DE3227110A1

DE3227110A1 - Festkoerper-fernsehkamera

Info

Publication number: DE3227110A1
Application number: DE19823227110
Authority: DE
Inventors: Fumio Atsugi Kanagawa Nagumo
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1981-07-20
Filing date: 1982-07-20
Publication date: 1983-02-24
Also published as: FR2509942B1; JPS5814682A; CA1187168A; GB2105943A; GB2105943B; FR2509942A1; US4558366A; DE3227110C2; ATA279882A; AT384920B; NL8202902A

Description

-4-Festkörper-Fernsehkamera

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Festkörper-Fernsehkamera, die einen Festkörper-Bildsensor, beispieisweise in Form einer ladungsgekoppelten Schaltung CCD, benutzt und ist insbesondere auf ein System zur Verringerung der sog. Verschmierung für eine Festkörper-Fernsehkamera geri chtet.

In jüngster Zeit wurden in zahlreichen Entwicklungsstellen Festkörper-Fernsehkameras einhergehend mit den Fortschritten in der Halbleitertechnologie entwickelt. Unter den zahlreichen Typen von Festkörper-ßi1dsensoren ist die ladungsgekoppelte Schaltung (im folgenden einfach als CCD bezeichnet) in einem Bildsensor von besonderem Interesse.

Es existieren zwei Typen von CCD-Bildsensoren, die sich durch die Anordnung des CCD unterscheiden. Der eine Typ ist ein sog. Bild- oder Halbbildübertragungs-Typ und der andere ein sog. Zwischenzei1enübertragungs-Typ. Der erstere Typ von CCD-Bildsensoren hat eine Bildsensoranordnung, die aus einer Vielzahl von individuellen Lichtabtasteinheiten zusammengesetzt ist, die sowohl in horizontalen als auch vertikalen Reihen angeordnet sind, Zwischenspeichereinrichtungen in gleicher Anzahl wie die Lichtabtasteinheiten zum Speichern und Übertragen der Ladungen, die in den Lichtabtasteinheiten angesammelt werden, und ein Schieberegister zum Aufnehmen der Ladungen in sequentieller Ordnung aus den Speichereinheiten sowie zum Erzeugen eines Signals, das das Bild repräsentiert. Bei diesem Typ von CCD-Bildsensor wird dann, wenn die Lichtabtasteinheiten durch Licht eines Bildes während der Übertragung von Ladungen aus der Bildsensoranordnung zu dem Zwischenspeicherbereich bestrahlt werden, während dieser Übertragungsperiode eine unerwünschte Ladung in eine übertragene Ladung gemischt. Dies kann eine unerwünschte vertikale, helle Linie in einem wiedergegebenen Bild verursachen, was als sog. "Verschmieren" (smearing) bezeichnet wird. Der Typ des Zwischenzeilenübertragungs-CCD-

-δ-Bildsensors weist eine Gatterschaltung zwischen jeder Lichtabtasteinheit und jeder Ladungsübertragungseinrichtung. Diese Gatterschaltung wird während der Übertragungsperiode gesperrt, so daß ein Streuen von Ladung aufgrund des 5 oben beschriebenen Sachverhalts in dem Halbbildübertragungstyp eines CCD-Bildsensors verhindert werden kann. Bei diesem Typ von CCD-Bildsensor sind indessen die Lichtabtasteinheiten, die Gatterschaltungen und die Ladungsübertragungseinrichtungen alle in demselben Halbleiterkörper ausgebildet. Licht eines hellen Bildes mit einer großen Wellenlänge dringt in die tiefe Schicht des Halbleiterkörpers der Lichtabtasteinheiten ein und erzeugt eine Ladung in dieser Zone, und diese Ladung streut horizontal und dringt in dem Bereich der Ladungsübertragungseinrichtungen ein. Dies verursacht das gleiche "Verschmieren", wie es oben beschrieben wurde.

Das bestehende System zum Reduzieren des "Verschmierens" ist durch Maskieren oder Abdecken von verschiedenen horizontalen Zeilen der Lichtabtasteinheiten, durch Erfassen des Ausgangssignals korrespondierend mit den abgedeckten Zeilen und durch Subtrahieren des erfaßten Ausgangssignals aus dem Ausgangssignal der Bildsensoreinrichtung erreichbar. Dies ist beispielsweise in US-PS 4 010 319 gezeigt.

Der Mangel dieses bekannten Systems besteht jedoch darin, daß zusätzlichen Elemente, wie Masken, benötigt werden. Demzufolge ist ein weiterer Maskierungsschritt erforderlich, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden.

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Festkörper-Fernsehkamera zu schaffen, die die Mängel des Standes der Technik nicht aufweist. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Festkörper-Fernsnehkamera zu schaffen, bei der das "Verschmieren" weitgehend mit einem einfachen Aufbau der Anordnung reduziert werden kann. Außerdem besteht die Aufgabe für die Erfindung darin, eine Festkörper-Fernsehkamera zu schaffen, bei der eine unerwünschte Ladungsstreuung wan-

rend der Bi 1daustast-Periode erfaßt wird, wenn keine Ladung, die das Bildlicht repräsentiert, erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Festkörper-Fernsehkamera vorgesehen, die eine Festkörper-Bildsensoreinheit hat, welche eine Vielzahl von individuellen Lichtabtasteinheiten enthält, die sowohl in horizontalen als auch vertikalen Reihen zum Erzeugen eines sequentiellen Signals korrespondierend mit einem Bild durch Übertragen von Ladungen, die durch die Lichtabtasteinheiten erzeugt werden, die gekennzei chnet i st durch:

(a) einen Synchronisierungssignalgnerator zum Erzeugen von Horizontal- und Vertikal synchroni sierungssi gnalen ;

(b) einen Taktimpulsgenerator zum Erzeugen eines Taktimpulses korrespondierend mit dem Horizontalsynchronisierungssignal und zum Steuern der sequentiellen Übertragung der Ladungen, die eine hoizontale Reihe oder Zeile des Bildes reprä

sentieren, wobei die Anzahl der Taktimpulse gleich der Summe der Anzahl von horizontalen Reihen und-einer vorbestimmten Anzahl ist;

(c) Erfassungmittel zum Erfassen des Signals während der Periode der vorbestimmten Anzahl von Taktimpulsen, wobei diese Periode nach dem Signal, das mit dem Bild korrespondiert, welches abgetastet wird, und einem Teil einer Bi1daustast-Periode

1iegt;

(d) einen Kompensationssignalgenerator, der mit dem Ausgangssignal der Erfassungsmittel versorgt wird und zum Erzeugen eines Kompensationssignals dient;
(e) eine Kompensationsschaltung zum Entfernen des unerwünschten Signals, das auf der Ladung be

ruht, die einer Ladung, die das Bild repräsentiert, während der Übertragung der letzteren beigemischt wird, durch Verwenden des Kompensa-

-7-tionssignals.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der im folgenden anhand von Figuren im einzelnen gegebenen Beschreibung ersichtlich. In den Figuren sind gleiche Teile und Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung, die zur Erklärung eines Bild- oder Haibbi1dübertragungs-Bi1dsensors nach dem Stand der Technik dient.

Fig. 2A bis Fig. 2D zeigen Impuls/Zeit-Diagramme, wovon jedes zur Erklärung der Arbeitsweise eines Bildsensors, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, benutzt wird.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung, die zur Erklärung eines Zwischenzei1enübertragungs-BiIdsensors nach dem Stand der Technik benutzt wird.

Fig. 4A bis Fig. 4E zeigen Impuls/Zeit-Diagramme, wovon jedes zur Erklärung der Arbeitsweise des in Fig. 3 gezeigten Bildsensors benutzt wird.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für eine Festkörper-Fernsehkamera gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Erfindung auf einen Zwischenzei1enübertragungs-Bi1dsensor angewendet ist.

Fig. 6A bis Fig. 6G zeigen Impuls/Zeit-Diagramme, die zur Erklärung der Arbeitsweise des in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiels benutzt werden.

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungs· beispiels für die vorliegende Erfindung, wobei die Erfindung auf einen Bild- oder Haibbi1dübertragungs-Bi 1 dsensor angewendet ist.

-δι Fig. 8Α bis Fig. 8F zeigen Impuls/Zeit-Diagramme, wovon jedes zur Erklärung der Arbeitsweise der Anordnung gemäß Fig. 7 benutzt wird.

Zum Zwecke eines leichten Verständnisses der vorliegenden Erfindung werden zunächst die beiden zuvor genannten Typen von Bildsensoren nach dem Stand der Technik beschrieben. Als erstes wird der sog. Bild- oder Haibbi1dübertragungs-Bildsensor, der gemäß Fig. 1 aufgebaut ist, beschrieben.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine ladungsgekoppelte Schaltung (im folgenden einfach als CCD bezeichnet), in der das Bezugszeichen 1 eine Bildsensoranordnung oder einen Lichtabtastbereich Bezeichnet, der aus einer Vi el zahl von Lichtabtasteinheiten oder Lichtaufnahmeelementen la besteht, wobei jeder mit einem Bildelement korrespondiert und in in einer matrixförmigen Struktur angeordnet ist. In diesem Fall werden alle der Lichtaufnahmeelemente la in vertikaler Richtung sequentiell aneinander gekoppelt.

Das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Speicherabschnitt oder eine Speicherzone, in welcher eine Vielzahl von Speicherlementen 2a zum kurzzeitigen Sammeln der Signal 1adung, die aus der Bildsensoranordnung 1 gewonnen wird, in einer Matrixstruktur angeordnet sind. Die betreffenden Speicherelemente 2a sind in vertikaler Richtung aneinandergekoppelt gefolgt von den Lichtaufnahmeelementen la. Desweiteren bezeichnet das Bezugszeichen 3 ein Horizontalübertragungsregi ster oder Schieberegister, in dem eine Vielzahl von Registerelementen 3a in horizontaler Richtung aneinandergekoppelt sind. Jedes Registerelement 3a ist nacheinander mit jeder der vertikalen Reihen gekoppelt, die aus den sequentiellen Verbindungen der Lichtaufnahmeelemente la mit den Speicherelementen 2a gebildet sind. Außerdem bezeichnen das Bezugszeichen 11 einen Synchronisierungssignalgenerator

³^ und das Bezugszeichen 12 einen Taktimpulsgenerator zum Erzeugen eines Taktsignals und dergl . . Das Taktsignal und dergl . werden den entsprechenden Teilen der Struktur des CCD 10 zugeführt.

Der Bild- oder Haibbi1dübertragungs-BiIdsensor, der in Fig. 1 gezeigt ist, arbeitet, auf eine Weise, die im folgenden beschrieben wird. Anfänglich erzeugt der Synchroni sierungssignalgenerator 11 Synchroni sierungssignale, wie dies in Fig. 2A gezeigt ist, wobei das Bezugszeichen Ji ein Horizontal synchroni si erungssi gnal , das Bezugszeichen v_ ein Vertikal synchroni sierungssi gnal , das Bezugszeichen T_ß, _K eine BiIdaustast-Periode und das Bezugszeichen Tr eine wirksame Bildperiode bezeichnet. Wenn der Taktimpulsgenerator 12 mit den Synchronisierungsignalen nach Fig. 2A versorgt wird, erzeugt er verschiedene Taktsignale, die dann den entsprechenden Teilen der Struktur des CCD 10 zugeführt werden.

In anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß die Bildsensoranordnung 1 mit einem Taktsignal Φ -, , wie es in Fig. 2B gezeigt ist, versorgt wird. Während einer Periode T _?, in der das Taktsignal Φ , auf niedrigem Potential liegt, wird die Oberfläche jedes der Lichtaufnahmeelemente la in den Ansammlungszustand versetzt, so daß Paare von Elektronen und positiven Löchern, die durch Einstrahlung von Licht des Bildes erzeugt werden, rekombiniert werden und demzufolge keine Ladungen unter den CCD-Elektroden angesammelt werden, wodurch ihre indifferenten Zustände aufrechterhalten werden. Dahingegen werden während einer Periode To, in der das Taktsignal φ ■■ auf hohem Potential liegt, Ladungen, die in Zusammenhang mit dem aufgenommenen Bildlicht erzeugt werden, unterhalb der CCD-Elektroden angesammelt. Darüberhinaus werden während der Periode T-,, die mit der ersten Hälfte der Bi 1 daustast-Peri ode Tn.., korrespondiert, Impulse der Anzahl N, die gleich derAnzahl der horizontalen Reihen oder Zeilen in der Bildsensoranordnung 1 ist, von dem Taktimpulsgenerator 12 erzeugt, um die Ladungen in vertikaler Richtung von der Bildsensoranordnung 1 zu dem Speicherabschnitt 2 zu übertragen.

Der Speicherabschnitt 2 wird außerdem aus dem Taktimpulsgenerator 12 mit einem Taktsignal φ,.-, versorgt, das aus einer Anzahl N von Impulsen, die mit denen des Horizontal-

-ΙΟΙ synchroni si erungssi gnal s _h_ während der wirksamen Bildperiode Tr korrespondieren, wie dies in Fig. 2C gezeigt ist, zusammengesetzt ist. Dieses Taktsignal φ.., überträgt die Signale, die in dem Speicherabschnitt 2 angesammelt sind, sequentiell bei jeder horizontalen Reihe zu dem Horizontalübertragungsregister 3.

Das Horizontalübertragungsregister 3 wird von dem Generator 12 mit einem Taktsignal φ,,, versorgt, das aus Impulsen, die durch Teilen einer Horizontalperi ode durch die Anzahl von Bildelementen in einer horizontalen Reihe zur Verfügung gestellt werden, zusammengesetzt ist. In Fig. 2D ist aus Erklärungsgründen die Zeitbasis oder Zeitachse verlängert dargestellt. Durch dieses Taktsignal f„, wird das Signal, das in dem Horizontalübertragungsregister 3 gespeichert ist, in horizontaler Richtung übertragen, um so die Bildelemente nacheinander auslesen zu können.

In diesem Bildsensor nach dem Stand der Technik gemäß Fig.

1 wird jedoch die Bildsensoranordnung 1 fortlaufend durch das abgetastete Bildlicht bei der vertikalen Übertragung von Ladungen während der Periode T , bestrahlt. Aus diesem Grunde wird, wenn während der vertikalen Übertragung von Ladungen das Taktsignal Φ, ein hohes Potential annimmt, eine unerwünschte Ladung in das Signal, das zu übertragen ist, gemischt, wodurch sich eine Verschlechterung der Bildqualität ergibt. Auf diese Weise werden, wenn beispielsweise ein merklich heller Bereich in einem Teil des Bildes vorhanden ist, unerwünschte helle Linien in den oberen und unteren vertikalen Reihen des Bildes verursacht.

Im Gegensatz dazu ist der sog. Zwischenzei1enübertragungs-Bildsensor allgemein, wie im folgenden beschrieben, aufgebaut .
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Fig. 3 zeigt schematisch die Gesamtanordnung eines derartigen Bildsensors, wobei Teile und Elemente, die mit den in Fig. 1 gezeigten gleich sind, mit gleichen Bezugszeichen

versehen sind. In Fig. 3 ist die Bildsensoranordnung 1 in vertikale Reihen von Lichtaufnähme!ementen la unterteilt. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein Vertikai Übertragungsregister oder einen Schieberegisterabschnitt, in dem Registerelemente 4a in vertikaler Richtung aneinander gekoppelt bzw. außerdem an die Lichtaufnahmeelemente la mittels Gate-Bereichen 5 gekoppelt sind. In diesem Fall sind die Lichtaufnahmeelemente la nicht in vertikaler Richtung aneinander gekoppelt. Diese Vertikaiübertragungsregister 4 sind entsprechend an die betreffenden Registerelemente 3a des Horizontal übertragungsregi sters 3 gekoppelt.

In dem Zwischenzeilenübertragungs-Bildsensor, der auf diese Weise aufgebaut ist, laufen die Vorgänge wie folgt ab:

Zunächst zeigt Fig. 4A die vergleichbaren Synchroni sierungssignale, wie sie auch in Fig. 2A gezeigt sind, die von dem Synchroni sierungssignalgenerator 11 geliefert werden. Auf der Grundlage der Synchroni sierungssignale wird die Bildsensoranordnung 1 aus dem Taktimpulsgenerator 12 mit solchen Taktsignalen wie φ „, wie in Fig. 4B gezeigt, versorgt. Während der Periode T,₃, in der das zuvorgenannte Taktsisgnal φ ~ ein hohes Potential einnimmt, werden Ladungen in der Bildsensoranordnung in Abhängigkeit von dem aufgenommenen Bildlicht angesammelt.

Die Gate-Bereiche 5 nehmen ihren Schaltzustand EIN ein, so daß Ladung, die sich in der Bildsensoranordnung 1 angesammelt hat, zu dem Vertikalübertragungsregister 4 übertragen wird.

Das Vertikaiübertragungsregister 4 wird aus dem Taktimpulsgenerator 12 in einem Taktsignal φ ~ versorgt, das aus Impulsen der Anzahl N korrespondierend zu der des Horizontalsynchroni sierungssi gnal s hi der wirksamen Bildperiode Te, wie in Fig. 4D gezeigt ist, zusammengesetzt ist. Durch dieses Taktsignal Φ « wird das Signal, das zu dem Vertikalübertragungsregister 4 übertragen wird, in vertikaler Richtung durch jede der horizontalen Reihen sequentiell zu dem

-12-Hori zontal übertragungsregi ster 3 übertragen.

Desweiteren wird das Horizontalübertragungsregister 3 aus dem Taktimpulsgenerator 12 mit einem Taktsignal φ^ versorgt, das gleichwertig mit dem Taktsignal Φ_Η1 gemäß Fig. 2D ist, wie dies in Fig. 4E gezeigt ist. Durch dieses Taktsignal Φηο werden die Signale, die zu dem Horizontalübertragungsregi ster 3 übertragen werden, in horizontaler Richtung übertragen und dann von jedem Bildelement ausgelesen.

In Übereinstimmung mit dem Zwischenzei1enübertragungs-BiIdsensor, wie er zuvor erläutert wurde, wird die Bildsensoranordnung 1 von dem Vertikaiübertragungsregister 4 mittels der Gate-Bereiche 5 getrennt, so daß Ladungen, die sich in der Bildsensoranordnung 1 angesammelt haben, nicht mit dem Signal während der in vertikaler Richtung durchgeführten Übertragung von Ladung gemischt werden.

In diesem Bildsensor dringt, da die Bildsensoranordnung 1, die Gate-Bereiche 5 und das Vertikaiübertragungsregister 4 alle auf einem einzigen Körper ausgebildet sind, dann, wenn als Bildlicht Licht einer großen Wellenlänge eingestrahlt wird, das Licht der großen Wellenlänge aus der Oberfläche der Bildsensoranordnung 1 in ihre tieferen Lagen ein, so daß dadurch darin Ladung erzeugt wird. Diese Ladung wird horizontal gestreut und dringt dann in den Abschnitt des Vertikalübertragungsregisters 4 ein. Ein derartiges Eindringen verursacht die unerwünschte helle Zeile in Richtung der vertikalen Reihe.
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Dies vermindert ein Verhältnis Signal/unerwünschtes Signal, und demzufolge wird die Bildqualität stark verschlechtert, und zwar insbesondere während der Periode T₃ oder in dem Fall, in dem T, ^ gekürzt wird, um die Zeit zum Empfangen und Ansammeln des Lichts des Bildes zu verkürzen, oder wenn eine hohe Betriebsgeschwindigkeit ausgewählt wird, um schneller arbeiten zu können.

Es ist deshalb bereits beim Stand der Technik vorgeschlagen worden, daß die horizontalen Reihen an jedem gegebenen ganzzahlig bezeichneten Ort in dem Teil der Bildsensoranordnung 1 Masken aufgebracht werden. Das Signal, das aus dem maskierten Bereich der Bildsensoranordnung 1 gewonnen wird, kann als ein Signal betrachtet werden, das durch ein unerwünschtes Signal, das dem Signal, welches dem abgetasteten Bildlicht entspricht, während der Übertragung unabhängig beigemischt wird, geliefert wird, so daß ein derartiges Signal gespeichert wird. Das Signal, das mit dem gespeicherten Signal korrespondiert, wird von dem Ausgangssignal subtrahiert, wodurch auf diese Weise eine unerwünscht helle Zeile eliminiert wird.

In dem zuvor genannten Bildsensor bedeutet allerdings das Vorsehen eines derartigen Maskenbereiches auf der Bildsensoranordnung 1 sehr viel mehr Elemente, und es sind besondere Verfahren zum Markieren des Teils der Bildsensoranordnung 1 erforderlich, wodurch die Herstellungskosten steigen. Dies ist nicht vorteilhaft.

Im Hinblick auf die oben erläuterten Punkte liegt der vorliegenden Erfindung, wie bereits ausgeführt, die Aufgabe zugrunde, eine Festkörper-Fernsehkamera zu schaffen, die in der Lage ist, das unerwünschte Signal zu erfassen und eine bessere Beseitigung der unerwünscht hellen Zeilen durchzuführen, ohne daß dazu ein maskierter Bereich vorzusehen ist

Nebenbei bemerkt wird beim Erzeugen der unerwünscht hellen Zeile oder beim "Verschmieren", wie zuvor ausgeführt, eine derartige helle Zeile oder eine Verschmierung sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Seite, beispielsweise eines besonders hellen Bereiches, des Bildschirms verursacht. Genauer ausgedrückt heißt dies, daß wenn die vertikale Übertragung der Ladung nach oben durchgeführt wird, wie dies in Fig. 1 und Fig. 3 gezeigt ist, die helle Zeile nicht nur in dem unteren Seitenteil verursacht wird, wodurch die helle Zeile durchgeschoben, übertragen und auf

der Außenseite erzeugt wird, sondern ebenfalls in dem oberen Seitenteil. Der Grund dafür wird darin gesehen, daß in dem Teil der oberen Seite vor Empfang und Ansammlung des aufgenommenen Bildlichtes das unerwünschte Signal aufgrund der vorhergehenden vertikalen Übertragung übertragen wird und dann dem Signal beigemischt wird, worauf die Ansammlung durch das abgetastete Bildlicht durchgeführt wird.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Festkörper-Fernsehkamera, die eine Bildsensoranordnung enthält, die aus Ladungsübertragungselementen zusammengesetzt ist, von denen das Signal, das ein Bild repräsentiert, sequentiell übertragen und ausgegeben wird. Die Anzahl der Impulse für die Übertragung ist um eine gewünschte Anzahl, die viel mehr ergibt, als die Anzahl der Abtastzeilen der Bildsensoranordnung ausmacht, erhöht. Während der Periode von Impulsen der gewünschten Anzahl wird nach der Vervollständigung des Signals, das das Bild repräsentiert, ein Signal erfaßt, und dieses erfaßte Signal wird verwendet, um die Ladung zu eliminieren, die dem Signal bei der Übertragung der Ladung während der nächsten Übertragungsperiode beigemischt wird.

Anhand der Figuren werden im folgenden Ausführungsbeispiele für die vorliegende Erfindung im einzelnen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen korrespondierend mit denen in Fig. 1 bis Fig. 4E gleiche Elemente und Teile bezeichnen. Demzufolge werden sie nicht mehr im einzelnen erklärt.

Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines AusfUhrungsbeispiels für die vorliegende Erfindung, in dem die vorliegende Erfindung auf einen Zwischenzei1enübertragungs-Bildsensor angewendet ist. In der Figur ist der Körper des CCD 10 der gleiche wie der in Fig. 3. Der Bildsensor arbeitet wie fölgt:
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Fig. 6A und Fig. 6B zeigen die Synchroni sierungssignale und das Taktsignal f «, das von dem Taktimpulsgenerator 12 erzeugt wird, welche Signale die gleichen wie die in Fig. 4A

und Fig. 4B gezeigten sind. Desweiteren werden, wie aus Fig. 6C zu entnehmen ist, Gate-Impulse φ~, die dem Gate-Bereich 5 zuzuführen sind, nach der Horizontalperiode einer vorbestimmten Anzahl n_ gebildet, die vom Beginn der BiIdaustast-Periode Τη,, an gezählt werden. Darüberhinaus wird die Anzahl der Impulse, die das Taktsignal Φ_ν2» das dem Vertikaiübertragungsregister 4 zuzuführen ist, darstellt, um eine Anzahl £ mehr als die Anzahl N_ der horizontalen Reihen erhöht, wie es in Fig. 6D gezeigt ist. Zusätzlich wird das Horizontalübertragungsregister 3 von dem Taktimpulsgenerator 12 mit demselben Taktsignal Φυο» ^wi^{e es} gemäß Fig. 4E verwendet wird, während der Periode versorgt, die die horizontalen Reihen der Anzahl £, die zuvor erwähnt wurden und wie in Fig. 6E gezeigt, enthält.

Dementsprechend werden in diesem Bildsensor, nachdem die Signale der N_ horizontalen Reihen der Bildsensoranordnung 1 aus diesem gewonnen worden sind, die Signale aus £ horizontalen Reihen daraus gewonnen. Da die Signale aus n^ horizontalen Reihen keine korrespondierenden Lichtaufnahmeelemente la haben, weisen diese Signale aus n_ horizontalen Reihen keine innewohnenden AnsammTungssignalkomponenten aufgrund des abgetasteten Bildlichtes auf, und demzufolge stellen sie nur die unerwünschten Signal komponenten dar, die dem Signal in der vertikalen Übertragung der Ladung beigemischt wurden.

Gemäß Fig. 5 wird das Signal, das aus dem Horizontalübertragungsregi ster 3 gewonnen wird, über einen Vorverstärker 21, einen Operationsverstärker 22 und eine Verarbeitungsschaltung 23 an einen Addierer 24 geliefert, in dem die Synchronisierungssignale aus dem Synchronisierungssignalgenerator 11 dazu addiert werden, und an einer Ausgangsklemme 25 abgenommen, während das Signal, das aus dem Vorverstärker 21 gewonnen wird, außerdem einer Erfassungsschaltung 26 zugeführt wird, um das unerwünschte Signal zu erfassen.

In dieser Erfassungsschaltung 26 wird das Signal, das aus

dem Vorverstärker 21 gewonnen wird, über eine Gatterschaltung 31 an einen Analog/Digital (A/D) - Wandler 32 geliefert, dessen Ausgangssignal über einen weiteren Addierer 33 an ein Schieberegister 34 geliefert wird. Dieses Schieberegister 34 hat eine Kapazität, die mit dem Betrag von {(Ausgangsbit-Anzahl des A/D-Wandlers ■= 32) + Bit-Anzahl (Einheitenanzahl, wenn n_ in eine Binärzahl umgesetzt wird)} χ (die Anzahl der Bildelemente in einer horizontalen Reihe) korrespondiert, wodurch das Ausgangssignal des Addierers 33 mit dem Taktsignal φΗ2 in das Schieberegister 34 eingegeben und von diesem um ein Bildelement verschoben ausgegeben wird. Das Taktsignal ΦΗ2 wird dazu von dem Taktimpulsgenerator 12 geliefert. Das Ausgangssignal dieses Schieberegisters 34 wird dem Addierer 33 mittels einer weiteren Gatterschaltung 35 zugeführt. Das Signal des Schieberegisters 34 wird ferner über eine Berechnungsschaltung 36 des Berechnungsmodus l/n an einen Digital/Analog (D/A) - Wandler 37 geliefert, dessen Ausgangssignal dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 22 zugeführt wird. In dieser Erfassungsschaltung 26 wird die Gatterschaltung 31 von dem Taktimpulsgenerator 12 mit einem Gate-Impuls versorgt, der mit der Periode korrespondiert, innerhalb welcher die zuvor genannten n_ horizontalen Zeilen erzeugt werden, wie dies in Fig. 6F gezeigt ist, so daß die Gatterschaltung 31 während einer derartigen Periodendauer leitend gemacht wird. Außerdem wird die Gatterschaltung 35 von dem Taktimpulsgenerator 12 mit einem negativen Gate-Impuls versorgt, der mit der ersten horizontalen Periode der oben genannten ji horizontalen Reihen korrespondiert, so daß die Gatterschaltung 35 während einer derartigen Periode ausgeschaltet wird. Dementsprechend wird während der ersten horizontalen Periode von ni horizontalen Reihen das Signal der ersten horizontalen Reihe, das nur aus dem unerwünschten Signal besteht, A/D-gewandelt und dann dem Schieberegister 34 zugeführt, und in der folgenden Horizontalperi ode wird das Signal, das aus dem Schieberegister 34 ausgelesen wird, zu dem Signal der nächsten horizontalen Reihe addiert und dann dem Schieberegister 34 zugeführt. Da dieser Vorgang über die η horizon-

talen Reihen durchgeführt wird, wird das Schieberegister 34 mit dem Signal versorgt, das durch das Summenwandeln des unerwünschten Signals aus n_ horizontalen Reihen und das Signal bei jedem Bildelement in der horizontalen Richtung erzeugt wird. Danach wird das Summensignal dem Schieberegister 34 zugeführt. Das Signal aus dem Schieberegister 34 wird der Berechnungsschaltung zugeführt zu l/n berechnet. Das Signal aus der l/n - Schaltung wird D/A-gewandelt und dann dem Operationsverstärker 22 zugeführt, so daß es in diesem von dem Original signal subtrahiert wird.

Das bedeutet, daß das Schieoeregister 34 die Summe der unerwünschten Signale aus jt^ horizontalen Reihen erzeugt, welche dann nach dem Modus l/n geteilt werden, um so den Hauptwert der unerwünschten Signale der £ horizontalen Reihen von dem Original signal zu eliminieren.

Der Wert für ^ ist kleiner als die Anzahl der horizontalen Perioden, die in der Bi1daustast-Periode T_DI„ enthalten

b Ll\ sind, ausgewählt.

Sollte der Wert von n_ als 2^X ausgewählt sein, so wird die Berechnung von l/n durch Verschieben des Ausgangssignals zu dem unteren Bit durch x^ Bits möglich. Darüberhi naus kann der Wert von _n 1 sein. Wenn jedoch der Hauptwert wie zuvor verwendet wird, kann der Einfluß von äußeren Störungen beseitigt werden.

Wie zuvor festgestellt, kann das unerwünschte Signal, das dem Signal während der Vertikai übertragung der Ladung beigemischt wird, eliminiert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist, da die vertikale Übertragung der Ladung viel öfter durchgeführt wird, als es der Anzahl der horizontalen Reihen in der Bildsensoranordnung 1 entspricht, und das unerwünschte Signal oder die "Verschmierung" durch das Signal erfaßt wird, das aus den oben genannten besonderen Übertragungen von Ladung gewonnen wird, eine zufriedenstellende Erfassung und Eliminierung des unerwünschten Signals

-18- ■.■■■■■'

1 ohne Vorsehen der Maskenbereiche usw. in der BiIdsensoranordnunglmöglich.

Desweiteren zeigt Fig. 7 einen Fall, bei dem die vorliegende Erfindung auf einen Bild- oder HaibbiIdübertragungs-BiIdsensor angewendet ist. In der Figur sind Speicherelemente 2a korrespondierend zu den n_ horizontalen Zeilen zusätzlich zu dem Speicherabschnitt 2 in dem Körper des CCD 10 vorgesehen .

Der Bild- oder Haibbi1dübertragungs-Bi1dsensor gemäß Fig. 1 arbeitet wie folgt:

Fig. 8 zeigt dieselben Synchronisierungssignale wie die in Fig. 2A gezeigten. Das Taktsignal Φ_·ΐ· das von dem Taktimpulsgenerator 12 an die Bildsensoranordnung 1 geliefert wird, hat die Anzahl von Impulsen N+n während der Periode T ,, wie in Fig. 8B gezeigt. Außerdem hat das Taktsignal Φ.., , das von dem Taktimpulsgenerator 12 an den Speicherabschnitt 2 geliefert wird, auf gleiche Weise die Anzahl von Impulsen N+n, wie in Fig. 8C gezeigt. Zusätzlich wird das Horizontalübertragungsregister 3 von dem Taktimpulsgenerator 12 mit dem Taktsignal Φπ-ι , das dasselbe wie in Fig. 2D ist, versorgt, wie dies in Fig. 8D gezeigt ist.

Dementsprechend wird in diesem Bildsensor gemäß Fig. 7, nachdem das Signal aus N_ horizontalen Reihen bei der Bildsensoranordnung 1 gewonnen wird, ein Signal aus n_ horizontalen Reihen erzeugt und verwendet, um dadurch zu ermöglichen, daß das unerwünschte Signal oder das "Verschmieren" eliminiert wird. In diesem Fall ist die Erfassungsschaltung zum Erfassen des unerwünschten Signals auf die gleiche Weise wie die in Fig. 5 gezeigte aufgebaut. Außerdem werden die Gatterschaltungen 31 und 35 von dem Taktimpulsgenerator 12 mit Gate-Impulsen, wie in Fig. 8E und Fig. 8F gezeigt, versorgt.

Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung

mit einer einfachen Konstruktion das Eliminieren des unerwünschten Signals ermöglicht.

Die oben gegebene Beschreibung ist auf bevorzugte Ausführungsbeispiele für die vorliegende Erfindung gerichtet. Es ist jedoch ersichtlich, daß zahlreiche Modifikationen und Variationen durch den Fachmann durchgeführt werden können, ohne daß dazu der allgemeine Erfindungsgedanke oder der Schutzumfang der neuen Konzepte der vorliegenden Erfindung verlassen werden müßten. Der Schutzumfang für die vorliegende Erfindung ist durch die Ansprüche bestimmt.

Pateritanwalt

Claims

Ansprüche:

(l/ Festkörper-Fernsehkamera mit einem Festkörper-Bildsensor, der ein Vielzahl von individuellen Lichtabtasteinheiten enthält, welche sowohl in horizontalen als auch in vertikalen Reihen angeordnet sind, zum Erzeugen eines sequentiellen Signals korrespondierend mit einem Bild durch Übertragen von Ladungen, die durch die Lichtabtasteinheiten erzeugt werden, gekennzei chnet durch:

(a) einen Syhnchronisierungssignaigenerator (11) zum

Erzeugen von Horizontal- und Vertikai synchroni sierungssignalen;

(b) einen Taktimpulsgenerator (12) zum Erzeugen von Taktimpulsen korrespondierend mit dem Horizontalsynchroni si erungssi gnal und zum Steuern der sequentiellen Übertragung der Ladungen, die eine horizontale Reihe oder Zeile des Bildes repräsentieren, wobei die Anzahl der Taktimpulse gleich der Summe der Anzahl von horizontalen Reihen und einer vorbestimmten Anzahl ist;

(c) Erfassungsmittel zum Erfassen des Signals während der Periode der vorbestimmten Anzahl von Taktimpulsen, wobei diese Periode nach dem Signal, das mit dem Bild korrespondiert, welches abgetastet wird, und einem Teil einer Bi1daustast-Periode liegt;

(d) einen Kompensationssignalgenerator, der mit dem Ausgangssignal des Erfassungsmittels versorgt wird und zum Erzeugen eines Kompensationssignals dient;

(e) eine Kompensationsschaltung zum Entfernen des uner-

— 7-

wünschten Signals, das auf einer Ladung beruht, die einer Ladung, die das Bild repräsentiert, während der Übertragung der letzteren beigemischt wird, durch Verwenden des Kompensationssignals.
2. Festkörper-Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper-Bildsensor ein Bild- oder Haibbi1dübertragungs-Typ ist, der einen Lichtaufnahmebereich enthält, welcher die Vielzahl von individueilen Lichtabtasteinheiten enthält, die sowohl in horizontalen als auch in vertikalen Reihen angeordnet sind, daß ein Speicherbereich vorgesehen ist, der ein Vielzahl von Speicherelementen enthält, die sowohl in horizontalen als auch in vertikalen Reihen angeordnet sind, wobei die Anzahl der vertikalen Reihen die gleiche wie die der vertikalen Reihen der Lichtabtasteinheiten ist und die Anzahl der horizontalen Reihen größer als die der horizontalen Reihen der Lichtabtasteinheiten ist, und zwar um eine vorbestimmte Anzahl, und daß ein Schieberegister (34) zum Erzeugen des sequentiellen Signals korrespondierend mit dem Bild vorgesehen ist.
3. Festkörper-Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper-Bildsensor ein Zwischenzei1enübertragungs-Typ ist, der eine Vielzahl von individuellen Lichtabtasteinheiten, Gatterschaltungen, die mit jeder der Lichtabtasteinheiten verbunden sind, Ladungsübertragungsmittel, die mit jeder der Gatterschaltungen verbunden sind, und ein Schieberegister zum Erzeugen des

sequentiellen Signals korrespondierend mit dem Bild aufwei st.
4. Festkörper-Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel eine Gatterschaltung enthalten, die während der genannten Periode eingeschaltet wird, und daß der Kompensationssignalgenerator einen Speicher zu Speichern des Ausgangssignals der Gatterschaltung enthält.
5. Festkörper-Fernsehkamera nach Anspruch 4, dadurch g e kennzei chnet, daß die Erfassungsmittei desweiteren einen Analog/Digital (A/D) - Wandler (32) zum Wandeln des Ausgangssignals der Erfassungsmittel in ein digitales Signal enthalten, daß der Speicher durch das Schieberegister (34) realisiert ist, dessen Ausgangssignal zu dem Ausgangssignal des Analog/Digital (A/D) - Wandlers (32) addiert wird, daß ein aus der Addition entstandenes Signal dem Eingang des Schieberegisters (34) zugeführt wird, daß eine Schaltung zur Mittelwertbildung für das Ausgangssignal des Schieberegisters (34) vorgesehen ist und daß ein Digital/Analog (D/A/) - Wandler (37) zum Wandeln des Ausgangssignals der Mittelwertbildungsschaltung in ein analoges Signal, das das Kompensationssignal bildet, vorgesehen ist.
6. Festkörper-Fernsehkamera nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschaltung einen Di fferential verstärker zum Subtrahieren des Ausgangssignals des Digital/Analog (D/A) - Wandlers (37) von dem Ausgangssignal der Festkörper-Bildsensoranordnung enthält.