transferelektroden ΦV&sub1; bis ΦV&sub4; übertragen und zum zweiten Signalspeicherteil 405 gesandt (durch einen Pfeil ) angedeutet. Nach Beendigung des Transfervorgangs wird die die vorangehende Schwellenspannung überschreitende Spannung angelegt, um die Transfertore 432 zu öffnen. Obgleich die Farbe- B-Transfertore auch geöffnet werden, erwächst zu diesem Zeitpunkt ein Problem, weil die Farbe-B-Signalladungen bereits entladen worden sind. Die in den fotoelektrischen Farbe-G- Wandlerelemente durch die Farbe-G-Transfertore 432 erzeugten Ladungen werden schließlich feldweise auf die fotoelektrischen Farbe-R-Wandlerelemente verschoben (angedeutet durch einen Teil ). Die Vorbereitungen zum Auslesen aller Farbsignalladungen sind dann abgeschlossen. Nach Abschluß der Vorbereitungen für das Auslesen der Signalladungen werden die in den fotoelektrischen Farbe-G-Wandlerelementen gespeicherten Farbe-G-Signalladungen, die im ersten Speicherteil 403 gespeicherten R-Signalladungen und die im zweiten Speicherteil 405 gespeicherten Farbe-B-Signalladungen nacheinander auf die entsprechenden Horizontal-Farbe-CCDs 402, 404, 406 übertragen. Die Signalladungen werden von den Horizontal-CCDs 402, 404, 406 in bekannter Weise ausgelesen.
Die Öffnungsfläche in der Oberfläche eines jeden fotoelektrischen Wandlerelements der Farben G/B ist so eingestellt, daß eine geeignete Farbbalance entsprechend ihren Empfindlichkeiten erzielt wird. Obgleich in der vorgenannten Ausführungsform die Schwellenspannungen der Transfertore 431, 432 für die Farben B/G voneinander verschieden eingestellt sind, können sie mit gleichmäßiger Spannung gesteuert werden, wobei die Verdrahtung separat angeordnet ist. Jenes Verfahren ist aber jedoch nicht immer vorteilhaft, weil die Verdrahtung kompliziert wird. Darüber hinaus kann die Reihenfolge, in der die Signalladungen der Farben B/G feldweise verschoben werden oder die Auswahl der im zweiten Signalspeicherteil gespeicherten Signalladungen verändert sein. Weiterhin ist die Anordnung der Positionen der betreffenden Horizontal-Farb-CCDs 402, 404, 406 nicht auf die beschränkt, die in Fig. 12 dargestellt ist.
Es versteht sich, daß die vorliegende Ausführungsform auf das Festkörperbildaufnahmegerät anwendbar ist, das Komplimentärfarbfilter aufweist.
Das Festkörperbildaufnahmegerät gemäß der vorliegenden Erfindung bietet realtiv gesteigerte Empfindlichkeit durch die Übertragung hochempfindlicher langwelliger Signalladungen nach dem FT-System und niedrigempfindlicher mittel- und kurzwelliger Signalladungen nach dem IT-System, wobei die Gesamtfarbbalance verbesserbar wird.
Bei einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in Fig. 14 gezeigt ist, kann der Einfluß von Polysiliziumtransferelektroden in gleicher Weise eliminiert werden. In anderen Worten, die Oberfläche eines jeden fotoelektrischen Elements ist vollständig wenigstens für das entsprechende kurzwellige Licht bei dieser Ausführungsform offen und nicht mit einer Polysilizium-Transferelektrode bedeckt. Dementsprechend arbeitet sie nach dem Zeilensprungtransfer-(IT) System, während der Aufnehmerteil aus Virtuell- Phase-CCDs besteht, soweit lang- oder mittelwelliges Licht betroffen ist. Dementsprechend ist der Ladungstransfervorgang derart, daß die Signalladungen, die in den fotoelektrischen Farbe-R/G-Wandlerelementen für Licht langer oder mittlerer Wellenlänge gebildet werden, einphasig durch Virtuell-Phase-Elektroden angesteuert und während der Signaltransferperiode in einen Signalspeicherteil übertragen. Während einer Periode bleiben die Farbe-B-Signalladungen vom kurzwelligen Licht in den fotoelektrischen Wandlerelementen. Nachdem alle Farbe-R- oder -G-Signalladungen in einen Signalspeicherteil übertragen sind und weiter von einem Horizontal-CCD ausgelesen sind, werden die Farbe-B-Signalladungen feldweise in die fotoelektrischen Wandlerelemente der Farbe R oder G verschoben. Mit anderen Worten, die fotoelektrischen Wandlerelemente der Farbe R oder G arbeiten als Vertikaltransferleitung der Farbe B und übertragen die Farbe- B-Signalladungen zum Signalspeicherteil wie im Falle der Farbe R oder G. Die Farbe-B-Signalladungen werden dann durch das Horizontal-CCD ausgelesen.
Das auf den Aufnahmeteil während der vertikalen Farbe-B-Übertragung einfallende Licht muß selbstverständlich durch eine Abschattungseinrichtung, wie einen mechanischen Verschluß, abgeschattet werden.
Wie oben erläutert, hat jede Polysilizium-Transferelektrode ein dem Bildaufnahmegerät gemäß der vorliegenden Erfindung ein vollständig offenes Fenster, soweit wenigstens eine kurzwellige Farbe betroffen ist, und ein teilweise geöffnetes Fenster aufgrund der Virtuell-Phasen-Elektrode bezüglich des langwelligen oder mittelwelligen Lichts, wodurch die Empfindlichkeit als Ganzes verbessert ist und die Empfindlichkeit für kurzwelliges Licht weiter verbessert ist.
Bezug nehmend auf die begleitende Zeichnung wird die Ausführungsform der Erfindung im Detail beschrieben.
Fig. 14 zeigt eine Strukturdarstellung des Aufnahmeteils eines Bildaufnahmegeräts, das die vorliegende Erfindung verkörpert.
Der Bildaufnahmeteil 510 hat fotoelektrische Wandlerelemente, die in Form einer Matrix angeordnet sind, und ist mit einem Mikrofarbfilter bedeckt. Der so gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnete Mikrofarbfilter ist mit einer Streifenanordnung ausgebildet, in der die gleiche Farbe vertikal angeordnet ist. Die Bezugszeichen R, G und B zeigen die schematische Anordnung der Farben. Die fotoelektrischen Wandlerelemente selbst, die unter den R/G-Filtern angeordnet sind, spielen die Rolle von Ladungstransferelementen, und der Transfervorgang wird durch die einphasig angesteuerten Virtuell-Phasen-CCDs ausgeführt. Mit anderen Worten, der Virtuell-Phasen-CCD-Aufbau ist derart, wie in Fig. 16 gezeigt, die die konventionellen Elemente zeigt, daß eine der zwei zweiphasengesteuerten Elektroden als eine Diffusionsschicht (virtuelle Elektrode) innerhalb des Kanals verwendet wird und ein offenes Fenster 2 für jenen Teil vorgesehen ist. Weil darüber hinaus die gleichzeitige Verwendung der Elektrode als eine virtuelle Elektrode nicht ausreichend ist, um sie zufriedenstellend zu treiben, wird die Basisdichte durch Ioneninjektion verändert, wodurch es für die Signalladungen erleichtert ist, in den Bereich unter der virtuellen Elektrode und zur nächsten Elektrode überzugehen. Andererseits funktioniert das fotoelektrische Wandlerelement selbst eines jeden Bildelements entsprechend der Farbe B nicht als Ladungsübertrager. Daher ist die Oberfläche jedes Elements frei von einer Polysilizium-Transferelektrode 502 und ist mit einem vollständig offenen Fenster 504 versehen. Die von der Farbe B resultierenden Signalladungen werden vertikal durch die dazu benachbarten Farbe-R-Transferleitungen übertragen. Dementsprechend sind Transfertore 505 zwischen den fotoelektrischen Farbe-B/R-Wandlerelementen angeordnet, um die feldweise Verschiebung der Farbe-B-Signalladungen zu beeinflussen. Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß das fotoelektrische Element der Farbe R gemäß der vorliegenden Erfindung in drei Arten arbeitet, als fotoelektrischer Wandler für die Farbe R, als Ladungsübertrager und als Farbe-B-Ladungsübertrager.
In Fig. 15 ist der Teil, der durch schraffierte Linien bezeichnet ist, ein Kanalstopper, der auf der Siliziumbasis ausgebildet ist, und in dem von dem Kanalstopper umschlossenen Bereich sind fotoelektrische Elemente und Ladungstransferelemente ausgebildet, d. h. selbstabtastende CCDs mit Virtuell-Phasen-Elektrodenaufbau.
Die von den fotoelektrischen Farbe-R/G-Wandlerelementen erzeugten Ladungen werden nacheinander von einem nahe einem Signalspeicherteil (nicht dargestellt) gelegenen Ausgangsanschluß zum Speicherteil über die entsprechenden fotoelektrischen Wandlerelemente selbst gesandt. Angedeutet durch einen Pfeil ). Nach Abschluß des Transfers aller Ladungen der Farben R/G werden die Signalladungen sequentiell von einem Horizontal-CCD ausgelesen. Nach Abschluß einer Serie Transfer- und Auslesevorgängen bezüglich der Farben R und G werden die Signalladungen, die von den fotoelektrischen Wandlerelementen der Farbe B erzeugt werden, feldweise in die geleerten fotoelektrischen Wandlerelemente der Farbe R durch die offenen Transfertore 505 verschoben (angedeutet durch einen Pfeil ). Die feldweise auf die fotoelektrischen Wandlerelemente der Farbe R verschobenen Signalladungen der Farbe B werden wie im Falle der Ladungen der Farben R oder G vertikal verschoben (angedeutet durch einen Pfeil ) und dann durch das Horizontal-CCD ausgelesen.
Obgleich eine Beschreibung vom Ladungsspeicherteil gegeben worden ist, auf den die Ladungen in der vorgenannten Ausführungsform übertragen werden, kann der Speicherteil weggelassen werden, d. h. die Ausführungsform kann so aufgebaut sein, daß nur der Aufnahmeteil und die Horizontal-CCDs einen VPCCD bilden, der im sogenannten Vollrahmenmode arbeitet.
Fig. 15 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der jedes fotoelektrische Wandlerelement der Farbe G von Fig. 14 keine Polysiliziumelektrode 506 hat, wie im Falle der Farbe B, sondern ein vollständig geöffnetes Fenster 507. Dementsprechend wird eine Transferleitung der Farbe R für den Ladungstransfer verwendet. Aus dem vorgenannten Grund ist ein Transfertor 8 zwischen jedem der fotoelektrischen Wandlerelemente der Farbe G und jedem der fotoelektrischen Wandlerelemente der Farbe R angeordnet, wie im Falle des Transfers der Farbe B. Der Transfer des Signals erfolgt sequentiell bezüglich der Farben B oder G nach der Farbe R. Weil das Transfertor 509 zwischen den Farben B und R und das Transfertor 508 zwischen den Farben G und R am simultanen Arbeiten gehindert werden sollen, werden dementsprechend ihre Schwellenspannungen voneinander verschieden eingestellt.
Wie oben erläutert, ist eine Teilöffnung an jeder virtuellen Elektrode vorgesehen, indem man dem Aufnahmeteil den VPCCD- Aufbau in dem Festkörperbildaufnahmegerät gibt, das die vorliegende Erfindung verkörpert, um die Empfindlichkeit auf seiner Seite langwelligen Lichts zu steigern, und durch Ausbilden einer vollständigen Öffnung frei von der Transferelektrode auf der Seite kurzwelligen Lichts ist ein Element erhältlich, das eine höhere Empfindlichkeit aufweist, als das einfache VPCCD-Element. Darüber hinaus existiert im wesentlichen nur eine Transferelektrodenschicht wegen des VPCCD, sein Aufbau kann vereinfacht werden.
Die Fig. 17 und 18 zeigen eine siebente Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 17 hat das Festkörperbildaufnahmegerät gemäß der vorliegenden Erfindung grob denselben Aufbau wie der eines Zeilensprung-Transfer-CCD. In der fotoelektrischen Wandlereinrichtung 601 ist kein fotoelektrisches Wandlerelement 603 mit einer Polysilizium-Transferelektrode 603 bedeckt und hat ein vollständig geöffnetes Fenster. Darüber hinaus ist es mit einem Mikrofarbfilm versehen, der die gleiche Farbe in der horizontalen Richtung hat und alternierend zwei Farben in der vertikalen Richtung. Außerdem ist dasselbe Mikrofarbfilter auf jedem Vertikaltransferweg 605 angeordnet, der mit dem fotoelektrischen Wandlerelement 603 über ein Transfertor 604 verbunden ist. In diesem Falle bezeichnen die Bezugszeichen R, G, B das Konzept der Anordnung der vorgenannten Farbfilter. Dementsprechend überträgt der vorgenannte Vertikal-Transferkanal 605 nicht nur die in der fotoelektrischen Wandlereinrichtung 601 gebildete Ladung, sondern auch eine fotoelektrische Wandlung selbst.
In dem Element gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Horizontal-Überlauf (OFD) 607 zwischen jedem Vertikaltransferkanal 605 und einem benachbarten vertikalen fotoelektrischen Wandlerelementzug über ein Überlaufsteuertor (OFCG) 606 vorgesehen, das eine Überlaufpotentialbarriere bildet.
Die fotoelektrischen Wandlerelemente 603, die in Form einer Matrix auf dem Substrat angeordnet sind, sind voneinander durch Potentialbarrieren 608 getrennt, und jeder Bildelementzug, der aus dem vertikalen fotoelektrischen Wandlerelement 603 und dem vertikalen Transferkanal 605 besteht, ist durch den Kanalstopper isoliert.
Wie in Fig. 18 gezeigt, ist die fotoelektrische Wandlereinrichtung 1 mit dem p-n-Übergang versehen, und ein nPN&spplus;-Aufbau ist zwischen dem fotoelektrischen Wandlerelement und dem Substrat vom n-Typ ausgebildet, wie in Fig. 18 gezeigt. Weiterhin wird die gegebene umgekehrte Vorspannung VSUB zwischen die p-Senke und das n-Substrat angelegt, so daß der Vertikalüberlauf-Abzug (VOD) gebildet wird.
Fig. 19 zeigt ein Potentialprofil des festen Bildaufnahmeelements dieses Aufbaues.
Das OFCG ist niedriger als das Potential des Transfertors 604, das mit der Ladung gespeichert ist, dargestellt durch eine durchgehende Linie und stets höher eingestellt, als das maximale Potential des Vertikaltransferkanals 605, vertikal bewegt durch die Takteingabe, wie mit einer gestrichelten Linie gezeigt. Wenn dementsprechend eine übermäßige Ladung in dem Vertikaltransferkanal 605, der als eine fotoelektrische Wandlereinrichtung funktioniert, erzeugt wird, dann springt die Ladung über das OFCG und wird vom OFD absorbiert. Das Potential des Kanalstoppers benachbart dem Bildelement ist weiter höher eingestellt als das des OFCG zu jenem Zeitpunkt, und daher wird die übermäßige Ladung daran gehindert, in das dazu benachbarte Bildelement einzuströmen. Wenn andererseits in einer Verarmungsschicht unter dem fotoelektrischen Wandlerelement 603, das durch die Zuführung der vorbestimmten umgekehrten Vorspannung VSUB vollständig verarmt wird, erzeugt wird, dann werden die p-Senke und das n-Substrat in Vorwärtsrichtung vorgespannt, und die Ladung wird von dem Substrat absorbiert.
Wenn die p-Senke unter dem fotoelektrischen Wandlerelement dann tiefer eingestellt wird als die Potentiale des Transfertors 604 und des Kanalstoppers 609, dann wird die übermäßige Ladung daran gehindert, in das benachbarte Bildelement und den Vertikaltransferkanal 605 zu fließen, sondern veranlaßt, vollständig in das Substrat zu fließen.
Fig. 20 zeigt eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der das VOD, das unter dem fotoelektrischen Element gemäß den Fig. 17 bis 19 angeordnet ist, durch einen seitlichen Überlaufabfluß (LOD) ersetzt ist, um die übermäßige Ladung zu absorbieren, die in der fotoelektrischen Wandlereinrichtung erzeugt wird. Mit anderen Worten, ein erstes OFCG 626 und ein erstes OFD 627 sind längs eines Vertikaltransferkanals 625 wie in der vorgenannten Ausführungsform angeordnet, während ein zweites OFD 637 längs des vertikalen fotoelektrischen Wandlerelementzuges gegenüber einem Transfertor 624 angeordnet ist, wie die vertikale Transferkanalseite 625 über ein zweites OFCG 636. Zu diesem Zeitpunkt ist das Potential des zweiten OFCG 636, wenn mit Ladung gespeichert, leicht niedriger eingestellt als das des Transfertors 624, so daß die vom fotoelektrischen Wandlerblock 621 erzeugte übermäßige Ladung von dem zweiten OFD 637 absorbiert wird, bevor sie in den Vertikaltransferkanal 625 strömt.
Weil, wie oben ausgeführt, das Festkörperbildaufnahmegerät gemäß jener Ausführungsformen zusätzlich zu den fotoelektrischen Wandlerelementen mit den Einrichtungen zum Absorbieren der übermäßigen Ladung versehen ist, die in dem als fotoelektrischer Wandler funktionierenden Vertikaltransferkanal erzeugt wird, kann das Überstrahlungsphänomen vollständig unterdrückt werden, und die überstrahlungsfesten Eigenschaften des Gerätes als Ganzes werden verbessert. Außerdem ist der Vertikaltransferkanal mit dem Mikrofilter ausgerüstet und verwendet ihn als einen fotoempfindlichen Block, wodurch hohe Bildauflösung und Empfindlichkeit erreichbar sind.
Fig. 21 zeigt eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die dazu gedacht ist, das Überstrahlen auf die vertikale (fotoempfindliche) Transferleitung gemäß den siebenten und achten Ausführungsformen durch Verwendung anderer Einrichtungen mit Sicherheit zu verhindern.
Fig. 21 ist eine Draufsicht auf den Hauptteil des Festkörperbildaufnahmegerätes, an dem eine Überstrahlungsverhinderungseinrichtung gemäß dieser Ausführungsform angewendet ist.
Dieses Festkörperbildaufnahmegerät verwendet eine Vertikaltransferleitung 701 als einen fotoempfindlichen Block durch Anordnung eines Mikrofilters auf der Vertikaltransferleitung 701 des konventionellen Zeilensprung-Transfer-CCDs, wie im Falle einer fotoelektrischen Wandlereinrichtung 702.
Spezieller gesagt, die vorgenannte Vertikaltransferleitung 701 wird von mehreren Polysilizium-Transferelektroden Φ&sub1; bis Φ&sub4; vier-phase-getrieben, die längs einer horizontalen Richtung entsprechend Transferelementen angeordnet sind, um Signalladungen, die von der Vertikaltransferleitung selbst im Transfermode gespeichert sind oder jene, die fotoelektrisch durch Fotodioden der fotoelektrischen Wandlereinrichtung umgewandelt und bildfeldweise durch ein Transfertor 703 verschoben worden sind, zu übertragen.
Andererseits wird ein Bildelement von den vier Elektroden Φ&sub1; bis Φ&sub4; gebildet, die vertikal benachbart zueinander in der vorgenannten Vertikaltransferleitung 701 angeordnet sind, und durch das Transfertor 703 und einen Kanalstopper 404 und durch eine Potentialsperre, die unter der Elektrode erzeugt wird, an die eine Spannung niedrigen Pegels angelegt worden ist, jeweils umschlossen in horizontaler und vertikaler Richtung.
Mit anderen Worten, eine Spannung hohen Pegels wird an die mittleren beiden Elektroden (Φ&sub2;, Φ&sub3;) von den vier Elektroden Φ&sub1; bis Φ&sub4; angelegt, die vertikal benachbart zueinander angeordnet sind, und die Spannung niedrigen Pegels wird an jene (Φ&sub1;, Φ&sub4;) zu beiden Seiten angelegt, wodurch die fotoelektrisch umgewandelten Signalladungen unter den zwei Elektroden Φ&sub2;, Φ&sub4; mit herabgesetztem Potential gespeichert werden.
Bei dem Verfahren zur Unterdrückung von Überstrahlung wird von den vier Polysiliziumtransferelektroden Φ&sub1; bis Φ&sub4; die Elektrode Φ&sub1;, die die Rolle einer Potentialsperre im Speicherbetrieb ausführt, ohne als Transfertor 703 der Fotodioden zu funktionieren, mit der Vorspannung versorgt, die in der Wechselstromphase überlagert wird. Spezieller gesagt, im Speicherbetrieb werden die überschüssigen Ladungen, die wegen der Überstrahlung von den zwei Elektroden Φ&sub2;, Φ&sub3; überlaufen, veranlaßt, durch die Elektrode (Φ&sub1;) zu positiven Löchern rückgekoppelt zu werden, versorgt mit der Vorspann-Wechselspannung und in Schwingung versetzt, und an der Schnittstelle zwischen dem Siliziumoxidfilm unter der Elektrode und der Basis eliminiert.
Fig. 22 zeigt den Spannungspegel, der im Speicherbetrieb jeder Elektrode zugeführt wird.
Das vorgenannte Festkörperbildaufnahmegerät wird durch den Schaltvorgang am Verschluß eines fotographischen Gerätes, das den Bildaufnehmer enthält, belichtet. Als Folge davon arbeitet das Gerät im Speicherbetrieb während der Belichtung durch den Verschluß und die Gleichspannung hohen Pegels, d. h. etwa 2 bis 15 V werden an die Transferelektroden (Φ&sub2;, Φ&sub3;) während dieser Zeit angelegt. Andererseits wird der einen Elektrode (Φ&sub4;), die als Sperre wirkt, eine Spannung zwischen beispielsweise 0 bis -9 V zugeführt und auf niedrigen Pegel gehalten. Außerdem wird die andere eine Elektrode (Φ&sub1;) zur Verwendung als Sperre ebenfalls mit einer Spannung von beispielsweise 0 bis 5 V versorgt und auf niedrigen Pegeln gehalten, und eine Wechselvorspannung, die zwischen beispielsweise +4 und -7 V liegt, wird darauf überlagert.
Selbst wenn die Wechselvorspannung der einen Elektrode (Φ&sub1;) zugeführt wird, um sie zum Schwingen zu bringen, wird die Ladung des anschließenden Bildelements dadurch nicht beeinträchtigt. Dies rührt daher, daß die Sperrelektrode (Φ&sub4;) des anschließenden Bildelements benachbart zur Elektrode (Φ&sub1;) angeordnet ist und mit der vorgenannten Wechselvorspannung versorgt ist.
Wenn die Wechselvorspannung der einen der Elektroden zugeführt wird, um die in der Vertikaltransferleitung erzeugte Überstrahlung zu unterdrücken, nur wenn der Verschluß geöffnet wird, um das Element zu belichten, wird das Element anschließend in den Transfermode gebracht, und die Transferelektroden Φ&sub1; bis Φ&sub4; werden mit dem Takteingang angesteuert.
Als Mittel zum Unterdrücken der Überstrahlung in den fotoelektrischen Einrichtungen kann ein VOD oder LOD benutzt werden.
Bei dem Überstrahlungsunterdrückungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform kann die Überstrahlung unterdrückt werden, die auf der Vertikaltransferleitung erzeugt wird, die das Festkörperbildaufnahmegerät als fotoempfindlichen Block verwendet. Außerdem stellt jenes Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, das sich von jenem unterscheidet, das das LOD längs der Vertikaltransferleitung beispielsweise vorsieht, eine Verbesserung der Überstrahlungseigenschaften ohne Herabsetzung des Öffnungsverhältnisses sicher.
Fig. 23 zeigt eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Festkörperbildaufnahmegerät ein Zeilensprungtransfer-CCD als Vertikaltransferleitung für die fotoelektrische Wandlung verwendet. Genauer gesagt, das vorgenannte Gerät enthält fotoelektrische Wandlereinrichtungen, bestehend aus einer Vielzahl Fotodioden 810, die in der Form einer Matrix angeordnet sind, aus Vertikaltransferleitungen, die vertikal längs einer Reihe der Fotodioden 810 angeordnet sind, einem Horizontal-CCD 812 am Ausgangsanschluß jeder Vertikaltransferleitung, und einer Ausgangsschaltung 813. Die mit dem Vertikal-CCD ausgebildete Vertikaltransferleitung 811 ist von demselben Mikrofilter bedeckt, wie es für den Fotodiodenblock verwendet wird.
Das Mikrofilter ist zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt.
Die Vertikaltransferleitung 811 ist derart, daß zum Zeitpunkt der Belichtung ein Bildelement gebildet wird aus vier Polysiliziumtransferelektroden, die vertikal benachbart zueinander angeordnet und horizontal durch Transfertore 804 unterteilt sind, die jeweils zwischen einem Kanalstopper 803 und der fotoelektrischen Wandlereinrichtung angeordnet sind, und weiterhin vertikal durch die Potential sperren unter beiden Elektroden (ΦV&sub1;, ΦV&sub4;) unterteilt, die mit einer Spannung niedrigen Pegels versorgt sind. Darüber hinaus sind Potentialsenken unter den mittleren zwei Elektroden (ΦV&sub2;, ΦV&sub3;) vorgesehen, die mit einer Spannung hohen Pegels zum Zwecke der Ladungsspeicherung versorgt sind.
Der wirksame fotoempfindliche Block der so aufgebauten Vertikaltransferleitung 811 ist so definiert, daß er mit derselben Lichtmenge gesättigt wird, wie die Fotodiode 810.
Wie in Fig. 24 gezeigt, sind die fotoempfindlichen Eigenschaften der Fotodiode 10 und der Vertikaltransferleitung unterschiedlich, und die Vertikaltransferleitung wird mit einer Belichtungsmenge gesättigt, die kleiner ist als jene, die der Fotodiode zugeführt wird. Aus der Zeichnung geht hervor, daß der Sättigungspunkt der Vertikaltransferleitung mit dem der Fotodiode 810 gleichgemacht werden kann, wenn man die fotoempfindliche Fläche der Vertikaltransferleitung schmaler macht.
Daher ist eine Abschattungseinrichtung 814 auf dem Element vorgesehen, um das Flächenverhältnis des wirksamen fotoempfindlichen Blocks der Vertikaltransferleitung und die Öffnung der Fotodiode 810 abzuklären.
Ein Aluminiumfilm wird als Abschattungseinrichtung 814 verwendet und zwischen der Elementfläche, wo die Vertikaltransferleitung 811 und die Fotodiode 810 ausgebildet sind, und dem Farbfilter angeordnet.
Der Abschattungsteil der Abschattungseinrichtung 814 wird natürlich in Anbetracht des Fotoabsorptionsverhältnisses der Fotosiliziumelektroden (ΦV&sub1; bis ΦV&sub4;) und des Farbfilters bestimmt, und der vertikale wirksame fotoempfindliche Block eines fotoempfindlichen Elements ist klar so definiert, daß verhindert wird, daß Ladungen unterhalb der äußeren Sperrelektroden der vorgenannten Vierpolisiliziumelektroden auf der Vertikaltransferleitung erzeugt werden.
Als die vorgenannte Abschattungseinrichtung 814 kann ein lichtreflektierendes oder lichtundurchlässiges Material verwendet werden, und als das lichtreflektierende Material können das vorgenannte Aluminium und ein Metall, wie beispielsweise Chrom, in Form einer Schicht aufgebracht werden, oder man kann von Polyimid, vermischt mit Bariumsulfat oder Titandioxyd, Lithopone, Mica, Al&sub2;O&sub3;, MgO, ZnO oder diamanthaltiges Polyimid verwenden. Darüber hinaus kann als lichtreflektierendes Material organische oder anorganische Farbpigmente enthaltendes Polyimid verwendet werden.
Obgleich in der vorgenannten Ausführungsform die Abschattungseinrichtung als zwischen der Elementfläche und dem Farbfilter liegend beschrieben worden ist, kann diese Einrichtung doch auch auf dem Farbfilter angeordnet sein.
Im allgemeinen wird die fotoelektrische Umwandlung gerade unterhalb der Sperrelektroden (ΦV&sub1;, ΦV&sub4;) auf der Vertikaltransferleitung ausgeführt, und die so erzeugten Ladungen werden zur Unterseite der Mittenelektroden (ΦV&sub2;, ΦV&sub3;) bewegt, denen die Spannung hohen Pegels zugeführt wird, und darin gespeichert. Weil sie praktisch so funktioniert, als ob der fotoempfindliche Block ausgeweitet wäre, wird dementsprechend die Sättigung beschleunigt und mit einer Belichtungsmenge abgeschlossen, die verschieden und kleiner als jene ist, die der Fotodiode zuführbar ist. Der Unterschied im fotoempfindlichen Wirkungsgrad zwischen der Vertikaltransferleitung und der Fotodiode verursacht die Verschlechterung in der Farbbalance, insbesondere der Weißfarbbalance im Schlaglichtteil. Das Oberflächenverhältnis der fotoempfindlichen Fläche der fotoempfindlichen Wandlereinrichtung zu jener der Vertikaltransferleitung ist jedoch bei dieser Ausführungsform klar definiert und so gewählt, daß beide Sättigungspunkte miteinander übereinstimmen, so daß der Weißfarbabgleich im Schlaglichtteil nahe dem Sättigungspunkt mit hervorragender Farbreproduzierbarkeit speziell sichergestellt ist.
Bei den vorgenannten Ausführungsformen, wie in den Fig. 1 bis 24 gezeigt, sind der Aufbau und die Funktion der fotoempfindlichen Einrichtung und des Ladungsspeicherteils des Festkörperbildaufnahmegeräts im Detail erläutert worden. Nachfolgend werden das Verfahren zum Lesen von Ausgangssignalen von dem Festkörperbildaufnahmegerät, das Aufzeichnen so ausgelesener Daten und die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine elektronische Standbildkamera erläutert.
Die Fig. 25 bis 27 zeigen das Verfahren zum Lesen von Ausgangssignalen von dem Festkörperbildaufnahmegerät und zum Aufzeichnen so ausgelesener Daten.
Fig. 25 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau des Festkörperbildaufnahmegeräts zur Ausführung des Verfahrens zeigt. In Fig. 25 sind die fotoelektrischen Wandlerelemente R, B und die Vertikal-Ladungstransfereinrichtung G im oberen Abschnitt gezeigt. Die Bezugszeichen stellen die durchlässigen Lichtfarben der Mikrofarbfilter dar, die auf dem Element angeordnet sind, und jedes Element ist der mit dem Symbol R, B oder G bezeichneten Farbe zugeordnet. Obgleich im Detail nicht dargestellt, sind Schalter zwischen den fotoelektrischen Elementen R, B und dem Vertikalladungstransferelement G installiert. Transparente Elektroden 901 zum Steuern des Ladungstransfers sind horizontal über den Elementen angeordnet, und die vier Elektroden 901 sind vertikal in einer Gruppe ausgebildet und werden durch ein Vier- Phase-Taktsignal gesteuert. Eine Gruppe Elektroden bildet ein Vertikalladungstransferelement G und, wie aus der Zeichnung hervorgeht, gehört das eine Vertikaltransferelement G zu den zwei fotoelektrischen Wandlerelementen R, B.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform funktioniert das Vertikaltransferelement G gleichzeitig als das fotoelektrische Wandlerelement G. Wenn das Gerät nach dem konventionellen Verfahren zum Auslesen von Signalen betrieben wird, dann werden folglich die Signale G, die jeweils den Signalen R, B entsprechen, ausgelesen. Da die Signalladung, die in der Vertikaltransfereinrichtung G während der Belichtung einmal erzeugt wird, zum Speicherteil 902 mit hoher Geschwindigkeit übertragen wird, wird ein Signal G' in der Vertikaltransfereinrichtung G nach der vorangehenden Übertragung gebildet, und derselbe Effekt, ein äquivalentes doppeltes fotoelektrisches Wandlerelement zu bilden, kann erhalten werden.
Wenn das Signal ausgelesen wird, wird die Signalladung innerhalb der Vertikalladungstransfereinrichtung durch die erste Horizontalladungstransfereinrichtung HCCD 1 ausgelesen und die Signalladung innerhalb des Speicherteils wird durch die zweite Horizontalladungstransfereinrichtung HCCD 2 ausgelesen.
Die Fig. 26, 27 zeigen Beispiele der Nachverarbeitung der von dem Bildaufnahmegerät nach der vorliegenden Ausführungsform ausgelesenen Signale. Die so ausgelesenen Signale sind dazu vorgesehen, auf Magnetplatten aufgezeichnet zu werden.
Fig. 26(a) zeigt den Betrieb des Auslesens des Signals G' aus der ersten Horizontalladungstransfereinrichtung HCCD 1 und des Signals G von der zweiten Horizontalladungstransfereinrichtung HCCD 2. In diesem Falle wird ein Umschalter 903 derart geschaltet, daß er das Auslesen des Signals G' über eine horizontale lineare Periode erlaubt und dann bewirkt, daß das Signal G über die nachfolgende eine horizontalte Zeilenperiode ausgelesen wird. Die so ausgelesenen Signale G', G werden im Kanal G der Magnetplatte 4 aufgezeichnet.
Fig. 26(b) zeigt den Betrieb des Auslesens des Signals B von der ersten Horizontalladungstransfereinrichtung HCCD 1 und des Signals R von der zweiten Ladungstransfereinrichtung HCCD 2. In der gleichen Weise, wie oben beschrieben, wird der Umschalter 903 so geschaltet, daß er zunächst das Signal B äquivalent einer horizontalen Zeile auszulesen erlaubt und dann bewirkt, daß das Signal R äquivalent einer horizontalen Zeile ausgelesen wird. Die so ausgelesenen Signale B, R werden in den B/R-Kanälen der Magnetplatte 4 aufgezeichnet.
Fig. 26(c) zeigt eine Schematische Darstellung eines Magnetplattengerätes zur Verwendung bei der Signalaufzeichnung Das Magnetplattengerät hat zwei Magnetköpfe für zwei Kanäle.
Fig. 27 zeigt einen Umschalter 905 zum Schalten der Kanäle. Fig. 27 zeigt auch eine schematische Anordnung der so aufgezeichneten Spuren G, B/R. Weil die Spuren B/R parallel angeordnet sind, können, wenn die zwei Magnetköpfe dazu verwendet werden, Signale aus den zwei Spuren auszulesen, die Signale G, B oder G' und R gleichzeitig erhalten werden. Wenn das Signal im B/R-Kanal um eine Horizontalzeilenperiode verzögert wird, dann können dementsprechend die Signale G, B, R gleichzeitig erhalten werden. Gewöhnliche Signale Y, R-Y und B-Y werden dadurch gebildet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Bildelementanzahl des Signals G als die Hauptkomponente der Luminanz maximiert werden. Das Signal G kann auf der Basis ein Kanal eine Spur aufgezeichnet werden, und die Signale R/B, wenn sie ausgelesen werden, Luminanz- und Farbdifferenzsignale, sind einfach erhältlich. Bilder mit extrem hoher Auflösung im Hinblick auf Empfindlichkeit können dadurch angeboten werden.
Fig. 28 zeigt das Konzept einer elektronischen Standbildkamera mit einer IC-Karte, die einen Halbleiterchip als Aufzeichnungsmedium enthält.
Wie in Fig. 28 gezeigt, hat die elektronische Standbildkamera wie eine übliche Silbersalzfilm-Kamera ein eigenständiges optisches Abbildungssystem 4021 und einen eigenständigen Verschluß 4022 in ihrem Dunkelraum 4020. Ein Abbild eines Objekts, das durch das optische Abbildungssystem 4021 und den Verschluß 4022 eingelassen wird, wird von einem Festkörperbildaufnahmegerät 4024, das von einem Treiber-IC 4023 gesteuert wird, aufgenommen und als fotoelektrisch gewandelte Bildsignale produziert.
Das Festkörperbildaufnahmegerät ist von einer in den vorangehenden Ausführungsformen beschriebenen Art. Das heißt, das Aufnahmegerät hat einen Vertikaltransferkanal, der von einem Mikrofarbfilter bedeckt ist und die drei Primärfarbbildsignale abgibt, die aus der Farbtrennung eines einzigen Horizontal-CCD in Phasenfolge resultieren.
Bezüglich der in Phasenfolge erzeugten Bildsignale wird das erste Farbhalbbildsignal einer Tastspeicherschaltung 4024 und einer A/D-Wandlerschaltung 4026 für die Digitalwandlung zugeführt und dann in einem Vollbildspeicher 40927 gespeichert, der drei Halbbildsignale aufnehmen kann. Der Vollbildspeicher 40927 ist mit einem RAM versehen, der eine Speicherkapazität von 500 kB pro Halbbild hat. Wenn das zweite Farbsignal (G oder B) von dem Festkörperbildaufnahmeelement 4024 erzeugt wird, wird auch dieses Signal in digitale Form umgewandelt und im Vollbildspeicher 4027 gespeichert. Anschließend wird das dritte Farbsignal B oder G in digitale Form umgewandelt und im Vollbildspeicher 4027 gespeichert. Wenn drei Halbbildsignale im Vollbildspeicher 4027 gespeichert sind, werden die Signale gleichzeitig ausgelesen und als simultanes Signal abgegeben und einem digitalen Signalprozessor (DSP) 4028 zugeführt. Der DSP verarbeitet das Signal unter Interpolation und Frequenzbandkompression, erzeugt das Signal mit einem vorbestimmten Format und sendet es aus, so daß das Signal auf einer IC-Karte aufgezeichnet werden kann, wie später beschrieben. Das so erzeugte Signal wird auf der IC-Karte 4030 durch einen Schreiber aufgezeichnet.
Das Festkörperbildaufnahmegerät 4024 und jeder Signalprozessor werden durch ein Synchronsignal von einem Synchronsignalgenerator 4032 gesteuert.
Der vorgenannte Schreiber 4029 enthält eine Eingabe/Ausgabeeinrichtung zur Halterung, Abfrage und Ausgabe der IC-Karte, entsprechende Schnittstellen zum Austauschen von Signalen mit dem DSP 4028 und der IC-Karte 4030, eine CPU zum Steuern der Eingabe/Ausgabe-Einrichtung und der Schnittstellen, und eine Stromversorgung, wobei der Schreiber das Signal von dem DSP 4028 über einen Signalanschluß einschreibt.
Die IC-Karte 4030 ist grob so groß wie eine Kennkarte und ist groß genug ausgebildet, einen IC aufzunehmen, und besteht aus Polyvinylchlorid als Hauptkartenmaterialgrundlage, das das IC-Modul in sich aufnimmt und die Basis zwischen dünnen Plastikfolien einschließt. Die IC-Karte ist so geformt, daß sie in die Kamera paßt. Das IC-Modul hat einen Zwei-Chip-Aufbau, bei dem die Kombination eines Mikroprozessors und eines IC-Speicherchips normalerweise in einer gedruckten Schaltkarte eingeschlossen ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist jedoch eine Ein-Chip-Speicherkarte mit nur dem Speicher ausreichend. Der Speicherchip kann aus einem statischen RAM zum Halten des Speicherinhalts mit einer Batterie als Stromversorgung bestehen, wobei der Chip in der Lage ist, ein gegebenes Bildsignal aufzuzeichnen und abzugeben. Andererseits kann er auch aus einem PROM bestehen, der keine Batterie als Stromquelle benötigt.
Das Abspielen wird mittels einer Kathodenstrahlröhre oder eines Druckers ausgeführt, der in einem Exclusiv-Leser befestigt ist.

Claims

1. Festkörper-Bildaufnahmegerät, enthaltend:

einen fotoempfindlichen Teil (10) aus fotoempfindlichen Blöcken (14), die jeweils aus lichtempfangenden fotoelektrischen Wandlerelementen bestehen, und fotoempfindlichen Transferblöcken (15), die jeweils aus fotoempfindlichen Transferelementen bestehen, die jeweils eine fotoelektrische Wandlerfunktion und eine Ladungstransferfunktion aufweisen, und die von einem ersten Farbfilter (G) zum Erzeugen erster Signalladungen entsprechend einer ersten Farbe unter den drei Primär- oder Komplementärfarben bedeckt sind, und mit zweiten und dritten Farbfiltern (Ra, Rb, Ba, Bb), die die Lichtempfangselemente der fotoempfindlichen Blöcke (14) zum Erzeugen von zweiten und dritten Signalladungen entsprechend einer zweiten und einer dritten Farbe unter den drei Primär- oder Komplementärfarben bedecken,

Toreinrichtungen (22), die zwischen den fotoempfindlichen Blöcken (14) und den Transferblöcken (15) angeordnet sind, um den Fluß der zweiten und dritten Signalladungen, die in den fotoempfindlichen Blöcken (14) erzeugt werden, zu den Transferblöcken (15) zu beeinflussen,

eine Treibersteuereinrichtung (Tf) zum Steuern der Toreinrichtungen (22).

2. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 1, bei dem die Lichtempfangselemente der fotoempfindlichen Blöcke vertikal angeordnet sind und wenigstens zwei Lichtempfangselemente eines jeden fotoempfindlichen Blocks in einem Paar angeordnet sind, wobei jedes Paar alternierend mit den zweiten und dritten Farbfiltern (Ra, Rb, Ba, Bb) längs jedes fotoempfindlichen Blocks bedeckt ist.

3. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 2, bei dem die zwei Lichtempfangselemente eines jeden Paars jeweils dem A-Teilbild und dem B-Teilbild bei der Bildabtastung zur Ausführung des Zeilensprungverfahrens zugeordnet sind.

4. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine Speichereinrichtung (11) zum Zwischenspeichern wenigstens der Signalladungen, die in den Transferblöcken (15) erzeugt werden, und weiterhin enthaltend Horizontalladungstransfereinrichtungen (12, 13) zum Ausgeben der in den Speichereinrichtungen (11) zwischengespeicherten ersten Signalladungen und der zu den fotoempfindlichen Transferblöcken (15) bewegten zweiten und dritten Signalladungen zu einem vorbestimmten Synchronzeitpunkt, nachdem die ersten Signalladungen in die Speichereinrichtungen (11) übertragen worden sind.

5. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 4, bei dem die Horizontalladungstransfereinrichtungen (12, 13) eine erste Horizontaltransfereinrichtung (12) zwischen dem fotoempfindlichen Teil (10) und der Speichereinrichtung (11) zum Ausgeben der zweiten und dritten Farbsignalladungen und eine zweite Horizontaltransfereinrichtung (13) auf der anderen Seite der Speichereinrichtung (11) zum Abgeben der in der Speichereinrichtung (11) zwischengespeicherten ersten Signalladungen enthält.

6. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Kanallänge (L&sub2;) in Transferrichtung der Speichereinrichtung (11) kurzer ist als die Kanallänge (L&sub1;) in der Transferrichtung des fotoempfindlichen Teils (10), und wobei die Kanalbreite in der Transferrichtung der Speichereinrichtung (11) größer als die in dem fotoempfindlichen Transferblock (15) ist.

7. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 4, bei der die Horizontalladungstransfereinrichtung ein Horizontalschieberegister (113) zum Übertragen der in der Speichereinrichtung (111) gespeicherten Signalladungen in Serie zur Ausgabeseite, und eine Schalteinrichtung (115) vorgesehen ist, um Signale, die äquivalent den von dem Horizontalschieberegister (113) abgegebenen Signalladungen sind, auf mehrere Ausgangsanschlüsse (Q1, Q2) zu schalten.

8. Festkörperbildaufnahmegerät, enthaltend:

einen fotoempfindlichen Teil aus fotoempfindlichen Blöcken (201), die jeweils aus lichtaufnehmenden fotoelektrischen Wandlerelementen, die von einem ersten Farbfilter zum Erzeugen erster Signalladungen entsprechend einer ersten Farbe unter den drei Primär- oder Komplementärfarben bedeckt sind, und fotoempfindlichen Transferblöcken bestehen, die jeweils aus fotoempfindlichen Transferelementen, die jeweils eine fotoelektrische Wandlerfunktion und eine Ladungstransferfunktion haben und alternierend von zweiten und dritten Farbfiltern zum Erzeugen zweiter bzw. dritter Farbsignalladungen entsprechend einer zweiten und einer dritte Farbe unter den drei Primär- oder Komplementärfarben bedeckt sind, bestehen, wobei alle vorgenannten Farbfilter in einem Streifenmuster angeordnet sind;

Toreinrichtungen (202) zwischen den fotoempfindlichen Blöcken und den Transferblöcken zum Beeinflussen des Flusses der ersten Signalladungen zu den Transferblöcken;

eine Treibersteuereinrichtung zur Steuerung der Toreinrich- TEXT FEHLT eine Ladungsspeichereinrichtung (203) zum Zwischenspeichern der zweiten und dritten Farbsignalladungen; und

eine erste Horizontaltransfereinrichtung (204) zwischen einer Ausgangsseite der fotoempfindlichen Blöcke und einer Eingangsseite der Speichereinrichtung zum Abgeben der ersten Farbsignalladungen, die zu den Transferblöcken übertragen worden sind, und

zweite und dritte Horizontaltransfereinrichtungen (205, 206) auf der Ausgangsseite der Speichereinrichtung (203) zum Ausgeben der zweiten und dritten Signalladungen.

9. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 8, bei dem die ersten, zweiten und dritten Farbfilter blaue, rote bzw. grüne Farbfilter sind.

10. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 2, weiterhin enthaltend:

eine erste Speichereinrichtung (303) zum Zwischenspeichern der ersten, zweiten und dritten Farbsignalladungen;

eine zweite Speichereinrichtung (314) zum Zwischenspeichern der ersten Signalladungen;

eine erste Horizontaltransfereinrichtung (315) zwischen den ersten und zweiten Speichereinrichtungen (313, 314) zum Abgeben der zu den fotoempfindlichen Transferblöcken übertragenen zweiten und dritten Farbsignalladungen; und

eine zweite Horizontaltransfereinrichtung (316) zum Ausgeben der über die erste Speichereinrichtung (313) in die zweite Speichereinrichtung (314) eingespeicherten ersten Farbsignalladungen.

11. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine erste Speichereinrichtung (403) zum Zwischenspeichern der ersten Farbsignalladungen;

eine erste Horizontaltransfereinrichtung (402) zwischen einer Seite des fotoempfindlichen Teils (401) und der ersten Speichereinrichtung (403) zum Ausgeben der in der ersten Speichereinrichtung (403) gespeicherten ersten Farbsignalladungen; eine zweite Speichereinrichtung (405) auf der entgegengesetzten Seite der ersten Speichereinrichtung (403) zum Zwischenspeichern der zum fotoempfindlichen Transferteil übertragenen zweiten Farbsignalladungen; eine zweite Horizontaltransfereinrichtung (406) auf einer Seite der zweiten Speichereinrichtung (405) zum Ausgaben der in der zweiten Speichereinrichtung (405) gespeicherten zweiten Farbsignalladungen, und eine dritte Horizontaltransfereinrichtung (404) zwischen der anderen Seite des fotoempfindlichen Teils (401) und der zweiten Speichereinrichtung (405) zum Ausgeben der in den fotoempfindlichen Transferteil übertragenen dritten Farbsignalladungen.

12. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 11, bei dem alle Farbfilter G, R, B vertikal in einem Streifenmuster angeordnet sind, wobei das erste Farbfilter R Licht langer Wellenlänge unter den drei Primärfarben oder Komplementärfarben entspricht.

13. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 12, bei dem die Toreinrichtungen zum Steuern der Übertragung der zweiten und dritten Farbsignalladungen in den fotoempfindlichen Transferteil durch Spannungen gesteuert werden, die im Pegel voneinander abweichen.

14. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 1, bei dem die Treibersteuereinrichtung Polysiliziumelektroden (502) aufweist.

15. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 14, bei dem wenigstens ein Farbfilter (B), das Licht einer kurzen Wellenlänge unter den drei Primärfarb- oder Komplementärfarbfiltern entspricht, den fotoempfindlichen Teil bedeckt, und wobei die Oberflächen von Bildaufnahmeelementen des fotoempfindlichen Teils nicht mit den Polysiliziumelektroden (502) bedeckt sind, um vollständig geöffnete Fenster 504 aufzuweisen.

16. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 15, bei dem die Polysiliziumelektroden (502) Elektroden vom virtuell-phaseladungsgekoppelten Typ (VPCCD-Typ) sind, die einphasig angesteuert werden.

17. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 1, bei dem der fotoempfindliche Teil (603) mit vertikalen oder Querüberlaufablässen versehen ist und die fotoempfindliche Transfereinrichtung (605) mit Querüberlaufabflüssen (607) längs der fotoempfindlichen Transfereinrichtung (605) über ein Überlaufsteuertor (606) versehen ist, um dadurch ein Überstrahlungsphänomen im fotoempfindlichen Teil (603) und im fotoempfindlichen Transferteil (605) zu unterdrücken.

18. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 14, bei dem ein Wechselvorstrom an eine der zwei Elektroden (602) angelegt ist, die Potentialsperren (608) in jeder der vier Elektroden zur Übertragung von Signalladungen von den Polysiliziumelektroden (602) bilden, um dadurch überschüssige Ladungen, die an dem fotoempfindlichen Transferteil (6) erzeugt werden, um durch Oberflächenrekombination die überschüssigen Ladungen zu beseitigen.

19. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine Abschattungseinrichtung (814), um den fotoempfindlichen Teil (810) und den fotoempfindlichen Transferteil (811) mit derselben Lichtqualität zur Sättigung zu bringen.

20. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 19, bei dem die Abschattungseinrichtung (814) zwischen der fotoempfindlichen Einrichtung (810) und den Farbfiltern angeordnet ist.

21. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 19, bei dem die Abschattungseinrichtung (814) auf den auf den Oberflächen der fotoempfindlichen Einrichtungen (810) befindlichen Farbfiltern angeordnet ist.

22. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 20 oder 21, bei dem die Abschattungseinrichtung (814) ein lichtreflektierendes Material oder ein lichtundurchlässiges Material ist.

23. Festkörperbildaufnahmegerät nach Anspruch 22, bei dem das lichtreflektierende Material Aluminium ist.