DE3311917A1 - Optische bildaufnahmeeinrichtung - Google Patents

Description

Nippon Telegraph & Telephone 31. März 1983

Public Corporation A 4542 Al/a

Hitachi, Ltd.

Beschreibung

Optische Bildaufnahmeeinrichtung

jR Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Steuerschaltung, die in einer optischen Bildaufnahmeeinrichtung der Kontaktbauart benutzt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Signalleseschaltung, die in einem Faksimile- oder Zeichenerkennungssystem oder dergleichen verwendet wird, zum Ableiten elektrischer Signale von einer Vielzahl von Fotosensoren, die nahe einem Dokument angeordnet sind, durch Abtastbetrieb.

Bei einer optischen Aufnahmeeinrichtung der oben erwähnten Art ist eine Anordnung bekannt, bei welcher eine Vielzahl von linear geordneten Fotosensoren abgetastet werden, um die Signale, welche durch Fotosensoren durch fotoelektrische Umwandlung erzeugt werden, mit Hilfe eines Abtastschalterkreises abzugeben bzw. auszulesen. Die optische Aufnahmeeinrichtung einer solchen Anordnung erfordert eine Anzahl von Abtastschaltern, die gleich der Anzahl der Bildelemente ist, die in Abtastrichtung angeordnet sind,' sowie eine entsprechende Anzahl von Leseleitungen oder Leitern, wodurch ein ernsthaftes Problem vom Standpunkt der Herstellungskosten und der Massenproduktivität in praktischen Anwendungen verursacht wird. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung bereits eine optische Sensor- bzw. Aufnahmeeinrichtung solch

einer Anordnung vorgeschlagen, bei welcher die Fotosensoren, welche in Abtastrichtung aufgereiht sind, in eine Vielzahl von Gruppen klassifiziert sind, wobei die Abtastoperation zum Auslesen der durch die einzelnen Fotosensoren gelieferten Information durch Verwendung eines grunpenauswählenden Signals und eines fotosensorenauswählenden Signals bewirkt wird. Diese Betriebsweise kann als Matrixsteuerbetriebsweise bezeichnet werden. Hierdurch wird es möglich, die Zahl der. Abtastschalter sowie die Zahl der "Leseleitungen oder Leiter erheblich zu verringern (vgl. japanische Patentanmeldung 129258/1980).

Die optische Bildaufnahmeeinrichtung gemäß dem oben erwähnten Vorschlag ist zwar für den Abtastbetrieb bei re-. latiy geringer Geschwindigkeit sehr wirksam. Man hat jedoch festgestellt, daß die gewünschte Empfindlichkeit nicht erzielt werden kann bei Hochgeschwindigkeitsbetrieb, in welchem die Zeit zum Abtasten eines einzigen Bildele- -^:mentes z.B. in der Größenordnung von 1 με liegt. Bei der optischen Aufnahmeeinrichtung dieser Art wird jeder Fotosensor normalerweise durch eine Reihenschaltung einer Fotodiode und einer Sperrdiode gebildet, wobei ein Ende der Reihenschaltung mit einer Spannungsquelle einer Steuerschaltung (oder alternativ mit Masse) verbunden

²^ wird, während das andere Ende über einen Schalterkreis mit einem Leseverstärker verbunden ist. Mit einer solchen ,Schaltungsanordnung beschränkt die Sperrdiode den verfüg-

•' ,. baren Strom aus hiernach im einzelnen beschriebenen Gründen, wodurch sich Schwierigkeiten bei der Erzielung eines

Hochgeschwindigkeitslesebetriebes ergeben. Demzufolge ist es in Praxis schwierig, die optische Aufnahmeeinrichtung bei einer Hochgeschwindigkeitsbildübertragung zu verwenden, bei welcher die Abtastung mit einer Geschwindigkeit kleiner als 1 με pro Bildelement durchgeführt wird.

Die vorliegende Erfindung ist daher darauf gerichtet, eine Steuerschaltung für eine optische Aufnahmeeinrichtung zu schaffen, welche eine Vielzahl von Fotosensoren auf-

-JS-

weist, welche in einer Haupt- oder Primärabtastrichtung angeordnet sind, in welcher -die Betriebsgeschwindigkeit zum Erzeugen bzw. Steuern von elektrischen Signalen durch selektives Abtasten der Fotosensoren auf eine Rate von z.B.

1 με pro Bildelement oder weniger erhöht werden kann, ohne die Empfindlichkeit zu verschlechtern.

Dies wird gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung durch eine optische Aufnahmeeinrichtung erreicht, in weleher die Fotosensoren, die linear in der Haupt- oder Primärabtastrichtung angeordnet sind, in eine Vielzahl von Gruppen klassifiziert sind, die jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Fotosensoren enthalten, wobei die Gruppen von Fotosensoren aufeinanderfolgend und selektiv durch ein Spaltensteuersignal aktiviert werden, während die jede "Gruppe bildenden Fotosensoren aufeinanderfolgend und selektiv durch ein Zeilensteuersignal abgetastet werden (diese Operation bzw. Betriebsweise wird Matrixsteuerung genannt). Die optische Aufnahmeeinrichtung weist darüber hinaus eine Anzahl von Ladungsintegratoren auf, die jeweils für die Fotosensoren, die zu einer gegebenen Gruppe gehören, vorgesehen sind, wobei die Ausgänge der Integratoren zum Auslesen durch das Zeilensteuersignal abgetastet werden.

in den Steuerschaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Zeit zum Lesen der durch ein einziges Bildelement geschaffenen Information tatsächlich erhöht werden, während . die Vorteile der Matrixsteuerung aufrechterhalten werden, wobei das Problem der Ausgangsspannung (Empfindlichkeit) , welche im Hochgeschwindigkeitslesebetrieb verringert wird, zufriedenstellend gelöst werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden

Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit

der Zeichnung. Darin zeigen:
COPY ^!

Fig.1 eine perspektivische Ansicht eines allgemeinen Aufbaus einer optischen Aufnahmeeinrichtung, in welcher die vorliegende Erfindung angewendet werden kann,

Fig.2 einen schematischen Schaltungsplan einer Abtaststeuerschaltung, die in der optischen Aufnahmeeinrichtung, gezeigt in Fig.1, verwendet wird,

1Ö Fig.3 einen Schaltungsplan mit einem Hauptteil einer optischen Aufnahmeeinrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung,

Fig.4 einen Schaltungsplan mit einer Signalleseschaltung ¹^ für eine optische Aufnahmeeinrichtung, welche von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung früher vorgeschlagen worden ist,

Fig. 5 ein Zeitdiagramm zur Illustrierung der Betriebs- ^O weise der in Fig.3 gezeigten Schaltung,

Fig. 6 eine grafische Darstellung zur Illustrierung der Beziehungen zwischen einem Reihenwiderstand eines Fotosensors und dessen Ausgangsstrom in einer bisher bekannten optischen Aufnahmeeinrichtung, ." ' '. ' ' - . ■ f.

Fig.7 eine charakterische grafische Darstellung zur f-Illustrierung einer Beziehung zwischen dem Reihen- { widerstand eines Fotosensors und der Spannung nach

Rückstellung in einer optischen Aufnahmeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit der bisher bekannten optischen Aufnahmeeinrichtung, und

Fig.8 einen Schaltungsplan mit einer Anordnung der Signalleseschaltung für die optische Aufnahmeeinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird zunächst ein allgemeiner Aufbau oder Aspekt einer optischen Biidaufnahmeeinrichtung, in welcher die vorliegende Erfindung verwirklicht werden kann, unter Bezugnahme auf die Fig.1 und 2 beschrieben.

In Fig.1 ist eine perspektivische Ansicht einer allgemeinen Anordnung einer optischen Biidaufnahmeeinrichtung gezeigt. Es sind ein Paar von Lichtquellen 4 und eine Linsenanordnung 3 über einem Dokument 5 in einem kurzen Abstand zu diesem vorgesehen. Gegenüber den Ausgangsenden der einzelnen Linsen 3 sind Fotosensoren wie z.B. Fotodioden angeordnet, welche fest auf einer Tragplatte oder einem Substrat 1 montiert sind, auf dem Abtaststeuerschaltungen (in Fig.1 nicht gezeigt) für die Fotosensoren, integriert in einige IC-Chips, aufgebracht sind. Ein Pfeil 7 zeigt eine primäre Abtastrichtung an, während ein Pfeil 6 eine Hilfs- oder Sekundärabtastrichtung anzeigt.

In Fig.2 ist das Substrat 1 und die Fotosensoranordnung 2 in einer Bodenansicht gezeigt.

Die Fotosensoren, die jeweils durch eine Serienschaltung einer Fotodiode für fotoelektrische Umwandlung und einer Sperrdiode zur Begrenzung des Signalflusses zur Verhinderung gegenseitiger Wechselwirkung (übersprecherscheinung) unter den Bildelementen gebildet werden, sind auf dem Substrat 1 in einer Anordnung vorgesehen, die sich parallel zur primären Abtastrichtung erstreckt, wie in Fig.2 gezeigt ist. Die Fotosensoren sind zu einer Vielzahl von Fotosensorgruppen 10 klassifiziert, wobei jede Gruppe eine vorbestimmte Anzahl von Fotosensoren enthält. In jeder Fotosensorgruppe sind die Elektroden mit freiem Ende > der Sperrdioden 9, welche zu irgendeiner gegebenen Gruppe

®° gehören, mit einer gemeinsamen Elektrode 11 verbunden, welche ihrerseits über eine Signalleitung 12 mit einer Spaltenabtaststeuerschaltung 13 (gruppenselektierende Steuerschaltung) verbunden ist. Das gleiche gilt für die

anderen Fotosensorgruppen. Andererseits sind die freien Enden der Fotodioden, welche an den äquivalenten Positionen in den verschiedenen Fotosensorgruppen angeordnet sind, gemeinsam über entsprechende gemeinsame Leiter 14 mit einer Zeilenabtaststeuerschaltung 15 (zeilenselektierende Steuerschaltung) verbunden. Durch den Abtastbetrieb gewonnene elektrische Signale werden an der Ausgangsklemme 17 abgenommen« .

In Fig.3 ist ein Schaltungsplan des optischen Bildsensors bzw. der optischen Bildaufnahmeeinrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Im·Hinblick auf den körperlichen Aufbau ist die op- · tische Bildaufnahmeeinrichtung identisch mit der in Fig.2 gezeigten. Demzufolge sind diejenigen Teile in Fig.3, welche mit den Teilen in Fig.2 identisch sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In der Spaltenabtastschaltung 13 sind Spaltenabtastschalter 19,_Λdie jeweils zwei Schalterkontakte (Zweiwegschalter) aufweijsen, in einer Anzahl η vorgesehen, welche der Anzahl der oben erwähnten Fotosensorgruppen entspricht, und jeweils über Leitungen 12-1, 12-2, ...., 12-n mit den Fotosensorgruppen 10-1 , . .. . , 10-n verbunden. Einer der beiden Kontakte eines jeden Schalters 19 ist gemeinsam mit einer Vorspannungsquelle 16 verbunden, während die anderen Kontakte gemeinsam mit Masse verbunden sind. Wenn eine vor- ; bestimmte Fotosensorgruppe ausgewählt werden soll, wird der zugeordnete Schalter 19 so geschaltet, daß der Kontakt ^ mit der Vorspannungsquelle 16 verbunden ist, und sonst derart, daß der andere Kontakt mit Masse verbunden ist. Die Spaltenabtaststeuersignalgeneratorschaltung 18 (spalten auswählende Schaltung) dient dazu, aufeinanderfolgend die Anzahl (n) der Schalter 19 einer nach dem anderen in Abhängigkeit von einer primären Abtastgeschwindigkeit auf die Spannungsquelle 16 umzulegen.

Der Klarheit willen ist nur die Fotosensorgruppe 10-1, die

-ϊ-

ganz links in Fig.2 und 3 angeordnet ist, in einem äquivalten Schaltungsplan gezeigt, in welcher die Fotodiode 8 durch eine Parallelschaltung einer Fotostromquelle 25 und einer äquivalenten Kapazität 2 4 dargestellt ist, während die Sperrdiode 9 durch eine Parallelschaltung einer Dunkelstromquelle 23, einer äquivalenten Kapazität 22 und einer Reihenschaltung einer Idealdiode 20 und eines äquivalenten Reihenwiderstandes 21 gebildet wird.

Die freien Enden der Fotodioden, welche an den identischen oder äquivalenten Positionen in den verschiedenen Gruppen angeordnet sind, sind mit jeweiligen gemeinsamen Leitern oder Signalleseleitungen 14-1, 14-2,..., 14-m verbunden, welche zu der Zeilenabtaststeuerschaltung 15 führen. Entsprechend einem Merkmal der vorliegenden Erfindung sind Integratoren, welche von Operationsverstärkern 26-1, 26-2,...., 26-m gebildet werden, in der Zeilenabtaststeuerschaltung 15 vorgesehen entsprechend den wechselseitig entsprechenden Fotodioden 8 der Fotosensorgruppen.

^^u Jeder Operationsverstärker 26 hat einen invertierenden . Eingang, mit welchem das Ende der zugeordneten Fotodiode 8 verbunden ist, und einen nichtinvertierenden Eingang, welcher mit Masse verbunden ist. Rückkopplungskondensatoren 27-1, 27-2, ...., 27-m sind jeweils mit den Ausgängen und den invertierenden Eingängen der einzelnen Operationsverstärker 26-1, 26-2,...., 26-m verbunden. Jeweils parallel zu den Rückkopplungskondensatoren 27-1, 27-2, ..., 27-m sind Rückstellschalter 28-1, 28-2, , 28-m geschaltet.

Die Ausgangssignale der Operationsverstärker 26-1, 26-2,

..._f 26-m werden jeweils den Eingängen der Abtast- und Halteschaltungen 29-1, 29-2, ..., 29-m zugeführt. Die Ausgangssignale der Abtast- und Halteschaltungen 29-1, 29-2, ..., 29-m werden aufeinanderfolgend an die Ausgangsklemme

17 gegeben über Schalter 32-1, 32-2, ...., 32-m, welche 35

aufeinanderfolgend in Abhängigkeit von Zeilenabtastsignalen 31-1, 31-2, ..., 31-m betätigt werden, welche durch die Zeilenabtaststeuersignalgeneratorschaltung 30 erzeugt werden, wobei das Abtastausgangssignal· (Lesesignal), welches

sich aus der Leseabtastoperation ergibt, von der Ausgangskleirane 17 abgeleitet wird.

Zur Erläuterung vorteilhafter Wirkungen der oben beschriebenen Schaltungsanordnung wird Bezug auf Fig.4 genommen/ in welcher ein Schaltungsplan einer Zeilenabtastschaltung gezeigt ist, welcher in einer optischen Bildaufnahmeeinrichtung entsprechend einem vorhergehenden Vorschlag der Erfinder" der vorliegenden Anmeldung verwendet worden ist.

In'Fig.4 sind die Teile, welche im wesentlichen den Abtastfunktionen dienen wie diejenigen Teile, welche in Fig. 3 gezeigt sind, mit gleichen Bezugszeichen ergänzt durch ein (') versehen. Wie aus Fig.4 zu sehen ist, sind die Leitungen 14'-1, 14'-2, ..., 14'-m, welche von den Foto- ff

¹S dioden kommen, direkt mit Zweiwegschaltern 32'-1, 32'-2, ..., 32'-m verbunden, welche einer aufeinanderfolgenden An-/Ausabtastung durch die Ausgangssignale 31'-1, 31'-2, ..., 31'-m der Zeilenabtaststeuersignalgeneratorschaltung 30' unterliegen, derart, daß die Schalter 32'-1, 32'-2,

²^ .'.Vj^f 32'-m auf eine Spannungsquelle 33 umgelegt werden , wenn sie in der Abtastfolge nicht ausgewählt sind, während sie mit einer gemeinsamen Leitung 34 verbunden werden, wenn sie in der Abtastfolge ausgewählt sind. Demzufolge werden die Ausgangssignale, welche durch zu einer gleichen Fotosensorgruppe gehörende Fotodioden erzeugt werden, nacheinander in Serienbetrieb ausgelesen. - ' ' ' L

Die oben erwähnten Seriensignale werden durch einen Inte- .-i grator integriert, der aus einem Operationsverstärker 26'

und einem Rückkopplungskondensator 27' besteht, nachdem ■ die Signale durch einen Verstärker 35 eine Strom-Spannungsumwandlung erfahren haben. Das Ausgangssignal des Integrators 27' wird durch eine Abtast- und Halteschaltung 29'

abgetastet und gehalten, um anschließend als Abtastaus-35

gangssignal (Lesesignal·) an der Ausgangsklemme 17' abge- , nommen zu werden. Auf diese Weise ist es schwierig, genügend Zeit für das Lesen des Ausgangssignals des Fotosensorelementes 8, 9 vorzusehen.

Nunmehr werden die Betriebsweise der in Fig.3 gezeigten Vorrichtung sowie die Vorteile gegenüber der in Fig.4 gezeigten bekannten Schaltung (d.h. der Grund, warum die in Fig.3 gezeigte Schaltung in der Lage ist, die Abtast- leseoperation mit einer erheblich erhöhten Geschwindigkeit durchzuführen) erläutert.

In Fig.5 ist ein Zeitdiagramm zur Illustrierung der Betriebsweise der in Fig.3 gezeigten Schaltung gezeigt. Drei aufeinanderfolgende Abtastimpulse, die von der Spaltenabtaststeuersignalgeneratorschaltung 18 erzeugt werden, sind in Fig.5 als ^γ·_-ι/ ^y^ und γ gezeigt, während drei aufeinanderfolgende Abtastimpulse, welche durch die Zeilenabtaststeuersignalgeneratorschaltung 30 erzeugt werden, als X, .

κ— ι ,

X "und Xw-I gezeigt sind. Es wird hier angemerkt, daß, wenn die Spaltenabtaststeuersignale Y. _Λ, Y. und Y. _Λ und

1~' 3 D ^{+ 1} andere auf hohem Niveau sind, die zugeordneten Schalter auf die Vorspannungsquelle 16 umgelegt sind, während sie auf Masse umgelegt sind, wenn diese Signale Y auf niedrigem Niveau sind. Wenn die Zeilenabtaststeuersignale X, ₁, X, , X .... oder andere auf einem hohen Niveau sind, werden die zugeordneten Schalter 32 eingeschaltet, während sie ausgeschaltet werden, wenn diese Signale auf einem niedrigen

Niveau sind.
25

Wenn ein gegebener Schalter 19 auf die Vorspannungsquelle 16 umgelegt wird, werden die Sperrdioden, welche zu der Fotosensorgruppe gehören, die diesem Schalter 19 zugeordnet ist, leitend, wodurch sich ergibt, daß die Anfangs-

ladungen jeweils zu den Knotenpunkten oder Verbindungen

S zwischen den reihenmäßig verbundenen Kathoden der Fotodioden 8 und der Sperrdioden 9 fließen. Daher werden die ■ entsprechenden Bildelemente zum Anfangszustand zurückge- <5 setzt. Wenn der Schalter 19 ^anschließend auf den mit Masse Q verbundenen Kontakt geschaltet wird, werden die Sperrdioden ^ _9 nichtleitend, woraus sich ergibt, daß die Knotenpunkte

^ Die elektrische Ladung an den Knotenpunkten S wird durch Fotoströme 25 absorbiert, welche bei Auffall von Licht auf die zugeordneten Fotodioden 8 vom Dokument 5 aus erzeugt werden. Diese Betriebsweise (welche als Fotostromspeichermodus bezeichnet werden kann) findet aufeinanderfolgend in den Gruppen 10-1, 10-2, ·.., 10-n statt.

Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit sind die Gruppen 10.-1 , 10-2, -.., 10-n aufeinanderfolgend ausgewählt und über die jeweiligen Schalter 19 für den Lesevorgang mit der Vorspannungsquelle 16 verbunden worden. Die Ausgangssignale der Fotodioden, welche zu der ausgewählten Gruppe gehören, werden der Zeilenabtaststeuerschaltung 15 zugeführt. Im nachfolgenden wird der Betrieb der Fotosensorgruppe 10-j,

¹^ welche in dem Zeilenabtastlesemodus ausgewählt ist, im einzelnen beschrieben. Nachdem der Lesevorgang der Gruppe 10—j—1 abgeschlossen worden ist, werden die Schalter 28-1, 2 8-2, ..., 28-m gleichzeitig für einen Zeitabschnitt A in Abhängigkeit von einem Rückstellimpuls RST geschlossen,

^^υ " wodurch die Kondensatoren 27-1, 27-2, ..., 27-m entladen \ werden, wodurch die Ausgangssignale V₁ ,V₀, ...,V der Operationsverstärker (Integratoren) 26-1, 26-2, ..., 26-m \ auf null Volt zurückgestellt werden. Wenn anschließend der Spaltenabtastimpuls Y. ein hohes Niveau annimmt, werden 3 " i

alle zu der Gruppe 10-j gehörenden Sperrdioden leitend, * wodurch ein Stromfluß zu den Fotodioden ermöglicht wird, '■

.... um die von den Knotenpunkten während des Fotostromspeicher- *. modus absorbierte Ladung zu kompensieren, wobei dieser I' Strom durch die Kondensatoren 27 integriert wird, um Sig-I

nalladungen zu bilden. An den Ausgängen der Integratoren 26 erscheinen daher die gespeicherten Signalladungen. Nach f einer vorbestimmten Zeit (Integrationszeit) B werden die Ausgangsspannungen V₁, V , ...,V der Integratoren 26-1,

26-2, ..., 26-m gleichzeitig abgetastet und gehalten 35

mit Hilfe der Abtast- und Halteschaltungen 29-1, 29-2, ..., 29-m (der Abtastimpuls SMPL wird auf hohem Niveau gehalten)»" ^

in einem Zeitabschnitt C. Während eines nachfolgenden Zeit-; _;V

-.... abschnitts D werden die Zeilenabtastimpulse X.., Xu, X^ und ,." !;

so weiter aufeinanderfolgend ausgegeben, um aufeinanderfolgend und selektiv die Schalter 32-1, 32-2, , 32-m

an- und abzuschalten, wodurch das Abtastausgangssignal V an der Ausgangsklenune 17 erzeugt wird. Nach dem Zeilenabtastvorgang der Gruppe 10-j wird der Rückstellimpuls RST für einen Zeitabschnitt A¹ angelegt. Demzufolge werden die Schalter 28 geschlossen, um die Ausgänge der Integratoren auf null zurückzustellen, wie in dem oben erwähnten Zeitabschnitt A. Anschließend wird der Spaltenabtastimpuls Y.₊₁ für die nächste Gruppe 10-j+1 aufgeschaltet. In ähnlicher Weise wird der Betrieb für jede Fotosensorgruppe wiederholt.

Die oben beschriebene Ausführungsforir, ^der Erfindung ermöglicht aus den weiter unten erwähnten Gründen eine erheblich vergrößerte Abtastgeschwindigkeit. In dem aus der Fotodiode 8 und der Sperrdiode 9 bestehenden Fotosensor wird die Signalladung vom Knotenpunkt oder der Verbindung S ausgelesen und der Knotenpunkt S wird gleichzeitig auf die Anfangsladung geladen. In Verbindung mit der Sperrdiode 9, welche durch die äquivalente Schaltung 9 dargestellt wird, wird angemerkt, daß der Reihenwiderstand 21 und die Diode

20 für eine Strombegrenzung sorgen, was einen Einfluß auf die Lesegeschwindigkeit ausübt. Dieser Einfluß ist grafisch in Fig.6 gezeigt, in welcher der Reihenwiderstand R (Ώ.)

21 längs der Abszisse und der Ausgangsstrom längs der Ordinate in μΑ aufgetragen ist, wobei diejenigen Zeiten (με),

* welche zum Lesen eines einzelnen. Bildelementes genommen werden, als Parameter vorgesehen sind. Wenn die Lesezeit (diejenige Zeit, in welchem die Sperrdiode in leitendem Zustand ist\ 1 με beträgt, wird der Ausgang erheblich verringert, wenn der Reihenwiderstand R erhöht wird. In Fig.7 wird grafisch dargestellt, bis zu welchem Umfang das Potential an der Verbindung S auf den Anfangszustand nach der Leseoperation zurückgeführt wird als Funktion des Reihenwiderstandes R_, wobei die Lesezeiten als Parameter genommen sind. Wenn die Lesezeit, welche zum Lesen des einzelnen

- lit -

Bildelementes verwendet wird, In der Größenordnung von 1 με ist, kann das Potential am Knotenpunkt S nicht mehr auf den Anfangswert V_n zurückgestellt werden, wenn der Reihenwiderstand R ansteigt. In diesem Falle wird die Ausgangsspannung erniedrigt, wodurch möglicherweise das Lesesignal unsignifikant wird. Es ist in der Praxis üblich, als Sperrdiode eine nichtkristalline Diode zu verwenden, welche durch Dampfablagerung mit einem großen Bereich hergestellt werden kann und welche ein großes Gleichrichtungsverhältnis zeigt. >' Da der Widerstand R der nichtkristallinen Diode normalerweise im Bereich von einigen hundert KXi. bis zu einigen MXL liegt, um die Erzielung des angemessenen Signalstromes schwierig oder sogar unmöglich zu machen, wird die hohe Lese¹- oder Abtastgeschwindigkeit in der Größenordnung von ΐμ₃ pro Bildelement praktisch unmöglich gemacht, wenn der Lesevorgang für jeden Fotosensor auf einer Basis einer nach dem änderen bewirkt werden muß wie im Falle der Zeilenab- · tastschaltung gemäß Fig.4.

²^ Im Unterschied hierzu kann im Falle der dargestellten Ausführungsform der Erfindung die Zeit, welche zum Lesen eines einzelnen Bildelementes genommen wird, verlängert werden, wie dies durch die Zeitabschnitte B und C in Fig.5 angezeigt ist, indem der Lesevorgang gleichzeitig für alle Fotosen- ^° soren, die zu einer Gruppe gehören, durchgeführt wird, wie 5 , hiernach beschrieben wird. Es wird beispielsweise eine Ma- | -■-.trix.vön 54 Spalten und 32 Zeilen in einem Hochgeschwindig- V keitsbildübertragungssystem betrachtet, in welchem 5 ms f für das Abtasten aller Bildelemente, die auf einer einzel-

■ ■

nen Abtastleitung angeordnet sind, genommen wird. Unter der _:

Voraussetzung, daß die zum Abtasten des einzelnen Bildele- ' -Kientes genommene Zeit 0,5 μΞ beträgt, ist die Dauer des in Fig.5 gezeigten Zeitabschnitts D insgesamt für die gesamte Matrix 864 με (=0,5 χ 32 χ 54). Wenn weiter angenom-

men Wird, daß die Rüokstellzeit A 3μβ beträgt, wobei die für den Abtast- und Haltevorgang genommene Zeit 3 μ3 be- ^; trägt, beträgt die Gesamtsumme für die gesamte Matrix 324 με (= (3 + 3) χ 54^ . Unter diesen Bedingungen ist die für

die Integration der einzelnen Gruppe zur Verfügung stehende Zeit ungefähr gleich 71 \is-, was sich aus ^5 ms - (864 + 324) με! /54 ergibt. Wenn diese lange Zeit für den Integrationsvorgang (B) zur Verfügung steht, kann der Fotosensor, wel- eher im wesentlichen unempfindlich gegenüber dem Einfluß des Reihenwiderstandes R ist, leicht verwirklicht werden.

Das Ergebnis der obigen Analyse ist grafisch in Fig.7 durch die strichpunktierte Kurve dargestellt. Es wird angemerkt, daß die Spannung, nachdem der Knotenpunkt S auf den Anfangszustand zurückgeführt worden ist, kaum erniedrigt wird, selbst für einen Reihenwiderstand von 2 Μ-Ω. . Es wird ferner angemerkt, daß der Lesevorgang gleichzeitig für die gesamte Gruppe gemäß der Erfindung durchgeführt wird, wobei das Problem des Ubersprechers erheblich gemildert werden kann. Insbesondere unter Bezugnahme auf Fig.3 eröffnet sich eine Möglichkeit, daß die Signale durch eine Störkapazität C vermischt werden, welche am Schnittpunkt von zwei Leseleitungen erzeugt wird, da die Ausgangsleitungen der Fotodioden in einem mehrlagigen Verdrahtungs-

²^ aufbau verwirklicht werden. Da jedoch die Eingangskapazität des Integrators 26 groß ist, bestimmt durch GC , wobei G ein Verstärkungsfaktor des Verstärkers 26 ist und C„ die Kapazität des Kondensators 27 darstellt, ist das übersprechen in großem Umfange reduziert. Wenn die elektrische Ladung, welche vom relevanten Knotenpunkt oder der Verbindung S zum Integrator "26 überführt wird, als 1 ani; genommen wird, ist die elektrische Ladung, welche zum In- H tegrator 26 von anderen Knotenpunkten aus über die Stör- X kapazität C_e fließt, durch C /GC_ gegeben. Unter der Vor-

^b - ^F

\ . aussetzung, daß eine SiO₂-Schicht von 1 um Stärke in dem mehrlagigen Verdrahtungsaufbau verwendet wird und daß der Bereich des LeitungsSchnittpunktes TOO χ 100 μΐη² ist, ist C =0,34 pF. Wenn der Verstärkungsfaktor G des Opera-

\ « ■ ^s 4

'? tionsverstärkers ungefähr 10 ist und die Integrations-

35

kapazität gleich 10 pF ist, ist der Wert von C /GC_ =

— 8 Sr

* 3,4 x 10 , was im wesentlichen keine Ubersprechprobleme

mit sich bringt. ' ·

In"Fig,8 ist ein Schaltungsplan der Signalleseschaltung für eine optische Bildaufnahmeeinrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung _; dargestellt. In dieser Figur werden diejenigen Teile, welehe die gleichen Funktionen wie die in Fig.3 gezeigten Teile bewirken, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Falle der in Fig.8 gezeigten Signalleseschaltung ist die Abtast- und Halteschaltung nicht für jede der Inte- ; grationsschaltungen 26, 27 vorgesehen. Vielmehr wird eine einzige Abtast- und Halteschaltung gemeinsam verwendet, welche durch einen Operationsverstärker 36, einen Rückkopplungskondensator 37 und einen Rückstellschalter 38 gebildet wird. Mit dieser Schaltungsanordung werden die Spannungen gemäß den Signalladungen, gespeichert in den ¹^ Rückkopplungskondensatoren 27-1, 27-2, ..., 27-m der einzelnen Integratoren 26, aufeinanderfolgend herausgenom-,· men in Abhängigkeit von den Impulssignalen X-, X₂, ..., X , "welche durch die Zeilenabtaststeuerimpulsgeneratorschaltung"30 erzeugt werden -, um auf den invertierenden Eingang

des Operationsverstärkers 36 gegeben zu werden, der einen Hauptteil der einzigen Abtast- und Halteschaltung bildet.

Mit dieser Schaltungsanordnung kann der Einfluß aufgrund | von Ungleichheit in den Eigenschaften der Operationsver- , stärker,-welche die einzelnen Integrationsschaltungen' '.';

I

bilden, minimiert werden. \

Im vorhergehenden ist die vorliegende Erfindung in Ver- | bindung mit bevorzugten Ausführungsformen, dargestellt ' *

in den Zeichnungen, beschrieben worden. Es wird jedoch i 30

angemerkt, daß die Erfindung nicht auf diese Ausführungs- :

formen beschränkt ist. Verschiedene Modifikationen und ; Variationen können ohne weiteres vom Durchschnittsfachmann vorgenommen werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Das Fotosensorelement kann z.B. verwirklicht werden durch Verwendung eines fotoleitfähigen Films ,, und der Sperrdiode oder einer Kombination der Fotodiode ^: und eines Kondensators.

Claims (5)

1. P atentansprüche

   eine Vielzahl von Fotosensoren (8, 9), die in einer primären Abtastrichtung angeordnet sind,

   wobei die Fotosensoren in eine Anzahl (n) von Gruppen (10) klassifiziert sind und jede Gruppe eine vorbestimmte Anzahl (m) von Fotosensoren enthält,

   eine Spaltenabtaststeuerschaltung (13) für ein aufeinanderfol- ■ gendes Auswählen der Gruppen (10) , ■ a . -. . . - ·' - ."' '.·". *

   wobei die Ausgänge dieser Fotosensoren (8, 9) / welche in äqui- \ valenter Weise gleiche Positionen in den Gruppen (10-1, 10-2, _{. ..., 10-n) belegen, miteinander verbunden sind,

   eine Signalleseschaltung (15) zum aufeinanderfolgenden und selektiven Abtasten der Ausgänge der Fotosensoren (8, 9) in

   jeder Gruppe zur Erzeugung der Lesesignale, ·.*

   wobei die Signalleseschaltung (15) eine Vielzahl (m) von In- "~i tegratoren (26, 27/28) aufweist, jeweils für jeden der die "vj Gruppe bildenden Fotosensoren (8, 9), eine erste Schaltung (2 9, ""\ 32) zum aufeinanderfolgenden und selektiven Abtasten der Ausgänge j

   _ 2 —

   der Vielzahl von Integratoren und eine Zeilenabtaststeuerschaltung (30, 31) zu Erzeugung eines Steuerimpulssignals für die erste Schaltung.
2. 2. Bildaufnahmeeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Integratoren einen Operationsverstärker (26) aufweisen mit einem invertierenden Eingang, der mit dem Ausgang des zugeordneten Fotosensors (8, 9) verbunden ist, und einem nichtinvertierenden Eingang, der mit Masse verbunden ist, und einen ■ Rückkopplungskondensator (27), der zwischen dem invertierenden Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers angeordnet und mit einem Rückstellschalter (28) versehen ist.
3. 3. Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotosensor aus einer Reihenschaltung einer Sperrdiode (9) und einer Fotodiode (8), einer Reihenschaltung aus einer Sperrdiode und einem fotoleitfähigen Film oder aus einer Reihenschaltung aus einer Fotodiode und einem Kondensator besteht.

   •
4. 4. Bildaufnahmeeinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche ° 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung eine Vielzahl von Abtast- und Halteschaltungen (29) aufweist, die jeweils mit dem Ausgang eines der mehreren Integratoren (26, 27, 28) verbunden sind, einen Schalterkreis (32) zum aufeinanderfolgenden und selektiven Abtasten der Ausgänge der mehreren Abtast- und Halteschaltungen und eine Ausgangsschaltung (30, 31, 17) zur Erzeugung eines Zeitseriensignals vom Ausgangssignal· des Schalterkreises (32).

   -
5. 5. Bildaufnahmeeinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Integratoren einen Operationsverstärker (26) mit einem in-' vertierenden Eingang, der mit dem zugeordneten Foto-

   sensor (8, 9) verbunden ist, und mit einem nichtinvertierenden Eingang, der hit J'asse verbunden ist, aufweisen, wobei ein Rückkopplungskondensator (27) zwischen dem invertierenden Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers (26) über erste und zweite Schalter (28, 40) geschaltet ist, daß die erste Schaltung eine gemeinsame Abtast- und Halteschaltung (36, 37, 38) aufweist, dritte Schalter (32) , von denen jeweils ein Ende mit einem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Schalter (40) und dem Rückkopplungskondensator (27) eines jeden Integrators und von denen jeweils das andere Ende mit dem Eingang der Abtast- und Halteschaltung (36, 37, 38) verbunden ist, wobei die dritten Schalter (32) anünd ausgeschaltet werden in Abhängigkeit von einem

   Steuerimpulssignal (31), das von der Zeilenabtaststeuerschaltung (30) erzeugt wird, und eine Ausgangsschaltung (17) zur Erzeugung eines Zeitseriensignals vom Ausgang der Abtast- und Halteschaltung (Fig.8).

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