DE2210303A1 - Aufnehmer zum Umwandeln eines physikalischen Musters in ein elektrisches Signal als Funktion der Zeit - Google Patents
Aufnehmer zum Umwandeln eines physikalischen Musters in ein elektrisches Signal als Funktion der ZeitInfo
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Description
Anmeldir: N.Y. fmiip;» wioeiiam^enfabrieken
AkteNo., pjif\j 55 12
"Aufnehmer zum Umwandeln eines physikalischen Musters in ein elektrisches Signal als Funktion der
Zeit".
Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufnehmer zum Umwandeln eines physikalischen Musters in
ein elektrisches Signal als Funktion der Zeit, der mit in einer Reihe angeordneten Wandlern versehen
ist, die je mit mindestens einer Kapazität und einer Steuerelektrode ausgebildet sind, wobei das physikalische
Muster die Ladung einer bis zu einer Bezugsspannung aufgeladenen Kapazität bestimmt, welche
Ladung mit Hilfe der mit einer Schaltspannungsquelle
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verbundenen Steuerelektrode aufeinanderfolgend auf
andere Kapazitäten übertragen wird und als aufgenommene Musterinformation am Ausgang des Aufnehmers
erscheint.
Ein derartiger Aufnehmer ist in der französischen Patentschrift Nr. 2006763 beschrieben worden.
Dabei ist eine Reihe von Wandlern aus reihengeschalteten Aufnahmelementen aufgebaut, auf welche
die Information des physikalischen Musters in Form von Licht, Druck usw. einwirkt. Danach erfolgt mit
Hilfe der SchaltSpannungsquelle das Auslesen der Reihe in Serie, und zwar über einen Ausgangsschalter.
Auf diese Weise wird die von einem Aufnahmeelement aufgenommene Information beim Auslesen
durch die anderen Elemente zum Ausgang des Aufnehmers weitergeleitet. Die Aufnahmeelemente erfüllen
dadurch eine doppelte Aufgabe und zwar einerseits das Umwandeln der Information des physikalischen
Musters in eine Spannung an den Kapazitäten und andererseits das Weiterschieben dieser Information
zum Ausgang des Aufnehmers. Um zu vermeiden, dass während des Auslesens das weitergehende Aufnehmen
der Information die Spannungen an den Kapazitäten nennenswert beeinflusst, d.h. um Übersprechen
zu vermeiden, muss die Auslesezeit um viele Male, beispielsweise 10 bis lOOmal kleiner sein als die
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wirksame Aufnahmezeit. Die kleinste Auslesezeit des Aufnehmers wird durch die höchstmögliche Schaltfrequenz
von in die Elemente aufgenommenen Halbleitern festgelegt, die als Schalter zwischen den Kapazitäten
wirksam sind, und durch die Anzahl Elemente
in Reihe. Die Anforderung, dass in einem Zyklus die Aufnahmezeit um viele Male grosser sein muss als die Auslesezeit, kann zu einer unerlaubt langen Aufnahmezeit führen.
in Reihe. Die Anforderung, dass in einem Zyklus die Aufnahmezeit um viele Male grosser sein muss als die Auslesezeit, kann zu einer unerlaubt langen Aufnahmezeit führen.
Als Beispiel gilt, dass bei einer maximalen Schaltfrequenz von 2 MHz der Halbleiter (beispielsweise
MOS-Transistoren) in einem Aufnehmer mit 6k
Elementen in Reihe, die Auslesezeit 64 χ 0,5 /us =
32 /US beträgt, wodurch für ein noch akzeptierbares Übersprechen die Aufnahmezeit mindestens etwa 1 ms
sein muss. Diese Aufnahmezeit ist unakzeptierbar
lang, wenn der Aufnehmer für Schriftzeichenwiedererkennung bei einer Rechenmaschine verwendet werden würde, wobei eine Zykluszeit von 50 /us erforderlich sein kann.
Elementen in Reihe, die Auslesezeit 64 χ 0,5 /us =
32 /US beträgt, wodurch für ein noch akzeptierbares Übersprechen die Aufnahmezeit mindestens etwa 1 ms
sein muss. Diese Aufnahmezeit ist unakzeptierbar
lang, wenn der Aufnehmer für Schriftzeichenwiedererkennung bei einer Rechenmaschine verwendet werden würde, wobei eine Zykluszeit von 50 /us erforderlich sein kann.
Für Fernsehzwecke ist in der genannten Patentschrift ein Aufnahmepaneel angegeben, das aus
Reihen reihengeschalteter Wandler oder Aufnahmeelemente zusammengestellt ist. Eine Reihe reihengeschalteter Aufnahmeelemente entspricht der beim Fernsehen üblichen Zeilenabtastung, die rasterweise stattfindet·,
Reihen reihengeschalteter Wandler oder Aufnahmeelemente zusammengestellt ist. Eine Reihe reihengeschalteter Aufnahmeelemente entspricht der beim Fernsehen üblichen Zeilenabtastung, die rasterweise stattfindet·,
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Jeweils werden in der Ausgangsstufe mit Hilfe eines
Schieberegisters die Reihen Aufnahmeeleraente über Ausgangsschalter nach nur einem Ausgangskondensator
ausgelesen.
Eine in einem Halbleiterkörper integrierte Ausführung des Aufnahmepaneels mit MOS-Transistoren
als Halbleiterschalter hat einen gedrängten Bau und eine einfache Steuerung, aber durch die doppelte
Aufgabe der Wandler können widersprechende Anforderungen an die Grosse jedes Elemente» gestellt werden.
Damit ein Aufnahmeelement einem normalen Fernsehbildpunkt bei Wiedergabe entspricht, muss die
Grosse desselben minimal sein, was auch aus technologischen Gründen interessant ist. Dagegen stellt
eine gewünschte hohe Auslesefrequenz ihre eigene Anforderungen an die Abmessungen der MOS-Transistoren,
die dadurch nicht minimal sein können. Je nach der beispielsweise entsprechend einer Fernsehnorm gewünschten
Zeilenzahl, d.h. Reihen von Aufnahmeelementen, kann die Oberfläche des Paneels ziemlich gross
werden.
Dabei wird das Schieberegister verwendet, für das es dann ebenfalls erwünscht ist, dieses in
integrierter Form auszubilden. Obschon das Schiebe-» register nur zeilenfrequent schaltet, würde es in
einer praktischen Ausführungsfonn eine gleich grosse
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Oberfläche beanspruchen wie das Aufnahmepaneel.
Es stellt sich heraus, dass die Reihen von Aufnahmeelementen wechselweise über die als MOS-Transistoren
ausgebildeten Ausgangsschalter an den Ausgangskondensator gelegt werden. An den Ausgangsschaltern
liegen jedoch Streukapazitäten, wie diese durch eine Überlappung der Gatter- und Senkenelektrode
des MOS-Transistors und Substratkapazxtaten gegeben sind, so dass das Ausgangssignal des Aufnehmers
stark abgeschwächt werden kann.
Die Erfindung bezweckt nun, einen Aufnehmer zu schaffen, der mit minimalem Übersprechen
wirkt ohne das Problem des Auslese-Aufnahmezeitverhältnisses und der sich mit geringer Oberfläche in
integrierter Form ausbilden lässt und ein sehr gutes, durch etwaige Streukapazitäten aufs mindeste abgeschwächtes
Ausgangssignal liefert. Der erfindungsgemässe
Aufnahmer weist dazu das Kennzeichen auf, dass die Wandler teilweise als Aufnahmeelemente mit
Kapazitäten, welche die Musterinformation aufnehmen
und mit in einen Parallel-Reihenwandler aufgenommenen,
reihengeschalteten Elementen ausgebildet sind, an welche die genannten Aufnahmeelementen parallel angeschlossen
sind, während die Steuerelektrode^! des mit dem Ausgang des Aufnehmers verbundenen Parallel-Reihenwandlers
mit einer HF-Schaltspannungsquelle
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und die der Aufnahme el einen te mit einer niedriger
frequenten Schaltspannungsquelle verbunden sind.
Es ist eine Trennung von Aufgaben erreicht, wodurch die Aufnahmeelemente sowie die Parallel-Reihenwandler
für jeweils sein eigene spezifische Aufgabe auf günstige Weise ausgebildet werden können.
Ein Aufnehmer, nach der Erfindung als zweidimensional arbeitendes Aufnahmepaneel ausgebildet,
weist weiter das Kennzeichen auf, dass Reihen reihengeschalteter Aufnahme element e spaltenweise angeordnet
sind, wobei zwischen den Aufnahmeelementen und den Parallel-Reihenwandlern im genannten Wandler Reihen
reihengeschalteter, als Speicherelemente wirksamer Wandler angeordnet sind, die einen Speicher bilden,
dessen Steuerelektroden mit der genannten niedriger frequenten Schaltspannungsquelle verbunden sind,
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden
näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild eines erfindungegemässen
Aufnehmers,
Fig. 2 als Funktion der Zeit einige im Aufnahmer nach Fig. 1 auftretende Signale,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer in einem Halbleiterkörper integrierten Ausführungs-
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form eines Aufnehmers.
In Fig. 1 ist ein für Fernsehen geeigneter, z.B. bei einer Fernsehkamera verwendeter
Aufnehmer nach der Erfindung dargestellt, der mit einem Aufnahmepaneel P ausgebildet ist. Das Aufnahmepaneel
P ist mit vier Reihen zu vier reihengeschalteten Aufnahmeelementen P1 ^, P21* P31' P41; P12* P22'
P32' Vk2' P13 ' * * P43 Und P1** ' * ' Vkk ausSebildet,
die spaltenweise angeordnet sind. Die Aufnahmeeleraente
P11I Ρίο· ΡΠ und P1^ entsprechen den Bildpunkten
in einer Zeile bei der bei Fernsehen üblichen Zeilen- bzw. Horizontalabtastung. Der Einfachheit der
Fig. 1 halber ist vorausgesetzt, dass vier Zeilen zu je vier Aufnahmeelementen P11 . . .P1-; P?1 . . .
P24; P31 * * * V"}h und P41 * * ' Vhk als Biidpunk*0
ein'bei Fernsehen auftretendes Raster bilden. Das Aufnahmepaneel ist also durch vier zu vier Aufnahmeelemente
P11 ... Pir anstelle der bei Fernsehen
üblichen Zeilenzahlen von 525 zu 525 oder 625 zu 625
angegeben, was im Grunde unwichtig ist.
Das Aufnahmepaneel P ist an einen Speicher M angeschlossen. Die Aufnahmeelemente P11I Ρ-ιο» ^n
und P1Li welche die erste Zeile bilden, sind an als
Speicherelemente wirksame Wandler M. .., Mr2I M._ und
Mr^ des Speichers M angeschlossen, welche Wandler je
einen Teil einer Reihe von drei reihengeschalteten Elementen M31, M31, Mjn; M32, M32, M^2; M23, M33, M^3
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und M_., M_., M.. bilden. Jede Reihe von Speicherelementen
Mp1, M^1, M.1 usw. hat nur ein Element weniger
als die daran angeschlossene Reihe von Aufnahmeelementen P11* Ppi» Pqi» Pjii usw· Die Speicherelemente
Mp1, M , M„_ und M„i sind an in einen Parallel-Reihenwandler
SR aufgenommene, reihengeschaltete Wandler SR1, SR , SR und SR. angeschlossen. Der als Schieberegister
wirksame Parallelreihenwandler SR ist mit einem an den Wandler SR1 angeschlossenen Ausgangstransistor
T_ ausgebildet.
Die Wandler P11 ... Prr (Aufnahmeelemente)
des Aufnahmepaneels P, M„1 ... M.r (Speicherelemente)
des Speichers M und SR1 . . . SRr des
Parallel-Reihenwandlers SR sind mehr oder weniger entsprechend einem identischen Schaltplan ausgebildet.
Jeder Wandler, beispielsweise P11I ist mit
zwei als MOS-Transistoren dargestellten Halbleitern T1 und T2 und mit zwei einander entsprechenden Kapazitäten
C1 und C ausgebildet. Die MOS-Transistoren
T1 und T_ vom p-Kanaltyp sind mit einer Steuerelektrode
bzw. einem Gatter G, einer Quelle S und einer Senke D ausgebildet. Die Senke D des Transistors
T1 liegt an der Quelle S des Transistors Ύ
und über die Kapazität C1 am Gatter G des Transistors
T . Die Quelle S des Transistors T des Elementes P liegt unmittelbar und über die Kapazität
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C„ an unterschiedlichen Anschlusspunkten des Elemen-.tes
Ppi· Diesen analoge Anschlusspunkte des Elemente?
P , die an das Element M^1 angeschlossen sind, sind
im Element P11 mit der Senke D mit dem Gatter G des
Transistors Tp verbunden. Die Gatter G der Transistoren
T1 und Tp liegen an Steuerleitungen, wobei beim
Element P11 mit A und A invers auftretende Signale
angedeutet sind. Die Steuersignale für die Transistoren T1 und T„ im Speicher M sind durch B und B
und für den Wandler SR durch E und E bezeichnet.
Die Elemente P2n, P^2, P^3, P1^ und SR^
sind etwas abweichend dargestellt und die Quelle S des Transistors T1 liegt über die Kapazität C2 nur
an der Leitung mit dem Steuersignal A bzw. E. Vom
Element SR1 liegt die Quelle S des Transistors Tp
am Gatter G des Ausgangstransiitor T_. Die Senken D des Transistors T_ und des Transistors T (SR1) liegen
an einer Klemme mit einer Spannung -2U einer weiter nicht angedeuteten Speisequelle, während
von einer anderen Klemme vorausgesetzt wird, dass sie an Masse gelegt ist. Die Quelle S des Transistors
T„ liegt über einen Widerstand R_ an Masse und ist
dabei mit einer Klemme Zt die als Ausgangsklemme des
Aufnehmers nach Fig. 1 wirksam ist, verbunden.
Obschon die Elemente P11 ... Pj,/,» Mp1
. . . M.. und SR1 . . . SR. mehr oder weniger den-
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selben Bau aufweisen, weisen die Elemente P11
P. . eine zusätzliche Eigenschaft auf und zwar die Eigenschaft, dass sie lichtempfindlich sind. Durch
ein L bezeichnete strichpunktierte Linien geben das Licht an, das auf die Aufnahmeelemente P11 ... P.·
projiziert wird und von einer aufzunehmenden Szene herrührt. Das Licht L trifft auf die bis zu einer
Bezugsspannung aufgeladenen Kapazitäten C1 und C2
in den Aufnahmeelementen P11 . . . P. . , welche Kapazitäten
lichtempfindlich sind und unter dem Einfluss der örtlichen Lichtstärke entladen werden. Wenn die
Elemente M21 . . . Mj. auf identische Weise mit
Kapazitäten C1 und Cp mit lichtempfindlichen Eigenschaften
ausgebildet sein würden, so wird vorausgesetzt, dass der Speicher M mit einer lichtundurchlässigen
Schicht bedeckt ist, so dass das Licht L nicht auf die Elemente M21 ... M1^ trifft.
Die Wirkungszwiese des Aufnehmers nach Fig·«
1 wird in Zusammenhang mit den als Funktion der Zeit in Fig. 2 dargestellten Signalen näher beschrieben.
Bei den Signalen sind eine logische 1 und O aufgetragen
und teilweise damit übereinstimmende Spannungen oV (Masse) und -U, was beispielsweise -6 V
sein kann.
In Fig. 1 ist 1 eine Taktimpulsquelle,
die Taktimpulse CS abgibt. Die Taktimpulsquelle 1
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ist über einen Frequenzteiler 2 an einen Signalgenerator 3 angeschlossen, der ein Signal PS liefert.
Der Generator 3 liegt über einen Frequenzteiler k
an einem Signalgenerator 5» der ein Signal H liefert. Der Generator 5 liegt über einen Frequenzteiler 6 an
einem Signalgenerator 7> der ein Signal V liefert.
Die Taktimpulse CS mit einer Wiederholungsperiode T„ und die daraus über die Teiler 2, h und
hergeleiteten Signale PS, H und V sind in Fig. 2 über etwa eine Zeitdauer Tv dargestellt. Es wird
vorausgesetzt, dass die Zeitdauer Tv die beim Fernsehen
übliche Rasterperiode ist, die in eine Rasterabtastzeit Τνς und eine Rasteraustastzeit TVR aufgeteilt
ist. Beim Signal H ist mit der Zeitdauer T„ eine Zeilenperiode angedeutet, die in eine
Zeilenabtastzeit TT„ und eine Zeilenaustastzeit T
XlO XlXJ
aufgeteilt ist. Ausgehend von dem bei Fig. 1 gegebenen Aufnahmepaneel P mit vier zu vier Aufnahmeelementen
P11 . . . P.N folgt, dass Tvs = ^T„. Es
ist gewählt worden, dass die Rasteraustastzeit T™
zwei Zeilenperioden T„ dauert, während darin das Signal PS mit vier durch T angedeuteten Perioden
auftritt. Daraus folgt, dass die Teiler 2, k und ein 3-» 2- bzw. 6-Teiler sind. Anstelle der Reihenschaltung
mit den Elementen 1 bis einschliesslich 7 könnte der Generator 5 bzw. 7 auch über einen
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6-Teiler bzw. 36-Teiler unmittelbar an die Quelle
angeschlossen werden. Da die Signale H und V einen Impuls mit einer Wiederholungsperiode aufweisen,
sind die genannten Teiler asymmetrisch ausgebildet.
Die Taktimpulse CS und die Signale PS, H und V geben über NICHT-UND-Tore 8 bis einschliesslich
11 und Inviertierschaltungen 12 bis einschliesslich 16 die Steuersignale A, B und E und die inversen
Signale derselben. Für die NICHT-UND-Tore 8 ... 11 gilt, dass diese nur eine logische O abgeben,
wenn an allen Eingängen eine logische 1 auftritt. Aus der gegebenen Regel folgt, dass das Tor 8, das
unmittelbar an den Generator 3 mit dem Signal PS aus Fig. 2 und über die Invertierschaltung 12 an
den Generator 7 mit dem Signal V angeschlossen ist,
das in Fig. 2 dargestellte Signal A abgibt. Über die Invertierschaltung 13 wird das Signal A erhalten.
Das Signal A wird dazu verwendet, einen Teil des Signals B zu erzeugen und wird dazu einem
Eingang des Tores 9 zugeführt. Ein anderer Eingang des Tores 9 liegt am Ausgang des Tores 10, dessen
Eingang unmittelbar an den Generator 7 und über die Invertierschaltung lh an den Generator 5 angeschlossen
ist. Es folgt, dass in der Zeit Tv„ aus Fig. 2
das Tor 10 die logische 1 abgibt und zwar unter dem
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Einfluss der logischen O im Signal V, so dass im Signal B das Signal A.invertiert erscheint. In der
Zeit T ς gibt das Signal A bzw, V mit der logischen
1 das Tor 9 bzw. 10 frei und das Signal H gelangt invertiert im Signal B zum Ausdruck, Über die Invertierschaltung
15 liefert das Tor 9 das Signal B.
Die Eingänge des NICHT-UND-Tores 11 sind
unmittelbar an die Quelle 1 und die Generatoren 5 und 7 mit den Taktimpulsen CS bzw. den Signalen H
und V angeschlossen. Das Signal V bzw. H sperrt mit der logischen 0 das Tor 11 in der Zeit T,r_ bzw. in
VXJ
den Zeiten T110 während der Zeit T.TC,. In den Zeiten
JrIxI Vb
T™ während der Zeit T,ro geben die Signale H und V
xlö V ο
mit der logischen 1 das Tor 11 frei, wodurch dieses am Ausgang im Signal E die invertierten Taktimpulse
CS führt. Das Tor 11 liefert über die Invertierschaltung
16 das Signal E,
Auf diese Weise sind drei Schaltspannungsquellen
geschaffen und zwar eine hochfrequente Schaltspannungqeulle
(1, 11), die einen Teil des Signals E liefert, eine niedriger frequente Quelle (3, 8,
12), die einen Teil der Signale A und B liefert, und eine zeilenfrequente Quelle (5, 9, 10, 1*0, d:*-e
einen Teil des Signals B liefert. Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Auf-
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nehmers nach Fig. 1 wird von einem Anfangszustand
ausgegangen, wobei das Element SR1 an die Spannung -2U angeschlossen wird. Das Signal E bringt mit der
Spannung -U den Transistor 1 (SR1) in den leitenden
Zustand, wodurch die Kapazität C1 bis zu einer
Spannung -U aufgeladen wird, da im Signal E das
Massenpotential oV vorhanden ist. Danach bringt
das Signal E mit der Spannung -U den Transistor T1 (SR1) in den leitenden Zustand, während T2 (SR1)
unter dem Einfluss des Massenpotentials oV gesperrt ist. Die Folge ist, dass die Kapazität C2, die der Kapazität C1 gleich ist, die Ladung übernimmt und bis zur Spannung -U aufgeladen wird. Eine nachfolgende -U-Spannung im Signal -E bewerkstelligt, dass die Kapazität C1 (SR1) wieder bis zur Spannung -U aufgeladen wird und dass die Kapazität C2(SR1) der Kapazität C1(SR2) die Ladung übergibt. Es stellt
sich heraus, dass aus dem Anfangszustand die hochfrequenten Taktimpulse CS, die im Signal E während der Zeiten T HS(T Ve) auftreten, die Kapazitäten C1
und C2 im Wandler SR bis zur Spannung -U aufladen, welche Spannung -U als Bezugsspannung wirksam ist.
Spannung -U aufgeladen wird, da im Signal E das
Massenpotential oV vorhanden ist. Danach bringt
das Signal E mit der Spannung -U den Transistor T1 (SR1) in den leitenden Zustand, während T2 (SR1)
unter dem Einfluss des Massenpotentials oV gesperrt ist. Die Folge ist, dass die Kapazität C2, die der Kapazität C1 gleich ist, die Ladung übernimmt und bis zur Spannung -U aufgeladen wird. Eine nachfolgende -U-Spannung im Signal -E bewerkstelligt, dass die Kapazität C1 (SR1) wieder bis zur Spannung -U aufgeladen wird und dass die Kapazität C2(SR1) der Kapazität C1(SR2) die Ladung übergibt. Es stellt
sich heraus, dass aus dem Anfangszustand die hochfrequenten Taktimpulse CS, die im Signal E während der Zeiten T HS(T Ve) auftreten, die Kapazitäten C1
und C2 im Wandler SR bis zur Spannung -U aufladen, welche Spannung -U als Bezugsspannung wirksam ist.
Unter Ansteuerung des Signals B werden
bei der Spannung -U die Elemente M21, M22, M2- und M22| auf SR1, SR , SR und SR^ angeschlossen. Für
M21 gilt, dass der Transistor T2 (M2-) bei einer
bei der Spannung -U die Elemente M21, M22, M2- und M22| auf SR1, SR , SR und SR^ angeschlossen. Für
M21 gilt, dass der Transistor T2 (M2-) bei einer
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Spannung -U in den Signalen B und E, wobei der Senke D von T (M ) -2U aufgeprägt wird, wenn die Kapazität
C (SR1) bis zur Spannung-U aufgeladen ist,
C.. (Mp1) die negative Ladung von C~ (SR1) übernehmen
lässt. Danach werden durch die abwechselnden Spannungen -U und oV in den Signalen B und B,ebenso wie bei den
Signalen E und E, die Ladungen über die Kapazitäten C„ und C1 in dem Speicher M weitergeschoben. Das
Weiterschieben erfolgt in der Zeit Τ,.— unter dem
Einfluss des Signals PS und der Zeit Tvs durch das
Signal H.
Aus dem Obenstehenden geht hervor, dass das Aufnahmepaneel P unter Ansteuerung der Signale A und
A aufgeladen wird, wobei bei einer Spannung -U im Signal A (Tp(P11) ist dann beispielsweise leitend)
im Signal B oV auftreten muss. Die Kapazitäten C1
und Cp im Aufnahmepaneel P werden unter dem Einfluss
des Signals PS in der Zeit 1\rT, bis zur Bezugsspannung
-U aufgeladen.
Nach Verlauf der Zeit sind alle Kapazitäten C1 und Cp im Aufnehmer nach Fig. 1 bis zur Bezugsspannung
-U aufgeladen. Durch die -U, oV-Änderung im Signal E wird dem Gatter G des Transistors T„ eine
Spannung -2U, -U aufgeprägt, die ebenfalls an der Ausgangsklemme Z auftritt und weiter keine Information
enthält.
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PHN 55T2
Unter dem Einfluss des Lichtes L können die lichtempfindlichen Kapazitäten C und C„ des Aufnahmepaneels
P sich entladen. Die Kapazitäten C. und C im Speicher M und der Wandler SR behalten ihre Bezugsspannung
-U. Während der Zeit TVQ ist im Signal
V j
A bzw. A ο bzw. -U Volt Spannung vorhanden. Die Transistoren T„ im Paneel P sind dadurch gesperrt, während
die Transistoren T1 (P) leitend sein können, was geschieht,
wenn die Kapazitäten C„ (p)eine niedrigere Spannung als -U unter dem Einfluss des auftreffenden
Lichtes L führen wollen. Das Ergebnis ist, dass in der Zeit T „ durch die Spannung -U im Signal A der
V ο
vom auftreffenden Licht L in den Kapazitäten C_ (p)
verursachte Ladungsverlust unmittelbar aus den Kapazitäten C (p) nachgefüllt wird. Es folgt, dass bei
einer maximalen örtlichen Stärke des Lichtes L auf den beiden Kapazitäten C und C~ eines Aufnahmeelementes
P11 · · · Pl| an der Kapazität C„ die Bezugsspannung -U stehen muss, während die Kapazität C1
völlig entladen ist.
Das Auslesen des Aufnahmepaneels P findet wie folgt statt: in der Rasteraustastzeit TVR treten
vier Perioden T auf. In der ersten Hälfte der ersten
Periode T tritt im Signal A (und A) keine Änderung auf, während die Änderung im Signal B (und B) ohne
weiteren Einfluss die Transistoren T1 (M) als Schalter
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PHN 5512
einschaltet. In der !zweiten Hälfte der ersten Periode T werden durch das Signal A mit einer Spannung -U
die Transistoren T„ (p) eingeschaltet und durch das Signal B die Transistoren T„ (m); das Signal B hat
keinen Einfluss. Über die Transistoren T„ (p) wird
jedoch der in den Kapazitäten C1 (p) durch das Licht
L verursachte Ladungsverlust aus den bis zur Bezugsspannung -U aufgeladenen Kapazitäten C2 (p) eines
nachfolgenden Elementes nachgefüllt, während insbesondere
für die Elemente P11* P12I P1- uni* Ρ-ιλ
gilt, dass die Kapazitäten C1 aus den Kapazitäten
Cp der Elemente M. .,, M. „, Ml„ und Mrr eine negative
Ladung zugeführt bekommen.
In der ersten Hälfte der zweiten Periode
T wird in den Aufnahme element en P11 ... Ροι. der
P 11 3*±
Ladungsverlust von den Kapazitäten C„ zu den Kapazitäten
C1 weitergeleitet, während die Aufnahmeelemente
keine Information mehr führen. Ein
gleiches Weiterschieben von Information von den Kapazitäten C„ zu den Kapazitäten C1 erfolgt in den
Speicherelementen Mr1, Mr2, Mjl„ und M^. In der zweiten
Hälfte der zweiten Periode T tritt wieder ein
Weiterschieben zu einem nachfolgenden Element auf.
In der ersten Hälfte der vierten Periode T ist die
ursprüngliche Information der Kapazität C1 (P11)
bis in die Kapazität C1 (M?1) weitergeschoben,
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PHN 5512
und zwar von C1 (P12) nach C1 (M22) . . . , von C1
(P21) nach C1 (M^1) usw., während die von C1 (Pk1)
nun in C1 (P-ii) vorhanden ist, die von C1 (p, )
in C1 (P12) usw. In der zweiten Hälfte der vierten
Periode T ist sowohl im Signal B als auch E die Spannung -U vorhanden, so dass die Information in
den Kapazitäten C1 (M31), C1 (M33), C1 (M33) und C1
(M2-) nach den Kapazitäten C3 (SR1), C3 (SR ), C3
(SR ) und C3 (SR^) weitergeschoben wird. Obschon
dabei die Transistoren T (SR) durch das Signal E eingeschaltet sind, hat dies keinen weiteren Einfluss,
da die Kapazitäten C1 (SR) die Bezugsspannung
-U führen. Das Resultat ist, dass die durch das Licht L verursachten Ladungsverluste in den Kapazitäten
C1 (p) auf die Kapazitäten C3 (SR) und C3 (m)
übertragen sind, während die Kapazitäten C1 (P) und
C_ (p) alle die Bezugsspannung -U führen.
Am Anfang der Rasterabtastzeit T g tritt im Signal B bzw. B die Spannung -U bzw. oV auf, wodurch
während der Zeilenhinlaufzeit THg der ersten
Periode T„ die Transistoren T3 (M) gesperrt und T1
(M) eingeschaltet sind. In den Elementen des Speichers M wird entweder die Information oder der Ladungsverlust
von den Kapazitäten C3 (M) auf Cj (m) vtsartrsgen.
Am Wandler SR werden in dieser Zeit T„g über die
Signale E und E vier hochfrequente Taktimpulse CS
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PHN 5512
mit der Periode Tn, zugeführt. In der ersten Hälfte
der ersten Perio'de T-, werden durch die Spannung -U
im Signal E die Transistoren T1 (SR) eingeschaltet.
In erster Instanz wird nach diesem Einschalten dem Gatter G des Transistors T„ die Spannung -2U aufgeprägt,
die jedoch schnell bis zu einem weniger negativen Wert abnimmt, der von der negativen Ladung,
die von der Kapazität C1 (SR1) nach C„ (SR ) fliesst
um dort den Ladungsverlust nachzufüllen, welcher Verlust ein Mass ist für das Licht L, das auf die
Kapazitäten C1 (^11) un<* C (P1 ) aufgetroffen ist.
In den Elementen SRp, SR„ und SR. wird die Information
von den Kapazitäten C„ auf C1 übertragen.
In der ersten Hälfte der ersten Periode T„ werden mit Hilfe des Signals E die Transistoren
T2 (SR) eingeschaltet. Die Kapazitäten C1 (SR) werden
dann bis zur Bezugsspannung -U aufgeladen und die Kapazitäten C (SR) führen danach die Information.
Dem Gatter G des Transistors T„ und folglich der Ausgangsklemme Z wird eine Spannung aufgeprägt,
die zunächst weniger negativ ist und schnell bis zur Bezugsspannung -U zunimmt.
Obenstehendes wiederholt sich in den folgenden drei Perioden Tn und das Ergebnis ist, dass
an der Ausgangsklemme Z während der Zeit T„c der ersten
Zeilenperiode T„ die von den Aufnahmeelementen
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PHN 5312
P1 P19 » P-io und P1L herrührende Information erscheint
.
In der Zeilenaustastzeit T„n der ersten
Hd
Zeilenperiode T„ ist im Signal E die Spannung -U
vorhanden, ebenso wie im Signal B. Die Folge ist, dass in der Zeit T D die in den Kapazitäten C1 (m)
der Elemente M1 . . . M„i und Mr1 . . . M. ^ vorhandene
Information zu den Kapazitäten C„ in den Elementen M„1 . . . M , und M^1 . . . M_. weitergeschoben
wird, während die der Elemente Mp1 . . . M_· zu
den Kapazitäten C? der Elemente SR1 . . . SR^ geht.
Vor Anfang der zweiten Zeilenperiode T„ ist der Wandler SR mit der von den Aufnahmeelementen P91,
P , P _ und P . herrührenden Information gefüllt.
Die Beschreibung der ersten Zeilenperiode T gilt
ebenfalls für die nachfolgenden drei Zeilenperioden
Tx,. Für die vierte Zeilenperiode T„ gilt jedoch, dass
jt H
die Zeilenaustastzeit TTTT, zum Weiterschieben unnütz-
Hr)
lieh ist, weil der Speicher M dann keine Information
mehr hat. Diese zusätzliche Zeit und die der ersten Hälfte der ersten Periode T sind dazu eingeführt
worden, im Zyklus mit der Periode Tv eine ganze Anzahl von Zeilen mit der Periode T„ zu erhalten.
rl
Im Obenstehenden ist ein Zyklus für ein Aufnahmepaneel P in einem Fernsehsystem mit sechs
Zeilen pro Bild bzw. Raster zu je vier Bildpunkten
209840/0986
PHN 5512
beschrieben worden, wobei zwei Zeilen in der Rasteraustastzeit Τ^ττ. fallen. Ein derartiges System ist der
Vo
Einfachheit halber gegeben worden und viele andere Verhältnisse zwischen Zeilen- und Rasterperioden
und Rasterabtast- und Rasteraustastzeiten sind möglich. Auch ist das Zeilensprungverfahren ausser Betracht
geblieben. Ein Bild unter Anwendung des Zeilen-
prungverfahrens, das aus zwei Teilbildern aufgebaut
ist, könnte mit einem Aufnahmepaneel P, das doppelt ausgebildet ist, erzeugt werden, wobei der eine Teil
die Information für die geradzahligen Zeilen und der andere Teil die für die ungeradzahligen Zeilen liefert.
Im Grunde stellt es sich heraus, dass das Aufnahmepaneel P in der Rasteraustastzeit T,r_ ausgelesen
wird und in der Zeit Τνς, welche Rasterabtastzeit
in praktischen Fernsehsystem viel grosser ist als die Zeit T™, in Ruhe gelassen wird damit
das Licht L auf das Aufnahmepaneel P einwirken kann. Der Speicher M bekommt in der Rasteraustastzeit T,rT1
die Information des Aufnahmepaneels P zugeführt,
während er in der Zeit Τ™ in den Zeilenaustast-
V »3
zeiten T„B Zeile nach Momentanzeile ausgelesen wird.
Der Parallel-Reihenwandler SR bekommt während der
Zeit Tvs in einer Zeilenaustastzeit T™ auf momentane
Art und Weise (parallel) die Information einer
209840/0986
PHN 5512
Zeile a-\is dem Speicher M zugeführt, während das
Auslesen in einer nachfolgenden Zeilenabtastzeit T„„ hochfrequent in Reihe erfolgt, so dass auf se-
quentielle Art und Weise die Bildpunktinformation in jeder Zeile an der Ausgangsklemme Z des Aufnehmers
nach Fig. 1 erscheint.
Es ist erreicht worden, dass das Aufnahmepaneel P in einem Zyklus in einer langen Zeit Information
aufnimmt und in einer verhältnismässsig kurzen Zeit ausgelesen wird, wobei der Speicher M während
dieser langen Zeit Information behält und diese dem Wandler SR, der hochfrequent ausgelesen wird, zur
Verfügung stellt.
Die Vorteile des Aufnehmers nach Fig. 1 gehen aus einem Vergleich mit einer früher vorgeschlagenen
Ausführungsform hervor.
In einer vorgeschlagenen Ausführungsform eines Aufnehmers ohne den in Fig. 1 gegebenen spaltenweisen
Aufbau des Aufnahmepaneels P und ohne Verwendung des Speichers M und des Wandlers SR, sondern
mit einem Aufnahmepaneel, das einen zeilenweisen Aufbau aufweist, müsste jede Zeile desselben
bildpunkt- bzw. hochfrequent ausgelesen werden. Das zeilenweise aufgebaute Paneel wäre dann derart zusammengestellt,
dass die Reihe P11* P21* P31' P41
aus Fig. 1 sich an der Stelle der Aufnahmeelemente
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PHN 5512
P-J1, P12' P13' P14 be:f:i-nden würde; ebenso wie P12*
P22. Ρ^2» P^2 sich an der Stelle von P31, P33, P ,
Ρρ· befinden würde usw. Das hochfrequente Auslesen
der Zeilen würde dann derart erfolgen, dass jede Zeile des Aufnahmepaneels während einer anderen Z eilenabtastzeit
in der Rasterabtastzeit an einer Ausgangsstufe liegen würde, während in der ganzen Auslesezeit
die Lichtinformation nach wie vor auf die Aufnahmeelemente einwirkt. Die Aufnahmeelemente haben
also die Aufgabe, aufzunehmen sowie die Information bildpunktfrequent weiterzuschieben. Aus dieser doppelten
Aufgabe folgt ein gewisses Ausmass an Übersprechen, zu dessen Verringerung die Informationsauslesezeit
viel kleiner sein muss als die Informationsaufnahmezeit. Die Bildpunktauslesefrequenz ist.
dadurch hoch.
Die Ausgangsstufe der bekannten Ausführungsform
wird wechselweise während einer Zeilenperiode an eine der genannten Teile des Paneels angeschlossen.
Diese Stufe ist über Streukapazitäten mit allen anderen Zeilen gekoppelt, so dass ein
stark abgeschwächtes Ausgangssignal mit einem schlechten Signal-Rauschverhältnis resultiert.
Zum Umschalten der Ausgangsstufe von der einen auf die andere Zeile ist ein zusätzliches
Schieberegister erforderlich.
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PHN 5512
Der hohe Wert der Bildpunktauslesefrequenz macht bei einer gewünschten Ausführungsform des Aufnahmepaneels,
integriert in einem Halbleiterkörper, Schwierigkeiten und zwar durch Anforderungen, die
für eine gewünschte Konfiguration der Aufnahmeelemente
wegen des Bildpunktformates und der Auslesegeschwindigkeit einander widersprechen.
Der Aufnehmer nach Fig. 1 vermeidet die Verwendung der kritisierten Ausgangsstufe und des
kritisierten Schieberegisters, während durch eine Trennung der Aufnahme- und Ausleseaufgabe eine andere
Auslesefrequenz möglich ist; zur Erläuterung gilt folgendes:
Bei einem praktischen Fernsehsystem mit Zeilensprungverfahren mit 625 oder 525 Zeilen pro
Bild und also 312,5 bzw. 262,5 Zeilen pro Teilbild mit einer Teilbildfrequenz von 50 oder 60 Hz sind
etwa 20 Zeilenperioden, d.h. etwa 7 $ einer Teilbildperiode für die Bildaustastzeit (TyB) und sind
etwa 18 $ einer Zeilenperiode für die Zeilenaustastzeit
(RHP) in einer Norm festgelegt. Wenn vorausgesetzt
wird, dass ein Teilbild c[ Zeilen umfasst (Ty=c|TH) und jede Zeile £ Bildpunkte (T11=P4T0), dann
folgt für die kritisierte Ausführungsform des Aufnahmepaneels
eine Auslesefrequenz von <jLT„. Für das
Aufnahmepaneel P aus Fig. 1 folgt eine Auslese-
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PHN 5512
frequenz:
a/TVB = ^0,07 Tv = q/o,O7 a th^
Aus einem Vergleich von £, die durchschnittlich genommen
285 entspricht mit dem Faktor 16 folgt, dass die Auslesefrequenz des Aufnahmepaneels P nach Fig.
1 um einen Faktor 18 gegenüber der kritisierten Ausführungsform herabgesetzt worden ist.
Ausser der in Fig. 1 gegebenen Ausführungsform eines Aufnehmers, der sich für Fernsehen
eignet und der mit einem zweidimensional arbeitenden Aufnahmepaneel P und einem angepassten Speicher
M arbeitet, kann der Aufnehmer auch eindimensional ausgebildet werden, wobei kein Speicher M erforderlich
ist. Vom Parallel-Reihenwandler SR sind die Elemente SR1, SR2, SR und SR^ unmittelbar an die
Transistoren T„ in den Aufnahmeelementen P11* pip'
P^„ und P^. aufgenommen,.die je weiter nur eine
Kapazität Cj enthalten. Die Steuerleitung, wobei das Signal A angegeben ist, liegt an Masse, während
an die Steuerleitung mit dem Signal A die zwischen -U und ο Volt schwankende Sehaltspannung auftritt.
Nachdem die Information des physikalischen Musters auf die bis zur Bezugsspannung -U aufgeladenen Kapazitäten
C1 eingewirkt hat, werden die Transistoren
T2 der Aufnahmeelemente P11* p 12» P13 und Pi4
eingeschaltet und die dem Ladungsverlust entsprechende
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PHN 5512
Information wird an die Kapazitäten C„ des Parallel-Reihenwandlers
SR weitergeleitet. Auf die beschriebene Art und Weise wird mit einer gewünschten Auslesegeschwindigkeit der Wandler SR zur Ausgangsklemme
Z ausgelesen, während bei gesperrten Transistoren T2 (P) die Information des physikalischen
Musters auf die Aufnahmeelemente P11 ... P1. einwirkt.
Die Trennung der Aufnahme- und Auslesefunktion führt bei der eindimensionalen Ausführungsform des Aufnehmers dazu, dass Übersprechen zwischen
den Aufnahmeelementen vermieden ist. Das beim reihen·*
weisen Auslesen der Aufnahmeelemente P11 ... P1Ji
möglichst gross zu wählende Verhältnis zwischen der Aufnahmezeit und der Auslesezeit zur Erhaltung eines
möglichst geringen Ubersprechens, ist durch die
Funktionstrennung nicht mehr wichtig.
Als Anwendungsbereich einer eindimensionalen Ausführungsform des Aufnehmers wird Schriftzeichenwiedanerkennung
als Beispiel genannt. Statt des auch beim Aufnehmer nach Fig. 1 geschriebenen optischen
Musters kann auch jedes andere physikalische Muster, beispielsweise mit Druckunterschieden, auf die Aufnahmeelemente
einwirken.
In Fig. 3 ist auf schematische Weise ein Aufnehmer dargestellt, der in einem Halbleiterkörper
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PHN 5512
integriert ist. Bereits bei Fig. 1 und 2 beschriebe-' ne Teile und Signale sind mit denselben Bezugszeichen
in Fig. 3 angedeutet. Der Einfachheit halber ist ein zweidimensionaler Aufnehmer mit zwei zu zwei Aufnahmeelementen
P11* P1 κ und P^1* Pjkji, dargestellt. Dazu
gehört ein Speicher, der aus zwei Speicherelementen M21 und M2K aufgebaut ist, die an die Elemente
P11 und P1J, angeschlossen sind. Der Parallel-Reihenwandler
besteht aus zwei Elementen SR1 und SRr, die
pardlel an die Speicherelemente M?1 und M„r und in
Reihe an den Ausgangstransistor T„ angeschlossen sind. Die Ausgangsklemme Z gibt über einen nicht dargestellten
Widerstand nach Masse (R„ in Fig. 1) das Ausgangssignal .
Der Aufnehmer nach Fig. 3 kann mit Hilfe der normalerweise angewandten Ätz- und Diffusionstechniken gebildet werden, wie dies in den Handbüchern
angegeben ist. Mit X ist ein Schnitt durch den aus n-Materlal bestehenden Halbleiterkörper angegeben,
der weiter in einer Draufsicht dargestellt ist. Durch Ätzung und Diffusion sind Inseln aus p_-
Material in dem am Masse gelegten η-Substrat gebildet.
Über den Körper aus η-Material mit den p-Inseln ist eine elektrisch isolierende durchsichtige
Oxydschicht aus sogenannten Siliziumglas aufgebracht, die teilweise dünn, durch gestrichelte Linien ange-
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PHN 5512
deutet, und dick ist. Über die dünnen Oxydschichtteile
sind undurchsichtige Aluminiumstreifen angebracht
.
In der Draufsicht sind die Aluminiumstreifen durch dünne Linien dargestellt wobei die ihnen zugeführten
Signale wie A, B und E und die Inversen dieser Signale und die Speisespannung -2U angegeben
sind. Die p-Inseln sind mit dicken Linien dargestellt
und von der Oxydschicht sind nur die mit den gestrichelten Linien augedeuteten dünnen Gebiete angegeben.
Zur Erläuterung sind durch punktierte Linien die Elemente P11 . . . P^, M31, M3J+1 SR1 und SRj+
abgegrenzt. Auf die Aufnahmeelemente P11J P-th» P41
und P.. trifft das Licht L, das durch die dicke durchsichtige Oxydschicht hindurchgeht und bis an
die Grenzschicht, zwischen der p-Insel und dem n-Substrat
durchdringt. Auf die Elemente M„1, M„k,
SR1, SR. und den Transistor T„ darf kein Licht auftreffen,
so dass diese abgeschirmt und beispielsweise mit einer dünnen Aluminiumschicht bedeckt
sind, die mittels einer Oxydschicht isoliert an dieser Stelle angebracht ist.
Im Schnitt X sind die MOS-Transistoren T1
und T„ angegeben. Durch G sind die aus Aluminium bestehenden Gatter angedeutet, Durch S und D. sind
die Quelle bzw. die Senke der Transistoren T1 und
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PHN 5512
T„ bezeichnet; es stellt sich, heraus, dass diese
nicht mit Elektroden versehen sind, sondern dass die eine Seite eine p-Insel als Senke D des einen Transistors
und die andere Seite als Quelle S für den anderen Transistor wirksam ist. Bei der Grenzschicht
der p-Inseln und des η-Substrates sind die Kapazitäten
C1 und C angegeben. Auf einem Teil dieser
Grenzschicht, die durch einen ρ,-η Übergang in gesperrtem
Zustand gebildet wird, trifft das Licht L auf. Das Licht L macht mit seinen Photonen Elektronen
frei in der Grenzschicht, wobei diese nach dem an Masse gelegten Substrat gehen, während die übrigbleibenden
Löcher sich in Richtung der eine negative Spannung führenden p_-Insel verlagern. Die Spannung
an der Grenzschicht nimmt dadurch ab und auf diese Weise ist die bei Fig. 1 beschriebene photoempfindliche
Kapazität erhalten. Diese photoempfindliche Kapazität bilder zusammen mit der Kapazität
des übrigen Teils der nicht durch das Licht L beschienenen Grenzschicht und der Kapazität zwischen
der p_-Insel und dem überlappenden Teil des Alumi»-
niumgatters G die Kapazitäten C1 und C_, die auf die
bei Fig. 1 angegebene Weise schematisch zwischen der Senke D und dem Gatter G der Transistoren T1 und T„
dargestellt sind.
Es stellt sich heraus, dass die Begrenzung
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PHN 5512
der Wandler mit den reihengeschalteten Teilen C2,
T1, C1; T2 auch mit T1, C1, T2, C2 hätte gewählt
werden können. Die gemachte Wahl gibt eine auf einfache Weise zu zeichnende Anschlussmöglichkeit zwischen
den Speicherelementen M91 ... Mp. und den
Elementen SR1 . . . SR..
In Fig. 3 sind einige Anschlussstellen zwischen der Speisespannung -2U und der Senke D der
Transistoren T„ (SR1) und T_, zwischen der Senke D
des Transistors T1 (SR1) mit der Kapazität C1 und
dem Gatter G des Transistors T„ und bei der Ausgangsklemme Z dargestellt. Von einer derartigen Anschlusstelle
ist bei Z ein Schnitt gegeben. Eine p_-Insel im η-Substrat ist mit einer quadratischen
Ausnehmung bedeckt mit einer dünnen randförmigen und weiter dick ausgebildeten isolierenden Oxydschicht
bedeckt. Für einen elektrischen Kontakt kann die Ausnehmung mit einem Aluminiumstreifen aufgefüllt
werden, wie dies bei den anderen Anschlussstellen dargestellt ist.
Durch die Trennung der Funktion zwischen dem Aufnehmen der Information und dem hochfrequenten
Auslesen kann die Konfiguration der unterschiedlichen Elemente P11 ... P,., Mpi' M24 Und SR1*
SRr und des Ausgangstransistors T„ auf die best mögliche Weise an die Funktion angepasst gewählt
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PHN 5512
werden. Im allgemeinen gilt, dass für ein schnelles Schalten die MOS-Transistoren mit grossen länglichen
Inseln im Halbleiterkörper ausgebildet werden müssen, wie dies bei T„, T1 (SR) und 1 (SR) dargestellt
ist. Für die den Fernsehbildpunkten entsprechenden Aufnahmeelemente P11 . . . P.. ist es erwünscht,
diese mehr oder weniger quadratisch und möglichst klein zu machen und sie möglichst dicht
beieinander zu legen; die dazu gehörenden Speicherelemente M21, M22, können mit derselben Konfiguration
ausgebildet werden. Ohne die Trennung der Funktionen würde die Konfiguration der Aufnahmeelemente als
Kompromis zwischen zwei optimalen Lösungen liegen. Im obenstehenden ist bei Fig. 1 der Ladungsmechanismus
des Aufnehmers beschrieben worden. Der Aufnehmer nach Fig. 3 kann auf einfachere Art
und Weise aufgeladen werden und zwar dadurch* dass" beim Einschalten des Aufnehmers das n-Substrat
während kurzer Zeit an die Spannung -U angeschlossen wird, wodurch bei der Spannung oV an den Gattern
G die Kapazitäten C1 und C„ bis zur Bezugsspannung
-U aufgeladen werden. Nach dem Aufladen muss das Substrat wieder an Masse gelegt werden und der Aufnehmer
ist gebrauchsfertig. Auch wäre es möglich, das Substrat beim Aufladen an Masse gelegt zu hai-
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PHN 5512
ten und die Gatter G an eine Spannung +U zu legen,
wobei über die g-n-Grenzschicht, die als Diode wirksam ist, die Kapazitäten C1 und C_ aufgeladen werden Nach dem Ausschalten der Spannung +U bleiben die Kapazitäten C1 und C2 bis zur Spannung -U aufgeladen.
wobei über die g-n-Grenzschicht, die als Diode wirksam ist, die Kapazitäten C1 und C_ aufgeladen werden Nach dem Ausschalten der Spannung +U bleiben die Kapazitäten C1 und C2 bis zur Spannung -U aufgeladen.
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Claims (2)
- PHN 5512Patentansprüche:1y Aufnehmer zum Umwandeln eines physikalischen Musters in ein elektrisches Signal als Funktion der Zeit, der mit in einer Reihe angeordneten Wandlern versehen ist, die je mit mindestens einer Kapazität und einer Steuerelektrode ausgebildet sind, wobei das physikalische Muster die Ladung einer bis zur Bezugsspannung aufgeladenen Kapazität bestimmt, welche Ladung mit Hilfe der mit einer Schaltspannungsquelle verbundenen Steuerelektrode aufeinanderfolgend auf andere Kapazitäten übertragen wird und als aufgenommene Musterinformation am Ausgang des Aufnehmers erscheint, dadurch gekennzeichnet, dass, die Wandler teilweise als Aufnahmeelemente mit Kapazitäten, welche die Musterinformation aufnehmen und mit in einen Parallel-Reihenwandler aufgenommenen, reihengeschalteten Elementen ausgebildet sind, an welche die genannten Aufnahmeelemente parallel angeschlossen sind, während die Steuerelektroden des mit dem Ausgang des Aufnehmers vernundenen Parallel-Reihenwandler s mit einer HF-SchaltSpannungsquelle und die der Aufnahraeelemente mit einer niedriger frequenten SehaltSpannungsquelle verbunden sind.
- 2. Aufnehmer nach Anspruch 1, ausgebildet mit einem zweidimensional arbeitenden Aufnahmepaneel, dadurch gekennzeichnet, dass Reihen reihen-209840/0986PHN 5512geschalteter Aufnahmeelemente spaltenweise angebracht sind, wobei zwischen den Aufnahmeelementen und den Parallel-Reihenwandlern im genannten Wandler Reihen reihengeschalteter, als Speicherelemente wirksamer Wandler angebracht sind, die einen Speicher bilden, dessen Steuerelektroden mit der genannten niedriger frequenten SchaltSpannungsquelle verbunden sind. 3· Aufnehmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihen Speicherelemente ein Element weniger haben als die Reihen Aufnahmeelemente. k. Aufnehmer nach Anspruch 2 oder 3 zum Gebrauch beim Fernsehen mit einer zeilen- bzw. teilbildfrequent auftretenden Abtast- und Austastperiode, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektroden des Speichers zugleich mit einer zeilenfrequenten SchaltSpannungsquelle verbunden sind, wobei die obengenannte niedriger frequente Schaltspannungsquelle für das Aufnahmepaneel und den Speicher wirksam ist in der Rasteraustastperiode und die zeilenfrequente Schaltspannungsquelle in der Rasterabtastperiode, während die mit dem Parallel-Reihenwandler verbundene hochfrequente Schaltspannungsquelle in den Zeilenabtastperioden während der Rasterabtastperiode wirksam ist.5. Ausnehmer nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte niedriger frequente209840/0986PHN 5512Schaltspannungsquelle eine höhere Frequenz hat als die zeilenfrequente Schaltspannungsquelle.6. Aufnehmer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnehmer mit einer Taktimpulsquelle versehen ist, die einen Teil der hochfrequenten Schaltspannungsquelle bildet und über Teiler mit der genannten niedriger frequenten und zeilenfrequenten Schaltspannungsquelle verbunden ist.7. Aufnehmer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Schaltspannungsque11en mit Toren ausgebildet sind, die an zeilen- bzw. teilbildfrequente Signale liefernde Generatoren angeschlossen sind.8. Aufnehmer nach einem der vorstehenden Ansprüche, integriert in einem Halbleiterkörper ausgebildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Konfiguration der im Halbleiterkörper vorhandenen Inseln mit einem Leitfähigkeitstyp, der dem des Körpers entgegengesetzt 1st, mehr oder weniger quadratisch ist in den Aufnahmeelementen im Aufnahmepaneel und mehr oder weniger länglich rechteckig in den Wandlern im Parallel-Reihenwandler.9. Aufnehmer nach einem der obenstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er hei einer Fernsehkamera verwendet ist.2098A0/0986L e e r s e i t e
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NLAANVRAGE7103694,A NL170480C (nl) | 1971-03-19 | 1971-03-19 | Opnemer voor het omzetten van een twee-dimensionaal fysisch patroon in een televisiesignaal. |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2210303A1 true DE2210303A1 (de) | 1972-09-28 |
DE2210303B2 DE2210303B2 (de) | 1975-01-16 |
DE2210303C3 DE2210303C3 (de) | 1975-09-04 |
Family
ID=19812724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2210303A Expired DE2210303C3 (de) | 1971-03-19 | 1972-03-03 | Aufnehmer zum Umwandeln eines physikalischen Musters in ein elektrisches Signal als Funktion der Zeit |
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JP (1) | JPS5952591B1 (de) |
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NL (1) | NL170480C (de) |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5226974B2 (de) * | 1973-02-14 | 1977-07-18 | ||
NL7311429A (nl) * | 1973-08-20 | 1975-02-24 | Philips Nv | Opneeminrichting uitgevoerd met informatie- opneemplaatsen in een halfgeleiderlichaam. |
DE2504317B2 (de) * | 1974-09-05 | 1977-09-29 | The General Corp, Kawasaki, Kanagawa (Japan) | Farbfernsehkamera |
US3952188A (en) * | 1975-03-24 | 1976-04-20 | Sperry Rand Corporation | Monolithic transversal filter with charge transfer delay line |
US4298800A (en) * | 1978-02-27 | 1981-11-03 | Computome Corporation | Tomographic apparatus and method for obtaining three-dimensional information by radiation scanning |
JPS5544788A (en) * | 1978-09-27 | 1980-03-29 | Matsushita Electronics Corp | Charge transfer method |
DE2842856C3 (de) * | 1978-10-02 | 1981-09-03 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Ladungsverschiebespeicher in Seriell-Parallel-Seriell-Organisation mit vollständigem Grundladungsbetrieb |
US4241263A (en) * | 1978-11-16 | 1980-12-23 | General Electric Company | Charge transfer dual frequency delay line with phase independent coupling |
US4390791A (en) * | 1980-03-31 | 1983-06-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state photoelectric transducer |
DE3112907A1 (de) * | 1980-03-31 | 1982-01-07 | Canon K.K., Tokyo | "fotoelektrischer festkoerper-umsetzer" |
US4499496A (en) * | 1981-09-17 | 1985-02-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid state image sensing device |
JPS5848455A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-22 | Canon Inc | 電荷転送素子 |
NL8501634A (nl) * | 1984-09-14 | 1986-04-01 | Philips Nv | Kamera voor televisie-, foto- respektievelijk filmopname uitgevoerd met een automatische fokusinstelinrichting. |
NL8501635A (nl) * | 1985-06-06 | 1987-01-02 | Philips Nv | Kamera voor televisie-, foto- respektievelijk filmopname. |
EP0213684B1 (de) * | 1985-09-04 | 1990-05-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Kamera zur Aufzeichnung von Fernseh- und Kinobildern oder Fotografien |
CA1278719C (en) * | 1986-02-17 | 1991-01-08 | Munehisa Izushi | Camera for recording television, photographic or cinematographic images, including an automatic focus- setting device |
US4728803A (en) * | 1986-07-15 | 1988-03-01 | Ovonic Imaging Systems, Inc. | Signal processing apparatus and method for photosensitive imaging system |
JP2833729B2 (ja) * | 1992-06-30 | 1998-12-09 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置 |
JPH11136111A (ja) * | 1997-10-30 | 1999-05-21 | Sony Corp | 高周波回路 |
JP3792894B2 (ja) * | 1998-05-27 | 2006-07-05 | キヤノン株式会社 | 固体撮像素子及び固体撮像装置 |
US7663167B2 (en) * | 2004-12-23 | 2010-02-16 | Aptina Imaging Corp. | Split transfer gate for dark current suppression in an imager pixel |
JP5403369B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2014-01-29 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子および駆動方法、並びに電子機器 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3303466A (en) * | 1963-03-05 | 1967-02-07 | Control Data Corp | Character separating reading machine |
US3142824A (en) * | 1963-10-16 | 1964-07-28 | Control Data Corp | Analog storage circuit |
US3562418A (en) * | 1966-12-05 | 1971-02-09 | Gen Electric | Solid state image converter system |
NL155155B (nl) * | 1968-04-23 | 1977-11-15 | Philips Nv | Inrichting voor het omzetten van een fysisch patroon in een elektrisch signaal als functie van de tijd, daarmede uitgevoerde televisiecamera, alsmede halfgeleiderinrichting voor toepassing daarin. |
US3603731A (en) * | 1969-08-27 | 1971-09-07 | Paul K Weimer | Digital scanning mosaic photosensing system |
US3679826A (en) * | 1970-07-06 | 1972-07-25 | Philips Corp | Solid state image sensing device |
US3683193A (en) * | 1970-10-26 | 1972-08-08 | Rca Corp | Bucket brigade scanning of sensor array |
-
1971
- 1971-03-19 NL NLAANVRAGE7103694,A patent/NL170480C/xx not_active IP Right Cessation
-
1972
- 1972-03-03 DE DE2210303A patent/DE2210303C3/de not_active Expired
- 1972-03-14 CA CA137,105A patent/CA974638A/en not_active Expired
- 1972-03-14 AU AU39971/72A patent/AU463493B2/en not_active Expired
- 1972-03-16 IT IT21955/72A patent/IT950281B/it active
- 1972-03-16 GB GB1227972A patent/GB1395025A/en not_active Expired
- 1972-03-17 FR FR7209443A patent/FR2130398B1/fr not_active Expired
- 1972-03-17 JP JP47026625A patent/JPS5952591B1/ja active Pending
-
1973
- 1973-07-20 US US00381016A patent/US3824337A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1395025A (en) | 1975-05-21 |
FR2130398A1 (de) | 1972-11-03 |
AU3997172A (en) | 1973-09-20 |
AU463493B2 (en) | 1975-07-11 |
DE2210303B2 (de) | 1975-01-16 |
JPS5952591B1 (de) | 1984-12-20 |
DE2210303C3 (de) | 1975-09-04 |
FR2130398B1 (de) | 1977-07-15 |
IT950281B (it) | 1973-06-20 |
NL170480C (nl) | 1982-11-01 |
NL7103694A (de) | 1972-09-21 |
US3824337A (en) | 1974-07-16 |
NL170480B (nl) | 1982-06-01 |
CA974638A (en) | 1975-09-16 |
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