DE3437561A1

DE3437561A1 - Bildaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE3437561A1
Application number: DE3437561A
Authority: DE
Inventors: Seiji Hashimoto; Takao Tokio/Tokyo Kinoshita; Yoshitake Chigasaki Kanagawa Nagashima; Shinji Yokohama Kanagawa Sakai; Akira Yokohama Kanagawa Suga
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-10-13
Filing date: 1984-10-12
Publication date: 1985-04-25
Also published as: US4910588A; DE3437561C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei einer Bildaufnahmevorrichtung, die eine Mehrzahl von horizontal angeordneten Zeilensensoren umfaßt.

Zur Umwandlung beispielweise einer Bildinformation von einer Abbildung in ein sequentielles Signal von zwei Teil- oder Halbbildern ist in herkömmlicher Weise ein Verfahren in Betracht gezogen worden, wobei ein Übertragungs-CCD-Element der Interline-Bauart oder ein Fühler der MOS-Bauart zur Anwendung kommt.

Diese Sensoren weisen jedoch einen Nachteil auf, der in der Verschlechterung der Sensorempfindlichkeit auf Grund eines kleinen Öffnungsverhältnisses besteht, weil in der Bildabtast- oder -sehfläche ein Übertragungspfad, ein Tor u.dgl. gebildet werden.

Dresdner Bank (München) KtO 3939 844

Bayer Vereinsbank (München) Kto 508

Postscheck (München) KIu 670 43 804

Zusätzlich sind, wenn man derartige Sensoren vom Gesichtspunkt der Technologie der Halbleiterfertigung betrachtet, auch Nachteile darin zu sehen, daß die Produktivität oder der Ertrag schlecht sind und die Anzahl der Bildelemente nicht vermehrt werden kann, weil ein hoher Grad an Integration benötigt wird.

Diese Nachteile können dagegen durch Verwendung eines CCD-Elements der Bildübertragungsbauart beseitigt werden, jedoch gilt es für das CCD-Element der (Voll-)Bildübertragungsbauart als unmöglich, eine (einzige) Bildinformation in das sequentielle Signal von zwei Teilbildern umzuwandeln.

Andererseits wird eine Bildübertragungsvorrichtung in Betracht gezogen, wobei diese Vorrichtung unter Verwendung einer Mehrzahl von horizontal angeordneten Zeilensensoren gebildet wird, so daß es möglich ist, das verflochtene Zwei-Teilbildsignal durch einen (einzigen) Bildaufnahmevorgang zu erlangen. Bei einer solchen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung der Ladungsübertragungsbauart, wie eines CCD-Elements od. dgl., fließen jedoch, wenn das intensive Licht auf einen Teil der Vorrichtung einstrahlt, die erzeugten Ladungen in den Bereich der umgebenden Vorrichtungen über, wobei die als überstrahlen bezeichnete Erscheinung hervorgerufen wird derart, daß die Abbildung in einem weiten Bereich der Bildebene unterbrochen werden kann.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine Bildaufnahmevorrichtung zu schaffen, die die Nachteile, wie sie bei den herkömmlichen, oben erwähnten Technologien auftreten, beseitigt.

Hierbei ist es ein Ziel der Erfindung, ein Bildaufnahmegerät zu schaffen, das eine hohe Auflösung hat, wobei das Überstrahlen schwerlich auftreten kann, das das verflochtene

Zwei-Teilbildsignal leicht trennen kann und das eine geringere Farbmischung zum Ergebnis hat.

Um diese Aufgabe zu lösen und die genannten Ziele zu erreichen , wird ein Bildaufnahmegerät in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung mit einer Ladungsdraineinrichtung unter einer Mehrzahl von zeilenartig angeordneten Bildelementen derart versehen, daß eine jede Ladungsdraineinrichtung für eine Mehrzahl von Reihen vorgesehen ist. Damit kann ohne ein Opfer im Öffnungsverhältnis das Überstrahlen ausgeschaltet werden.

Ferner wird gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung die horizontale Übertragung periodisch in Reaktion auf die horizontale Wiederholung des Farbfilters angehalten oder unterbrochen, so daß das Auftreten eines Farbmischens beseitigt werden kann.

Die Aufgabe und die Ziele der Erfindung wie auch deren Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung deutlich. Es zeigen:

Fig. IA eine schematische Darstellung einer Anordnung für eine erste, für den Erfindungsgegenstand geeignete Ausführungsform eines Bildaufnahmegeräts;

Fig. IB eine schematische Darstellung der Elektroden des Bildaufnahmegeräts von Fig. 1;

Fig. 2 das Schema eines beispielhaften Farbtrenn- oder Farbauszugfilters;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Bildaufnahmevorrichtung, bei der das Bildaufnahmegerät von Fig. IA und IB zur Anwendung kommt;

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm der in Fig. 3 gezeigten Bildaufnahmevorrichtung;

Fig. 5A eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Bildaufnahmegeräts gemäß der Erfindung;

Fig. 5B das Ablaufdiagramm für das Gerät von Fig. 5A;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Bildaufnahmegeräts in einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Bildaufnahmegeräts in einer vierten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 8 ein Diagramm zur Erläuterung der Ladungsrekombinationscharakteristik des in Fig. 7 gezeigten Bildaufnahmegeräts.

Die Fig. IA zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Bildaufnahmegeräts 6, das für eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß der Erfindung geeignet ist, und die Fig. IB zeigt schematisch die Anordnung der Elektroden diedes Geräts, das ein Bildaufnahmeteil 1, einen Puffer 2 als Puffereinrichtung, ein Speicherteil 3, ein Schieberegister

4 mit CCD-Elementaufbau (Aufbau aus ladungsgekoppelten Bauelementen) als Anzeigeteil und einen Ausgangsverstärker

5 aufweist. Die außer dem Bildaufnahmeteil vorhandenen weiteren Teile sind gegen Licht abgeschirmt.

Das Bildaufnahmeteil 1 besteht aus einer Mehrzahl von die Übertragungsfunktion ausführenden Zeilensensoren 100 - 103, die horizontal angeordnet sind. Die Ladungen in jedem Zeilensensor werden gleichzeitig (in der Darstellung nach links] durch eine Übertragungselektrode 30 (Fig. 2) übertragen, die mittels einer Isolierschicht über einem Halbleitersubstrat angeordnet ist.

Andererseits ist jeder Zeilensensor durch einen Kanalstop CS isoliert bzw. abgesondert.

Zusätzlich hat jeder Zeilensensor einen solchen Aufbau, daß eine Mehrzahl von Bildelementen, die die photoelektrische Umwandlungsfunktion haben, in der Zeilen- oder Reihenrichtung bei der Ausführungsform ausgerichtet sind; insofern weist das Bildaufnahmeteil ein System auf, wobei diese Bildelemente matrixartig in einer Linien- und Spaltenrichtung angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform stellt jedes Bildelement selbst die Übertragungseinrichtung dar, jedoch können die Bildelemente und die Übertragungseinrichtungen auch einzeln oder individuell ausgebildet sein. Des weiteren sind gemäß der Darstellung von Fig. IA die Bildelemente als eine Matrix von vier Reihen und sechs Spalten angeordnet.

Je ein Überlaufdrain 112 und 113 ist zwischen zwei Reihen von Zeilensensoren, deren jede aus einer Mehrzahl von Bildelementen besteht, vorgesehen und in der Längsrichtung des Zeilensensors angeordnet.

Beide Überlaufdrains 112, 113 sind an eine Drain-Energiequelle V angeschlossen. Die Kanalstops, die den Überlaufdrain sandwichartig zwischen sich aufnehmen, haben einen Potentialbarrierenaufbau in einem solchen Ausmaß, daß die Überlauf ladungen in den Drain ausfließen können.

Das Pufferteil 2 besteht aus zeilenartigen CCD-Elementen - 107 zur Umwandlung der Zeitbasis. Die Anzahl der CCD-Elemente ist derjenigen im Bildaufnahmeteil 1 gleich, und bei der gezeigten Ausführungsform hat jedes zeilenartige CCD-Element die Kapazität von drei Bits. Die Ladungen eines jeden CCD-Elements im Pufferteil 2 werden gleichzeitig Bit für Bit nacheinander horizontal (nach links in der Darstellung) durch Übertragungselektroden 31 und 33 transportiert.

Das Speicherteil 3 besteht aus horizontal angeordneten und zeilenartigen CCD-Elementen 108 - 111, deren Anzahl

gleich derjenigen im Bildaufnahmeteil 1 ist. Die Ladungen eines jeden CCD-Elements werden unabhängig (nach links in der Darstellung) von Übertragungselektroden 34 - 37 transportiert. Eine Übertragungselektrode 38 transportiert die Ladungen im Schieberegister 4 in vertikaler Richtung (nach unten in der Darstellung).

Als Ausführungsform ist ein Beispiel für einen CCD-Elementaufbau des Einphasen-Antriebssystems gezeigt.

Zusätzlich wird, wenn an jede Übertragungselektrode eine Hochpegel spannung angelegt wird, der auf die Elektronen im Substrat bezogene Potentialpegel, insbesondere der Potentialpegel unter der Elektrode, jeweils niedrig mit Bezug zu den Elektronen, und es wird die Mulde gebildet, womit es möglich ist, die Ladungen unter jeder Elektrode zu sammeln oder aufzufangen.

Wenn dann eine Spannung mit niedrigem Pegel an jede Übertragungselektrode gelegt wird, wird die Potentialmulde jeweils im nächsten Bereich, der von der Elektrode nicht abgedeckt ist, an der linken oder an der unteren Seite einer jeden Übertragungselektrode gebildet, so daß die Ladungen, die bis dahin unterhalb der Übertragungselektrode angesammelt worden sind, nach links oder abwärts (in der Zeichnung) übertragen werden.

Die Taktsignale φ^- (£g werden jeweils den Elektroden 30 - 38 zugeführt.

Wie Fig. 2 zeigt, hat ein Farbtrenn- oder Farbauszugfilter CF beispielsweise vertikale, streifenartige Farbfilter, und dieses Filter CF ist auf der Oberfläche des Bildaufnahmeteils 1 angeordnet. Das Farbtrennfilter ist so aufgebaut, daß streifenartige Filter von Blau (B), Grün (G) und Rot (R)

wiederholt und horizontal in dieser Folge mit einer Periode von je drei Filtern angeordnet sind. Ferner kann zusätzlich zu dem streifenartigen Farbtrennfilter, das ein horizontal sich wiederholendes Schema hat, ein mosaikartiges Farbtrennfilter zur Anwendung kommen, das ebenfalls ein sich wiederholendes Schema von Farbfiltern in bezug auf die vertikale Richtung aufweist.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung wird das Licht von einem Objekt als eine Abbildung auf dem Bildaufnahmegerät 6 mittels eines optischen Bildaufnahmesystems 7, eines Infrarot-Kantenfilters 8 und des Farbtrennfliters CF gebildet. Die Ausgänge eines Taktgebers 11 zur Bildung der verschiedenartigen, in Fig. 4 gezeigten Taktsignale φ₁ - ψ₉ werden durch einen Treiber 10 in geeigneter Weise verstärkt und dann dem Bildaufnahmegerät 6 zugeführt. Dieser Taktgeber 11 und der Treiber 10 stellen die Treiber- oder Antriebseinrichtung dar.

Auf diese Weise wird das Punktfolge-Farbart- oder -Chrominanzsignal vom Bildaufnahmegerät 6 ausgegeben, worauf noch später eingegangen werden wird.

Dieses Punktfolge-Chrominanzsignal ermöglicht es einem Abtast-Halte-kreis 12, das Tastverhältnis anzuheben, und bietet die Möglichkeit, die Abtast- und Halteoperationen für jede Farbe leicht und ohne Schwierigkeiten durchzuführen.

Die Abtast-Halte-Kreise 13 und 15 dienen dazu, die oben erwähnten Abtast- und Halteoperationen für jede Farbe auszuführen, und diese Kreise tasten das Punktfolge-Chrominanzsignal mit der auf die Farbwiederholungsperiode der Farbfilter ansprechenden Periode und in Übereinstimmung mit der Phase einer jeden Farbe ab.

Ein Tiefpaßfilter 16 hat eine Grenzfrequenz von z.B. etwa 3 MHz,während Tiefpaßfilter 17 - 19 jeweils eine Grenzfrequenz von etwa beispielsweise 500 kHz haben.

Prozessoren 20 - 23 führen jeweils die verschiedenen Arten von Korrekturen, wie die Schwarzpegelklemmung, die χ- -Korrektur, die Weißkappung, die selbsttätige Phasenregelung usw., für die durch die Tiefpaßfilter 16 - 19 übertragenen Signale aus.

Ein Matrixkreis 24 bildet z.B. ein Luminanz- oder Helligkeitssignal 4 und Farbunterschied- oder -differenzsignale R-Y sowie B-Y von jedem durch die Prozessoren 20 - 23 erhaltenen Y- (GeIb-),B-, G- und R-Signal. Ein Kodierer 25 formt unter Verwendung des obigen Luminanzsignals und der obigen Farbdifferenzsignale ein Standard-Fernsehsignal, beispielsweise ein NTSC-Signal, und dieses Standard-Fernsehsignal wird von einem Aufzeichnungsgerät 26 aufgezeichnet.

In Verbindung mit Fig. 4 wird nun ein Beispiel für die Ausgänge des Taktgebers 11 (Fig. 3) und des Betriebs des Bildaufnahmegeräts, das den in Fig. 1 gezeigten Aufbau hat, beschrieben.

In Fig. 4 sind mit V_c eine Vertikal-Tastperiode des Standard-

Fernsehsignals und mit V_0T„ eine Vertikal-Austastlücke bezeichnet. Der Taktgeber 11 liefert den Hochgeschwindigkeit-Taktimpuls φ- in der Austastlücke V__Tt,, so daß die

1 DJ-lK

bis dahin im Bildaufnahmeteil 1 gespeicherten Ladungen (nach links in Fig. 1) übertragen werden und die Möglichkeit gegeben ist, sie vorübergehend durch das Pufferteil 2 im Speicherteil 3 zu speichern.

Wie schon erwähnt wurde, wird diese horizontale Übertragung Bit für Bit nacheinander ausgeführt, wann immer die an jede Elektrode gelegte Spannung auf einen niedrigen Pegel herabgesetzt wird, nachdem sie einmal auf einen hohen Pegel gesetzt war.

Deshalb kann im Fall des Bildaufnahmeteils, das die Bildelemente von sechs horizontalen Bits mal vier vertikalen Bits hat, wie in Fig. 1 gezeigt ist, die Übertragung von einer Bildebene erreicht werden, indem ein 9-Bit-Taktimpuls als φ₁ geliefert wird, weil jedes Pufferteil aus drei Bits besteht.

Wenn bei dem Erfindungsgegenstand die Ladungen im Bildaufnahmeteil 1 einmal zum Speicherteil 3 durch den Taktgeber 11 übertragen werden, dann wird der Übertragungsvorgang während der Zeitintervalle von t_ zu t-., von t. zu t, und

von t_c zu t-7 in der Austastlücke V_nT zum Zweck der horizon's / BLK

talen Übertragung angehalten.

Bei der in Rede stehenden Ausführugnsform wird der Übertragungsvorgang intermittierend in der Periode unterbrochen, nämlich bei jeweils drei Bits, was der horizontalen Farbwiederholungsperiode des Farbtrennfliters CF entspricht.

Demzufolge wird beispielsweise das Rot (R) entsprechende Signal, das in Fig. IB an der Stelle (T) gespeichert war und in Aufeinanderfolge zu den Stellen -»(δ) -* CaJ ~* C^) übertragen wurde, an der Stelle (T) für ein relativ langes Intervall angehalten. Anschließend wird es wieder weiter zu den Stellen -► (2) -*■ (Ij -♦ C9) und des weiteren in Aufein-

anderfolge zu den Stellen -»ΜΠ -*■ (V) -· πΓί übertragen.

Auf diese Weise wird auch während der horizontalen Übertragung die Zeit, in der die Ladungen an den Stellen der glei-

chen Farbfilter verbleiben, relativ lang, wogegen die Zeit, in der die Ladungen an den Stellen der unterschiedlichen Farbfilter verbleiben, relativ kurz wird; die Ladungen, die den unterschiedlichen Farben entsprechen, welche bei Durchgang der Ladungen unter den unterschiedlichen Farbfiltern während des Übertragungsintervalls gebildet werden, nehmen deshalb relativ ab.

Bei der Bildaufnahmevorrichtung, die das Farbwiederholungsschema einer vorbestimmten Periode in der Richtung senkrecht zur übertragungsrichtung eines jeden Zeilensensors des Bildaufnahmeteils enthält, kann somit das Farbmischen während der Übertragung nur schwerlich auftreten, wodurch es möglich ist, die Farbreproduktivität zu erhöhen.

Zusätzlich ist bei der in Rede stehenden Asuführungsform das Pufferteil 2 vorgesehen, und der diesen intermittierenden übertragungsstopzustand enthaltende Impuls (J)₁ wird durch die verzögerten Impulse φ₂ - φ., die vorbestimmte Breiten haben, auf der Zeitbasis umgewandelt, so daß allmählich ein Impuls mit einem kurzen Stopintervall entsteht. Deshalb können im Speicherteil 3 die Ladungen vom Bildaufnahmeteil 1 im Ansprechen auf die Impulse φ₅ - φ₉, die relativ niedrige Frequenzen haben, empfangen werden.

Der Aufbau des Speicherteils wird, um jedes zeilenartige CCD-Element unabhängig anzutreiben, verwickelt, und es tritt ein Fall ein, in dem die Übertragungsleistung leicht abnimmt. Durch Vorsehen des Pufferteils 2 besteht jedoch keine Notwendigkeit, das Speicherteil mit einer hohen Geschwindigkeit anzutreiben, und die Übertragungsleistung kann beibehalten werden.

Die Ladungen der ersten Reihe unter den auf diese Weise für die Lücke V_._T „ bei einer relativ geringen Geschwindig-

keit im Speicherteil 3 gespeicherten Ladungen werden durch Zufuhr des Impulses (J)₁. in einem horizontalen Intervall der nächsten Zeitspanne t_. zu t_o und durch Zufuhr des Impulses φ₉ ausgelesen. Dann werden die Ladungen der zweiten Reihe durch Zufuhr des Impulses φ, in einem horizontalen Intervall der Zeitspanne t„ zu t_g und durch Zufuhr des Impulses φ~ ausgelesen. In gleichartiger Weise, wie oben angegeben ist, werden die Signale einer im Bildaufnahmeteil 1 gebildeten Bildebene in Aufeinanderfolge Zeile für Zeile ausgelesen.

Der Impuls φ« wird dagegen immer mit einer hohen Geschwindigkeit zugeführt.

Da, wie die Ausführungsform zeigt, gemäß der Erfindung die Überlaufdrains, die als die Ladungsdrainteile dienen, im Bildaufnahmeteil 1 horizontal angeordnet sind und damit die Ladungen im Bildaufnahmeteil horizontal übertragen werden, wird die horizontale Auflösung in keiner Weise beeinflußt. Da ferner der schlechte Einfluß keine Wirkung auf die Bildelementteilung hat, besteht eine geringere Gefahr für das Auftreten von Moire.

Weil ferner jedes einzelne Ladungsdrainteil für zwei Reihen vorgesehen ist, die aus einer Mehrzahl von Bildelementen bestehen, kann die Verminderung des wirksamen Bild- oder Lichtfühl- bzw. -abtastbereichs auf ein relativ geringes Maß herabgedrückt werden.

Die Erfindung wirkt sich auch positiv auf eine Erhöhung der Produktivität oder des Ertrags aus. Es wird nämlich kein Problem in bezug auf die vertikale Auflösung hervorgerufen, weil auf Grund der Anzahl der horizontalen Abtastzeilen im Fall des Standard-Fernsehsystems eine Begrenzung gegeben ist.

Das Schema gemäß Fig. 5A zeigt eine zweite Asuführungsform für eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß der Erfindung, und die Fig. 5B zeigt das Ablaufdiagramm hierfür, wobei diese Ausführungsform durch Weglassen des Pufferteils, das im Fall der Fig. 1 vorhanden ist, weiter vereinfacht ist.

Die zu Fig. 1-4 gleichen Teile und Elemente sind mit denselben Bezugszahlen bezeichnet, wobei ein Treiber 39 und ein Taktgeber 40 die Treibereinrichtung darstellen. Durch das Weglassen des Pufferteils 2 wird der Aufbau einfacher, und die Produktivität kann verbessert werden. Die Überlaufdrains 112 und 113 sind die Ladungsdrainteile. Je ein Überlaufdrain ist horizontal angeordnet und für zwei, aus einer Mehrzahl von Bildelementen bestehende Reihen des Bildaufnahmeteils 1 vorgesehen. Die Drains 112, 113 sind miteinander an die Drain-Energiequelle V_n angeschlossen. Auch bei dieser Ausführungsform ist das in Fig. 2 gezeigte Filter CF am Bildaufnahmeteil 1 angeordnet.

Die Arbeitsweise des Taktgebers 40 gemäß dieser Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf den in Fig. 5B gezeigten Ablaufplan erläutert.

Für die Austastlücke V_._Tt/ des Zeitintervalls t.. _ - t_1o wer-

J Lc. J-O

den die Ladungen eines jeden Zeilensensors im Bildaufnahmeteil 1 horizotnal zu den zeilenartigen, dem Speicherteil 3 entsprechenden CCD-Elementen im Ansprechen auf die Signale φ₁ und φ,- - φ«, die jeweils sechs Impulse haben, übertragen. Da hierbei in diesem Fall der Übertragungsvorgang intermittierend in den Zeitintervallen t,, - t, , und t, _c - t,,.

1-5 14 Ib Ib

unterbrochen wird, wird wie bei der ersten Asuführungsform nur schwerlich eine Farbmischung auftreten. Da ferner die Zahl der für die horizontale Übertragung notwendigen Impulse klein ist und der Impuls zum Antreiben des Pufferteils 2 nicht benötigt wird, wird die Anordnung für den Takt-

geber 40 vereinfacht. Weil des weiteren die Ladungen des Bild-aufnahmeteils 1 im Speicherteil 3 bis zur Zeit t.. . gespeichert werden, werden die Impulse φ₅ - φ₈ für das Auslesen der Ladungen, die zu denen der Ausführungsform von Fig. 4 gleichartig sind, vom Taktgeber 40 für das vertikale Abtastintervall der Zeitspanne t₁₇ - t-₈ zugeführt. Obwohl der Impuls φ« in Fig. 5B nicht angegeben sit, wird er gleicherweise immer als ein Hochgeschwindigkeitsimpuls zugeführt.

Wenngleich ein Beispiel gezeigt worden ist, wobei der Übertragungsvorgang intermittierend bei der horizontalen Übertragung gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform angehalten wird, wird ferner selbst in dem Fall, da ein Farbtrennfilter mit einem Wiederholungsschema in der vertikalen Richtung in einem allgemeinen Fernsehbild-Übertragungs-CCD-Element oder auch einem Interline-CCD-Element verwendet wird, falls der Übertragungsvorgang bei der vertikalen übertragung intermittierend angehalten wird, eine gleichartige Wirkung in bezug auf eine Verhinderung der Farbmischung wie bei der vorliegenden Erfindung erlangt.

Insofern ist der Erfindungsgegenstand ersichtlich auch bei einer solchen Anordnung, wie sie oben erwähnt wurde, wirksam.

Die Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform gemäß der Erfindung, die sich auf eine abgewandelte Gestaltung in der Elektrodenanordnung des Bildaufnahmeteils 1 der Fig. IA und IB oder 5A bezieht. Das Bildaufnahmeteil hat bei dieser Ausführungsform eine gleichartige Anordnung wie diejenige der Fig. IA und IB oder 5A mit Bezug darauf, daß eine Vielzahl von horizontalen Zeilensensoren eine vertikale Zusammenstel-. lung aufweist. Ein erstes Merkmal dieser Ausführungsform ist, daß jeder horizontale Zeilensensor jeweils von einer unabhängigen Transferelektrode angetrieben wird, d.h., es sind die horizontalen Zeilensensoren 114 - 117 vorhanden,

und die Elektroden 118 - 121 dienen jeweils dazu, die horizontale übertragung der Zeilensensoren 114 - 117 auszuführen. Jeder Elektrode 118 - 121 wird eine gegenseitig unabhängige Spannung zugeführt. In der Fig. 6 stellen die schraffierten Teile CS mit nach links abfallenden Linien die Kanalstops dar.

Der gezeigte Aufbau ist in Übereinstimmung mit dem Einphasen-Antriebssystem, das virtuelle Elektroden gemäß der Offenbarung in der Official Gazette der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift No. 11 394/1980 verwendet, beschrieben. In Fig. 6 sind jeweils virtuelle Elektrodenteile VB und VW dargestellt, die vorbestimmte, feste Potentialpegel haben, wobei der auf die Elektronen im VB-Elektrodenteil bezogene Potentialpegel höher ist als derjenige im VW-Elektrodenteil. Die Bereichsteile CB und CW sind solche mit veränderbarem Potential, die vorbestimmte Potentialpegel haben. Diese veränderbaren Potentialteile sind unter den Übertragungselektroden angeordnet und ihre Potentialpegel steigen und fallen jeweils in Abhängigkeit von einem niedrigen oder hohen Pegel des an die Elektroden angelegten Potentials. Auch in diesem Fall ist der auf die Elektronen im CB-Bereich bezogene Potentialpegel höher als im CW-Bereich. In dem Zustand, in dem eine Hochpegel-Spannung an die Übertragungselektroden gelegt wird, ist der Potentialpegel im CB-Bereich niedriger als derjenige im VW-Bereich. Andererseits ist in dem Zustand, da eine Niedrigpegel-Spannung an die Übertragungselektroden gelegt wird, der Potentialpegel im VB-Bereich niedriger als derjenige im CW-Bereich. Deshalb werden in dem Zustand, in dem zuerst eine Niedrigpegel-Spannung an jede Übertragungselektrode angelegt wird, die Ladungen im VW-Bereich einer jeden Zelle gesammelt, und wenn dann eine Hochpegel-Spannung an die Übertragungselektroden gelegt wird, so werden die Ladungen in jeder Zelle zum CW-Bereich (nach links in der Zeichnung) übertragen. Wenn dann anschließend

die an die Elektroden anzulegende Spannung auf einen niedrigen Pegel zurückgesetzt wird, so werden die Ladungen zum VW-Bereich der nächsten Zelle (auf der linken Seite) übertragen.

Bei dieser Ausführungsform fließen, wie erläutert wurde, bei Festsetzen der an die Übertragungselektroden zu legenden Spannung auf einen niedrigen Pegel oder bei Verminderung der Spannung von einem hohen auf einen niedrigen Pegel die Ladungen, die den Potentialpegel im VB-Bereich unter den im VW-Bereich angesammelten Ladungen überschreiten, in die Überlaufdrains 112 und 113, die als Ladungsdrainteile dienen, so daß sie abgeführt werden, Deshalb wird das Problem des Überstrahlens vollkommen gelöst.

Da zusätzlich jedes Bildelement horizontal um ein halbes Bildelement mit Bezug zu den Reihen von benachbarten Bildelementen bei dieser Ausführungsform verschoben wird, kann die Auflösung verbessert werden.

Bei der in Fig. 7 gezeigten vierten A führungsform eines Bildaufnahmegeräts gemäß der Erfindung kommt ebenfalls eine abgewandelte Ausgestaltung in der Elektrodenanordnung gegenüber dem Bildaufnahmeteil 1 der Fig. IA und IB oder 5A zur Anwendung. Diese Ausführungsform ist in bezug darauf, daß eine Vielzahl von horizontalen Zeilensensoren im Bildaufnahmeteil eine vertikale Anordnung hat und jeder horizontale Zeilensensor jeweils durch die elektrisch unabhängigen Übertragungselektroden getrieben wird, der dritten Ausführungsform gleichartig.

Ein Merkmal dieser Ausführungsform ist, daß je eine Ladungsrekombinationselektrode als das Ladungsdrainteil für zwei Reihen, die aus einer Mehrzahl von Bildelementen bestehen, vorgesehen ist.

In Fig. 7, in der zu Fig. 6 gleiche Teile und Elemente die gleichen Bezugszahlen tragen, stellen die schraffierten Teile CS, in denen die schrägen Linien an der rechten Seite ansteigen, die Kanalstops dar, während die schraffierten Teile 118 - 121, in denen die schrägen Linien an der rechten Seite abfallen, die Übertragungselektroden eines jeden Zeilensensors darstellen, und die Ladungsrekombinationselektroden sind mit AB bezeichnet. Ein Bereich ABW, der so ausgebildet ist, daß die Ladungen unter dem VW-Bereich eines jeden Zeilensensors eintreten können, ist unter jeder Elektrode AB vorgesehen. Wie Fig. 8 zeigt, wird der Potentialpegel im Substrat in jedem Bereich ABW in Abhängigkeit von einer an die Elektrode AB gelegten Spannung verändert, d.h. die Fig. 8 ist ein Kurvenbild, das die Zustände der an die Elektrode AB gelegten Spannung und des Potentialpegels im Halbleitersubstrat mit Bezug auf die Richtung der Dicke eines Halbleitersubstrats 306 zeigt. Wie sich aus dem Kurvenbild ergibt, ist die Potentialmulde für eine Hochpegel-Elektrodenspannung V-. schmal, so daß sich der Überlauf träger mit einem Majoritätsträger an der Grenzfläche mit einer Isolierschicht 305 wiedervereinigt.

Im Fall einer Niedrigpegel-Elektrodenspannung -V dagegen tritt der Akkumulierzustand auf, so daß der Majoritätsträger leicht rund um den Umfang der Grenzfläche aufgefangen werden kann, und der Majoritätsträger wird beispielsweise von den Kanalstops CS geliefert. Somit wird z.B. durch Anlegender Spannung -V- an die Elektroden 118 - 121 eine Barriere gebildet, und die Ladungen werden im VW-Bereich aufgefangen oder gesammelt. In diesem Zustand wird durch alternierendes Anlegen der Spannungen -V₁ und V, an die Elektroden AB der unter einer Elektrode P- gespeicherte Minoritätsträger auf weniger als einen vorbestimmten Betrag begrenzt.

Wie gesagt wurde, wird bei dieser Ausführungsform die Ladungsrekombinationselektrode als das Ladungsdrainteil verwendet und je eine Elektrode ist zwischen zwei Reihen von Bildelementen vorgesehen, so daß die Übertragungsleistung des Zeilensensors nicht beeinträchtigt wird.

Ferner wird auch die horizontale Auflösung nicht in Mitleidenschaft gezogen.

Die Auflösung kann des weiteren erhöht werden, weil die Lage eines jeden Bildelements um ein halbes Bildelement horizontal für jede horizontale Zeile in ähnlicher Weise wie bei der dritten Ausführungsform verschoben wird.

Obwohl ein bestimmtes Maß an Fläche als Rekombinationsbereich (Wiedervereinigungsbereich) notwendig ist, um die Ladungsrekombination durchzuführen, kann eine ausreichende Rekombinationsleistung erhalten werden, weil der Rekombinationsbereich ABW in dem Raum zwischen den horizontalen Zeilensensoren bei dieser Ausführungsform vorgesehen ist. Auch kann der Rekombinationsbereich auf einfache Weise in der Nachbarschaft zum VW-Bereich gebildet werden. Da der Rekombinationsbereich ferner in dem angrenzenden Teil vorgesehen ist, so daß bei dieser Ausführungsform keine Überlappung mit dem VW-Bereich erfolgt, kann die Ladungsrekombinationselektrode durch denselben Herstellungsvorgang wie zur Übertragungselektrode ausgebildet werden, was zur Verbesserung der Produktivität beiträgt.

Wie oben beschrieben wurde, kann das Bildaufnahmegerät gemäß der Erfindung das Überstrahlen verhindern, ohne Opfer in bezug auf die horizontale Auflösung wie bei einem herkömmlichen Bildaufnahmegerät zu bringen. Da zusätzlich die Teilung der Bildelemente in der horizontalen Richtung konstant gemacht werden kann, kann das Moire nur schwerlich auftreten.

Gemäß der Erfindung umfaßt eine Bildaufnahmevorrichtung ein Bildaufnahmeteil mit einer Mehrzahl von vertikal angeordneten horizontalen Zeilensensoren, ein Farbtrennfilter, das vor dem Bildaufnahmeteil angeordnet ist und ein Farbwiederholungsschema mit vorbestimmter Periode in der horizontalen Richtung hat, einen Treiber, der die Zustände hat, wonach die in jedem Zeilensensor gespeicherte Information horizontal mit einem vorbestimmten Intervall übertragen und dieser Übertragungsvorgang während des Übertragungsintervalls intermittierend aufgehalten wird, ein Speicherteil zur vorübergehenden Speicherung der horizontal von jedem Zeilensensor übertragenen Information und ein Auslese- oder Anzeigeteil zum aufeinanderfolgenden Auslesen der Information im Speicherteil Zeile für Zeile nacheinander.

Claims

Patentansprüche

a) durch eine Mehrzahl von in Reihen- sowie Spaltenrichtungen angeordneten, die photoelektrische Umwandlung ausführenden Bildelementen,

ta) durch längs der Zeilenrichtung derart angeordnete Ladungsdraineinrichtungen (112, 113), daß jede Ladungsdraineinrichtung für eine Mehrzahl von Bildelementzeilen (100, 101; 102, 103; 115, 116) vorgesehen ist, und

c) durch eine Ausleseeinrichtung (4), die ein elektrisches Signal eines jeden der Bildelemente für jede Zeile ausliest.

Dresdner θηπκ (München) KtO 3939 84*.

Rayer VereinsbanV (München) Kto 508 94)
2. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsdraineinrichtung die Überlauf ladungen abzieht.
3. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsdraineinrichtung ein das Abfließen der Überlaufladungen zu einer Energiequelle ermöglichendes Drain umfaßt.
4. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsdraineinrichtung eine Vereinigung eines Teils der in jedem Bildelement gebildeten Ladungen mit den Ladungen der anderen Polarität erlaubt.
5. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleseeinrichtung (4) das elektrische Signal eines jeden Bildelements in derselben Reihe für jede Reihe in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Folge ausliest.
6. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Bildelemente eine ladungsgekoppelte Einrichtung in der Zeilenrichtung bildet.
7. Bildaufnahmevorrichtung, gekennzeichnet

a) durch eine Mehrzahl von in Reihen- sowie Spaltenrichtungen angeordneten, die photoelektrische Umwandlung ausführenden Bildelementen,

b) durch längs der Zeilenrichtung derart angeordnete Ladungsdraineinrichtungen (112, 113), daß jede Ladungsdraineinrichtung für eine Mehrzahl von Bildelementzeilen (100, 101; 102, 103; 115, 116) vorgesehen ist,

c) durch eine übertragungseinrichtung (30), die jeweils elektrische Signale der Mehrzahl von Bildelementen in der Zeilenrichtung überträgt,

d) durch einen angrenzend an die Zeilenrichtung vorgesehenen Speicher (3), der die elektrischen Signale der Mehrzahl von Bildelementen speichert, und

e) durch eine den Inhalt des Speichers auslesende Ausleseeinrichtung (4) .
8. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsdraineinrichtung die Überlauf ladungen abzieht.
9. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsdraineinrichtung ein das Abfließen der Überlaufladungen zu einer Energiequelle ermöglichendes Drain umfaßt.
10. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsdraineinrichtung eine Vereinigung eines Teils der in jedem Bildelement gebildeten Ladungen mit den Ladungen der anderen Polarität erlaubt.
11. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (3) in den Reihen- und Spaltenrichtungen angeordnete Speichereinrichtungen umfaßt
12. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleseeinrichtung (4) den Inhalt des Speichers (3) in Aufeinanderfolge für jede Reihe ausliest.
13. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleseeinrichtung (4) jeweils den Inhalt in jeder Reihe des Speichers (3) in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Folge ausliest.
14. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (3) Ladungsübertragungseinrichtungen (35, 36, 37) einer Mehrzahl von Reihen umfaßt, die die Ladungen in der Reihenrichtung übertragen können.
15. Bildaufnahmevorrichtung, gekennzeichnet

a) durch ein Bildaufnahmeteil (1) mit einer Mehrzahl von in Reihen- und Spaltenrichtungen angeordneten, die photoelektrische Umwandlung ausführenden Bildelementen ,

b) durch einen in der Reihenrichtung sowie angrenzend

an das Bildaufnahmeteil (1) angeordneten, die elektrischen Signale der Mehrzahl von Bildelementen speichernden Speicher (3) ,

c) durch eine zwischen dem Bildaufnahmeteil (1) sowie dem Speicher (3) angeordnete Puffereinrichtung (2), die bei übertragung der elektrischen Signale der Mehrzahl von Bildelementen zum Speicher die übertragungszeitfolge ändert, und

d) durch eine den Inhalt des Speichers (3) auslesende Ausleseeinrichtung (4).
16. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (3) in den Reihen- und Spaltenrichtungen angeordnete Speichereinrichtungen umfaßt.
17. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleseeinrichtung (4) den Inhalt des Speichers (3) in Aufeinanderfolge für jede Reihe ausliest.
18. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleseeinrichtung (4) jeweils den Inhalt in jeder Reihe des Speichers (3) in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Folge ausliest.
19. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (3) Ladungsübertragungseinrichtungen (35, 36, 37) einer Mehrzahl von Reihen umfaßt, die die Ladungen in der Reihenrichtung übertragen.
20. Bildaufnahmevorrichtung, gekennzeichnet

a) durch ein Bildaufnahmeteil (1) mit einer Mehrzahl von in Reihen- und Spaltenrichtungen angeordneten, die photoelektrische Umwandlung ausführenden Bildelementen,

b) durch einen in der Reihenrichtung sowie angrenzend an das Bildaufnahmeteil (1) angeordneten, die elektrischen Signale der Mehrzahl von Bildelementen speichernden Speicher (3),

c) durch eine den Inhalt des Speichers (3) auslesende Ausleseeinrichtung (4) und

d) durch eine Steuereinrichtung (10, 11; 39, 40), die die Übertragung der elektrischen Signale der Bildelemente des gesamten Bildaufnahmeteils (1) jeweils in den Reihenrichtungen sowie deren Speicherung im Speicher (3) erlaubt und den Übertragungsvorgang während des Übertragungsintervalls periodisch unterbricht.
21. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (10, 11; 39, 40) den Übertragungsvorgang während eines vorbestimmten Intervalls, nachdem die Signale einer vorbestimmten Anzahl der Mehrzahl an Bildelementen übertragen wurden, bei der Übertragung der elektrischen Signale der Bildelemente des gesamten Bildaufnahmeteils (1) zum Speicher (3) anhält.
22. Bildaufnahmevorrichtung, gekennzeichnet

a) durch ein Bildaufnahmeteil (1) mit einer Mehrzahl von in Reihen- und Spaltenrichtungen angeordneten, die photoelektrische Umwandlung ausführenden Bildelementen,

b) durch ein vor dem Bildaufnahmeteil (1) angeordnetes Farbfilter (CF), das ein Wiederholungsschema von in einer vorbestimmten Periode in der Reihenrichtung unterschiedlichen Farben hat,

c) durch einen in der Reihenrichtung sowie angrenzend an das Bildaufnahmeteil (1) angeordneten, die elektrischen Signale der Mehrzahl von Bildelementen speichernden Speicher (3) ,

d) durch eine den Inhalt des Speichers (3) auslesende Ausleseeinrichtung (4) und

e) durch eine Steuereinrichtung (10, 11; 39, 40), die eine intermittierende Übertragung der elektrischen Signale von der Mehrzahl an Bildelementen in den Reihenrichtungen jeweils zu der der Wiederholungsperiode des Farbfilters in der Reihenrichtung entsprechenden Periode zur Signalspeicherung im Speicher zuläßt.
23. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Wiederholungsschema der verschiedenen Farben im Farbfilter (CF) den jeweiligen Bildelementen entspricht.
24. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung den Übertragungsvorgang während eines vorbestimmten Intervalls, nachdem die Signale der Mehrzahl an Bildelemetnen, die dem Ein-Periodenschema in der Reihenrichtung des Farbfilters entsprechen, übertragen wurden, bei der Übertragung der elektrischen Signale der Bildelemente des gesamten Bildaufnahmeteils (1) zum Speicher (3) anhält.