DE3752018T2

DE3752018T2 - Festkörperbildaufnahme-Gerät

Info

Publication number: DE3752018T2
Application number: DE3752018T
Authority: DE
Inventors: Tadanori Harada; Seiji Hashimoto; Hayao Ohzu; Tsueno Suzuki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1987-09-16
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2007-09-17
Also published as: EP0260954A2; US5331421A; DE3752385D1; EP0741493A3; DE3752018D1; EP1178673B1; DE3752354D1; DE3752354T2; EP0260954A3; EP1178673A2; EP1178673A3; EP0741493A2; EP0741493B1; DE3752385T2; EP0260954B1; US4914519A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Festkörper-Bildaufnahmegerät zum wahlweisen Auslesen einer Vielzahl von Sensorsignalen und insbesondere ein Festkörper-Bildaufnahmegerät, das unnötige Anteile wie Abweichungen bei Dunkelsignalen und Ansteuerstörungen entfernen kann.

Verwandter Stand der Technik

Fig. 1A zeigt ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Festkörper-Bildaufnahmegeräts.
Unter Bezug auf Fig. 1A werden Signale aus Sensoren S1 bis Sn jeweils durch Verstärker A1 bis An verstärkt und Transistoren T1 bis Tn aufeinanderfolgend eingeschaltet. An der Ausgangsleitung tritt ein Punktfolge-Ausgangssignal bzw. Punktfolgesignal auf. Das Punktfolgesignal wird durch einen Pufferverstärker 102 verstärkt, wobei das sich ergebene Signal als ein Ausgangssignal Vout auftritt.
Bei dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Bildaufnahmegerät sind Abweichungen bei Übertragungseigenschaften der Verstärker A1 bis An in den Sensorsignalen enthalten, die als das Punktfolgesignal auf der Ausgangsleitung 101 auftreten. Folglich tritt unerwünscht eine stetige periodische Störung auf.
Fig. 1B zeigt eine schematische Anordnung einer anderen herkömmlichen photoelektrischen Wandlervorrichtung.
Unter Bezug auf Fig. 1B werden aus den Photosensoren S1 bis Sn ausgelesene Signale zeitweilig in Speicherkondensatoren C1 bis Cn gespeichert. Transistoren T1 bis Tn werden aufeinanderfolgend bei Zeitverläufen einer Abtastschaltung SH eingeschalten, wobei die ausgelesenen Signale aufeinanderfolgend auf einer Ausgangsleitung 101 auftreten und über einen Verstärker 102 an eine externe Einrichtung ausgegeben werden.
Bei der vorstehend beschriebenen photoelektrischen Wandlervorrichtung sind jedoch unerwünscht unnötige Anteile wie Dunkelsignale und eine Ansteuerstörung des Photosensors enthalten.
Die Ansteuerstörung ist als die Störung definiert, die bei Ansteuerung eines Photosensors zum Auslesen eines Signals erzeugt wird. Bei den Ansteuerstöranteilen handelt es sich um eine Störung aufgrund von Herstellungsabweichungen wie Elementformen und Verschmutzungen, die durch eine Elementisolation verursacht werden und von der Menge der Strahlung abhängen.
Das Dunkelsignal ist als Dunkelstrom eines Photosensors definiert und hängt stark von der Speicherzeit und der Temperatur des Photosensors ab.
Diese Ansteuerstörung ist nachstehend näher beschrieben. Abweichungen bei dem Ansteuer-Leistungsvermögen eines Ansteuerelements zur Ansteuerung eines photoelektrischen Wandlerelements und Abweichungen bei dem Leistungsvermögen eines photoelektrischen Wandlerelements verursachen Abweichungen bei dem Verlustanteil der Ansteuerimpulse. Diese Abweichungsanteile werden als Informationssignal einem notwendigen photoelektrischen Wandlersignal überlagert und ausgelesen. Der Grund für die Erzeugung einer Ansteuerstörung ist nachstehend beschrieben.
Fig. 1C zeigt eine schematische Ansicht eines in der JP-A-12 764/1985 beschriebenen photoelektrischen Wandlerelements, wobei Fig. 1D Zeitverläufe von Ansteuerimpulsen zur Ansteuerung des in Fig. 1C gezeigten photoelektrischen Wandlerelements und Fig. 1E ein Diagramm zeigen, das das Basispotential des photoelektrischen Wandlerelements darstellt.
Unter Bezug auf Fig. 1C weist das photoelektrische Wandlerlement einen bipolaren Transistor B einer Basisspeicherbauart auf, einen Ansteuerkondensator Cox zum Betreiben des Transistors B in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung im Ansprechen auf einen Ansteuerimpuls r und einen Wiederauffrischungstransistor Qr. Der Transistor B weist Sperrschichtkapazitäten Cbc und Cbe auf. Es sei angemerkt, daß nachstehend Cox, Cbc und Cbe je nach Bedarf als Kapazitäten oder Kondensatoren bezeichnet sind. Die Kapazitäten Cox, Cbc und Cbe werden zum Erhalt einer Ladungsspeicherkapazität Ctot addiert.
Die Funktion des photoelektrischen Wandlerelements ist nachstehend beschrieben.
Es sei angenommen, daß ein Anfangswert eines Basispotentials als V0 gegeben ist. Wenn der Ansteuerimpuls er zu einem Zeitpunkt tl auf ein Potential V r eingestellt wird, wird über den Ansteuerkondensator Cox ein Spannung Va an die Basis des Transistors B angelegt. In diesem Fall kann die Spannung Va wie nachstehend dargestellt werden:
Va = Cox/(Cox + Cbc + Cbe) x V r = (Cox/Ctot) x V r (1)
Wenn der Ansteuerimpuls rh zu einem Zeitpunkt t2 auf ein hohes Potential eingestellt wird, wird der Transistor Qr eingeschaltet.
Wenn der Transistor B in Vorwärtsrichtung betrieben wird, wird das Basispotential abrupt verringert. Ein Zeitintervall TC zwischen dem Zeitpunkt t2 und einem Zeitpunkt t3 ist ein sogenanntes Wiederauffrischungs-Zeitintervall.
Der Ansteuerimpuls er wird bei dem Zeitpunkt t3 auf Null eingestellt, wobei eine Spannung -Va zu der Basisspannung VB derart hinzuaddiert wird, daß die Basisspannung VB auf V2 eingestellt ist. Dieser Zustand des Betreibens in Rückwärtsrichtung ist der Speicherzustand.
Die vorstehende Beschreibung ist auf ein photoelektrisches Wandlerelement beschränkt. Jedoch weist ein Sensor in Zeilenoder Flächenanordnung eine große Anzahl photoelektrischer Wandlerelemente auf. Die Kapazitäten der Kondensatoren Cox, Cbc und Cbe weichen bei einer großen Anzahl photoelektrischer Wandlerelemente um einige Bruchteile von einem Prozent voneinander ab. Beispielsweise beträgt, falls die folgenden Bedingungen gegeben sind:
Cox = Cbc = Cbe 0,014 pF und V r = 5V,
wobei die Kapazitätsabweichung 0,2 % beträgt, die Abweichung ΔVa bei der Kapazitäts-Teilspannung etwa 0,3 mV.
Die Abweichung ΔVa kann durch eine Wiederauffrischung verringert werden. Jedoch tritt, wenn die Wiederauffrischungsbetriebsart wieder zu einer Speicherbetriebsart (Zeitpunkt t3) verändert wird, zur Erzeugung eines ΔVb wieder eine Abweichung auf. Die Abweichung ΔVb erfüllt nicht die Bedingung ΔVb = -ΔVa, wobei Testergebnissen zufolge die Wechselbeziehung dazwischen nicht stabilisiert werden kann.
Es wird angenommen, daß die vorstehend beschriebene Tatsache von den unterschiedlichen Vorspannungsabhängigkeiten von Cbc und Cbe abzuleiten sind.
Bei dem nächsten Lesezyklus, wenn der Transistor B in Vorwärtsrichtung betrieben ist, beträgt die Abweichung bei dessen Basispotential angenähert wie nachstehend beschrieben:
ΔV² ΔVa² + ΔVb² + 2KΔVaΔVb, (2)
da K -1 oder mehr beträgt. Folglich wird die Abweichung AV zu einer ständigen Ansteuerstörung von etwa 4 bis 5 mV.
Die Abweichung bei dem (nachstehend als Ansteuerstörung bezeichneten) Verlustanteil eines derartigen Ansteuerimpulses wird gemäß der nachstehend beschriebenen herkömmlichen Technik beseitigt. Das heißt, daß die vorstehend beschriebene Ansteuerstärung in einer Speichereinrichtung gespeichert wird sowie ausgelesen und von dem aus dem Sensor ausgelesenen Signal zum Erhalt eines wahren Informationssignal subtrahiert wird.
Die vorstehend beschriebene herkömmliche Ansteuerstörungskorrekturtechnik verursacht ein unhandliches, teures photoelektrischen Wandlerelement, das keinen industriellen Vorteil aufweist.
Genauer erfordert ein Flächensensor in dem Fall, daß die Anzahl der in horizontaler Richtung und in vertikaler Richtung angeordneten Elemente jeweils 500 beträgt, 250.000 in einer Matrixform angeordnete photoelektrische Elemente. Zusätzlich ist, wenn ebenfalls die Auflösung des Sensors in Betracht gezogen wird, eine Speicher mit einigen Megabits erforderlich.
Die unnötigen Signale wie die Ansteuerstörung und das Dunkelsignal stellen ernsthafte Probleme dar, wenn ein Bild eines dunklen Objekts beispielsweise eines bei einer niedrigen Intensität aufgenommenen Bildes aufgenommen werden soll. Bei der Betriebsart zur Aufnahme von Bildern niedriger Intensität ist der Informationssignalpegel niedrig und dementsprechend ist das Signal/Rauschverhältnis verschlechtert. Folglich ist die Bildqualität verschlechtert. Zur Verbesserung der Bildqualität müssen unnötige Signale verringert werden.
Wie vorstehend beschrieben hängt jedoch das Dunkelsignal hauptsächlich von der Temperatur und der Ladungsspeicherzeit ab, wohingegen die Ansteuerstörung kaum davon abhängt. Falls unnötige Signale zu entfernen sind, muß das Dunkelsignal von der Ansteuerstörung getrennt werden sowie ein Korrekturkoef fizient bestimmt werden, wobei somit ein Speicher mit großer Kapazität erforderlich ist. Folglich ist die Signalverarbeitung kompliziert und kostspielig und wird ein Bildaufnahmegerät unerwünscht groß.
Die EP-A-0 108 308 offenbart eine Anordnung, bei der eine Vielzahl von Photodioden jeweils über eine Vielzahl von Schaltern mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung verbunden sind. Im Betrieb wird jede Photodiode zweimal aufeinanderfolgend ausgelesen und zwischen den beiden Zeitpunkten, zu denen sie ausgelesen wird, derart gelöscht, daß das erste Signal ein Lichtinformationssignal und das zweite Signal ein Störsignal ist. Wenn jedes Signal gelesen wird, wird es zu einem Anschluß eines Differenzverstärkers ausgegeben. Zusätzlich wird das erste Signal in eine Abtast-Halteschaltung eingege ben, deren Ausgang mit dem anderen Eingang des Differenzverstärkers derart verbunden ist, daß, wenn das zweite Signal ausgelesen wird, der Differenzverstärker die Differenz zwischen den beiden Signalen ausgibt, wodurch das Störsignal aus dem Lichtinformationssignal entfernt wird.
Die DE-A-3 049 130 offenbart eine Anordnung, bei der ein aus Videomformationen und einer Störung bestehendes Informationssignal in eine Abtast-Halteschaltung eingegeben wird, wobei ein Informationssignal, das lediglich die Störung aufweist, in eine andere Abtast-Halteschaltung eingegeben wird, wobei die Ausgangssignale der beiden Abtast-Halteschaltungen in einen Differenzverstärker eingegeben werden, der die Videomformationen ausgibt und die Störung davon subtrahiert wird.
In der Veröffentlichung "100 x 100 CID Imager with Integrated Fixed Pattern Noise Suppression" von Rudolf Koch und Heiner Herbst in den "Proceedings of 5th International Conference on Charge-Coupled Divices, University of Edingburgh, September 1979, Seiten 92 bis 97, ist ein System vorgeschlagen, bei dem der lichtempfindliche Teil einer Bilderzeugungsvorrichtung aus Paaren von die Bildelemente bildenden MOS-Kondensatoren besteht. Signalladungen werden in Potentialssenken gespeichert, wobei beim Auslesen die Ladungen für die Elemente einer ausgewählten Reihe auf Spaltenleitungen fließen. Die Ladung wird aus den Spaltenleitungen parallel zu Elementen einer ersten CCD-Anordnung übertragen. Dann wird die Ladung aus der ersten CCD-Anordnung in eine zweite CCD-Anordnung übertragen, wobei die Bildelemente der ausgewählten Reihe zurückgesetzt werden, wobei unmittelbar danach dieselbe Reihe erneut ausgewählt und ein Nuilsignal, bei dem es sich um eine stetige periodische Störung handelt, in die erste CCD- Anordnung eingelesen werden. Die zwei CCD-Anordnungen sind synchron getaktet, wobei ein Differentialverstärker die Störung mit dem festen Muster aus dem Signal entfernt.
Die EP-A-0 232 593 offenbart ein System, bei dem optische Informationen aus einem photoempfindlichen Transistor über einen ersten Schalter zu einem ersten Speicherkondensator ausgelesen werden, wobei nach einem Zurücksetzen des photoempfindlichen Transistor dieser zum Speichern eines Dunkelsignals für eine Periode bedeckt gehalten wird und dann das Dunkelsignal über einen zu dem ersten Schalter parallelen zweiten Schalter zu einem zu dem ersten Kondensator parallelen zweiten Kondensator ausgelesen wird. Darauffolgend werden die Inhalte des ersten und des zweiten Kondensator zu parallele Ausgangsleitungen ausgelesen, die beispielsweise mit einem Differenzverstärker zur Subtraktion des Dunkelsignals von dem Lichtsignal verbunden sind. Die EP-A-0 232 593 ist am 19.
August 1987 vor dem Anmeldedatum, jedoch nach allen Prioritätsdaten der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht worden. Diese wurde am 14. November 1986 unter Inanspruchnahme der Prioritäten vom 15. November 1985, 29. November 1985 und 8. Oktober 1986 eingereicht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß ist ein Bildaufnahmegerät wie in Patentanspruch 1 dargelegt geschaffen. Die übrigen Ansprüche legen zusätzliche Merkmale dar.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Abweichungen bei der Ansteuerstörung in Einheiten von Sensorzellen beseitigt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Abweichungen bei elektrischen Eigenschaften einer Vielzahl von für Sensorzellen angeordneten Verstärkern kompensiert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Festkörper-Bildaufnahmegerät mit einer Auswähleinrichtung zur Auswahl einer Vielzahl von Senorsignalen über entsprechende Verstärker mit einer Verarbeitungsschaltung zur Berechnung einer Differenz zwischen einem ausgewählten Sensorsignal und einem über dieselbe Schaltung zur Auswahl des Sensorsignals ausgewählten Referenzsignal geschaffen.
Das durch die Auswähleinrichtung ausgewählte Sensorsignal enthält deshalb einen Störanteil aufgrund der Abweichungen bei den Verstärkereigenschaften, da das Sensorsignal durch den entsprechenden Verstärker verstärkt wird. Aus diesem Grund wird das Referenzsignal über denselben Verstärker ausgewählt, der das Sensorsignal verstärkt hat, damit die Verstärkerstörung dem Referenzsignal überlagert wird. Eine Differenz zwischen dem ausgewählten Sensorsignal und dem ausgewählten Referenzsignal wird zur Entfernung des Störanteils berechnet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein photoelektrisches Wandlergerät mit einer Speichereinrichtung zum Speichern eines Signals aus einem photoelektrischen Wandlerelements, wobei die Speichereinrichtung eine erste Speichereinrichtung zum Speichern des aus dem photoelektrischen Wandlerelement ausgelesenen Signals und eine zweite Spei chereinrichtung zum Speichern eines nach einer Wiederauffrischung des photoelektrischen Wandlerelements verbleibenden Signals aufweist, und außerdem Differenzverarbeitungseinrichtungen zur Berechnung einer Differenz zwischen dem ausgelesen und dem verbleibenden Signal geschaffen, die jeweils in der ersten bzw. der zweiten Speichereinrichtung gespeichert sind.
Da das bei Abschluß der Wiederauffrischung erhaltene verbleibende Signal wird von dem ausgelesenen Signal subtrahiert, wobei die unnötigen Anteile wie ein Dunkelsignal und eine Ansteuerstörung des photoelektrischen Wandlerelements entfernt werden
Als photoelektrisches Wandlerelement kann ein Photosensor einer MOS-Bauart, einer elektrostatischen Induktionsbauart oder einer Basisspeicherbauart verwendet werden.
Die "Wiederauffrischung" des photoelektrischen Wandlerelements bedeutet ein Löschen der optischen Informationen des photoelektrischen Wandlerelements. Bei einigen Photosensoren werden optischen Informationen gleichzeitig mit dem Auslesen der Informationen gelöscht. Jedoch werden bei einigen Photosensoren optische Informationen selbst nach dem Auslesen der Informationen in einem ungelöschten Zustand gehalten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Festkörper-Bildaufnahmegerät geschaffen mit einer Vielzahl von photoelektrischen Wandlerelementen, in Einheiten von photoelektrischen Wandlerelementen angeordneten ersten Speichereinrichtungen zum Speichern eines Videosignals, in Einheiten von photoelektrischen Wandlerelementen angeordneten zweiten Speichereinrichtungen zum Speichern von Störanteilen, erste Ausleseeinrichtungen zum gleichzeitigen und unabhängigen Auslesen von Signalen für die photoelektrischen Wandlerelemente einer Vielzahl von horizontalen Zeilen aus den ersten Speichereinrichtungen und zweite Ausleseeinrichtungen zur Kombination von Signalen für die photoelektrischen Wandlerelemente der Vielzahl horizontaler Zeilen aus den zweiten Speichereinrichtungen und zum Auslesen eines Summensignals.
Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung wird angenommen, daß die Ansteuerstörung als eine Summe aus bei den Wiederauf frischungs-, Ladungsspeicher- und Auslesebetriebsarten erzeugten Störanteilen des photoelektrischen Wandlerlements erzeugt wird, und daß der Ansteuerpegel bei jeder Betriebsart im wesentlichen identisch ist. Zur Entfernung der Ansteuerstörung wird eine Differenz zwischen dem photoelektrischen Wandlersignal, das bei Abschluß der Belichtung gelesen wird, und einer Ansteuerstörung berechnet, die in der Betriebsart zum Auslesen eines photoelektrischen Wandlersignals ausgelesen wird. Es sei bemerkt, daß die Störanteile ausgelesen werden, nachdem sie addiert worden sind, wodurch die Anzahl der Lesezeilen verringert wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Festkörper-Bildaufnahmegerät geschaffen mit photoelektrischen Wandlerelementen, einer Vielzahl von Speicherkondensatoren zum Speichern ausgelesener Signale, wenn auf die photoelektrischen Wandlerelemente mehrfach zum Lesen zugegriffen wird, einer Punktfolge-Verarbeitungseinrichtung zur Umwandlung von Signalen aus den Speicherkondensatoren in ein Punktfolgesignal und Klemmeinrichtungen zum Festhalten einiger Anteile des Punktfolgesignals aus der Punktfolge-Verarbeitungseinrichtung.
Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung wird angenommen, daß die Ansteuerstörung als eine Summe aus bei den Wiederauffrischungs-, Ladungsspeicher- und Auslesebetriebsarten erzeugten Störanteilen des photoelektrischen Wandlerelements erzeugt wird und daß der Ansteuerpegel bei jeder Betriebsart im wesentlichen gleich ist. Das bei Abschluß der Belichtung ausgelesene photoelektrische Wandlersignal und die bei der Betriebsart zum Auslesen des photoelektrischen Wandlersignals ausgelesene Ansteuerstörung werden in ein Punktfolgesignal umgewandelt, wobei die Ansteuerstörung festgehalten wird, wodurch die bei den photoelektrischen Wandlersignalanteilen enthaltene Ansteuerstörung entfernt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1A zeigt ein schematisches Schaltbild eines herkömmlichen Festkörper-Bildaufnahmegeräts,
Fig. 1B zeigt eine schematische Darstellung eines anderen herkömmlichen Festkörper-Bildaufnahmegeräts,
Fig. 1C bis 1E zeigen Darstellungen zur Erläuterung des Prinzips der Erzeugung einer Ansteuerstörung eines photoelektrischen Wandlerelements,
Fig. 2A und 2B zeigen schematische Schaltbilder eines Festkörper-Bildaufnahmegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 3 zeigt ein Schaltbild einer Anordnung von Schaltern SW1 bis SWn bei dem Gerät gemäß Fig. 2A,
Fig. 4 zeigt ein Schaltbild einer anderen Anordnung der Schalter SW1 bis SWn bei dem Gerät gemäß Fig. 2A,
Fig. 5A zeigt ein Schaltbild einer anderen Anordnung einer Differenzverarbeitungsschaltung bei dem Gerät gemäß Fig. 2A,
Fig. 5B zeigt Zeitverläufe zur Erläuterung der Funktion der in Fig. 5A gezeigten Differenzverarbeitungsschaltung,
Fig. 6A zeigt ein schematisches Schaltbild, das ein Festkörper-Bildaufnahmegerät gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt,
Fig. 6B zeigt Zeitverläufe zur Erläuterung der Funktion des in Fig. 6A gezeigten Geräts,
Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild eines Bildaufnahmesystems, das das Gerät (gemäß einem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel) als Bildaufnahmeeinrichtung verwendet,
Fig. 8A zeigt eine schematische Schnittansicht einer in den JP-A-12 759/1985 bis JP-A-12 765/195 beschriebenen photoelektrischen Wandlerzelle,
Fig. 8B zeigt deren Ersatzschaltbild,
Fig. 9 zeigt einen Graphen, der die Beziehung zwischen einer Breite t eines an die photoelektrische Wandlerzelle angelegten Wiederauffrischungsimpulses und einem Ausgangssignal der photoelektrischen Wandlerzelle nach der Wiederauffrischung darstellt,
Fig. 10 zeigt ein Schaltbild zur Erläuterung einer grundsätzlichen Anordnung eines Festkörper-Bildaufnahmegeräts gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 11 zeigt Zeitverläufe zur Erläuterung der Betriebsweise des in Fig. 10 gezeigten Geräts,
Fig. 12 zeigt ein Schaltbild, das die Gesamtanordnung des in Fig. 10 gezeigten Geräts darstellt,
Fig. 13A und 13B zeigen Zeitverläufe zur Erläuterung zweier Betriebsarten des in Fig. 10 gezeigten Geräts,
Fig. 14 zeigt ein Schaltbild eines Festkörper- Bildaufnahmegeräts gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 15 zeigt ein ausführliches Schaltbild einer Ausleseschaltung Ri bei dem in Fig. 14 gezeigten Gerät,
Fig. 16 zeigt Zeitverläufe zur Erläuterung der Funktion des in Fig. 14 gezeigten Geräts,
Fig. 17 zeigt ein Blockschaltbild eines Bildaufnahmesystems, das das Gerät (Fig. 10) als Bildaufnahmeeinrichtung verwendet,
Fig. 18 zeigt ein Schaltbild, das ein Bildaufnahmegerät gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt,
Fig. 19 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Bildaufnahmesystem darstellt, das das Gerät (Fig. 18) als Flächensensor verwendet,
Fig. 20 zeigt ein Schaltbild eines Festkörper-Bildaufnahmegeräts gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 21 zeigt Zeitverläufe zur Erläuterung der Funktion des in Fig. 20 gezeigten Geräts,
Fig. 22 zeigt eine schematische Ansicht einer Anordnung, wenn das Gerät gemäß Fig. 20 bei einem Flächensensor angewendet wird, und
Fig. 23 zeigt Zeitverläufe zur Erläuterung der Funktion der in Fig. 22 gezeigten Flächensensors.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
Fig. 2A zeigt ein schematisches Schaltbild eines Festkörper Bildaufnahmegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Unter Bezug auf Fig. 2A sind Schalter SW1 bis SWn zur Auswahl entsprechender Eingangssignale im Ansprechen auf Impulse ecl bis ecn angeordnet. Die Schalter SW1 bis SWn empfangen jeweils Sensorsignale S1 bis Sn aus in einer Zeile oder in einer Matrixform angeordneten Photosensoren S1 bis Sn. Die Schalter SW1 bis SWn empfangen außerdem jeweils Signale E aus Referenzsignalquellen E.
Die Ausgangsanschlüsse der Schalter SW1 bis SWn sind jeweils mit Verstärker A1 bis An verbunden. Die Ausgangsanschlüsse der Verstärker A1 bis An sind über entsprechende Transistoren T1 bis Tn mit einer Ausgangsleitung 101 verbunden. Impulse ei bis en aus einer Abtastschaltung SH wie einem Schieberegister werden jeweils den Gateelektroden der Transistoren T1 bis Tn zugeführt. Die Transistoren T1 bis Tn werden im Ansprechen auf die Impulse i bis en eingeschaltet.
Die Ausgangsleitung ist über einen Transistor 103 geerdet. Ein Impuls hrs wird an die Gateelektrode des Transistors 103 angelegt. Die Ausgangsleitung 101 ist außerdem mit einer Differenzverarbeitungsschaltung 1 verbunden. Ein Ausgangssignal Vout ohne Störanteile wird aus der Differenzverarbeitungsschaltung 1 ausgegeben.
Bei der Differenzverarbeitungsschaltung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Ausgangsleitung 101 mit einem Verstärker 11 verbunden. Die Eingangsanschlüsse der Abtast- Halteschaltungen 12 und 13 sind mit einem Ausgangsanschluß des Verstärkers 11 verbunden. Impulse ehl und eh2 werden jeweils als Steuersignale den Abtast-Halteschaltungen 12 bzw. 13 derart zugeführt, daß die Abtast-Halteschaltungen 12 und 13 jeweils die Eingangssignale zu den Eingangszeitpunkten dieser Impulse halten. Die Ausgangsanschlüsse der Abtast- Halteschaltungen 12 und 13 sind jeweils mit einem nichtinvertierenden bzw. einem invertierenden Eingangsanschluß eines Differenzverstärkers 14 verbunden. Das Ausgangssignal Vout wird aus dem Differenzverstärker 14 ausgegeben.
Nachstehend ist die Funktion gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wenn bei Betätigung des Schalters SW1 das Referenzsignal E in den Verstärker A1 eingegeben wird, wird das Referenzsignal E durch den Verstärker A1 verstärkt, wobei ein verstärktes Signal E1' zu dem Transistor T1 ausgegeben wird. In diesem Fall bleibt lediglich der Transistor T1 im Ansprechen auf den Impuls i eingeschaltet, wobei alle anderen Transistoren T2 bis Tn ausgeschaltet bleiben. Das Referenzsignal E1' wird durch den Transistor T1 ausgewählt und tritt auf der Ausgangsleitung 101 auf. Das Referenzsignal E1' wird über den Verstärker 11 in der Abtast-Halteschaltung 12 gehalten. Genauer wird der Impuls ehl der Abtast-Halteschaltung zugeführt, wenn diese das Referenzsignal E1' hält.
Bei dem durch die Abtast-Halteschaltung 12 gehaltenen Referenzsignal E1' handelt es sich um ein Signal, das Abweicheigenschaften des Verstärkers A1, d.h. ein Signal mit einem Störanteil N1 wiedergibt, das zu einer stetige periodische Störung wird. Anders ausgedrückt ist E1' = E + N1.
Darauffolgend wird der Transistor 103 im Ansprechen auf den Impuls hrs zur Entfernung der auf der Ausgangsleitung verbliebenen Ladung eingeschaltet. Ein Ausgangssignal aus dem Sensor S1 wird über den Schalter SW1 in den Verstärker A1 eingegeben. In derselben Weise wie vorstehend beschrieben tritt ein durch den Verstärker A1 verstärktes Sensorsignal S1' über den eingeschalteten Transistor T1 auf der Ausgangsleitung 101 auf und wird über den Verstärker 11 durch die Abtast-Halteschaltung 13 gehalten.
Das durch die Abtast-Halteschaltung 13 gehaltene Sensorsignal S1' gibt ebenfalls Abweicheigenschaften, d.h. Ein Signal mit dem Störanteil N1 (S1' = S1 + N1) wieder.
Wenn das Referenzsignal E1' und das Sensorsignal S1' jeweils durch die Abtast-Halteschaltungen 12 bzw. 13 gehalten werden, werden die Signale S1' und E1' in den Differenzverstärker 14 eingegeben. Das Ausgangssignal Vout aus dem Differenzverstärker 14 ist eine Differenz (S1' - E1') zwischen den Sensorund den Referenzsignalen S1' und E1', wodurch ein Signal (S1 - E) ohne den Störanteil N1 erhalten wird. In diesem Fall stellt das Referenzsignal E den Referenzpegel des Sensorsignals S1 derart dar, daß E = 0 festgesetzt wird. Deshalb handelt es sich bei dem Ausgangssignal Vout um das Sensorsignal Sl, bevor es dem Einfluß des Verstärkers A1 ausgesetzt wird.
Wenn das Sensorsignal S1 auf diese Weise ausgegeben wird, wird die verbleibende Ladung auf der Ausgangsleitung 101 durch den Transistor 103 entfernt. Zu den Zeitverläufen in derselben Weise wie vorstehend beschrieben werden die Sensorsignale S2 bis Sn ohne die Störanteile N2 bis Nn aufeinanderfolgend aus dem Differenzverstärker 14 ausgegeben.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird das Referenzsignal E vor dem entsprechenden Sensorsignal ausgelesen. Jedoch kann jedes Sensorsignal vor dem Referenzsignal E ausgelesen werden.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung werden Referenzsignale E1' und S1' jeweils bei getrennten Abtast-Halteschaltungen gehalten. Jedoch kann eine der Abtast-Halteschaltungen entfallen, wobei der Ausgangsanschluß des Verstärkers 11 direkt mit dem Verstärker 14 verbunden sein kann (Fig. 2B). In diesem Fall wird ein ausgelesenes Signal durch die Abtast- Halteschaltung 12 im Ansprechen auf den Impuls h1 gehalten, wobei das Ausgangssignal Vout aus dem Differenzverstärker 14 zum Lesezeitpunkt des anderen ausgelesenen Signals ausgegeben wird.
Fig. 3 zeigt ein Schaltbild, das eine Anordnung der Schalter SW1 bis SWn bei dem in Fig. 2A gezeigten Gerät darstellt.
Unter Bezug auf Fig. 3 wird ein Transistor 201 im Ansprechen auf einen Impuls t zum Speichern des Sensorsignals S1 in einem Kondensator C1 eingeschaltet. Darauffolgend wird ein Transistor 203 im Ansprechen auf einen Impuls cb zur Ausgabe des Referenzsignals E zu dem Verstärker A1 eingeschaltet.
Wenn das Referenzsignal E1' wie vorstehend beschrieben gehalten wird, wird ein Transistor 202 im Ansprechen auf einen Impuls ca zur Ausgabe des Sensorsignals S1 aus dem Kondensator C1 zu dem Verstärker A1 eingeschaltet.
Die Schalter SW2 bis SWn weisen dieselbe Anordnung wie die Schalter SW2 bis SWn auf, wobei die Funktionen der Schalter SW2 bis SWn ebenfalls dieselben wie die des Schalters SW1 sind.
Fig. 4 zeigt ein Schaltbild, das eine andere Anordnung der Schalter SW1 bis SWn bei dem Gerät gemäß Fig. 2A darstellt. Bei dieser Anordnung wird das Referenzsignal E durch eine An steuerstörung aufgrund von Abweichungen bei dem Verlustanteil des Sensors erzeugt.
Unter Bezug auf Fig. 4 wird ein Transistor 301 im Ansprechen auf einen Impuls t1 zum Speichern des Sensorsignals S1 in einen Kondensator C11 eingeschaltet. Darauffolgend wird ein Transistor 303 im Ansprechen auf einen Impuls t2 eingeschaltet. Ein Sensorsignal, das das Nichtvorhandensein optischer Informationen oder dessen Dunkelzustands darstellt, dient als das Referenzsignal E. Dieses Referenzsignal E ist in einem Kondensator C12 gespeichert. In diesem Zustand ist ein Ansteuerstöranteil des entsprechenden Sensors in dem Kondensator C12 gespeichert. In derselben Weise wie vorstehend be schrieben werden ein Transistor zur Ausgabe des Referenzsignals E aus dem Kondensator C12 zu dem Verstärker A1 und dann ein Transistor 302 zur Ausgabe des Sensorsignals S1 aus dem Kondensator C11 zu dem Verstärker A1 eingeschaltet.
Durch Verwendung des Sensor-Ansteuerstöranteils als das Referenzsignal E ist das Ausgangssignal Vout (=S1' - E1') aus dem Differenzverstärker 14 genauso frei von dem Sensor- Ansteuerstöranteil wie von dem Störanteil N1 des Verstärkers A1.
Fig. 5A zeigt ein Schaltbild, die eine andere Anordnung der Differenzverarbeitungsschaltung bei dem in Fig. 2A gezeigten Gerät darstellt, und Fig. 5B Zeitverläufe zur Erläuterung deren Funktion.
Eine Differenzverarbeitung wird bei dieser Anordnung durch eine Klemmschaltung durchgeführt.
Gemäß Fig. 5A und 5B tritt das durch den Verstärker A1 verstärkte Referenzsignal auf der Ausgangsleitung 101 auf und wird über einen Verstärker mit Transistoren 15 und 16 in eine Klemmschaltung eingegeben. In diesem Fall weist die Klemmschaltung einen Kondensator 17 und einen Transistor 18 auf. Da der Transistor 18 der Klemmschaltung im Ansprechen auf einen Klemmimpuls s eingeschaltet bleibt, wird der Pegel des Referenzsignals E1' als Referenzpegel festgehalten. Folglich wird das Sensorsignal S1', das aufeinanderfolgend auf der Ausgangsleitung 101 auftritt, durch einen Verstärker aus den Transistoren 19 und 20 unter Verwendung des Referenzsignals E1' als Referenzpegel verstärkt. In derselben Weise wie gemäß Fig. 1 wird das Ausgangssignal Vout durch Entfernen des Referenzsignals E1' aus dem Sensorsignal S1' erhalten. Ähnlich wird der Klemmimpuls es bei einem Lesezeitpunkt des Referenzsignals E1' erzeugt, wobei die Sensorsignale S1 bis Sn ohne Störanteile aufeinanderfolgend ausgegeben werden.
Fig. 6A zeigt ein schematisches Schaltbild eines Festkörper- Bildaufnahmegeräts gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung und Fig. 68 Zeitverläufe zur Erläuterung deren Funktion.
Gemäß Fig. 6A sind (nachstehend mit B bezeichnete) Sensoren B1 bis Bn Phototransistoren einer Basispeicherbauart bzw. Basisspeicher-Phototransistoren. Ein Basispotential jedes Transistors wird durch einen Kondensator gesteuert, wobei die bei Lichteinfall angeregten Ladungsträger in dem Basisbereich des Transistors gespeichert werden. Die Speicherspannung wird als ein Sensorsignal ausgelesen, oder die gespeicherten Ladungsträger werden entfernt.
Ein Lese- oder Wiederauffrischungsimpuls er wird an den Kondensatorelektroden des Sensors B angelegt. Die Emitterelektroden des Sensors B zum Auslesen der (nachstehend mit S bezeichneten) Sensorsignale S1 bis Sn werden jeweils durch (nachstehend als Qr bezeichnete) Transistoren Qr1 bis Qrn geerdet. Die Emitterelektroden werden jeweils über (nachstehend mit Qa bezeichnete) Transistoren Qa1 bis Qan mit Kondensatoren C11 bis Cn1 zum zeitweiligen Speichern und über (nachste hend mit Qc bezeichnete) Transistoren Qc1 bis Qcn mit Konden satoren C12 bis Cn2 zum zeitweiligen Speichern verbunden.
Die Kondensatoren C11 bis Cn1 werden jeweils über Transistoren Qb1 bis Qbn mit Gateelektroden der Verstärker A1 bis An verbunden. Die Kondensatoren C12 bis Cn2 werden jeweils über Transistoren Qd1 bis Qdn mit den Gateelektroden der Verstärker A1 bis An verbunden.
Eine Spannung Vcc wird an die ersten Anschlüsse der Verstärker A1 bis An angelegt, wobei eine Ausgangsleitung 501 mit deren zweiten Anschlüssen gemeinsam verbunden ist.
Ein Impuls a1 wird über Transistoren Qe1 bis Qen an die Gateelektroden der Transistoren Qb1 bis Qbn angelegt. Ein Impuls b1 wird über Transistoren Qf1 bis Qfn an die Gateelektroden der Transistoren Qd1 bis Qdn angelegt.
Impulse el bis n aus einer Abtastschaltung SH werden jeweils aufeinanderfolgend den Gateelektroden der Transistoren Qel bis Qen, Qf1 bis Qfn und T1 bis Tn zugeführt.
Ein Transistor 502 ist mit der Ausgangsleitung 501 verbunden, wobei eine Spannung Vss über den Transistor 502 an die Ausgangsleitung 501 angelegt wird. Ein durch jeden Verstärker verstärktes und auf der Ausgangsleitung 501 auftretendes Signal S' wird in die Differenzverarbeitungsschaltung 1 eingegeben, wobei die Differenzverarbeitung wie vorstehend beschrieben durchgeführt wird. Es sei bemerkt, daß die Differenzverarbeitungsschaltung gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Differenzbauart ist, die die in Fig. 2A gezeigte Abtast- Halteschaltung verwendet.
Die Funktion des Geräts gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezug auf Fig. 6B beschrieben.
Es sei angenommen, daß Ladungsträger, die der Intensität des auffallenden Lichts entsprechen, jeweils in den Basisbereichen des Sensors B gespeichert werden.
Für ein Zeitintervall Tml bleiben die Transistoren Qr im Ansprechen auf die Impulse rh eingeschaltet, wobei die Emitterelektroden des Sensors B und die vertikalen Leitungen geerdet werden. Dabei werden jeweils die Transistoren Qa und Qc im Ansprechen auf die Impulse t1 und t2 zum Löschen der La dungsträger aus den Kondensatoren C11 bis Cn1 bzw. C12 bis Cn2 eingeschaltet.
Für ein erstes Zeitintervall Tm2 bleiben die Transistoren im Ansprechen auf den Impuls t1 eingeschaltet, wobei der Leseimpuls er den Sensoren B zugeführt wird. Deshalb werden die Sensorsignale 5 aus den Sensoren B jeweils in den Kondensatoren C11 bis Cn1 gespeichert. Diese Sensorsignale enthalten Ansteuerstöranteile der entsprechenden Sensoren.
Für ein Zeitintervall Tm3 bleiben die Transistoren Qr im Ansprechen auf den Impuls rh eingeschaltet, damit die Emitter der Sensoren B geerdet werden. Die Sensoren B werden im Ansprechen auf den Wiederauffrischungsimpuls rh wiederaufgefrischt. Bei Abschluß der Wiederauffrischung werden die Tran sistoren Qrh ausgeschaltet, wobei die Transistoren Qc im Ansprechen auf den Impuls t2 eingeschaltet werden. Während dieser Zeitdauer werden die Leseimpulse er zum Auslesen der Signale aus den Sensoren B angelegt. Deren Ansteuerstöranteile, d.h. die vorstehend beschriebenen Referenzsignale E1 bis En werden jeweils in Kondensatoren C12 bis Cn2 gespeichert. Danach fällt der Impuls r, wodurch die Sensoren B mit der Ladungs speicherung beginnen.
Die vorstehend beschriebenen Vorgänge werden während einer Dunkelperiode BLK durchgeführt, wobei die zeitweilig in den entsprechenden Kondensatoren gespeicherten Signale aufeinanderfolgend an die Ausgangsleitung 501 ausgegeben werden.
Die Transistoren T1, Qel und Qf1 werden im Ansprechen auf den Impuls i eingeschaltet. Die Spannung Vcc wird an den Verstärker A1 angelegt, wobei der Verstärker in einen Betriebszustand versetzt wird (wobei die anderen Verstärker A2 bis An in den Nicht-Betriebszustand versetzt werden> 4 Der Impuls ei steigt gleichzeitig mit dem Impuls ei, wobei der Transistor Qbl über den Einschalttransistor Qel eingeschaltet wird. Das in dem Kondensator Cll gespeicherte Sensorsignal Sl wird durch den Verstärker A1 verstärkt, wobei das verstärkte Si gnal auf der Ausgangsleitung 501 auftritt und dann in einer Abtast-Halteschaltung 12 bei einer Differenzverarbeitungsschaltung 1 gehalten wird.
Darauffolgend steigt der Impuls bi und wird der Transistor Qd1 über den Transistor Qf1 eingeschaltet. Das in dem Kondensator C12 gespeicherte Referenzsignal E1 wird durch den Verstärker A1 verstärkt, wobei das verstärkte Signal auf der Ausgangsleitung 501 auftritt und dann durch eine Abtast- Halteschaltung 13 gehalten wird.
Es kann angenommen werden, daß ein Potential eines Eingangssignals für den Verstärker A1 für eine Zeitperiode von dem Zeitpunkt an, an dem das Sensorsignal S1 aus dem Kondensator C11 zu dem Verstärker A1 ausgegeben wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Referenzsignal aus dem Kondensator C12 ausgegeben wird, auf ein Referenzpotential zurückgesetzt werden kann.
Jedoch handelt es sich bei der Eingangskapazität des Verstär kers A1 größtenteils um eine Überlappungskapazität der Transistoren. Die Eingangskapazität ist ausreichend kleiner als die Kapazitäten der Kondensatoren C11 und C12, wobei die verbleibende Ladung vernachlässigt werden kann. Eine stetige periodische Störung aufgrund von Unterschieden bei Verstärkereigenschaften ist typisch, wenn das Bildsignal klein ist. In diesem Fall wird die verbleibende Ladung weiter verringert.
Aus den vorstehend beschriebenen Gründen entfällt eine Einrichtung zum Zurücksetzen der Eingangsanschlüsse der Verstärker A1 bis An. Jedoch muß bei einer Anwendung, bei der die verbleibende Ladung nicht vernachlässigt werden kann, eine Rücksetzeinrichtung mit den Eingangsanschlüssen des Verstärkers A verbunden werden.
Wenn die Sensor- und Referenzsignals S1' und E1' jeweils durch die Abtast-Halteschaltungen 12 bzw. 13 gehalten werden, wird die vorstehend beschriebene Differenzverarbeitung durchgeführt, damit der Differenzverstärker 14 das Sensorsignal S1 als das Ausgangssignal Vout ohne den Ansteuerstöranteil und ohne den Störanteil N1 erzeugt. Ähnlich werden die Sensorsignale S1 bis Sn aufeinanderfolgen ausgegeben.
Wenn alle Sensorsignale ausgegeben sind, werden die nächsten dem auffallendem Licht entsprechenden Sensorsignale in den Sensoren B gespeichert. In derselben Weise wie vorstehend beschrieben wird ein Sensorlesezugriff und eine Wiederauffrischung während der Dunkelperiode BLK durchgeführt. Eine Ladungsspeicherung der Sensoren B und ein Punktfolgevorgang der zeitweilig in den Kondensatoren gespeicherten Sensorsignalen werden gleichzeitig durchgeführt.
Wenn die in Fig. 5 gezeigte Klemmschaltung als die Differenverarbeitungsschaltung 1 verwendet wird, müssen der Kondensator C12 zum Laden des Referenzsignals E1 und dann der Kondensator C11 zum Laden des Sensorsignals S1 entladen werden. Dieses gilt für die den Signalauslesevorgänge der Sensorsignale 32 bis Sn.
Fig. 7 zeigt eine schematische Anordnung eines Bildaufnahmesystems, das ein Bildaufnahmegerät gemäß den Ausführungsbeispielen als Bildaufnahmeeinrichtung verwendet.
Gemäß Fig. 7 weist eine Bildaufnahmeeinrichtung 601 ein Bildaufnahmegerät gemäß einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele auf. Die Verstärkung oder dergleichen des Ausgangssignals Vout wird durch eine Signalverarbeitungsschaltung 602 gesteuert, wobei das sich ergebende Signal als ein Videosignal ausgegeben wird.
Verschiedene Impulse zur Ansteuerung der Bildaufnahmeeinrichtung 601 werden aus einer Ansteuereinrichtung 603 zugeführt. Die Ansteuereinrichtung 603 wird unter der Steuerung einer Steuereinheit 604 betrieben. Die Steuereinheit 604 steuert die Verstärkung oder dergleichen der Signalverarbeitungsschaltung 602 auf der Grundlage des Ausgangssignals aus der Bildaufnahmeeinrichtung 601 und steuert außerdem eine Belichtungssteuereinheit 605 zur Justierung einer auf die Bildaufnahmeeinrichtung 601 auffallende Lichtmenge.
Wie vorstehend beschrieben wird bei Festkörper-Bildaufnahmegeräten gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Differenz zwischen dem ausgewählten Sensorsignal und dem ausgewählten Referenzsignal zum Erhalt eines Ausgangssignals ohne den Störanteilen berechnet. Deshalb können die von den Potentialabweichungen der Eingangs/Ausgangseigenschaften der Auswähleinrichtung abhängenden Abweichungen bei einem ausgelesenen Signal korrigiert werden. Die stetige periodische Störung aufgrund der Abweichungen bei den Verstärkereigenschaften kann entfernt werden.
Nachstehend ist ein gemäß den Fig. 2A bis 7 verwendetes photoelektrisches Wandlerelement als ergänzende Erläuterung der Fig. 1C bis 1E beschrieben.
Fig. 5A zeigt eine schematische Schnittansicht eines in den JP-A-12 759/1985 bis JP-A-12 765/1985 beschriebenen photoelektrischen Wandlerelements, wobei Fig. 8B ein Ersatzschaltbild der Zelle zeigt.
Gemäß Fig. 8A und 8B sind photoelektrische Wandlerzellen auf einem n&spplus;-Siliziumsubstrat 701 ausgebildet, wobei jede photoelektrische Wandlerzelle elektrisch von benachbarten photoelektrischen Wandlerzellen durch einen aus SiO&sub2;, SiH&sub3;N&sub4; oder Polysilizium hergestellten Elementisolationsbereich 702 ist.
Jede photoelektrische Wandlerzelle weist den nachstehend beschriebenen Aufbau auf.
Ein mit p-Typ-Störstellen dotierter p-Typ-Bereich 704 wird auf einem n&supmin;-Bereich 703 durch eine Epitaxietechnik ausgebildet und weist eine geringe Störstellenkonzentration auf. Ein n&spplus;-Typ-Bereich 705 ist in dem p-Typ-Bereich durch eine Störstellendiffusion oder eine lonenimplatation ausgebildet. Der p-Typ-Bereich 704 und der n&spplus;-Typ-Bereich dienen jeweils als Basis bzw. Emitter eines bipolaren Transistors.
Ein Oxidfilm 706 ist auf dem n&spplus;-Typ-Bereich 703 ausgebildet, wobei eine Kondensatorelektrode 707 mit einem vorbestimmten Bereich auf dem Oxidfilm 706 ausgebildet ist. Die Kondensatorelektrode 707 liegt dem p-Typ-Bereich 704 über dem Oxidfilm 706 gegenüber und steuert ein Potential des p-Tp-Bereichs 704, der bei Anlegen einer Impulsspannung an die Kondensatorelektrode 707 sich auf keinem festgelegtern Potential befindet.
Zusätzlich sind eine Emitterelektrode 708 mit dem n&spplus;-Typ- Bereich 705 verbunden, ein n&spplus;-Typ-Bereich 711 mit einer hohen Störstellenkonzentration auf der unteren Oberfläche des Substrats 701 ausgebildet und eine Kollektorelektrode 712 zum Anlegen eines Potentials an den Kollektor des bipolaren Transistors ausgebildet.
Nachstehend ist die grundsätzliche Funktion der vorstehend beschriebenen Anordnung beschrieben. Es sei angenommen, daß der als Basis des bipolaren Transistors dienende p-Typ- Bereich 704 auf ein negatives Potential eingestellt wird. Auf die Seite des p-Typ-Bereichs 704 trifft Licht 713 auf. Löcher bei den bei Einstrahlung erzeugten Elektronen-Löcherpaaren werden in dem p-Typ-Bereich 714 gespeichert, wobei das Potential des p-Typ-Bereichs 714 durch die gespeicherten Löcher in die positive Richtung verschoben wird (Ladungsspeicherung).
Darauffolgend wird eine positive Lesespannung an die Konden satorelektrode 707 angelegt, wobei ein einer Veränderung des Basispotentials während der Ladungsspeicherung entsprechendes Lesesignal aus der Emitterelektrode 708 ausgelesen wird, die auf keinem festgelegtem Potential liegt (Lesevorgang). Es sei bemerkt, daß die Menge der gespeicherten Ladung in dem als Basis des bipolaren Transistors dienenden p-Typ-Bereich 704 kaum verringert wird, so daß ein Lesezugriff wiederholt werden kann.
Zur Entfernung der Löcher aus dem p-Typ-Bereich 704 wird die Emitterelektrode 708 geerdet, wobei ein Wiederauffrischungsimpuls einer positiven Spannung an die Kondensatorelektrode 708 angelegt wird. Bei Anlegen des Wiederauffrischungsimpulses wird der p-Typ-Bereich 704 bezüglich des n&spplus;- Bereichs 705 in Vorwärtsrichtung betrieben, wodurch die Löcher entfernt werden. Wenn der Wiederauffrischungsimpuls abfällt, stellt der p-Typ-Bereich 704 den Anfangszustand des negativen Potentials wieder her (Wiederauffrischungsvorgang). Eine Ladungsspeicherung, ein Lesezugriff und eine Wiederauffrischung werden wie vorstehend beschrieben wiederholt.
Zur Wiederherstellung des Anfangspotentialzustands des p-Typ- Bereichs 704 durch eine Wiederauffrischung ist ein Wiederauffrischungsimpuls mit einer ausreichenden Pulsbreite erforderlich. Im Gegensatz dazu muß die Impulsbreite zur Erzielung eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs verkürzt werden. In diesem Fall kann, wenn die Wiederauffrischungsimpulsbreite kurz ist, eine ausreichende Wiederherstellung nicht durchgeführt werden. Unnötige Anteile wie das Dunkelsignal und die Ansteuerstörung werden zu dem Nachbild addiert.
Fig. 9 zeigt eine Graphen, der die Beziehung zwischen einer an die photoelektrische Wandlerzelle angelegte Wiederauffrischungsimpulsbreite t und dem Ausgangssignal der photoelektrischen Wandlerzelle darstellt.
Gemäß Fig. 9 ist ein Ausgangssignal bei t = 0 ein Lesesignal nach einer Ladungsspeicherung und stellt ein Lesesignal mit einem der Intensität auffallenden Lichts entsprechenden Pegel dar.
Der Ausgangspegel eines derartigen photoelektrischen Wandlers wird durch Wiederauffrischung verringert. Jedoch variiert die Veränderungsrate bei dem Ausgangspegel und dem Pegel des restlichen Bildes bei der Wiederauffrischung in Abhängigkeit von der Intensität des auffallenden Lichts.
Wenn eine identische Wiederauffrischung durchgeführt wird, sind die Pegel der verbleibenden Signale nicht konstant. Wenn die Intensität auffallenden Lichts hoch ist, sind die Pegel der verbleibenden Signale hoch. Anders ausgedrückt wird typischerweise ein Nachbild erzeugt.
Der Pegel des verbleibenden Signals auffallenden Lichts hoher Intensität ist höher als der auffallenden Lichts niedriger Intensität, aber sehr viel geringer als im Vergleich mit dem anfänglichem Lesesignalpegel. Das Verhältnis der in dem Lesesignal enthaltenen unnötigen Anteile ist im wesentlichen gering. Im Gegensatz dazu ist der Pegel des verbleibenden Signals des auffallenden Lichts mit niedriger Intensität niedrig. Eine Verringerung bei dem Pegel des verbleibenden Signals ist im Vergleich zu dem anfänglichem Lesesignalpegel gering. Deshalb ist das Verhältnis der in dem Lesesignal enthaltenen unnötigen Anteile hoch.
Selbst bei der photoelektrischen Wandlerzelle mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften können durch Subtraktion des verbleibenden Signals, das bei der Wiederauffrischung aus dem anfänglichem Lesesignal erhalten wird, die vorstehend beschriebenen besonderen Nachbildanteile genauso wie die unnötigen Anteile wie das Dunkelsignal und die Ansteuerstörung gleichzeitig entfernt werden.
Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Fig. 10 zeigt ein Schaltbild zur Erläuterung der grundsätzlichen Anordnung eines Bildaufnahmeelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Gemäß Fig. 10 ist eine Emitterelektrode 708 einer photoelektrischen Wandlerzelle 3 mit einer vertikalen Leitung VL verbunden und über einen Transistor Qr geerdet. Die vertikale Leitung VL ist über Transistoren Qt1 und Qt2 mit Speicherkondensatoren Ct1 und Ct2 verbunden. Die Kondensatoren Ct1 und Ct2 sind über Transistoren Qs1 und Qs2 jeweils mit Ausgangsleitungen 721 und 722 verbunden. Die Ausgangsleitungen 721 und 722 sind jeweils mit den Eingangsanschlüssen eine Differenzverstärkers 721 verbunden.
Ein Impuls aus einer Abtastschaltung SH wird an die Gateelektroden der Transistoren Qs1 und Qs2 angelegt. Impulse t1 und t2 werden jeweils an die Gateelektroden der Transistoren Qt1 bzw. Qt2 angelegt. Ein Impuls rh wird an die Gateelek trode des Transistors Qr angelegt. Ein Lese- oder Wiederauffrischungsimpuls er wird an eine Kondensatorelektrode 707 der photoelektrischen Wandlerzelle 5 angelegt.
Nachstehend ist die Funktion der vorstehend beschriebenen Anordnung beschrieben.
Fig. 11 zeigt Zeitverläufe zur Erläuterung der Funktion der in Fig. 10 gezeigten Schaltung.
Die Transistoren Qt1, Qt2 und Qr werden jeweils im Ansprechen auf die Impulse t1, t2 und rh zum Löschen der Kondensatoren Ct1 und Ct2 eingeschaltet (Zeitintervall T1)
Darauffolgend wird der Impuls er der Kondensatorelektrode 707 zugeführt, während der Transistor Qt1 eingeschaltet bleibt. Das Lesesignal aus der photoelektrischen Wandlerzelle S wird in den Kondensator Ct1 gespeichert (Zeitintervall T2)
Der Transistor Qt1 wird ausgeschaltet, während der Impuls er an der Kondensatorelektrode 707 angelegt bleibt. Der Transistor Qr wird im Ansprechen auf den Impuls rh eingeschaltet. Die photoelektrische Wandlerzelle 5 wird im Ansprechen auf den Impuls rh wiederaufgefrischt (Zeitintervall T3).
Bei Abschluß der Wiederauffrischung wird der Transistor Qt2 im Ansprechen auf den Impuls t2 eingeschaltet, während der Impuls er an die Kondensatorelektrode 707 angelegt bleibt.
Das verbleibende Signal der photoelektrischen Wandlerzelle 5 wird in den Kondensator Ct2 gespeichert (Zeitintervall T4).
Wenn die gelesenen und verbleibenden Signale jeweils in den Kondensatoren Ct1 und Ct2 gespeichert werden, werden die Transistoren Qsl und Qs2 im Ansprechen auf den Impuls eingeschaltet. Die gelesenen und verbleibenden Signale werden über entsprechende Ausgangsleitungen 721 und 722 in den Differenzverstärker 723 eingegeben. Ein zu der Differenz zwischen den gelesenen und den verbleibenden Signalen proportionales Signal Vout wird aus dem Differenzverstärker 723 ausgegeben (Zeitintervall T5) 44
Wie vorstehend beschrieben ist das Signal Vout ein Signal ohne Nachbildanteil und ohne die unnötigen Anteile wie das Dunkelsignal und die Ansteuerstörung und entspricht genau der Intensität auffallenden Lichts. Genauer ist die Entfernung unnötiger Anteile auf der Seite mit niedriger Intensität wirksam, wobei das Signal/Rauschverhältnis stark vergrößert werden kann.
Fig. 12 zeigt ein Schaltbild eines Bildaufnahmesystems gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Die Schaltung gemäß Fig. 12 weist n Schaltungen gemäß Fig. 10 auf.
Gemäß Fig. 12 sind die Emitterelektroden 708 photoelektrischer Wandlerzellen S1 bis Sn jeweils mit vertikalen Leitungen VL1 bis VLn verbunden. Dieselben Schaltungen wie gemäß Fig&sub4;&sub4; 10 sind mit den vertikalen Leitungen verbunden. Die Gateelektroden der Transistoren Qr sind miteinander verbunden, wobei der Impuls rh daran angelegt ist. Die Gateelektroden der Transistoren Qt1 und die Gateelektroden der Transistoren Qt2 sind ebenfalls miteinander verbunden, wobei die Impulse t1 und t2 jeweils den gemeinsamen Gateelektroden zugeführt werden.
Die Gateelektroden der Transistoren Qs1 und Qs2, die den photoelektrischen Wandlerzellen S1 bis Sn entsprechen, sind mit den parallelen Ausgangsanschlüssen der Abtastschaltung SH verbunden und empfangen jeweils die Impulse el bis en. Die Transistoren Qs1 sind gemeinsam mit der Ausgangsleitung 721 und die Transistoren Qs2 gemeinsam mit der Ausgangsleitung 722 verbunden. Diese Ausgangsleitungen sind über entsprechende Transistoren 103 geerdet. Ein Rücksetzimpuls hrs wird den Gateelektroden der Transistoren 103 zugeführt.
Nachstehend ist eine Betriebsart der vorstehend beschriebenen Anordnung unter Bezug auf Fig. 13A kurz beschrieben.
Fig. 13 zeigt Zeitverläufe zur Erläuterung der Funktion der vorstehend beschriebenen Anordnung.
Wie bereits vorstehend beschrieben werden die jeder photoelektrischen Wandlerzelle entsprechenden Kondensatoren Ct1 und Ct2 während des Zeitintervalls T1 gelöscht. Während des Zeitintervalls T2 wird das gelesene Signal jeder photoelektrischen Wandlerzelle in dem entsprechenden Kondensator Ct1 gespeichert. Während des Zeitintervalls T3 wird jede photoelektrische Wandlerzelle wiederaufgefrischt. Während des Zeitintervalls T4 wird das verbleibende Signal jeder wiederaufgefrischten photoelektrischen Wandlerzelle in dem entsprechenden Kondensator Ct2 gespeichert.
Nachdem die gelesenen und die verbleibenden Signale jeder photoelektrischen Wandlerzelle in der vorstehend beschriebenen Weise gespeichert wird, wird der Impuls 1 aus der Abtastschaltung SH den Gateelektroden der Transistoren Qs1 und Qs2 zugeführt. Die in den Kondensatoren Ct1 und Ct2 gespeicherten gelesenen und verbleibenden Signale der photoelektrischen Wandlerzelle S1 werden ausgelesen und treten auf den Ausgangsleitungen 721 und 722 auf. Die Differenz zwischen diesen Signalen wird durch den Differenzverstärker 723 berechnet, wodurch die unnötigen Anteile entfernt werden und somit das Ausgangssignal Vout erhalten wird.
Wenn ein Signal aus der photoelektrischen Wandlerzelle S1 ausgegeben wird, wird der Transistor 103 im Ansprechen auf den Impuls hrs eingeschaltet, wobei die auf den Ausgangsleitungen 721 und 722 verbliebenen Ladungen entfernt werden.
In derselben Weise wie vorstehend beschrieben werden die gelesenen und verbleibenden Signale der photoelektrischen Wandlerzellen 32 bis Sn aus den Kondensatoren Ct1 und Ct2 ausgegeben, treten auf den Ausgangsleitungen 721 und 722 auf und werden Subtraktionen durch den Differenzverstärker 723 unterzogen, wodurch aufeinanderfolgend Signale Vout ausgegeben werden.
Fig. 13B zeigt eine weiter Betriebsart der vorstehend beschriebenen Anordnung.
Während des Zeitintervalls Ts werden die Basiselektroden der Zellen S zur Durchführung einer Ladungsspeicherung in Rückwärtsrichtung betrieben. Bei Abschluß der Ladungsspeicherung werden unnötige Ladungen auf den vertikalen Übertragungsleitungen bzw. vertikalen Leitungen VL und in dem Speicherkondensator Ct1 zu einem Zeitpunkt Tvc entfernt, bevor die pho toelektrischen Wandlersignale zu dem Speichertransistor Ct1 in einem Zeitintervall Tt1 übertragen werden.
Eine Wiederauffrischung wird wieder während eines Zeitintervalls Tc1 durchgeführt, wobei während eines Zeitintervalls Tc1 eine Ansteuerstörung zu dem Speicherkondensator Ct2 übertragen wird. Danach wird während eines Zeitintervalls Tc2 die Zelle S wiederaufgefrischt und der nächste Ladungsspeicher zyklus initiiert. Das photoelektrischen Wandlersignal und die Ansteuerstörung, die in den Speicherkondensatoren Ct1 und Ct2 gespeichert sind, werden jeweils auf den horizontalen Signalleitungen bzw. Ausgangsleitungen 721 bzw. 722 ausgegeben.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel dient der in Fig. 8A und 8B gezeigte Sensor als Beispiel. Jedoch ist die Erfindung nicht auf eine besonderes Verfahren des Photos ensors beschränkt.
Die Erfindung kann auf ein Farbbild-Aufnahmegerät eines Verfahrens zur Verarbeitung einer Vielzahl von Horizontalzeilensignalen angewandt werden.
Fig. 14 zeigt ein Schaltbild gemäß einem dritten Ausführungs beispiel der Erfindung und Fig. 15 ein ausführliches Schaltbild einer Ausleseschaltung R1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel dient ein Verfahren zur Verarbeitung eines Signals zweier horizontaler Zeilen als Beispiel. Dieses kann auf jedes Verfahren zur Verarbeitung eines Signals dreier oder mehrerer horizontaler Zeilen angewandt werde.
Unter Bezug auf Fig. 14 sind Photosensoren S in einem m x n- Bereich angeordnet. R-, G- und B-Mosaikfilter sind an der Sensoroberfläche angeordnet.
Spalten-Photosensorausgangssignale werden jeweils über vertikale Leitungen VL1 bis VLn zu Ausleseschaltungen R1 bis Rn ausgegeben.
Unter Bezug auf Fig. 15 sind bei jeder Ausleseschaltung Ri (i=1, 2, ... n) die vertikalen Leitungen VLi über Transistoren Qt1 bis Qt4 mit Speicherkondensatoren Ct1 bis Ct4 und die Kondensatoren Ct1 bis Ct4 jeweils über Transistoren Qs1 bis Qs4 mit den Ausgangsleitungen 801 bis 804 verbunden. Da das Verfahren zur Verarbeitung eines Signals zweier horizontaler Zeilen verwendet wird, sind zwei Kondensatoren zum Speichern gelesener Signale und zwei andere Kondensatoren zum Speichern verbleibender Signale angeordnet.
Die Gateelektroden der Transistoren Qt1 bis Qt4 sind über entsprechende Ausleseschaltungen R1 bis R4 miteinander verbunden. Impulse t1 bis t4 werden den Gateelektroden der Transistoren Qt1 bis Qt4 zugeführt.
Ein Impuls i aus einer Horizontal-Abtastschaltung SH wird den Transistoren Qs1 bis Qs4 der Ausleseschaltung Ri zugeführt. Die Transistoren Qs1 bis Qs4 werden gleichzeitig einbzw. ausgeschaltet.
Die Ausgangsleitungen 801 und 802 sind mit den Eingangsanschlüssen eines Differenzverstärkers 805 und die Ausgangsleitungen 803 und 804 mit den Eingangsanschlüssen eines Differenzverstärkers 806 verbunden. Signale OUT1 und OUT2 werden jeweils aus den Differenzverstärkern 805 und 806 ausgegeben.
Durch eine Vertikal-Abtastschaltung 807 und eine Zeilenverschachtelungsschaltung 808 werden zwei Zeilen pro Halbbild ausgewählt. Im Ansprechen auf Impulse Vr1 und Vr2 werden Paare zweier horizontale Abtastzeilen in Einheiten von Halbbildem ausgewählt.
Nachstehend ist unter Bezug auf Fig. 16 die Funktion der vorstehend beschriebenen Schaltung beschrieben.
Fig. 16 zeigt Zeitverläufe zur Erläuterung der Funktion der vorstehend beschriebenen Schaltung.
Jedes Photosensor-Lesesignal und dessen verbleibendes Signal für zwei horizontale Zeilen werden während einer horizontalen Dunkelperiode (HBLK) ausgelesen und in den Speicherkondensa toren der Ausleseschaltungen R1 bis Rn gespeichert. Eine Übertragung einer der zwei horizontalen Zeilen wird während eines Zeitintervalls Ta im Ansprechen auf den Impuls Vr1 durchgeführt. Eine Übertragung der übrigen horizontalen Zeile wird während eines Zeitintervalls Tb im Ansprechen auf den Impuls Vr2 durchgeführt.
Die Übertragungsvorgänge sind im wesentlichen dieselben wie die gemäß Fig. 12. Jedoch kann, da die Übertragung während der HBLK-Periode durchgeführt wird, die Übertragungszeit im Vergleich mit einem Verfahren zur Verarbeitung eines Signals einer horizontalen Zeile verkürzt werden. Ein Löschen des Speicherkondensators für das verbleibende Signal und dessen Ladungsspeicherung wird während im wesentlichen gleichlangen Zeitintervallen T3' und T3" durchgeführt. Eine während der Signalübertragung erzeugte Unsauberkeit ist proportional zu der Übertragungszeit. In diesem Sinn werden T2 (T2') und T3 (T3") zur Unterdrückung der Unsauberkeitserscheinung verkürzt.
Die Kondensatoren Ct1 und Ct2 werden während eines Zeitintervalls T1 innerhalb des Zeitintervalls Ta gelöscht. Während eines Zeitintervalls T2 wird im Ansprechen auf den Impuls Vr1 ein Impuls r1 der ersten horizontalen Zeile zugeführt, wobei gelesene Signale des Photosensors auf der ersten horizontalen Zeile in den Kondensatoren Ct1 bei den Ausleseschaltungen R1 bis Rn gespeichert werden. Darauffolgend werden während eines Zeitintervalls T3' die Photosensoren der ersten horizontalen Zeile wiederaufgefrischt, wobei die verbleibenden Signale bei Abschluß der Wiederauffrischung in den Kondensatoren Ct2 gespeichert werden.
Während des nächsten Zeitintervalls wird für die zweite horizontale Zeile im Ansprechen auf einen im Ansprechen auf den Impuls Vr2 erzeugten Impuls er2 dieselbe Übertragung wie bei der ersten horizontalen Zeile durchgeführt&sub0; Die gelesenen und verbleibenden Signale jedes Photosensors für die zweite honzontale Zeile werden jeweils in den Kondensatoren Ct3 und Ct4 gespeichert.
Wenn die gelesenen und verbleibenden Signale der ersten und zweiten horizontalen Zeile in den Kondensatoren Ct1 bis Ct4 der Ausleseschaltungen R1 bis Rn gespeichert sind, werden die Impulse i bis en aus der Horizontal-Abtastschaltung SH aufeinanderfolgend zu den Ausleseschaltungen R1 bis Rn derart ausgegeben, daß ein R- und G-Punktfolgesignal OUT1 und ein Gund B-Punktfolgesignal OUT2, die frei von unnötigen Anteilen sind, jeweils aus den Differenzverstärkern 805 bzw. 806 ausgegeben. Es sei bemerkt, daß das Signal OUT1 ein G- und B- Punktfolgesignal und das Signal OUT2 ein R- und G-Punktfolgesignal in dem nächsten Halbbild ist.
Fig. 17 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Bildaufnahmesystems, das das Festkörper-Bildaufnahmegerät als Bildaufnahmeeinrichtung verwendet.
Eine Bildaufnahmeeinrichtung 901 weist ein in Fig. 14 und 15 gezeigtes Bildaufnahmegerät auf. Die Ausgangssignale OUT1 und OUT2 aus der Bildaufnahmeeinrichtung 901 werden über eine Abtast-Halteschaltung 902 durch eine Bildverarbeitungsschaltung 903 zur Erzeugung eines Standard-Fernsehsignals wie eines NTSC-Signals verarbeitet.
Impulse zur Ansteuerung der Bildaufnahmeeinrichtung 901 werden aus einer Ansteuereinrichtung 904 zugeführt. Die Ansteuereinrichtung 904 wird durch eine Steuereinheit 905 gesteuert. Die Steuereinheit 905 steuert außerdem eine Belichtungssteuereinheit 906 zur Bestimmung der Intensität des auf die Bildaufnahmeeinrichtung 901 auffallenden Lichts.
Entsprechend dem Bildaufnahmegerät gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird wie vorstehend beschrieben das verbleibende Signal von dem gelesenen Signal der photoelektrischen Wandlerzelle bei deren Wiederauffrischung zur Entfernung unnötiger Anteile (z.B. des Dunkelsignal und der Ansteuerstörung) des photoelektrischen Wandlerelements subtrahiert, wodurch ein Videosignal mit einem großen Signal/Rauschverhältnis erhalten wird. Folglich kann ein kostengünstiges, kompaktes Bildaufnahmegerät hergestellt werden.
Fig. 18 zeigt eine schematische Ansicht eines Flächensensors zum gleichzeitigen Auslesen von Signalen zweier horizontaler Zeilen. Diese Schaltung weist Schalttransistoren Tr11 bis Tr22, bipolare Transistoren B-Tr10 und B-Tr20 und Kondensatoren Cox10 sowie Cox20 auf. Bei diesem Sensor werden ein photoelektrisches Wandlersignal und die Ansteuerstörung des bipolaren Transistors B-Tr10 jeweils in den Kondensatoren Ct1 und Ct2 gespeichert. Ein photoelektrisches Wandlersignal und eine Ansteuerstörung des bipolaren Transistors B-TR20 werden jeweils in den Kondensatoren Ct3 bzw. Ct4 gespeichert. Wenn diese Signale ausgelesen werden sollen, werden die photoelektrischen Wandlersignale gleichzeitig und unabhängig voneinander an horizontale Signalleitungen 32 und 33 ausgelesen, wobei Ansteuerstöranteile gleichzeitig auf die horizontale Signalleitung S1 ausgegeben werden. Deshalb werden die Ansteuerstöranteile als Summensignal ausgegeben. In einer Reihenfolge R, G, R, G, ... angeordnete R- und G-Filter sind auf den photoelektrischen Wandlerelementen geradzahliger Reihen ausgebildet, wobei auf photoelektrischen Wandlerelementen ungradzahliger Reihen G- und B-Filter in einer Reihenfolge G, B, G, B,... angeordnet sind.
Fig. 19 zeigt ein Bildaufnahmesystem, das den in Fig. 18 gezeigten Flächensensor verwendet.
Das Bildaufnahmesystem weist einen invertierenden Verstärker 60, einen Addierer 70, eine Farbtrennschaltung 80, ein Farbbildsignalverarbeitungssystem 90, einen Flächensensor 10', eine Ansteuereinrichtung 20' und einen Taktgeber 30' auf.
Aus dem Flächensensor 10' ausgelesene photoelektrische Wandlersignale 32 und 33 werden in den Addierer 70 eingegeben und gemittelt, wodurch ein Signal in der Form R + 2G + B erhalten wird. Die Ansteuerstörung wird durch den invertierenden Verstärker 60 invertiert, wobei das invertierte Signal in den Addierer 70 eingegeben wird. Der Addierer 70 subtrahiert die Ansteuerstörung aus dem photoelektrischen Wandlersignal, wodurch ein lediglich aus einem Informationssignal bestehendes Luminanzsignal Y erzeugt wird.
Die Farbtrennschaltung 80 empfängt die photoelektrischen Wandlersignale S1 und S2 und trennt diese in Chrominanzsignale R, G und B. Die sich ergebenden Signale Y, R, G und B werden durch das Farbbildsignalverarbeitungssystem 90 verarbeitet. Das Verarbeitungssystem 90 erzeugt ein Standardfernsehsignal wie ein NTSC-Signal.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Verfahren zum gleichzeitigen Auslesen von Signalen zweier horizontaler Zeilen verwendet. Jedoch ist die Erfindung auf ein Verfahren zum gleichzeitigen Auslesen von Signalen dreier Horizontalsignale anwendbar.
Die Speicherkondensatoren können entfallen, wenn das Bildaufnahmegerät eine Verschlußeinrichtung aufweist.
Eine Subtrahierer zur Entfernung der Ansteuerstörung kann an den Ausgangsanschluß bei dem Gerät angeschlossen werden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Ansteuerstörung unabhängig von dem photoelektrischen Wandlersignal derart ausgegeben werden, daß kein externer Speicher großer Kapazität vorgesehen werden muß.
Bei dem Verfahren zum Auslesen horizontaler Zeilen kann, da die Störanteile addiert und deren Summe ausgegeben werden können, die Anzahl der horizontalen Signalzeilen verringert werden. Deshalb kann ein Verfahren zum Auslesen vieler honzontaler Zeilen leicht erreicht werden.
Fig. 20 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Differenzverstärker 723 gemäß Fig. 10 durch eine Klemmschaltung ersetzt. Dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bis 19 bezeichnen in Fig. 20 dieselben Teile.
Fig. 21 zeigt Zeitverläufe zur Erläuterung der Funktion der in Fig. 20 gezeigten Schaltung.
Zellen 5 werden zur Durchführung einer Ladungsspeicherung während eines Zeitintervalls Ts in Rückwärtsrichtung betrieben. Bei Abschluß der Ladungsspeicherung werden die unnötigen Ladungen auf den vertikalen Übertragungsleitungen VL und in den Speicherkondensatoren Ct1 während eines Zeitintervalls Tvc vor der Übertragung photoelektrischer Wandlersignale entfernt. Das photoelektrische Wandlersignal wird während des Zeitintervalls Tt1 zu einem entsprechenden Kondensator Ct1 übertragen.
Eine Wiederauffrischung wird während eines Zeitintervalls Tc1 durchgeführt, wobei während eines Zeitintervalls Tt2 die Ansteuerstörung zu dem Speicherkondensator Ct2 übertragen wird. Danach werden die Zellen S während eines Zeitintervalls Tc2 wiederaufgefrischt, wobei der nächste Ladungsspeicherzyklus initiiert wird. Die photoelektrischen Wandlersignale und die Ansteuerstörung werden unabhängig voneinander erhalten. Die in den in den Speicherkondensatoren Ct1 und Ct2 gespeicherten Signale werden aufeinanderfolgend punktweise auf einer einzelnen Signalleitung 3 im Ansprechen auf Ansteuerimpulse s1 und s2 übertragen. Dieser Vorgang tritt während Zeitinter vallen TR1 und Tr2 auf. Ein Ansteuerimpuls hrs wird zum Rücksetzen der Signalleitung auf ein Referenzpotential verwendet. Das durch den vorstehend erwähnten Lesevorgang erhaltene Signal stellt einen Signalverlauf eines Ausgangssignals Vout dar. Die Ansteuerstörung und das photoelektrische Wandlersignal sind jeweils durch W bzw. S' dargestellt.
Das Punktfolgesignal S wird in eine Klemmschaltung 1 eingegeben, wobei nur die Ansteuerstörung N entsprechend einem Ansteuerimpuis s2 festgehalten wird. Folglich wird die Ansteuerstörung N entfernt, wobei ein wahres Informationssignal erhalten werden kann, das in Fig. 21 durch einen schraffierten Bereich dargestellt ist.
Fig. 22 zeigt ein schematisches Schaltbild eines aus den in Fig. 20 gezeigten photoelektrischen Wandlerelementen bestehenden Flächensensors. Unter Bezug auf Fig. 22 weist der Flächensensor eine vertikales Schieberegister V SR, ein horizontales Schieberegister H SR, und in einer m x n-Matrix angeordnete Transistoren einer Basisspeicherbauart auf. Die Funktion des Flächensensors ist im wesentlichen dieselbe wie die des in Fig. 20 gezeigten photoelektrischen Wandlerelements, außer daß der Flächensensor eine horizontale und eine vertikale Abtastung ausführt, weshalb deren ausführliche Beschreibung entfällt. Nachstehend ist das Festhalten des Lesesi gnals, das das kennzeichnende Merkmal dieses Ausführungsbeispiels ist, näher beschrieben.
In Fig. 23 ist ein schematischer Signalverlauf des gelesenen Signals gezeigt. Ein Signal S' tritt auf einer Lesesignalleitung 3, wobei ein Impuls s2 ein Ansteuerimpuls ist. Unter Bezug auf Fig. 23 entsprechen die Ansteuerstörung und das photoelektrische Signal einer Zelle S11 jeweils N1 bzw. S1.
Eine Zelle S12 gibt Signale N2 und S2, eine Zelle S13 Signale N3 und S3, eine Zelle 14 Signale N4 und S4 usw. aus. Der Ansteuerstöranteil des Punktfolgesignals wird im Ansprechen auf den Ansteuerimpuls s2 festgehalten. Folglich ist die Ansteuerstörung entfernt und können nur die wahren Informationen erhalten werden.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel veranschaulicht ein Verfahren zum Auslesen eines Signals einer horizon talen Zeile. Jedoch kann dieses Ausführungsbeispiel auf ein Verfahren zum Auslesen eines Signals einer horizontalen Zeile in einer zeitunterteilten Weise oder ein Verfahren zum gleichzeitigen Lesen von Signalen einer Vielzahl horizontaler Zeilen wie in Fig. 14 gezeigt angewandt werden.
Als das photoelektrische Wandlerelement dient der Transistor einer Basisspeicherbauart als Beispiel. Jedoch kann eine MOS- oder SIT-Bildaufnahmeeinrichtung als das photoelektrische Wandlerelement verwendet werden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Ansteuerstörung und das photoelektrischer Wandlersignal in ein Punktfolgesignal umgewandelt, wobei ein Festhalten leicht durchgeführt werden kann, wodurch die Ansteuerstörung leicht entfernt werden kann.

Claims

1. Bildaufnahmegerät mit

einer Vielzahl von photoelektrischen Wandlerelementen (S) zur Umwandlung einfallenden Lichts in elektrische Signale,

Lese- und Speichereinrichtungen zum Lesen und Speichern eines einem photoelektrischen Wandlerelement zugehörigen Störsignals sowie zum Lesen und Speichern eines einfallendes Licht darstellenden Sensorsignals aus demselben photoelektrischen Wandlerelement, wobei die Lese- und Speichereinrichtungen das Störsignal lesen, unmittelbar nachdem Lichtinformationen aus dem photoelektrischen Wandlerelement gelöscht worden sind, und

einer Verarbeitungseinrichtung (14, 723, 805, 806) zum Empfang des gespeicherten Störsignals und des gespeicherten Sensorsignals und zu deren Verarbeitung, damit eine durch das Störsignal dargestellte Störung aus dem Lichtsignal entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

die Lese- und Speichereinrichtungen eine Vielzahl von ersten Speichereinrichtungen (C11, C21, Ct1, Ct3) zum Speichern von Sensorsignalen, eine Vielzahl von zweiten Speichereinrichtungen (C12, C22, Ct2, Ct4) zum Speichern von Störsignalen, eine Vielzahl von ersten Schalttransistoren (Qa, Qt1, Qt3, Tr18, TR20), die die photoelektrischen Wandlerelemente (S) mit der Vielzahl der ersten Speichereinrichtungen (C11, C21, Ct1, Ct3) verbinden und diese von ihnen trennen, sowie eine Vielzahl von zweiten Schalttransistoren (Qc, Qt2, Qt4, Tr19, Tr21) aufweisen, die die photoelektrischen Wandlerelemente (5) mit der Vielzahl der zweiten Speichereinrichtungen (C12, C22, Ct2, Ct4) verbinden und diese von ihnen trennen,

wobei jedes photoelektrische Wandlerelement über einen der ersten Schalttransistoren mit einem der ersten Speichereinrichtungen zum Speichern dessen Sensorsignals geschaltet ist und mit einem der zweiten Speichereinrichtungen zum Speichern des dazu gehörigen Störsignals parallel zu der einen der ersten Speichereinrichtungen über einen der zweiten Schalttransistoren parallel zu dem einen der ersten Schalttransistoren geschaltet ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das einem photoelektrischen Wandlerelement zugehörige Störsignal durch eine Verstärkereinrichtung (A, 11) verstärkt wird, bevor es durch die Verarbeitungseinrichtung empfangen wird, und das Sensorsignal aus demselben photoelektrischen Wandler element durch dieselbe Verstärkereinrichtung verstärkt wird, bevor es durch die Verarbeitungseinrichtung empfangen wird, wodurch die Verarbeitungseinrichtung eine durch die Verstärkereinrichtung eingebrachte Störung mit einem festen Muster aus dem Sensorsignal entfernt.

3. Gerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

eine erste Verstärkereinrichtung (A1) zur Verstärkung des einem ersten photoelektrischen Wandlerelement zugehörigen Störsignals und zur Verstärkung des Sensorsignals aus dem ersten photoelektrischen Wandlerelement, und eine zweite Verstärkereinrichtung (A2) zur Verstärkung des einem zweiten photoelektrischen Wandlerelement zugehörigen Störsignals und zur Verstärkung des Sensorsignals aus dem zweiten photoelektrischen Wandlerelement.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

die photoelektrischen Wandlerelemente in einer Vielzahl von Spalten angeordnet sind, wobei sich photoelektrische Wandlerelemente derselben Spalte eine gemeinsame Verstärkereinrichtung teilen und entsprechende Spalten entsprechende Verstärkereinrichtungen aufweisen.

5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Störsignale Referenzsignale sind, die an den Eingang der jeweiligen Verstärkereinrichtung angelegt werden.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Störsignale Signale sind, die aus den jeweiligen photoelektrischen Wandlerelementen gelesen werden.

7. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die Verarbeitungseinrichtung (14, 723, 805, 806, 70) das gespeicherte Storsignal und das gespeicherte Sensorsignal für dasselbe photoelektrische Wandlerelement gleichzeitig parallel empfängt.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

die Verarbeitungseinrichtung (17, 18, 19, 20) das gespeicherte Störsignal und das gespeicherte Sensorsignal für dasselbe photoelektrische Wandlerelement aufeinanderfolgend empfängt.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

die Verarbeitungseinrichtung einen Kondensator (17) zum aufeinanderfolgenden Empfang des Störsignals und des Sensorsignals an dessen erstem Anschluß und Einrichtungen (18), die abwechselnd den zweiten Anschluß des Kondensators (17) festklemmen und zulassen, daß die zweite Seite auf keinem festgelegten Potential liegt, wodurch der Kondensator (17) an dessen zweitem Anschluß, wenn der zweite Anschluß auf keinem festgelegtem Potential liegt, den Unterschied zwischen dem Störsignal und dem Sensorsignal ausgibt, die aufeinanderfolgend an dessen erstem Anschluß empfangen worden sind.

10. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die photoelektrischen Wandlerelemente in einer Vielzahl von Spalten angeordnet sind, wobei sich photoelektrische Wandlerelemente derselben Spalte eine gemeinsame der ersten Speichereinrichtungen und eine gemeinsame der zweiten Speichereinrichtungen teilen, wobei entsprechende Spalten entsprechende der ersten Speichereinrichtungen und entsprechende der zweiten Speichereinrichtungen aufweisen.

11. Gert nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die photoelektrischen Wandlerelemente Transistoren aufweisen.

12. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die ersten und zweiten Speichereinrichtungen Kondensatoren aufweisen.

13. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

die photoelektrischen Wandlerelemente in einer Vielzahl von Zeilen angeordnet sind, wobei die Lese- und Speichereinrichtungen die Sensorsignale und die Störsignale für die photoelektrischen Wandlerelemente einer Zeile während eines ersten Teils (BLK) einer zum Lesen und zur Verarbeitung der Signale für eine Zeile verwendeten Periode (1H) lesen und speichern sowie die Verarbeitungseinrichtung die gespeicherten Sensorsignale und die gespeicherten Störsignale für die photoelektrischen Wandlerelemente einer Zeile während eines zweiten Teils der Periode (1H) empfängt, wobei der zweite Teil der Periode dem ersten Teil folgt.