DE69114643T2

DE69114643T2 - Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung.

Info

Publication number: DE69114643T2
Application number: DE69114643T
Authority: DE
Inventors: Takashi Watanabe
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-09-13
Filing date: 1991-09-13
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2011-09-14
Also published as: US5420629A; EP0476936B1; DE69114643D1; EP0476936A2; EP0476936A3; JPH04122178A; JP2662455B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, und spezieller betrifft sie die Verbesserung des Funktionsvermögens einer solchen.

STAND DER TECHNIK

Unter den vielen Arten zweidimensionaler Festkörper-Bildsensoren, die derzeit bekannt sind, ragen Vorrichtungen vom Ladungsübertragungstyp wie CCDs wegen ihres störsignalarmen Betriebs hervor.
In letzter Zeit nimmt die Größe von CCD-Bildsensoren weiter ab, und es besteht die Tendenz, daß die Anzahl der Pixel eines CCD-Bildsensors stark zunimmt. So verringert sich die Fläche pro Pixel, d. h. die Zellgröße mit hohem Ausmaß.
Die Verringerung der Zellgröße führt zu Schwierigkeiten hinsichtlich der Sensorcharakteristik. Die Empfindlichkeit und die Menge an Ladungen, die zu handhaben sind, wird schnell kleiner, da ein wirkungsloser Bereich vorliegt, der nicht zur Empfindlichkeit beiträgt, und es steigt ein zweidimensionaler Effekt an, im Vergleich mit einem Fall, bei dem die Empfindlichkeit und die Menge an Ladungen proportional zur Zellgröße abnehmen.
In letzter Zeit wurde eine Technik zum Herstellen einer über einem photoempfindlichen Teil eines CCD-Sensors angeordneten Mikrolinse dazu verwendet, die wirksame Fläche photoelektrischer Umsetzung zu erweitern. Selbst wenn die Zellgröße verringert wird, kann die Empfindlichkeit beinahe konstant gehalten werden, wenn eine Mikrolinse verwendet wird, jedoch nimmt die Menge an Ladungen, die zu handhaben ist, stark ab, was den Dynamikbereich für ein Bild verringert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 angegeben ist, ist z. B. in EP-A- 0 290 264 offenbart.
Die Erfindung zielt darauf hin, eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit großem Dynamikbereich bei kleiner Zellgröße zu schaffen.
Eine erfindungsgemäße Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner folgendes aufweist:
- eine Einrichtung zum Bestimmen, ob die von den mehreren Sensoren empfangene Lichtmenge einen vorgegebenen Wert überschreitet oder nicht; und
- eine Modusauswahleinrichtung zum Versetzen des Bauteils in einen Additionsmodus, in dem die Addiereinrichtung die Summierung ausführt, wenn die Lichtmenge den vorgegebenen Wert überschreitet, und zum Versetzen derselben in einen Normalmodus, in dem keine derartige Summierung ausgeführt wird, wenn die Lichtmenge den vorgegebenen Wert nicht überschreitet.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß der Dynamikbereich der gesamten Bildaufnahmevorrichtung leicht erhöht werden kann, ohne die Struktur des Bildaufnahmeelements selbst zu ändern.

KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN

Es werden nun Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines zweidimensionalen ladungsgekoppelten Bauteils ist;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen einzelnen Pixelbereich eines ladungsgekoppelten Bauteils vom Zwischenzeilen-Übertragungstyp ist;
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Treibereinheit für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
Fig. 4 ein zeitbezogenes Steuerdiagramm für die Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung ist, wenn die Leserate erhöht wird;
Fig. 5 ein zeitbezogenes Steuerdiagramm für den Fall ist, daß die Leserate die Standardleserate ist;
Fig. 6 ein Kurvendiagramm mehrerer Größen ist, die über der Lichtmenge aufgetragen sind;
Fig. 7 ein Kurvendiagramm mehrerer Größen ist, die über der Lichtmenge aufgetragen sind; und
Fig. 8 ein Flußdiagramm für die Verarbeitung von Bilddaten ist.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ladungsgekoppelte Bauteile mit zweidimensionalem Array sind in solche vom Zwischenzeilen-Übertragungstyp und solche vom Rahmen-Übertragungstyp eingeteilt. Beim Bauteil vom Zwischenzeilen-Übertragungstyp (siehe Fig. 1), wie es bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendet wird, sind mehrere Pixel als Matrix angeordnet, und ein optisch abgeschirmter Speicherbereich ist zwischen Zeilen eines photoempfindlichen Teils aus Pixeln vorhanden. In jeder optischen Integrationsperiode werden Signale eines Teils oder aller Pixel einer Zeile zusammen in Speicherbereiche übertragen, und dann werden die Signale aufeinanderfolgend in der restlichen Periode, die einen großen Teil der optischen Integrationszeit einnimmt, aus den Speicherbereichen ausgelesen. Es sind zwei Speichermodi, nämlich ein Rahmenspeichermodus und ein Feldspeichermodus möglich, wenn ein ladungsgekoppeltes Bauteil vom Zwischenzeilen-Übertragungstyp im 2: 1-Zeilensprungmodus betrieben wird.
Andererseits sind auch bei einem Bauteil vom Rahmen-Übertragungstyp mehrere Pixel als Matrix angeordnet, und ein Speicherbereich aus Pixeln sowie ein Speicherbereich, der optisch abgeschirmt ist, sind in Reihe in Übertragungsrichtung angeordnet. In jeder optischen Integrationsperiode werden Signale aus den photoempfindlichen Bereichen schnell in die Speicherbereiche übertragen, und die Signale werden in der restlichen Periode, die einen großen Teil der optischen Integrationszeit einnimmt, aufeinanderfolgend aus den Speicherbereichen ausgelesen. Bei einem Bauteil vom Rahmen-Übertragungstyp ist nur der Feldspeicherungsmodus möglich.
Der Zwischenzeilen-Übertragungstyp wird derzeit im allgemeinen verwendet, da kleinere Fehlsignale, die als "Nachzieheffekt" bezeichnet werden, über und unter einem Gegenstand bei hoher Lichtmenge erscheinen, und da kleinere Chipgröße erforderlich ist. Obwohl die Erfindung auch auf ein ladungsgekoppeltes Bauteil vom Rahmen-Übertragungstyp angewandt werden kann, wird bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen für das Bildaufnahmeelement ein ladungsgekoppeltes Bauteil vom Zwischenzeilentyp verwendet, und es wird im Feldaufsummiermodus verwendet, bei dem die optische Integrationsperiode für jedes Pixel aus einem Feld besteht.
Fig. 1 zeigt schematisch ein ladungsgekoppeltes Bauteil vom Zwischenzeilen-Übertragungstyp, bei dem vier vertikale Linien photoempfindlicher Bereiche aus jeweils fünf Pixeln l1, l2, ..., l5 parallel zueinander in horizontaler Richtung angeordnet sind und wobei Speicherbereiche S1, S2, S3 und S4 zwischen den Linien angeordnet sind. Pfeile 111 bezeichnen die Richtung des Auslesevorgangs, während ein Pfeil 112 die Richtung einer Vertikalabrasterung bezeichnet. Um Signale von den photoempfindlichen Bereichen in die zwischen zwei Linien photoempfindlicher Bereiche liegenden Speicherbereiche zu übertragen, werden Signale aller Pixel in einem ersten Feld in die Speicherbereiche übertragen, und die Signale zweier Pixel in vertikaler Richtung werden addiert, während die Signale aller Pixel auch in einem zweiten Feld in die Speicherbereiche übertragen werden und die Signale zweier Pixel in vertikaler Richtung gemäß einer anderen Kombination als der im ersten Feld addiert werden. Anders gesagt, werden in einem ersten Feld zwei Signale benachbarter Pixel so aufsummiert, daß sich Sl1 + Sl2, Sl3 + Sl4 usw. ergibt, wobei Sp das Signal eines Pixels p bezeichnet, währrend in einem zweiten Feld zwei Signale benachbarter Pixel gemäß einer anderen Kombination als der in der ersten Periode Sl2 + Sl3, Sl4 + Sl5 usw. ergeben. Dann werden die Signale in jedem Feld aufeinanderfolgend aus den Speicherbereichen ausgelesen.
Fig. 2 zeigt einen einzelnen Pixelbereich des ladungsgekoppelten Bauteilarrays 1, der aus einem Photodetektorbereich 101 zum Ausführen einer photoelektrischen Wandlung, einem Bereich 102 zum Übertragen von im Photodetektorbereich 102 eingespeicherten Signalladungen innerhalb kurzer Zeit in einem CCD-Bereich 103, den CCD-Bereich 103 zum Übertragen der Ladungen in einen Detektorbereich und einen Kanalstopperbereich 104 zum Isolieren des Pixels von benachbarten Pixeln aufweist.
Wenn die Größe eines Pixels verringert wird, verkleinert sich die Fläche des Photodetektorbereichs 101, was wegen der Verringerung der photoelektrischen Wandlerfläche die Empfindlichkeit verringert. Ferner erniedrigt die Verringerung der Flächen des Photodetektorbereichs (PD) 101 und des CCD- Bereichs 103 die Maximalladungen Qmax(PD) und Qmax(CCD), die jeweils eingespeichert werden können. Wenn die Signalladungen diese Werte überschreiten, laufen sie über das Pixel über, wodurch sich die Bildqualität verschlechtert. Im allgemeinen ist ein Pixel so konzipiert, daß Qmax(PD) größer als Qmax(CCD) ist, da dieser Zustand für Bilder besser ist. In diesem Fall ist Qmax(CCD) die Grundlage für die Menge an Ladungen, die zu handhaben sind.
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung. Ein ladungsgekoppeltes Bauteilarray 1 ist ein zweidimensionales, ladungsgekoppeltes Bauteil vom Zwischenzeilen-Übertragungstyp, und es wird im Feldspeichermodus betrieben.
Eine zentrale Verarbeitungseinheit 11 steuert den Treibervorgang für das ladungsgekoppelte Bauteilarray 1. Das heißt, daß die zentrale Verarbeitungseinheit 11 ein Signal an einen Timinggenerator 12 liefert, der Taktsignale erzeugt. Die Taktsignale werden an einen Treiber 13 gegeben, der das ladungsgekoppelte Bauteilarray 1 steuert. Wie es später im einzelnen erläutert wird, beträgt die Ansteuerrate oder Leserate des ladungsgekoppelten Bauteilarray 1 das n-fache der Standardleserate, wenn die Lichtmenge hoch ist, wobei n eine ganze Zahl größer als eins ist, während die Ansteuerrate die Standardleserate ist, wenn die Lichtmenge gering ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat n den Wert vier. Es ist im allgemeinen bevorzugt, daß die Standardleserate mit dem Fernsehsendestandard übereinstimmt.
Das Ausgangssignal des ladungsgekoppelten Bauteilarrays 1 wird durch einen Verstärker 2 auf eine geeignete elektrische Spannung verstärkt, die dann durch einen Analog-Digital-Umsetzer 3 in einen digitalen Datenwert umgesetzt wird. Ein Schalter 4 wird abhängig davon umgeschaltet, ob der Ansteuermodus ein Modus für ein ungeradzahliges Feld oder ein Modus für ein geradzahliges Feld ist. Der digitale Datenwert wird im Modus für ungeradzahlige Felder in einen ersten Speicher (M1) 5 eingespeichert, oder, im Modus für geradzahlige Felder, in einen zweiten Speicher (M2) 7. Dann wird der digitale Datenwert an einen Addierer 6 gegeben, um ihn zur Summe des vorigen Datenwerts für dasselbe Pixel zu addieren, und das Summationsergebnis wird in den ersten oder zweiten Speicher 5, 7 eingespeichert. Nachdem n aufeinanderfolgender Daten aufsummiert sind, wird die Summe aus dem ersten oder zweiten Speicher 5, 7 ausgelesen, um über einen Schalter 8 an einen Digital-Analog-Umsetzer 9 gegeben zu werden, der die Summe mit der Standardleserate in ein Analogsignal umsetzt. Die zentrale Verarbeitungseinheit 11 steuert auch die Analog-Digital-Umsetzung, das Schreiben und Lesen von Daten betreffend die Speicher 5, 7, die Aufsummierung von Daten sowie die Schalter 4, 8 abhängig von der Ansteuerung des ladungsgekoppelten Bauteilarrays 1.
In einem Festkörper-Bildaufnahmeelement vom Typ mit ladungsgekoppeltem Bauteil verringern sich, wenn die Ausleserate bis auf das Mehrfache der Standardleserate erhöht wird, die Kapazitäten des Photodetektorbereichs 101 und des CCD-Bereichs 103, die die Maximalladungen Qmax(PD) und Qmax(CCD) festlegen, nicht allzu sehr. Insbesondere dann, wenn die Größe eines Pixels kleiner wird, wird die Kapazität der Gateelektrode kleiner, so daß die obenangegebene Ansteuerung mit hoher Geschwindigkeit vorteilhafter wird. So erhöht sich dann, wenn die Leserate auf das n-fache der Standardleserate erhöht wird, die Dichte von Signalen pro Zeit auf einmal bis auf das ungefähr n-fache. Unter Verwendung der Speicher 5, 7 des Addierers 6 werden die Signale n-fach in bezug auf dieselben Pixel addiert, während die Summen mit der Standardleserate aus den Speichern 5, 7 ausgelesen werden, um die Dichte von Signalen pro Zeit auf die übliche zu verringern. Die Maximalladungen, die in einem Pixel zu handhaben sind, können auf ungefähr das n-fache erhöht werden.
Fig. 4 zeigt ein zeitbezogenes Steuerdiagramm für das vorstehend angegebene Festkörper-Bildaufnahmeelement, wenn die Lichtmenge hoch ist. Ein Rahmen besteht aus einem ungeradzahligen Feld und einem geradzahligen Feld, und das ungeradzahlige Feld beginnt zum Zeitpunkt t&sub0;, während das geradzahlige Feld zum Zeitpunkt tE beginnt. Die Periode jedes Felds wird so gewählt, daß sie z. B. an die Standardleserate angepaßt ist, d. h. 1/60 Sekunden im NTSC-Standard. In einem ungeradzahligen Feld wird ein Bild erfaßt, und die Ladungssignale der Pixel des ladungsgekoppelten Bauteilarrays 1 werden in vier Perioden T&sub0;&sub1;, T&sub0;&sub2;, T&sub0;&sub3; und T&sub0;&sub4;, die jeweils ausgehend von t&sub0;&sub1;, t&sub0;&sub2;, t&sub0;&sub3; und t&sub0;&sub4; in einem Feld beginnen, an den Detektorteil übertragen. In jeder Periode T0n (n = 1, 2, 3, und 4) wird ein Leseimpuls (ΦT) an das ladungsgekoppelte Bauteilarray 1 geliefert, so daß Signale S zweier Pixel benachbarter zweier Arrays so aufsummiert werden, daß sich Sl1 + Sl2, Sl3 + Sl4, ... ergibt, und die Signale werden durch den Addierer 6 addiert, um im ersten Speicher 5 aufsummiert zu werden. Dann werden die abgespeicherten Daten ausgelesen, nachdem die Zeit T&sub0;/n verstrichen ist, wobei T&sub0; die Länge eines ungeradzahligen Felds bezeichnet, und sie werden zu Signalen addiert, die in der nächsten Periode T0,n+1 auszulesen sind, und die Summen werden erneut in den ersten Speicher 5 eingespeichert. Während die Daten in den ersten Speicher 5 geschrieben werden, werden die Summen, die in den Standardspeicher 7 eingespeichert wurden, mit der Standardausleserate ausgelesen.
Auf ähnliche Weise wird in einem geradzahligen Feld ein Bild erfaßt und in einem Feld in vier Perioden TE1, TE2, TE3 und TE4 ausgelesen, die jeweils bei tE1, tE2, tE3 und tE4 beginnen. In jeder Periode TEn (n = 1, 2, 3, 4) wird der Leseimpuls (ΦT) dem ladungsgekoppelten Bauteilarray 1 zugeführt, so daß Signale S zweier Pixel benachbarter zweier Arrays aufsummiert werden, um Sl2 + Sl3, Sl4 + Sl5, ... zu ergeben, und die Signale werden durch den Addierer 6 addiert, um in den zweiten Speicher 7 eingespeichert zu werden. Dann werden die eingespeicherten Daten gelesen, nachdem die Zeit TE/n verstrichen ist, und sie werden zu Signalen addiert, die in der nächsten Periode TE,n+1 gelesen werden, und die Summen werden erneut in den zweiten Speicher 7 eingespeichert. Während die Daten in den zweiten Speicher 7 eingeschrieben werden, werden die Summen, die im ersten Speicher 5 abgespeichert wurden, mit der Standardleserate gelesen.
Wenn die Lichtmenge gering ist, ist es besser, wenn n den Wert eins hat. Fig. 5 zeigt ein zeitbezogenes Steuerdiagramm für den Fall n = 1. In diesem Fall wird der Leseimpuls (ΦT) wie üblich einmal in einem ungeradzahligen oder geradzahligen Feld zugeführt.
Die Speicher 5 und 7 können im Prinzip entweder analoge oder digitale Speicher sein.
Da die Ansteuerung des ladungsgekoppelten Bauteils im Vergleich zur üblichen Ansteuerung das n-fache beträgt, ist es erforderlich, daß die aufeinanderfolgenden Verarbeitungen der Analog-Digital-Wandlung, das Auslesen aus dem Speicher 5, 7, die Summierung und die Einspeicherung in den Speicher schnell ausgeführt werden sollten. Dann ist es wirkungsvoll, wenn die aufeinanderfolgenden Verarbeitungen durch M Verarbeitungseinheiten ausgeführt werden, die parallel angeordnet sind (z. B. M = n), um die Verarbeitungsrate um den Faktor (1/M) zu verringern.
Fig. 6 zeigt ein Kurvendiagramm für den Signal- oder Störsignalpegel, aufgetragen mit logarithmischer Skala über der Lichtmenge. Unter Verwendung von Fig. 6 wird die Verbesserung des Funktionsvermögens der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nachfolgend erläutert. Störsignale im Ausgangssignal der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung bestehen aus zufälligen Empfindlichkeits-Störsignalen (NP), photoelektrischen Umsetz-Störsignalen (Ns) und Ausgangs-Störsignalen (NA). Die zufälligen Empfindlichkeits-Störsignale führen von einer Ungleichmäßigkeit der Empfindlichkeit der Pixel her. Da die zufälligen Empfindlichkeits-Störsignale proportional zum Ausgangssignal sind, werden sie bei großer Lichtmenge groß. Die photoelektrischen Umsetz-Störsignale sind Schrotrauschen-Störsignale, die dem Prinzip nach bei photoelektrischer Umwandlung erzeugt werden. Da sie proportional zur Quadratwurzel des Ausgangssignals sind, werden sie bei einer mittleren Lichtmenge wichtig. Die Ausgangs-Störsignale bestehen hauptsächlich aus Rücksetzstörsignalen des Detektorteils des ladungsgekoppelten Bauteilarrays 1 und Störsignalen des Verstärkers 2; da die Ausgangs-Störsignale konstant und unabhängig vom Ausgangssignal sind, werden sie bei geringer Lichtmenge wichtig.
Das maximale Ausgangssignal, das von der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung zu handhaben ist, ist in Fig. 1 mit S&sub1; angegeben, und die zufälligen Empfindlichkeits-Störsignale, die photoelektrischen Umsetz-Störsignale und die Ausgangs- Störsignale, die das Ausgangssignal S&sub1; begleiten, sind mit NP1, NS1 bzw. NA1 bezeichnet. Dann beläuft sich der Gesamtwert der Störsignale auf [(NS1)² + (NP1)² + (NA1)²]. Bei der Erfindung wird die Bildaufnahme mit der n-fachen Standardleserate ausgeführt. Dann ist das maximal Ausgangssignal bis auf n S&sub1; erhöht. Andererseits steigen die photoelektrischen Umsetz-Störsignale auf NS1, die zufälligen Empfindlichkeits-Störsignale auf n NP1 und die Ausgangsteil- Störsignale auf NA1. Dann belaufen sich die Gesamtstörsignale auf [( NS1)2 + (n NP1)2 + ( NA1)²], was kleiner ist als n [(NS1)² + (NP1)² + (NA1)²]. So ist der Dynamikbereich erweitert.
Andererseits ist es dann, wenn die Lichtmenge gering ist, bevorzugt, das ladungsgekoppelte Bauteilarray 1 mit der Standardleserate zu betreiben. Wenn das Ausgangssignal S&sub2; viel kleiner als S&sub1; ist, betragen die Gesamtstörsignale [(NS2)² + (NA2)²], wobei NS2 und NA2 die photoelektrischen Umsetz-Störsignale bzw. die Ausgangs-Störsignale sind. Die zufällen Empfindlichkeits-Störsignale können vernachlässigt werden, da die Lichtmenge gering ist. Wenn die Lichtmenge konstant gehalten wird und die Ausgangsleserate auf das n- fache ansteigt, ändert sich das Ausgangssignal nicht, sondern bleibt konstant S&sub2;, da die Gesamtintegrationsperiode des ladungsgekoppelten Bauteilarrays 1 keine Änderung erfährt. Das heißt, daß S&sub2; = n S&sub3; gilt, wobei S&sub3; das Ausgangssignal in jeder Integrationsperiode ist. Andererseits steigen die Ausgangs-Störsignale aufgrund der Summationsvorgänge bis auf NA2 an. So steigen die Gesamtstörsignale auf [( NA2)² + (NS2)²] an. Daher wird dann, wenn die Lichtmenge gering ist, keine Summationsverarbeitung ausgeführt.
Wie in Fig. 7 dargestellt, unterscheiden sich nur die Störsignale des Ausgangsteils hinsichtlich verschiedener Arten von Störsignalen zwischen dem Additions-Ansteuermodus und dem herkömmlichen Ansteuermodus. Dann beträgt die Abhängigkeit der Gesamtstörsignale von der Lichtinenge 201 und 202 im Additions-Ansteuermodus bzw. im herkömmlichen Modus. Daher werden die Gesamtstörsignale im Additions-Ansteuermodus größer als die im herkömmlichen Modus, wenn das Licht eine kritische Lichtmenge von 203 nicht übersteigt. So wird der Additions-Ansteuermodus über der kritischen Lichtmenge verwendet, und andernfalls wird der herkömmliche Modus verwendet. Obwohl der Wert der kritischen Lichtmenge von den Verhältnissen verschiedener Arten von Störsignalen abhängt, liegt er im wesentlichen in der Größenordnung eines Zehntels der Sättigungslichtmenge beim herkömmlichen Modus.
Fig. 8 zeigt einen Ablauf zur Modusänderung, wie er von der CPU 11 ausgeführt wird. Zunächst wird zur Initialisierung der herkömmliche (Nichtadditions-) Verarbeitungsmodus eingestellt (Schritt S2). Dann wird der Ausgangswert A des Digital-Analog-Umsetzers 9 gemittelt, wenn Signale im ungeradzahligen Feld des n-ten Rahmens gelesen werden (Schritt S4). Danach wird entschieden, ob der gemittelte Wert ( ) größer ist als der kritische Ausgangswert Ac (Schritt S6). Wenn die Entscheidung auf JA lautet, wird die Additionsverarbeitung ausgeführt (Schritt S8), und andernfalls wird die herkömmliche (Nichtadditions-) Verarbeitung ausgeführt (Schritt S10), wenn die Daten im (n+1)-ten Rahmen in das ungeradzahlige und geradzahlige Feld eingeschrieben werden.
Wie vorstehend erläutert, kann der Dynamikbereich der gesamten Bildaufnahmevorrichtung vom zweidimensionalen Arraytyp leicht erweitert werden, ohne die Struktur des Bildaufnahmeelements selbst zu ändern. Insbesondere werden Bildaufnahmevorrichtungen derzeit digitalisiert, so daß eine erfindungsgemäße Bildaufnahmevorrichtung einfach in einem System verwendet werden kann.
Nachdem die Erfindung so beschrieben wurde, ist es ersichtlich, daß sie auf viele Arten verändert werden kann. Z. B. ist vorstehend ein Feldspeichermodus erläutert. Jedoch kann die Erfindung auch auf den Rahmenspeichermodus angewandt werden. Ferner kann auch eine Vorrichtung vom Rahmen-Übertragungstyp verwendet werden. Derartige Änderungen sind nicht als Abweichung vom Schutzbereich der Erfindung anzusehen, und alle Modifizierungen, die für den Fachmann erkennbar sind, sollen in den Schutzbereich der folgenden Ansprüche fallen.

Claims

1. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einer Bildaufnahmeeinrichtung, die mehrere Sensoren (101) zum Erfassen jeweiliger Elemente eines optischen Bilds, eine Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben der Signale aus den Sensoren (101) und eine Addiereinrichtung (5, 6, 7) zum Aufsummieren mehrerer, nämlich N aufeinanderfolgender Ausgangssignale von einem Sensor oder einer Gruppe von Sensoren für jedes jeweilige Bildelement oder jede jeweilige Gruppe von Bildelementen beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß diese Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung ferner folgendes aufweist:

- eine Einrichtung (11) zum Bestimmen, ob die von den mehreren Sensoren empfangene Lichtmenge einen vorgegebenen Wert überschreitet oder nicht; und

- eine Modusauswahleinrichtung (11) zum Versetzen des Bauteils in einen Additionsmodus, in dem die Addiereinrichtung die Summierung ausführt, wenn die Lichtmenge den vorgegebenen Wert überschreitet, und zum Versetzen derselben in einen Normalmodus, in dem keine derartige Summierung ausgeführt wird, wenn die Lichtmenge den vorgegebenen Wert nicht überschreitet.

2. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Addiereinrichtung so betreibbar ist, daß sie mehrere aufeinanderfolgende Ausgangssignale innerhalb eines einzelnen Rahmens aufsummiert.

3. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Addiereinrichtung so betreibbar ist, daß sie mehrere aufeinanderfolgende Ausgangssignale innerhalb eines einzelnen Felds aufsummiert.

4. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Bildaufnahmeeinrichtung ein ladungsgekoppeltes Bauteil vom Typ mit zweidimensionalem Array aufweist und ferner folgendes vorhanden ist:

- eine Speichereinrichtung (5, 7) zum Abspeichern der von der Addiereinrichtung ausgeführten Summierergebnisse und

- eine Steuereinrichtung zum Zuführen erster Taktsignale mit dem N-fachen einer vorgegebenen Leserate des ladungsgekoppelten Bauteils an die Bildaufnahmeeinrichtung für die Bildaufnahme, die Speichereinrichtung und die Addiereinrichtung für die Summierung, und zum Zuführen zweiter Taktsignale der vorgegebenen Leserate an die Speichereinrichtung zum Lesen der gespeicherten Summationsergebnisse.

5. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 4, bei der die vorgegebene Leserate die Standardleserate des ladungsgekoppelten Bauteils ist.

6. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei der:

- die Speichereinrichtung eine erste Speichereinrichtung (5) zum Einspeichern der Summationsergebnisse der von der Addiereinrichtung ausgeführten Addition in einer ersten Periode und eine zweite Speichereinrichtung (7) zum Einspeichern der Summationsergebnisse der von der Addiereinrichtung ausgeführten Summation in einer zweiten Periode aufweist, um es zu ermöglichen, daß eine Speichereinrichtung unter der ersten und zweiten Speichereinrichtung eingeschrieben wird, während aus der anderen gelesen wird; und

- die Steuereinrichtung (11) so ausgebildet ist, daß sie die erste und zweite Speichereinrichtung so steuert, daß abwechselnd aus ihnen gelesen und in sie eingeschrieben wird, und um die ersten Taktsignale zum Schreiben an die erste oder zweite Speichereinrichtung zu liefern und die zweiten Taktsignale zum Lesen der Summationsergebnisse an die andere Speichereinrichtung unter der ersten und zweiten Speichereinrichtung zu liefern.