DE3234573C2 - Bildsignalausleseverfahren für einen Festkörper-Bildabtaster - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildsignalausleseverfahren für einen Festkörperbildsensor nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.

Bekannte CCD- und MOS-Festkörper-Bildabtaster können eine sogenannte löschende Auslesecharakteristik haben, wobei die Ladungen auf Grund der Bildinformationen durch Auslesen gelöscht werden. Es ist jedoch auch ein Festkörper-Bild­ abtasterelement mit einer n⁺-Ladungsspeicherschicht entwickelt worden, wobei die Bildinformation beim Auslesen nicht gelöscht wird (Jp-Anm. 54001/80 und 60316/80). Dieses Bild­ abtasterelement ist mit einer Photodetektorfunktion und einer Speicherfunktion der festgestellten Information bzw. Ladungen in der Weise ausgestattet, daß die Phototräger in einer Potentialsenke in Form einer n⁺-Schicht mit einer Quer­ schnittsfläche, die einem rechtwinkligen Haken gleicht, gespeichert werden. Bei Verwendung dieses Bildabtasterelements ist es nicht notwendig, einen Bildabnahmeteil, einen Anzeige­ teil, wie einen CRT, oder eine Aufzeichnungsvorrichtung zum zeitweiligen Speichern der Bildinformation vor dem Aufzeichnen der Bildsignale, die auf einem Magnetband od. dgl. erhalten sind, vorzusehen.

Es ist erwartet worden, daß dieses Bildabtasterelement eine merkliche Vereinfachung des Aufbaus des Bildabtasters und eine Verringerung seiner Kosten im Vergleich mit bekannten Bildabtastern ermöglicht.

Bei der Entwicklung des Bildabtasters mit nichtlöschendem Auslesen hat sich ein neues Problem ergeben, das bei bekannten MOS- und CCD-Typen nicht gegeben ist. Wenn eine Anzahl solcher Bildabtasterelemente mit einer gemeinsamen Bildelementsignal­ ausgangsleitung verbunden wird und die auszulesenden Bild­ elemente durch Abtastung ausgewählt werden, um aufeinander­ folgend ihre Bildinformation auszulesen und einen Refresh durchzuführen, wird die Bildinformation jedes Bildelements auch nach dem Auslesevorgang gelöscht, so daß das von dem Bild­ element ausgelesene Signal auf der gemeinsamen Signalausgangs­ leitung für eine bestimmte Zeitdauer verbleibt, was zu einer Störung des von dem nächsten Bildelement ausgelesenen Bild­ signals führt. Die Signalausgangsleitung hat nämlich eine elektrostatische Kapazität gegen Erde mit einer bestimmten Größe. In dem Zustand, in dem ein Schalter zwischen der einmal ausgelesenen Bildelementzelle und der Signalausgangsleitung ausgeschaltet wird, um diese elektrisch zu isolieren, wird das vorher ausgelesene Bildsignal mit einer Zeitkonstante gedämpft, die abhängig von dem Produkt des obenerwähnten Kapazitätswertes und des Widerstandswertes der Signalausgangsleitung ist, so daß das obenerwähnte Problem bei einer Versuchsvorrichtung mit geringen Abmessungen, bei der die Zahl der Bildelemente klein ist und die Ausleserate niedrig ist, nicht wesentlich ist. Wenn man beispielsweise ein Bild mit einer Qualität erhalten will, die gleich der Qualität eines stehenden Bildes durch Silber­ salzphotographie (Bildqualität gleich einem Bild mit sechs­ facher Vergrößerung unter Verwendung beispielsweise eines 110-Films) unter Verwendung dieses Festkörper-Bildabtaster­ elements ist, so sind beispielsweise 512×767 Bildelemente erforderlich. Mit einer solch großen Zahl von Bildelementen steigen die elektrostatische Kapazität gegen Erde und der Widerstandswert der Signalausgangsleitung an, was einen Anstieg der Entladungszeit verursacht. Andererseits werden die Bildelementausleseintervalle verringert, was zu einem starken Anstieg der Störung durch das vorangehende Bildelement führt.

Aus der DE 30 06 267 A1 ist eine Schaltungsanordnung für das Auslesen einer Festkörper-Abbildungsanordnung vorbekannt, wobei die verwendeten Photodioden bei Lichteinfall Photoelektronen in ihrer Überkapazität speichern und durch ein spezielles Abtast­ regime nacheinander die gespeicherten Photoelektronen zu einem Signalausgangsanschluß abgegeben werden, um ein Videosignal entsprechend der Bildinformation zu liefern.

Da die von den Photodioden abgeleiteten Signalladungen außer­ ordentlich gering sind, wirken sich Störungen auf Grund para­ sitärer Kapazitäten in der Festkörper-Abbildungsanordnung sehr nachteilig aus. Um dieses Problem zu lösen, wird ein zusätz­ licher MOS-Schalttransistor in die horizontale Ausgangsleitung eingeschleift, der in den Intervallzeiten zwischen den hori­ zontalen Impulsen offen gehalten wird. Durch ein getaktetes Schalten des MOS-Transistors in der Art und Weise, daß während der horizontale Abtastimpuls zugeführt wird, eine Unterbrechung der horizontalen Signalausgangsleitung bezogen auf den Signalausgangsanschluß erfolgt, wird erreicht, daß durch die betrachtete Bahn kein Strom fließt und negative Einflüsse auf Grund von parasitären Kapazitäten ausgeschlossen werden. Nachteilig hierbei ist, daß ein zusätzlicher MOS-Transistor für die Signalausgangsleitung erforderlich ist und daß weiterhin auf Grund des geöffneten Zustandes des MOS-Transistors inner­ halb der Intervallzeiten zwischen den horizontalen Impulsen ein nichtdefinierter Zustand auf der horizontalen Signalausgangs­ leitung vorliegt. Um eine weitestgehende Absorption der Signalladungen von der horizontalen Ausgangsleitung zu erreichen, ist es zusätzlich notwendig, eine Kapazität zur Unterstützung der Schaltfunktion des MOS-Transistors vorzusehen, wodurch sich die Menge der Restladungen auf der horizontalen Signalausgangsleitung, allerdings um den Preis eines weiteren Bauelementes, verringern läßt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Bild­ signalausleseverfahren für einen Festkörper-Bildsensor mit einer Vielzahl von zweidimensional angeordneten Festkörper- Bildelementzellen mit nichtlöschender Auslesecharakteristik anzugeben, wobei neben einer Vereinfachung des Aufbaus des Festkörper-Bildsensors eine störungsfreie Bildsignalauswertung insbesondere hochpegeliger Bildelementsignale der einzelnen Festkörper-Bildelementzellen möglich wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentan­ spruches 1, wobei eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung im Unteranspruch angegeben ist.

Mittels des erfindungsgemäßen Bildsignalausleseverfahrens kann die Anzahl der Bildelementsignal-Ausgangsleitungen durch einen Multiplexbetrieb verringert werden, ohne daß eine gegenseitige Beeinflussung der von den Festkörper-Bildelementzellen herrührenden Ladungen mit der Folge von Bildfehlern auftritt. Durch den definierten Ladungszustand auf Grund der Verbindung der Signalausgangsleitungen während einer Zeitperiode zwischen aufeinanderfolgenden vertikalen Abtastperioden mit dem Erd- oder Massepotential, kann der bei Zellen mit nichtlöschender Charakteristik erforderliche Refresh vereinfacht und der Abfrage- bzw. Auslesezyklus verkürzt werden.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Anordnung des Festkörper- Bildsensors zur Verwendung bei einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltbild eines Beispiels der Anordnung der Abtasterfläche 10 in Fig. 1,

Fig. 3 ein Teilschaltbild der Anordnung eines Horizontal­ schaltkreises 50, eines Auffrischkreises 70, eines Pufferver­ stärkerkreises 80 und eines A/D Umsetzers 90 in Fig. 1,

Fig. 4 eine Darstellung von Wellenformen zum Erläutern der Wirkungsweise des Festkörper-Bildsensors mit der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Anordnung und

Fig. 5A, 5B, 6A, 6B und 7A bis 7C Blockschaltbilder zur Erläuterung des Hauptteils eines Beispiels der Anordnung bei der Anwendung der Erfindung beim Farbfernsehen.

Ein Festkörper-Bildsensor zur Verwendung bei einer Aus­ führungsform der Erfindung enthält gemäß Fig. 1 eine Abtaster­ fläche 10, die mit beispielsweise 512×768 Bildelementzellen, die in Matrixform angeordnet sind, versehen ist, einen Vertikalabtastkreis 20, einen Feldauswahlschalter 30, einen Horizontalabtastkreis 40, einen Horizontalschaltkreis 50, einen Auffrischsignalgenerator 60, einen Auffrischsignalkreis 70, einen Pufferverstärker 80 und einen A/D-Umsetzerkreis 90. Durch "vertikal" und "horizontal" werden eine erste Richtung der Bildelementanordnung und eine dazu senkrechte zweite Richtung bezeichnet, wobei damit nicht absolute Lagen angegeben werden sollen.

Die Abtasterfläche 10 enthält gemäß Fig. 2 Bildelementzellen C^j _i nachfolgend einfach als Zellen bezeichnet, mit derselben Ausbildung, die in Matrixform von 512 (2⁹) Reihen und 768 (3×3⁸) Spalten angeordnet sind, wobei die Zellen jeweils mit 512 Vertikalabtastsignalleitungen V1 bis V512 und 768 Signal­ ausgangsleitungen B1 bis B768 verbunden sind. Wie in dem Kreis C^j _i in vergrößertem Maßstab gezeigt ist, sind die Zellen jeweils mit einem Photodetektor CC^j _i mit einer Ladungsspeicherschicht in Hakenform und einem MOS-Schalter S^j _i, dessen Hauptelektrode mit dem Photodetektor CC^j _i und der Signalausgangsleitung B_i verbunden ist und dessen Gateelektrode mit der Vertikalabtast­ signalleitung V_j verbunden ist, versehen. Wenn bei einer solchen Anordnung ein Signal auf der vertikalen Signalleitung V_j hochpegelig wird, wird ein Bildelementsignal mit positiver Spannung, das durch Lichtstrahlung in dem Photodetektor CC gespeichert ist, auf der Signalausgangsleitung B_i ausgelesen. Da das Bildelement nichtlöschend ist, bleibt das Bildelement­ signal des Photodetektors CC^j _i auf der Signalausgangsleitung B_i über die gesamte Signalausleseperiode vorhanden, auch nachdem es auf der Signalausgangsleitung B_i ausgelesen ist.

Gemäß Fig. 3 sind die 768 Signalausgangsleitungen B1 bis B768 untereinander in Gruppen von je 24 verbunden, um 32 Unter­ gruppen zu bilden, und sind die 32 Multiplex-Signalausgangs­ leitungen A1 bis A32 der Untergruppen mit dem Auffrischkreis 70 verbunden. Die am weitesten linken Signalausgangsleitungen B1, B25, B49, . . . B745 der jeweiligen Untergruppen sind jeweils mit MOS-Schaltern Q^l ₁, Q^l ₂, Q^l ₃, . . . Q^l ₂₂ verbunden, wobei deren Gate­ elektroden mit einer gemeinsamen horizontalen Abtastsignal­ leitung H1 verbunden sind. Die zweiten Signalausgangsleitungen B2, B26, B50, . . . B746 von links in den jeweiligen Untergruppen sind mit MOS-Schaltern Q² ₁, Q² ₂, Q² ₃, . . . Q² ₃₂ verbunden, deren Gateelektroden mit einer gemeinsamen horizontalen Abtast­ signalleitung H2 verbunden sind. In gleicher Weise sind die entsprechenden anderen verbleibenden Signalausgangsleitungen der Untergruppen mit MOS-Schaltern verbunden, deren Gateelektroden mit gemeinsamen horizontalen Abtastsignal­ leitungen verbunden sind. Wenn bei einer solchen Anordnung ein Signal auf der horizontalen Abtastsignalleitung H1 hochpegelig wird, werden die 32 am weitesten linken Signalausgangsleitungen der Untergruppen mit den jeweils entsprechenden Multiplex- Signalausgangsleitungen A1 bis A32 verbunden. In gleicher Weise werden die entsprechenden anderen verbleibenden Signalaus­ gangsleitungen der Untergruppen mit den jeweils diesen entsprechenden Mulitplex-Signalleitungen A1 bis A32 verbunden, wenn Signale auf entsprechenden horizontalen Abtastsignal­ leitungen hochpegelig werden.

Die Multiplex-Signalausgangsleitungen A1 bis A32 sind jeweils über MOS-Schalter R1 bis R32 mit einem Bezugspotential verbun­ den, das beispielsweise durch das Erdpotential in dem Auffrischkreis 70 gegeben ist. Die Gateelektroden der MOS-Schalter R1 bis R32 sind mit einer gemeinsamen Auffrischsignalleitung R verbunden. Wenn ein Signal auf der Auffrischsignalleitung R hochpegelig wird, werden alle Multiplex-Signalausgangsleitungen auf dem Bezugspotential gehalten.

Die Multiplex-Signalausgangsleitungen A1 bis A32 sind jeweils über Verstärker T1 bis T32 des Pufferverstärkers 30 mit A/D Umsetzern AD1 bis AD32 des A/D Umsetzerkreises 90 verbunden. Die A/D Umsetzer AD1 bis AD32 setzen jeweils analoge Bild­ elementsignale auf den Multiplex-Signalausgangsleitungen in eine digitale Form um, wodurch die digitalen Bildelementsignale an den digitalen Ausgangsanschlüssen D1 bis D32 auftreten. Die Verstärker T1 bis T32 des Pufferverstärkerkreises 80 bestehen jeweils aus einem Paar Transistoren, die parallel zwischen eine gemeinsame Konstantstromquelle und Erde geschaltet sind. Die Basis des einen Transistors wird mit dem analogen Bildelement­ signal gespeist und die Basis des anderen Transistors wird mit einer Referenz-Dunkelspannung von einer (nicht dargestellten) Maskenbildelementzelle gespeist, die getrennt von den übrigen Bildelementzellen vorgesehen ist. Als Ergebnis wird ein analoges Bildsignal dem A/D Umsetzerkreis 90 zugeführt.

Gemäß Fig. 4 wird zur Zeit t₀ ein Signal, das auf einer vertikalen Abtastsignalleitung I1 von dem in Fig. 1 gezeigten Vertikalabtastkreis 20 auftritt, hochpegelig. Der Feld­ auswahlschalter 30 schaltet die vertikale Abtastsignalleitung V1 in einer ungradzahligen Feldabtastperiode an, wodurch ein Signalpegel PV₁ auf die vertikale Abtastsignalleitung V1 für etwa 320 µs (Fig. 4) hoch ist. Als Ergebnis leiten die MOS-Schalter S^l ₁ bis S⁷⁶⁸ ₁ in den 768 Zellen C^l ₁ bis C⁷⁶⁸ ₁ in der mit der vertikalen Abtastsignalleitung V1 verbundenen Abtasteranordnung 10, wodurch Bildelementsignale in den Zellen C^l ₁ bis C⁷⁶⁸ ₁ jeweils auf den Signalausgangsleitungen B1 bis B768 erzeugt werden.

Zu einer Zeit t₁ kurz nach der Zeit t₀ wird ein Signal P_H1, das auf der horizontalen Abtastsignalleitung H₁ von dem horizon­ talen Abtastkreis 40 erzeugt wird, hoch, wodurch die MOS- Schalter Q^l ₁ bis Q^l ₃₂ in dem Horizontalschaltkreis 50 einge­ schaltet werden. Folglich werden Bildelementsignale auf den am weitesten linken Signalleitungen B1 bis B745 der 32 Unter­ gruppen der Signalausgangsleitungen B1 bis B768 jeweils an die Multiplex-Signalausgangsleitungen A1 bis A32 abgegeben. Die Bildelementsignale auf diesen Multiplex-Signalleitungen werden zu den digitalen Bildelementsignalausgangsanschlüssen D1 bis D32 über den Auffrischkreis 70, in dem alle MOS-Schalter R1 bis R32 im Aus-Zustand gehalten werden, zu dem Pufferverstärker­ kreis 80 und zu dem A/D Umsetzerkreis 90 gegeben. Wenn danach das Signal P_H1 auf der horizontalen Abtastsignalleitung H1 in den niederpegeligen Zustand zurückgeführt wird, werden die MOS-Schalter Q^l ₁ bis Q^l ₃₂ des Horizontalschaltkreises 50 nichtleitend und die Spannungen auf den Multiplex-Signalleitungen A1 bis A32 kehren in den Zustand vor dem Auslesen zurück.

Zu einer Zeit t2 nach einigen µs wird ein Signal P_H2 auf der horizontalen Abtastsignalleitung H2 hochpegelig. Als Ergebnis leiten die MOS-Schalter Q² ₁ bis Q² ₃₂ des Horizontalschaltkreises 50, wodurch Spannungen an den zweiten Signalausgangsleitungen B2 bis B746 von links in den Untergruppen der Signalausgangs­ leitungen B1 bis B768 jeweils auf den Multiplex-Signalausgangs­ leitungen A1 bis A32 erzeugt werden. Die Spannungen auf den Multiplex-Signalausgangsleitungen werden jeweils zu den digitalen Bildelementsignalausgangsanschlüssen D1 bis D32 über den Auffrischkreis 70, in dem alle MOS-Schalter R1 bis R32 im Aus-Zustand gehalten werden, den Pufferverstärkerkreis 80 und den A/D Umsetzerkreis 90 gegeben. Wenn danach das Signal P_H2 auf der horizontalen Abtastsignalleitung H2 in seinen niederpegeligen Zustand zurückkehrt, werden die MOS-Schalter Q² ₁ bis Q² ₃₂ nichtleitend, wodurch die Spannung auf den Multiplex- Signalausgangsleitungen in ihren Anfangszustand zurückkehrt. Gleichzeitig werden Signale auf den horizontalen Abtastsignalleitungen H3 bis H24 nacheinander hochpegelig, wodurch Bildelementsignale auf den Signalausgangsleitungen der jeweiligen Untergruppen an den digitalen Bildsignalausgangs­ anschlüssen D1 bis D32 aufeinanderfolgend auftreten.

Nach dem Rückführen eines Signals P_H24 auf der letzten horizontalen Abtastsignalleitung H₂₄ in den niederpegeligen Zustand, kehrt das Signal P_V1 auf der vertikalen Abtast­ signalleitung V1 in den niederpegeligen Zustand zurück, was die horizontale Abtastung aller mit der Signalleitung V1 verbun­ denen Zellen vervollständigt. Der MOS-Schalter S^j _i in der Zelle C^j ₁ (j = 1, 2, . . . 768) wird somit ausgeschaltet. Da der Photodetektor CC^j ₁ eine nicht löschende Auslesecharakteristik hat, werden jedoch die Bildelementsignale auf die Signalaus­ gangsleitungen B1 bis B768 ausgegeben, bis unmittelbar bevor die MOS-Schalter S^j ₁ (j = 1, 2, . . . 768), die durch den in jeder Zelle vorgesehenen Vertikalabtastkreis ausgesteuert werden, nichtleitend werden. Danach werden diese Bildelementsignale jeweils gedämpft, d. h. sie werden mit einer Zeitkonstante entladen, die von der Erdkapazität der Signalausgangsleitung abhängt. Wenn die Entladezeitkonstante groß ist, bleibt das vorangehende Bildelementsignal unverändert auf jeder Signal­ ausgangsleitung bei der nächstfolgenden horizontalen Abtastung der mit der vertikalen Abtastsignalleitung V3 verbundenen Zellen bestehen, was zu einer Störung mit dem nachfolgend auszulesenden Bildelementsignal führt. Wenn die Entladezeitkonstante groß ist, oder wenn die horizontale Abtastsignalleitung V_j+2 (V_j+1 in dem Falle, wenn eine überlappte Abtastung nicht verwendet wird) nach der hori­ zontalen Signalleitung V_j ausgewählt wird, um das Bildelement­ signal aus dem Photodetektor CC^j+2 _i (CC^j+1 _i in dem Falle, wenn die überlappte Abtastung nicht verwendet wird) auf der Signalausgangsleitung B_i auszulesen, kann ein genaues Auslesen nicht erreicht werden, da das vorangehend von dem Photodetektor CC^j _i ausgelesene Signal noch auf der Signalausgangsleitung B_i gehalten wird.

Um eine solche Störung zu verhindern, wird eine Zeitperiode in dem Zeitintervall zwischen der Vervollständigung des Auslesens der mit der Signalleitung V1 verbundenen Zellen und des Starts des Auslesens der mit der Signalleitung V3 verbundenen Zellen vorgesehen (siehe Fig. 4). In dieser Zeitperiode werden die Signale P_H1 bis P_H24 auf allen horizontalen Abtastsignal­ leitungen H1 bis H23 hochpegelig gemacht, um die MOS-Schalter Q^l ₁ bis Q²⁴ ₃₄ leitend zu machen, wodurch alle Signalausgangs­ leitungen B1 bis B768 mit den diesen entsprechenden gemeinsamen Signalausgangsleitungen A1 bis A32 verbunden werden. Gleich­ zeitig wird das Signal P_R auf der Auffrischleitung R hoch­ pegelig gemacht, um die MOS-Schalter R1 bis R32 leitfähig zu machen, wodurch die Multiplex-Signalausgangsleitungen A1 bis A32 geerdet werden. Als Ergebnis werden alle Signalausgangs­ leitungen B1 bis B768 geerdet, um dadurch das verbleibende Bildelementsignal der vorangehenden Abtastung aufzufrischen bzw. zu löschen.

Da gemäß der Erfindung die Zellen eine nichtlöschende Aus­ lesecharakteristik haben, ist es wichtig, ein Zeitintervall zwischen dem Schalten einer Signalleitung V_j und dem Schalten der nächsten Signalleitung, z. B. V_j+2 in dem Fall der überlappten Abtastung, vorzusehen, d. h. die Signalausgangs­ leitungen B1 bis B768 in einem solchen Zustand aufzufrischen bzw. zu löschen, in dem die Zellen nicht elektrisch mit einer der Signalausgangsleitungen B1 bis B768 verbunden sind.

Während sich die vorangehende Beschreibung auf den Fall bezieht, bei dem die Summe der Periode eines vertikalen Abtastsignales und der Zeitperiode (der Periode von der Auswahl einer vertikalen Abtastsignalleitung bis zu der Auswahl der nächsten vertikalen Abtastsignalleitung) 640 µs beträgt, ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Die Perioden können beispielsweise auch um die Hälfte reduziert werden und in einem solchen Falle kann eine Mehrfachbelichtung von 10 Belichtungen pro Sekunde ausgeführt werden.

Nach der Vervollständigung eines solchen Auffrischvorgangs wird ein Signal P_V3 auf der vertikalen Abtastsignalleitung V3 hochpegelig, wodurch eine horizontale Abtastung der mit der Signalleitung V3 verbundenen Zellen in genau derselben Weise, wie oben im Bezug auf die vertikale Abtastsignalleitung V1 beschrieben, ausgeführt wird. Danach werden die Bildelement­ signale von denen mit den ungradzahligen vertikalen Abtast­ signalleitungen V3, V5, V7, V9, . . . V511 verbundenen Zellen ausgelesen, während die Signalausgangsleitung in jeder Zeit­ periode aufgefrischt wird, dem ein Auslesen der Bildelement­ signale von gradzahligen vertikalen Abtastsignalleitungen V2, V4, V6, . . . V512 folgt, wodurch die Abtastung der zweidimen­ sionalen Matrix aus ungradzahligen Feldern und gradzahligen Feldern vervollständigt wird.

Nachdem alle Bildelementsignale aller Bildelementzellen CC^l ₁ bis CC⁷⁶⁸ ₅₁₂ aus diesen ausgelesen sind, werden die Bildsignale, die in dem Abtaster gespeichert sind, bei der Vorbereitung für die nächste Bildformierung aufgefrischt bzw. gelöscht, wodurch das Ausleseverfahren vervollständigt wird.

Bei der vorstehend erwähnten Ausführungsform ist die Zeit­ periode zwischen den vertikalen Abtastperioden vorgesehen und in dieser Zeitperiode werden die Signalausgangsleitungen aufgefrischt bzw. geräumt, so daß es möglich ist, wirksam eine Störung zwischen den Zellen mit nichtlöschender Auslese­ charakteristik zu verhindern.

Durch die Anwendung einer Multiplex-Anordnung, bei der die Signalausgangsleitungen in Untergruppen aufgeteilt werden und entsprechende mit den jeweiligen Signalausgangsleitungen der Untergruppen verbundene Zellen gleichzeitig ausgelesen werden, kann des weiteren der Aufwand für das Signalauslesen bis zu einem reziproken des Vielfachen der Zahl der Untergruppen verringert werden; auch in dem Falle des Auslesens eines Festkörper-Bildsensors, der erforderlich ist, um eine Bild­ qualität zu erhalten, die gleich der Bildqualität bzw. Auf­ lösung eines Bildes durch Silbersalzphotographie ist, und der eine große Zahl von Bildelementen aufweist. Auch können Stör- oder Schaltimpulse, die von dem Öffnen und Schließen der MOS-Schalter herrühren, wesentlich verringert werden. Wenn darüber hinaus ein gleichzeitiges magnetisches Mehrspuren­ aufzeichnen unter Verwendung eines Mehrspurkopfes mit einer Kopfzahl entsprechend der Zahl der Untergruppen und einem magnetischen Aufzeichnungsmittel ausgeführt wird, kann eine Aufzeichnungsvorrichtung mit Studioqualität und niedriger Geschwindigkeit verwendet werden. Die Aufteilung der Signal­ ausgangsleitung in Untergruppen erlaubt auch die Verringerung der Zahl der MOS-Schalter zum Auffrischen der Signalausgangs­ leitungen.

Um den Signalausleseaufwand für den Festkörper-Bildsensor, wie oben beschrieben, zu verringern, ist es notwendig, ein Element mit einer nichtlöschenden Auslesecharakteristik und einer großen Signalhaltezeit wie bei der vorliegenden Erfindung zu verwenden. Es ist deshalb sehr wirksam, das Auffrischen der Signalausgangsleitungen aufzuteilen und ein Signalauslesen mit niedriger Geschwindigkeit auszuführen, indem die Signalaus­ gangsleitungen in Untergruppen aufgeteilt werden.

Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform werden die in Untergruppen aufgeteilten Signalausgangsleitungen aufeinander­ folgend horizontal in jeder Untergruppe abgetastet, um das Signal jedes Bildelements auszulesen. Mit diesem Verfahren können Signale von einem Festkörper-Bildsensor ausgelesen werden, der erforderlich ist, um eine hohe Bildqualität zu erhalten, und der eine große Zahl von Bildelementen aufweist, wobei Impulsrauschen wesentlich verhindert werden kann, wie oben beschrieben. Da zusätzlich die Zahl der Ausgangsanschlüsse kleiner als die der Signalausgangsleitungen gemacht werden kann, können erhaltene Signale gleichzeitig durch eine kleine Zahl von Magnetköpfen auf vielen Spuren aufgezeichnet werden. Das Signalausleseverfahren der Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Alle Signalausgangsleitungen können beispielsweise auch nacheinander durch einen Horizontalabtast­ kreis ausgewählt werden. Auch ist es möglich, Ausgangsan­ schlüsse in derselben Zahl wie die diesen entsprechenden Signalausgangsleitungen vorzusehen, so daß die Bildelemente einer horizontalen Zeile gleichzeitig ausgelesen werden können. In diesem Falle ist der Horizontalabtastkreis nicht erforderlich.

Fig. 5A und 5B zeigen den Hauptteil eines Beispiels der Anordnung für die Anwendung der Erfindung beim Farbfernsehen. Die Zellen sind jeweils mit Farbfiltern der drei Primärfarben Grün (G), Blau (B) und Rot (R) in der Folge der Baiyer′schen Anordnung bedeckt. Die MOS-Schalter Q^l ₁ bis Q²⁴ ₁ einer Unter­ gruppe 1 in dem Horizontalschaltkreis 70 werden in eine Gruppe von MOS-Schalter Q^l ₁, Q³ ₁, Q⁵ ₁, . . . Q²³ ₁, deren Zahlen der Anordnung von der linken Seite ungradzahlig sind, und eine Gruppe von MOS-Schaltern Q² ₁, Q⁴ ₁ Q⁶ ₁, . . . Q²⁴ ₁, deren Zahlen der Anordnung gerade sind, aufgeteilt. Die MOS-Schalter, die zu der ungrad­ zahligen Gruppe gehören, werden aufeinanderfolgend mit den horizontalen Abtastsignalleitungen H1 bis H12 in der Folge der Anordnungszahl von der linken Seite verbunden und die MOS-Schalter, die zu der gradzahligen Gruppe gehören, werden in gleichartiger Weise mit den horizontalen Abtastsignalleitungen H13 bis H24 in der Folge der Anordnungszahl von der linken Seite verbunden.

Wenn mit einer solchen Anordnung die Signale P_H1 bis P_H24 auf den horizontalen Abtastsignalleitungen H1 bis H12 in einer Folge hochpegelig gemacht werden, während das Signal P_V1 auf der vertikalen Abtastsignalleitung V₁ hochpegelig gehalten wird, werden die 12 Grünsignale (G) in einer Folge auf der Multiplex-Signalausgangsleitung A1 erzeugt und danach werden, wenn die Signale auf den horizontalen Abtastsignalleitungen H13 bis H24 in einer Folge hochpegelig gemacht werden, 12 Rot­ signale (R) in der Folge auf der Multiplex-Signalausgangs­ leitung A1 erzeugt. Wenn als nächstes die Signale auf den horizontalen Abtastsignalleitungen H1 bis H24 nacheinander hochpegelig gemacht werden, während das Signal auf der vertikalen Abtastsignalleitung V3 hochpegelig gehalten wird, wird eine Reihe von 12 Grünsignalen (G) auf der Multiplex- Signalausgangsleitung A1 zuerst erzeugt und dann wird eine Reihe von 12 Rotsignalen (R) vorgesehen. Bei der nachfolgenden Abtastung der ungradzahligen Felder werden eine Reihe von 12 Grünsignalen (G) und eine Reihe von Rotsignalen (R) abwechselnd auf den Multiplex-Signalausgangsleitungen A1 durch denselben Vorgang, wie oben beschrieben, erzeugt. Bei der Abtastung der gradzahligen Felder werden eine Reihe von 12 Grünsignalen (G) und eine Reihe von 12 Blausignalen (B) erzeugt. Da die jeweiligen Farbsignale immer in Stufen von 12, wie oben beschrieben, erzeugt werden, können sie leicht getrennt werden, indem ein Takt verwendet wird, der durch Frequenzteilen eines Taktes für die horizontale Abtastung auf 1/12 erhalten wird.

Fig. 6A und 6B zeigen den Hauptteil eines anderen Beispiels der Anordnung für die Anwendung der Erfindung beim Farbfern­ sehen. Die jeweiligen Zellen sind mit Farbfiltern der drei Primärfarben G, B und R in der Folge der Baiyer′schen Anordnung bedeckt. Die Signalausgangsleitungen B1 bis B24 werden in eine Gruppe von ungradzahligen Signalausgangsleitungen B1, B3, B5, . . . B23 und eine Gruppe von gradzahligen Signalausgangslei­ tungen B2, B4, B6, . . . B24 aufgeteilt. Die Signalausgangs­ leitungen, die zu den jeweiligen Gruppen gehören, werden jeweils mit den Multiplex-Signalausgangsleitungen A1-1 und A1-2 verbunden. Jedes Paar der Signalausgangsleitungen derselben Anordnungszahl von der linken Seite in der ungradzahligen Gruppe und der gradzahligen Gruppe wird mit einem MOS-Schalter verbunden, dessen Gate mit einer der gemeinsamen horizontalen Abtastsignalausgangsleitungen H1 bis H24 verbunden ist. Die Zellen, die zu dem gradzahligen Feld gehören, werden des weiteren so verbunden, daß ihre Bildelementsignale auf den Signalausgangsleitungen, die an ihrer linken Seite angeordnet sind, vorgesehen werden können.

Mit einer solchen Anordnung wird nur das Grünsignal auf der einen Multiplex-Signalleitung A1-1 während der Abtastperiode des gradzahligen Feldes und des ungradzahligen Feldes erzeugt und auf der anderen Multiplex-Signalleitung A1-2 wird nur das Rotsignal während der Abtastung des ungradzahligen Feldes erzeugt und während der Abtastung des gradzahligen Feldes wird nur das Blausignal erzeugt. Dies erlaubt eine einfachere Trennung der Farbsignale als im Falle der Fig. 5.

Fig. 7A, 7B und 7C zeigen den Hauptteil eines weiteren Bei­ spiels der Anordnung für die Anwendung der Erfindung beim Farbfernsehen. Die Zellen sind jeweils mit Farbfiltern der drei Primärfarben Grün, Blau und Rot in der Folge einer überlappten Anordnung bedeckt und die Signalausgangsleitungen bilden eine Untergruppe durch Stufen von 96. Diese Untergruppen werden jeweils in erste, zweite, dritte und vierte Gruppen unterteilt und die Signalausgangsleitungen jeder Gruppe werden jeweils mit den diesen entsprechenden Multiplex-Signalausgangsleitungen A1-1, A1-2, A1-3 und A1-4 verbunden. Die erste Gruppe besteht aus den Leitungen B1, B3, B5, . . . B47 der 1. bis 47. ungrad­ zahligen Anordnungszahlen. Die zweite Gruppe besteht aus den Leitungen B49, B51, B53, . . . B95 der 49. bis 95. ungradzahligen Anordnungszahlen. Die dritte Gruppe besteht aus den Leitungen B2, B6, B10, . . . B94 jeder vierten geraden Anordnungszahl von der 2. bis zur 94. Die vierte Gruppe besteht aus den Leitungen B4, B8, B12, . . . B96 jeder fünften geraden Anordnungszahl von der 4. bis zur 96. MOS-Schalter zum Verbinden der Signalaus­ gangsleitungen jeder Leitungsgruppe mit den entsprechenden Multiplex-Signalausgangsleitungen haben Gateelektroden, die mit den horizontalen Abtastsignalleitungen H1 bis H24 in der Reihenfolge der Anordnungszahlen in der jeweiligen Gruppe verbunden sind.

Mit einer solchen Anordnung werden ein erstes Grünsignal G1, ein zweites Grünsignal G2, ein Rotsignal R und ein Blausignal B jeweils auf den Multiplex-Signalausgangsleitungen A1-1, A1-2, A1-3 und A1-4 über die gesamte Abtastperiode in dem Rahmen unabhängig davon erzeugt, ob das Feld in einem ungeraden oder geraden Feld abgetastet wird. Dies erlaubt eine sehr einfache Trennung der Farbsignale.

Gemäß der vorangehenden Beschreibung ist bei dem Bildsignal­ ausleseverfahren der Erfindung eine Zeitperiode zwischen aufeinanderfolgenden vertikalen Abtastperioden vorgesehen und in dieser Zeitperiode werden die Signalausgangsleitungen auf einem Erd- oder Massepotential gehalten, so daß es möglich ist, ein Bildsignal von den Bildelementzellen mit nichtlöschender Auslesecharakteristik ohne gegenseitige Störung auszulesen.

Da bei einer Ausführungsform der Erfindung eine Anordnung verwendet wird, bei der Signalausgangsleitungen multiplex ent­ sprechend der Anordnung der Farbfilter betrieben werden, kann die Ausbildung eines Auffrischkreises vereinfacht werden und die Farbtrennung kann sehr einfach ausgeführt werden.

Claims (2)

1. Bildsignalausleseverfahren für einen Festkörperbildsensor mit einer Vielzahl von zweidimensional angeordneten Fest­ körperbildelementzellen mit nichtlöschender Auslesecharak­ teristik, mit in vertikaler Richtung mehreren Abtastsignal­ leitungen (V), mit denen die Festkörperbildelementzellen in einer horizontalen Richtung verbunden sind, und mit mehreren Bildelementsignal-Ausgangsleitungen (B), die mit den Fest­ körperbildelementzellen in einer vertikalen Richtung verbun­ den sind, wobei Bildelementsignale in den Festkörperbild­ elementzellen, die mit einer der Abtastsignalleitungen (V) verbunden sind, die aufeinanderfolgend abgetastet werden, auf einer entsprechenden der Bildelementsignal-Ausgangsleitungen (B) geführt werden und in der Abtastperiode der somit ausgewählten vertikalen Abtastsignalleitung Bildsignale der Festkörperbildelementzellen von der Bildelementsignal- Ausgangsleitung (B) ausgelesen werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bildelementsignal-Ausgangsleitungen (B) in Gruppen einer vorbestimmten Anzahl zum Bilden von Multiplex-Signal­ ausgangsleitungen (A) untereinander verbunden und
die Multiplex-Signalausgangsleitungen (A) horizontal abgetastet werden, sowie in einer Zeitperiode zwischen aufeinanderfolgenden vertikalen Abtastperioden die Multiplex- Signalausgangsleitungen (A) mit Erd- oder Massepotential verbunden sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zeitperiode zwischen aufeinanderfolgenden vertikalen Abtastperioden die horizontalen Abtastimpulse einer Gruppe verbundener Bildelementsignal-Ausgangsleitungen (B) auf gemeinsamen Hochpegel gehalten werden.