DE3876842T2

DE3876842T2 - Signalleseschaltung.

Info

Publication number: DE3876842T2
Application number: DE8888303509T
Authority: DE
Inventors: Seiji Hashimoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-04-30
Filing date: 1988-04-19
Publication date: 1993-07-15
Anticipated expiration: 2008-04-20
Also published as: JP2603252B2; DE3876842D1; EP0289191A2; JPS63272174A; EP0289191A3; EP0289191B1; US4914319A

Description

Der Erfindung zugrunde liegender allgemeiner Stand der Technik.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Signalleseschaltung, die ein Signal als eine Spannung durch einen Lesetransistor auf eine Signalleitung ausliest und ausgibt.
Fig. 1 A ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer konventionellen Signalleseschaltung darstellt. Fig. 1 B ist ein Schaltdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise.
In Fig. 1 A wird durch Anlegen eines Impulses φt mit H-Pegel während einer vorbestimmten Zeitdauer ein Übertragungstransistor Qt leitend geschaltet, so daß Signale S&sub1;, S&sub2;, S&sub3;, ... aus Sensoren übertragen und jeweils in einem Kondensator Ct akkumulliert werden. In diesem Zustand werden Abtastimpulse φ&sub1;&sub1;, φ&sub1;&sub2;, nacheinander aus einem Schieberegister 102 ausgegeben, um nacheinander Lesetransistoren Q leitend zu schalten, wobei in den Kondensatoren Ct gespeicherte Signale S&sub1;, S&sub2;, S&sub3;, ... auf eine Signalleitung 101 ausgelesen werden. Da jedoch die Signalleitung 101 eine Kapazität Ch aufweist, werden die Signale, die durch Teilung des Speichersignals S&sub1;, S&sub2;, S&sub3;, ... durch die Kapazität des Kondensators Ct und die Kapazität Ch gewonnen werden, auf eine Signalleitung 101 ausgelesen.
Wie in Fig. 1 B dargestellt, werden die Impulse φS, φ&sub1;, und φ&sub2; in ein Schieberegister 102 eingegeben. Das Schieberegister 102 gibt dann einen Abtastimpuls synchron mit dem Impuls φ&sub1; durch den Startimpuls φS aus.
Das in die Signalleitung 101 eingelesene Signal wird durch einen Verstärker A ausgegeben. Jedesmal wenn ein Signal ausgegeben wird, wird ein Rücksetztransistor Qr leitend geschaltet, wobei die Signalleitung 101 auf Erdpotential gebracht wird. Der Impuls φ&sub2; der in das Schieberegister 102 eingegeben wird, wird an eine Gate-Elektrode eines Rücksetztransistors Qr gegeben. Die Schaltungselemente und Sensoren, die in Fig. 1 A dargestellt sind, werden auf demselben Halbleitersubstrat gebildet.
Jedoch summieren sich in dem herkömmlichen Beispiel die Störkomponenten durch die Abtastimpulse φ&sub1;&sub1;, φ&sub1;&sub2;, ... zu dem Signal, welches vom Verstärker A ausgegeben wird. Deshalb kommt es zu Problemen, wenn diese Signalleseschaltung beispielsweise in einem Bildaufnahmegerät eingesetzt wird, in der Art, daß diese Störkomponenten als Störungen mit feststehenden Mustern auftreten. Dieser Punkt wird nun anhand eines Wellenform-Diagramms einer Signalleitungsspannung V&sub0; in Fig. 1 B näher erläutert. Die Signalkomponenten werden der Einfachheit halber in der Wellenform von V&sub0; weggelassen.
Wenn der Impuls φ&sub2; während einer Zeitdauer Tc zuerst H-Pegel aufweist, wird der Rücksetztransistor Qr leitend geschaltet und die Spannung V&sub0; auf der Signalleitung 101 wird auf Massepotential GND gezogen. Wenn der Impuls φ&sub2; auf den L-Pegel fällt und der Transistor Qr nicht-leitend geschaltet wird, dann wird aufgrund einer vorhandenen Parasitärkapazität CS2 der Anstiegsbetrag des Impulses φ&sub2; kapazitiv durch CS2 und Ch geteilt, so daß die Spannung V&sub0; auf der Signalleitung 101 auf den Massepegel GND absinkt, nur bedingt durch den Pegel, der mit dem Nachlaufbetrag übereinstimmt (Schwingungskomponente b).
Jedoch ist die Amplitude der Schwingungskomponente b immer konstant, weil sie von der Kapazität CS2 abhängt.
Wenn als nächstes der Abtastimpuls φ&sub1;&sub1; auf den Transistor QS synchron mit dem Impuls φ&sub1; auf den Transistor QS gegeben wird (für eine Zeitperiode Tt), wird der Anstiegsbetrag des Abtastimpulses φ&sub1;&sub1; aufgrund der vorhandenen Parasitärkapazität Cs des Transistors Qs kapazitiv durch Cs und Ch geteilt, so daß die Spannung V&sub0; auf der Signalleitung 101 nur durch den Pegel des ansteigenden Betrages (Spannung Vr) an steigt. Der Nachlaufbetrag wird ebenfalls kapazitiv geteilt, so daß die Spannung V&sub0; auf Signalleitung 101 nur durch den entsprechenden Pegel auf den ansteigenden Betrag (Spannung Vt) abfällt (Schwingungskomponente a).
In dieser Weise wird das Sensorsignal S&sub1; durch den Lesetransistor QS auf Leitung 101 ausgelesen und vom Verstärker A ausgegeben. Damit wird der Rücksetztransistor Qr wieder durch den Impuls φ&sub2; leitend geschaltet. In gleicher Weise wie zuvor werden die Sensorsignale S&sub2;, S&sub3;, ... nacheinander ausgegeben.
Die Abtastimpulse φ&sub1;&sub1;, φ&sub1;&sub2;, ..., die synchron mit den Impulsen φ&sub1; ausgegeben werden, gelangen auf das Gate eines individuellen Lesetransistors QS, so daß nachstehend aufgeführte Probleme auftreten.
Das heißt, die Parasitärkapazitäten der Lesetransistoren haben gewisse Unterschiede, die durch unterschiedliche Halbleiterherstellprozesse bedingt sind.
Die Schwingungskomponenten sind deswegen nicht gleichartig. Nehmen wir an, daß eine Abweichung Cs der Kapazitäten Cs besteht, dann wird die Abweichung der Schwingungskomponente
Δ vn = Cs V φ / (Cs + Ch)
Nimmt man nun an, daß
Ch = 5 pF
Cs = 0.02 pF
Δ Cs = Cs x 0.01
Vφ = 5 V,
dann wird die Abweichung Δvn der Schwingungskomponenten Δ Vn = o.2 mV. Die Abweichung erscheint als Störung mit feststehenden Mustern in vertikaler Richtung auf dem Bild und bewirkt eine verschlechterte Bildqualität.

Zusammenfassung

Aufgabe der voliegenden Erfindung ist es, eine Signalleseschaltung anzugeben, die das Problem aus den vorgenannten Nachteilen der herkömmlichen Techniken löst.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Signalleseschaltung anzugeben, die die Störungen mit feststehenden Mustern vermindert.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist gemäß Anspruch 1 eine Signalleseschaltung mit folgenden Merkmalen vorgesehen:
(a) einer Vielzahl von Signalequellen (S&sub1;, S&sub2;, S&sub3;, ...);
(b) einer Vielzahl von Akkumuliermitteln (Ct), die jeweils für eine der Signalquellen zur Zwischenspeicherung der Signale aus der Vielzahl von Signalleitungen vorgesehen sind;
(c) einer Vielzahl von Schaltmitteln (Qs), die jeweils für eines der Akkumuliermittel (Ct) zum Auslesen der in den Akkumuliermitteln (Ct) gespeicherten Signalen vorgesehen sind, wobei ein Anschluß eines jeweiligen der Schaltmittel (QS) mit einem entsprechenden Anschluß der Akkumuliermittel (Ct) verbunden ist;
(d) einer kapazitiven Last (101), die gemeinsam mit einem Anschluß eines jeden aus der Vielzahl von Schaltmitteln verbunden ist;
(e) Steuermitteln (101) zur selektiven Aktivierung der Vielzahl von Schaltmitteln, um dadurch die in den Akkumuliermitteln (Ct) gespeicherten Signale sequentiell in die kapazitive Last zu leiten;
(f) Löschmittel zum Löschen der in die kapazitive Last geleiteten Signale;
dadurch gekennzeichet, daß die Leseschaltung ferner Lesemittel (103) aufweist zum Auslesen der Signale, die in der kapazitiven Last (101) eine Zeitdauer (Tx) nach der Inaktivierung jedes der Schaltmittel (Qs) durch die Steuermittel (102) bis zur Löschung der kapazitiven Last (101) durch die Löschmittel (Qr) gespeichert sind.
Wie schon zuvor erwähnt, gibt es eine Abweichung in der Amplitude der Schwingungskomponenten bei der Spannung V&sub0; auf der in Fig. 1B dargestellten Signalleitung aufgrund des Lesetransistors QS. Jedoch ist in Experimenten festgestellt worden, daß die Abweichspannung vr an der ansteigenden Flanke und die Abweichspannung vt an der abfallenden Flanke etwa gleich sind. Damit ist die Spannung V&sub0; auf der Signalleitung 101 vor und nach den Schwingungskomponenten kaum von den Abweichungen der Schwingungskomponenten a betroffen.
Jedes einzelne Sensorsignal wird von dem Abtastimpuls durch jeden Lesetransistor Qs auf die Signalleitung 101 gelesen. Die Signalkomponenten bleiben so lange bestehen, wie die Signalleitung 101 nicht durch den Rücksetztransistor zurückgesetzt wird. Das heißt, die Signalkomponente existiert auf der Signalleitung 101 während der Zeitdauer Ts im Diagramm.
Deshalb kann nach dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel das Signal ohne Beeinflussung durch Abweichungen der Schwingungskomponenten a ausgelesen werden, wenn das Signal auf der Signalleitung 101 ausgewählt und ausgegeben wird, nachdem der Lesetransistor Qs stromlos geschaltet wurde. Da die Amplitude der Schwingungskomponenten b fast konstant sind, kommen keine Störungen mit feststehenden Mustern auf.
Die obigen Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich genauer aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 A ist ein Schaltbild, das ein Beispiel einer herkömmlichen Signalleseschaltung zeigt;
Fig. 1 B ist ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser Schaltung;
Fig. 2 A ist ein schematisches Aufbauschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Signalleseschaltung nach der Erfindung;
Fig. 2 B ist ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. A dargestellten Schaltung;
Fig. 3 A ist ein schematisches Aufbauschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Signalleseschaltung nach der Erfindung;
Fig. 3 B ist ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Fig. 3 A dargestellten Schaltung;
Fig. 4 ist ein schematisches Aufbauschaltbild eines Bildaufnahmegerätes, das im ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben.
Fig. 2 A ist ein schematisches Aufbauschaltbild des ersten Ausführungsbeispiels einer Signalleseschaltung nach der Erfindung.
Fig. 2 B ist ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser Schaltung.
Der Aufbau der Übertragungstransistoren Qt, der Akkumulierkondensatoren Ct der Lesetransistoren Qs, des Rückstelltransistors Qr, der Signalleitung 101 und des Schieberegisters 102 entspricht der Fig. 1 A. Die Impulse φ&sub1; und φ&sub2; und die Signalleitungspannung V&sub0; in Fig. 2 B sind ebenfalls so beschaffen, wie anhand Fig. 1 B beschrieben.
In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Abtasthalteglied (S/H)-Glied 103 als Auswahlmittel für die Leitung 101 vorgesehen, das vom Substrat, auf dem die Sensoren gebildet sind, separiert ist. Die Signalleitungsspannung V&sub0;, die nach dem Abtastimpuls auf L-Pegel gefallen ist, wird abgetastet, gehalten und ausgegeben. Das heißt, während der Zeitdauer TS in Fig. 2B wird ein Impuls φsh mit einer Zeitdauer Tx zum S/H-Glied 103 gesandt, bevor es vom Impuls φ&sub2; nach Ablauf der Zeitdauer Tt zurückgesetzt wird, wobei die Signalleitungsspannung V&sub0; zu dieser Zeit gehalten wird. Auf diese Weise kann dem Einfluß durch Störungen mit feststehenden Mustern aufgrund des Transistors Qs zuvorgekommen werden.
Fig. 3 A ist ein schematisches Aufbauschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Signalleseschaltung nach der Erfindung, und Fig. 3 B ist ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 3 A dargestellten Schaltung. Teile und Komponenten, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das S/H-Glied 103, das aus dem Transistor Qsh gebildet ist, auf dem gleichen Halbleitersubstrat wie die Sensoren angeordnet. Ein invertierter Impuls φ&sub1; eines Impulses φ&sub1; wird auf eine Gate- Elektrode des Transistors Qsh gegeben. Durch Einformen des Transistors Qsh in den Sensor wird die Struktur vereinfacht, und auch die Kosten können gesenkt werden.
Zuerst wird der Rücksetztransistor Qr durch einen Impuls φhc leitend geschaltet, wobei die Signalleitung 101 auf Massepotential GND (für die Zeitdauer Tc) zurückgesetzt wird. Nach Ablauf der Zeitdauer Tc fällt der Impuls φhc ab, so daß die Signalleitungspannung V&sub0; auf einen Pegel abfällt, der unter dem Massepotential GND liegt, wie schon erwähnt (Schwingungskomponente b).
Der Impuls φ&sub1; wächst als Reaktion auf die abfallende Flanke des Impulses φhc an. Der Abtastimpuls φ&sub1;&sub1; wird vom Schieberegister 102 in die Gate-Elektrode des Transistors Qs synchron mit der ansteigenden Flanke des Impulses φ&sub1; eingegeben. Gleichzeitig wird wird die Gate-Elektrode des Transistors Qsh auf L-Pegel gesetzt, und der Transistor Qsh ist nichtleitend geschaltet.
Deshalb wird der Lesetransistor Qs während der Zeitdauer Tt leitend geschaltet, und das Sensorsignal S&sub1; wird ausgelesen, auf die Signalleitung 101 gegeben und auf dieser gehalten.
Nachfolgend wird der Transistor Qsh leitend geschaltet, nachdem die Periodendauer Tt abgelaufen ist und der Impuls φ&sub1; nachläuft. Das auf der Signalleitung 101 während der Zeitdauer TS existierende Signal wird durch den Verstärker A ausgegeben. Zu dieser Zeit enthält die Signalleitung keine Abweichungen der Schwingungskomponenten, die, wie schon erwähnt, durch die Abtastimpulse φ&sub1;&sub1; bedingt sind.
Nach Ablauf der Zeitdauer Ts steigt dann der Rücksetzimpuls φhc an, und der Rückstelltransistor Qr wird leitend geschaltet, wobei die Signalleitung 101 zurückgesetzt wird. Die Störungen mit feststehenden Mustern werden ebenfalls mit dieser Struktur eleminiert.
Obwohl in diesem Ausführungsbeispiel der Rücksetztransistor zur Rücksetzung der Signalleitung 101 verwendet wurde, kann auch ein anderer Rückstelltransistor an einem Signalausgabe-Endgerät vorgesehen werden. Andererseits können anstelle der Impulse &sub1; andere Impulse mit geringerer Breite als die Impulse &sub1; verwendet werden.
Fig. 4 ist ein schematisches Aufbauschaltbild eines Bildaufnahmegerätes, das im ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
In dem Schaltbild wird ein Bildaufnahmeteil 201, das aus Photosensoren besteht, die in Flächenform angeordnet sind, fernsehmäßig durch einen vertikalen Abtastabschnitt 202 und einen horizontalen Abtastabschnitt 203 abgetastet.
Ein Signalausgang vom horizontalen Abtastabschnitt 203 wird als Standardfernsehsignal durch das S/H-Glied 103 und eine Verarbeitungsschaltung 204 ausgegeben.
Ansteuerimpulse und dergleichen des vertikalen Abtastabschnittes 202, des horizontalen Abtastabschnittes 203, des Impulse φsh und dergleichen aus dem S/H-Glied 103 werden von einem Treiber 205 versorgt. Der Treiber 205 wird von einer Steuerung 206 gesteuert.
Der Horizontalabtastabschnitt 203 umfaßt folgende Teile: den Übertragungstransistor Qt, die Kondensatoren Ct, die Lesetransistoren Qs, den Rückstelltransistor Qr, die Signalleitung 101, das Schieberegister 102 und dergleichen gemäß Fig. 2 A.
Mit dem horizontalen Abtastabschnitt 203 und dem S/H-Glied 103 erhält man das Videosignal ohne Störungen mit stehenden Mustern, wie schon beschrieben, und die Bildqualität kann verbessert werden.
Wie oben detailliert beschrieben, hat die Signalleseschaltung nach der Erfindung eine einfache Struktur, so daß dort die Auswahlmittel zum Auswählen und Ausgeben des Signals auf die Signalleitung vorgesehen sind, nachdem der Lesetransistor nicht-leitend geschaltet worden ist. Deswegen kann das Signal abgenommen werden, ohne daß es durch Herstellabweichungen oder dergleichen bei den Transistoren beeinflußt wird.
Wenn die Erfindung beispielsweise im Bildaufnahmegerät verwendet wird, kann demzufolge eine gute Qualität ohne Störungen mit feststehenden Mustern gewonnen werden.

Claims

1. Signalleseschaltung mit:

(a) einer Vielzahl von Signalquellen (S&sub1;, S&sub2;, S&sub3;, ...);

(b) einer Vielzahl von Akkumuliermitteln (Ct), die jeweils für eine der Signalquellen zur Zwischenspeicherung der Signale aus der Vielzahl von Signalleitungen vorgesehen sind;

(c) einer Vielzahl von Schaltmitteln (Qs), die jeweils für eines der Akkumuliermittel (Ct) zum Auslesen der in den Akkumuliermitteln (Ct) gespeicherten Signale vorgesehen sind, wobei ein Anschluß eines jeweiligen Schaltmittels (Qs) mit einem entsprechenden Anschluß der Akkumuliermittel (Ct) verbunden ist;

(d) einer kapazitiven Last (101), die gemeinsam mit einem Anschluß eines jeden aus der Vielzahl von Schaltmitteln verbunden ist;

(e) Steuermitteln (102) zur selektiven Aktivierung der Vielzahl von Schaltmitteln, um dadurch die in den Akkumuliermitteln (Ct) gespeicherten Signale sequentiell in die kapazitive Last zu leiten;

(f) Löschmitteln zum Löschen der in die kapazitive Last geleiteten Signale;

dadurch gekennzeichnet, daß die Leseschaltung ferner Lesemittel (103) aufweist zum Auslesen der Signale, die in der kapazitiven Last (101) für eine Zeitdauer (Tx) nach der Inaktivierung jedes der Schaltmittel (Qs) durch die Steuermittel (102) bis zur Löschung der kapazitiven Last (101) durch die Löschmittel (Qr) gespeichert sind.

2. Signalleseschaltung nach Anspruch 1, deren Akkumuliermittel (Ct) Kondensatoren aufweisen.

3. Signalleseschaltung nach Anspruch 1, deren Steuermittel (102) ein Schieberegister aufweisen.

4. Signalleseschaltung nach Anspruch 1, deren zeitliche Steuerung zur selektiven Aktivierung der Vielzahl von Schaltmitteln (Qs) durch die Steuermittel (102) mit der zeitlichen Steuerung zur Aktivierung der Löschmittel synchronisiert ist.

5. Signalleseschaltung nach Anspruch 1, deren Lesemittel (103) Abtast-Speichereinrichtungen enthalten.

6. Signalleseschaltung nach Anspruch 1, die ferner ein Signalausgabe-Endgerät aufweist, wobei die Lesemittel (103) Schaltmittel (Qsn) aufweisen, die zwischen der kapazitiven Last (101) und dem Signalausgabe-Endgerät angeordnet sind.