NL8602617A - Beeldopneeminrichting. - Google Patents

Description

9 -1- VO 7558

Beeldopneeminrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een beeldopneemin-richting omvattende een matrix met horizontale rijen en verticale kolommen beeldopneemelementen en middelen voor het toevoeren van kloksignalen aan de matrix beeldop-5 neemelementen.

Bij radiografie is het uit het Amerikaanse octrooi-schrift 4.179.100 bekend om een platte waaiervormige bundel röntgenstraling via een te onderzoeken lichaam te richten naar een beeldopneeminrichting bestaande uit 10 een groot aantal op een lijn gelegen beeldopneemelementen.

Ieder beeldopneemelement ontvangt daarbij, al dan niet na verdere bewerking, de straling die door een corresponderend deel van het te onderzoeken lichaam is doorgelaten.

Als verdere bewerking kan de straling b.v., voordat deze 15 wordt opgevangen door de beeldopneeminrichting, in een röntgendetector omgezet zijn in zichtbaar licht. Bij een beeldopneeminrichting bestaande uit een groot aantal op een lijn gelegen beeldopneemelementen met b.v. afmetingen van 0,1 x 0,1 mm is de belichtingstijd voor ieder 20 beeldopneemelement bij de gebruikelijke aftastsnelheden van een te onderzoeken lichaam uitermate kort. Daardoor is de signaal-ruisverhouding van het verkregen beeld zeer slecht of moet voor een betere signaalruisverhouding de bronbelasting tot ongewenst hoge niveaus worden opge-25 voerd. Om bij een relatief lage bronbelasting toch een acceptabele signaal-ruisverhouding te krijgen is het noodzakelijk de röntgenbron efficiënter te gebruiken dan mogelijk is met een waaiervormige bundel die slechts een dikte heeft ter grootte van één beeldopneemelement.

30 Het is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.383.327 om gebruik te maken van een beeldopneeminrichting omvattende een matrix met rijen en kolommen beeldopneemele- 8602 6 f 7 ..-2- 4 menten, waarbij de lading die gedurende een bepaalde periode in een bepaald beeldopneemelement wordt gevormd tengevolge van de door dat element gedurende die periode ontvangen straling, gedurende een leesperiode wordt overge-5 bracht naar een aangrenzend bijbehorend verticaal schuifre-gister. Dit geschiedt gedurende de leesperiode voor alle beeldopneemelementen in iedere rij. Tevens wordt tussen de opeenvolgende perioden een relatieve beweging tussen het lichaam en de beeldopneeminrichting tot stand gebracht 10 zodat gedurende de volgende periode hetzelfde deel van het te onderzoeken lichaam wordt afgebeeld op de volgende rij beeldopneemelementen. Het is op op zich bekende wijze ook mogelijk de functie van het omzetten van straling in lading en de functie van het transporteren van lading 15 in een verticaal GCD schuifregister te combineren. De lading in het schuifregister loopt mee, zodat op deze wijze gedurende opeenvolgende perioden, door opeenvolgende beeldopneemelementen in een kolom, in het bijbehorende schuifregister een lading wordt geaccumuleerd. Die geaccu-20 muleerde lading is de som van de lading die door een specifiek deel (een beeldpunt) van het te onderzoeken lichaam gedurende de opeenvolgende perioden wordt doorgelaten. Aan een uiteinde van de kolommen kan een horizontaal schuifregister zijn aangebracht voor het achtereenvolgens 25 uitlezen en het in volgorde afgeven van de informatie van de aangrenzende kolommen aan een uitgangsklem. Die informatie representeert dan dus steeds de gesommeerde informatie van alle beeldopneemelementen in elk van die kolommen voor een beeldpunt.

30 Deze wijze van aftasten wordt TDI (time delay and integration) genoemd en blijkt bijzonder goed toepasbaar te zijn bij het onderzoeken van lichamen met behulp van röntgenstraling, waarbij een bruikbaar beeld kan worden gevormd ondanks het feit dat ieder beeldopneemelement 35 op zich slechts een zeer geringe hoeveelheid lading in reactie op de ontvangen straling opwekt. Voor een uitgebrei- 8602617 -3- » *·\ de bespreking van het TDI-principe wordt verwezen naar het Amerikaanse octrooischrift 4.383.327.

De uitvinding beoogt te voorzien in een mogelijkheid tot vereenvoudiging van de op de uitgangsklem van een 5 beeldopneeminrichting aangesloten A/D converter en de daarop volgende digitale elektronische ketens, door het reduceren van de voor het in digitale vorm brengen van de door de kolommen afgegeven signalen benodigde aantal bits.

10 De uitvinding berust op het inzicht dat bij röntgen- beelden van b.v. het menselijk lichaam de beeldpunten waar een maximale hoeveelheid röntgenstraling door het lichaam wordt doorgelaten in het algemeen op enige afstand, d.w.z. op een afstand van enkele beeldopnèemelementen, 15 gelegen zullen zijn van beeldpunten met een minimale hoeveelheid doorgelaten röntgenstraling. Dit verschijnsel is des te sterker naarmate de beeldpunten, dus de beeldop-neemelementen, kleiner zijn, naarmate de focussering van de röntgenbron onscherper is en naarmate de MTF (modula-20 tieoverdrachtsfunctie) slechter is.

Iïidien men nu, in plaats van het signaal van ieder beeldopneemelement rechtstreeks naar een uitgangsregister te schuiven, een signaal dat een maat is voor het verschil in signaal behorende bij aangrenzende beeldopneemelementen 25 aan het uitgangsregister afgeeft, is een datareductie van enkele bits in het uitgangssignaal van de A/D converter te realiseren, hetgeen het gebruik van een eenvoudiger, dus goedkopere A/D converter mogelijk maakt en waardoor tevens de op deze A/D converter volgende digitale elektro-30 nische ketens eenvoudiger van opbouw kunnen zijn.

Bij de bekende TDI beeldopneeminrichtingen, waarin aan het uiteinde van de kolommen de beeldinformatie per beeldpunt wordt uitgelezen is regelmatig een correctie van de donkerlading, d.w.z. de door een onbelicht beeldop-35 neemelement opgewekte lading, noodzakelijk, omdat deze donkerlading temperatuurafhankelijk is, De beeldopneemin- 8602617 -4- 4 richting volgens de uitvinding heeft als bijkomend voordeel dat een automatische donkerladingcorrectie plaatsvindt, omdat tengevolge van het bepalen van het verschil tussen de ladingen die representatief zijn voor twee aangrenzende 5 beeldpunten, de donkerladingcomponent in het verschilsig-naal wegvalt.

De uitvinding beoogt derhalve te voorzien in een beeldopneeminrichting van bovenbeschreven soort die een uitgangssignaal afgeeft waarvan de informatie in digitale 10 vorm in minder bits is weer te geven dan bij de bekende beeldopneeminrichting, zonder dat een merkbaar informatieverlies en dus een merkbaar slechtere beeldkwaliteit resulteert en die bovendien een automatische donkerstroom-correctie verschaft.

15 De uitvinding voorziet hiertoe in een beeldopneemin richting van bovenbeschreven soort voorzien van middelen voor het kolomsgewijs bepalen van een signaal dat representatief is voor het verschil tussen de beeldinformatie van één bepaald beeldpunt dat is afgebeeld op de beeldop-20 neemelementen van een kolom en de beeldinformatie van het volgende beeldpunt in die kolom.

Alhoewel de uitvinding bijzonder geschikt is voor toepassing bij radiografie waarbij de verkregen beelden met behulp van het TDI principe worden afgetast, is de 25 uitvinding ook toepasbaar in het geval dat een matrix van beeldopneemelementen in zijn geheel gelijktijdig belicht wordt met een 2-dimensionaal stralingspatroon, waarna de lading van de opeenvolgende beeldopneemelementen in elke kolom rij voor rij naar een uitleesregister worden 30 getransporteerd. De uitvinding is ook toepasbaar bij een matrix bestaande uit slechts een rij beeldopneemelementen, waarbij voor ieder beeldpunt slechts het verschil wordt bepaald tussen de beeldinformatie die gedurende een bepaalde belichtingsperiode door een bepaald opneemele-35 ment in de rij wordt ontvangen en de beeldinformatie die gedurende de daarop volgende belichtingsperiode door 6652617 -5- datzelfde opneemelement wordt ontvangen.

De uitvinding zal in het hierna volgende nader worden toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden onder verwijzing naar de tekening. Hierin toont: 5 fig. 1 een schematisch bovenaanzicht van een beeldop- neeminrichting volgens de uitvinding;

fig. 2a een dwarsdoorsnede langs de lijn II-II in fig· U

fig. 2b het oppervlaktepotentiaalprofiel dat behoort 10 bij fig. 2a; fig. 3 een voorbeeld van een bufferschakeling die te gebruiken is bij de keten volgens fig. 2; fig. 4a een dwarsdoorsnede van een configuratie die geschikt is om een spanningsverschil om te zetten 15 in een ladingsverschil met een polariteitsindicatie; fig. 4b het oppervlakteladingsprofiel dat behoort bij de keten volgens fig. 4a in een eerste situatie; fig. 4c het oppervlakteladingsprofiel dat behoort bij de keten volgens fig. 4a in een tweede situatie; 20 fig. 5a een schematische weergave van een keten ten gebruike bij een tweede uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; fig. 5b een schematische weergave van het oppervlakteladingsprofiel dat tijdens het bedrijven van de keten 25 volgens fig. 5a op kan treden; fig. 5c een weergave van de vorm van de uitgangsspan-ning bij het bedrijven van de keten volgens fig. 5a; en fig. 6 een schematische weergave van het gebruik 30 van de keten volgens fig. 5 voor het aftasten van een aantal kolommen van een beeldopneeminrichting.

Fig. 1 toont schematisch op een halfgeleidersubstraat 9 de opbouw van een beeldopneeminrichting die is ingericht om volgens het TDI-principe te werken. De inrichting 35 omvat m-rijen, resp. 2a-2m, beeldopneemelementen en n- kolommen, resp. la-ln, beeldopneemelementen. De beeldopneem- 8602617 4 -6- inrichting bestaat derhalve uit m x n beeldopneemelementen. Elk van de m-beeldopneemelementen van een bepaalde kolom kan onder besturing van een uitleespoortelektrode gekoppeld worden met een bij die kolom behorend verticaal CCD-5 schuifregister, resp. 3a-3n. Via een bus 4 worden aan deze schuifregisters 3a-3n en aan de uitleespoortelektroden op op zich bekende wijze kloksignalen toegevoerd. Bij de m-de rij zijn de schuifregisters van elke kolom verbonden met een horizontaal schuifregister 5,. dat via een 10 bus 6 eveneens kloksignalen kan ontvangen. Het uitgangssignaal van het horizontale schuifregister 5 kan worden afgenomen aan een uitgangsklem 7, welk signaal vervolgens verder verwerkt kan worden. Voor de wijze waarop de lading uit de afzonderlijke beeldopneemelementen, welke lading 15 correspondeert met een gedurende een bepaalde periode ontvangen straling, wordt overgebracht naar de aangrenzende verticale schuifregisters en vandaar onder gebruikmaking van het TDI-principe naar het horizontale schuifregister wordt verplaatst, wordt verwezen naar het Amerikaanse 20 octrooischrift 4.383.327.

Opgemerkt wordt dat het op op zich bekende wijze ook mogelijk is de beeldopneeminrichting volgens fig.

1 zodanig in te richten dat de functie van het omzetten van licht in lading en de functie van het in kolomrichting 25 transporteren van de gevormde lading worden samengevoegd.

In dat geval zijn dus resp. de kolommen la-ln gecombineerd met de kolommen 3a-3n voor het vormen van steeds één enkele kolom.

Volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding 30 is in elk verticaal CCD schuifregister 3a-3n aan het uiteinde nabij het horizontale schuifregister 5 voorzien in twee niet getoonde CCD elementen 3a, m+1 en 3a, m+2-3n, m+1 en 3n, m+2 met een zwevende poortelektrode (floating gate), zoals aangegeven met de verwijzingscijfers 13 35 en 23 in kolom 3a. Fig. 2 toont een doorsnede langs de lijn II-II in fig. 1 en dus een dwarsaanzicht van de 8602617 -7- CCD elementen 3a, m+1 en 3a, m+2. In het getoonde uitvoe-ringsvoorbeeld is aangenomen dat de CCD elementen op op zich bekende wijze voorzien zijn van een aansturing in vier fazen, alhoewel dit niet essentieel is voor het 5 principe van de uitvinding. De poortelektroden 11, 12 en 14 van CCD element 3a, m+1 en 21, 22 en 24 van CCD element 3a, m+1 ontvangen resp. de stuurspanningen 2 en Cf 4. De poortelektroden 13 en 23 van de resp. CCD elementen vormen de zwevende poortelektroden. Aan deze 10 poortelektroden 13 en 23 wordt gedurende de besturingscyclus van het CCD element op het moment dat de te transporteren lading zich bevindt onder resp. de poortelektroden 11, 12 en 21, 22 een terug-stelspanning <p r aangelegd die zo groot is, dat zich onder resp. de poortelektroden 15 13 en 23 potentiaalputten vormen die even diep of iets dieper zijn dan de potentiaalputten die zich onder de overige poortelektroden vormen wanneer de stuurspanning (ψΐ, Cf 2» lf 4) daarvan het hoge niveau bezit. Direkt na het vormen van deze potentiaalputten wordt de terugstel-20 spanning weer van de poortelektroden 13 en 23 weggenomen, zodat deze poorten zweven. Wanneer nu vervolgens op bekende wijze de stuurspanning voor resp. de poorten 11 en 21 naar het lage niveau wordt gebracht, zal de lading die representatief is voor de beeldinformatie van twee aangren-25 zende beeldpunten i en i+1 van het met behulp van röntgenstraling doorstraalde voorwerp, nadat deze informatie van elk van de beeldpunten via het TDI principe gesommeerd is over de gehele kolom 3a, zich verdelen over de potentiaalputten onder resp. de poortelektroden 12, 13 en 22, 23.

30 Doordat zich onder resp. de poortelektroden 13 en 23

lading bevindt, zal de spanning aan de zwevende aansluit-klemmen van deze poortelektroden zich instellen op een waarde die wordt bepaald door de formule van een vlakke plaatcondensator d.w.z. V = Q/C, waarin Q de hoeveelheid 35 lading onder een zwevende poortelektrode is en C de capaciteit is tussen de elektrode en het onderliggende CCD

8602 G 1 7 -8- eleraent. De spanning op resp. de poortelektroden 13 en 23 is dus representatief voor de hoeveelheid lading onder die elektroden en dus voor de beeldinformatie die door deze lading wordt gerepresenteerd.

5 In fig. 2b is schematisch de onder resp. de poortelek troden 12, 13 en 22, 23 verzamelde lading en het daarbij behorende profiel van de oppervlaktepotentiaal ψ s aangegeven. De lading onder de elektrpden 12 en 13 leidt tot een spanningsverandering Δ Vi aan de aansluitklem van poortelek-10 trode 13 en de lading onder de elektroden 22 en 23 leidt tot een spanning A V2 aan de aansluitklem van poortelektrode 23. Zoals bovenstaand is toegelicht is het verschil tussen de ladingen onder resp. de elektroden 12, 13 en 22, 23 evenredig met A V - A ν^-Δν2· 15 Bij voorkeur is het niveau van de terugstelpotentiaal rvoor de poortelektroden 13 en 23 een weinig hoger dan het hoge niveau van de stuurspanning voor de overige poortelektroden. Hierdoor is de potentiaalput onder de zwevende poortelektroden 13 en 23 altijd iets dieper 20 dan de potentiaalputten onder de overige poortelektroden, waardoor verzekerd is dat bij kleine ladinghoeveelheden, dus een kleine hoeveelheid beeldinformatie, alle lading tot onder de zwevende poortelektrode zal stromen, zodat ook dan een meetbare A V aan de aansluitklemmen van deze 25 poortelektroden aanwezig is.

Het spanningsverschil Δ V tussen de poortelektroden 13 en 23 kan met behulp van een bufferschakeling die deze elektroden elektrisch niet belast, worden uitgelezen.

Fig. 3 toont schematisch een uitvoeringsvoorbeeld van 30 een dergelijke schakeling bestaande uit een viertal MOSFET's, waarvan in de figuur de bovenste twee, resp. 41 en 42, als source-volger zijn geschakeld en de onderste twee, resp. 43 en 44 als stroombron. Aan de poorten 41a en 42a van resp. de MOSFET's 41 en 42 zijn resp. de spanningen 35 aan de aansluitklemmen van de elektroden 13 en 23 aangelegd.

De drain's van de beide MOSFET's 41 en 42 zijn met elkaar ε § ü 2 ε 17 -9- en met een positieve voedingsspanning V+ verbonden. De sources van beide MOSFET's 43 en 44 zijn met elkaar en met een aardpotentiaal verbonden, terwijl de poorten van beide MOSFET's 43 en 44 met elkaar en met de negatieve 5 voedingsspanning V_ zijn verbonden. Tussen de sources van de MOSFET's 41 en 42 kan de spanning V, die een maat is voor het verschil tussen de spanningen aan de aansluitklemmen van de poortelektroden 13 en 23 en dus voor het verschil tussen de door aangrenzende beeldpunten 10 veroorzaakte lading in het CCD-schuifregister, worden afgenomen.

Het is mogelijk om een aantal van de n kolommen uit te lezen met behulp van één enkele bufferinrichting volgens fig, 3. Hiertoe kan gebruik gemaakt worden van 15 de in fig. 3 in stippellijnen getoonde MOSFET's 45, 46 die dienen als schakelaars, waarbij steeds bij iedere kolom voorzien is in twee van dergelijke schakelaars voor de bij die kolom behorende zwevende poortelektroden. Door het aanleggen van geschikte stuurspanningen aan 20 de poorten van deze MOSFET's kan steeds slechts één enkel bij één bepaalde kolom behorend paar in geleidende toestand gebracht worden, om de spanningen van de bijbehorende zwevende poortelektroden met behulp van de bufferketen om te zetten in een verder te verwerken Δ V. De besturing 25 van de poortelektroden van de paren als schakelaar dienende MOSFET's kan b.v. geschieden met behulp van het horizontale schuifregister 5.

Nadat op de bovenbeschreven wijze een Δ V bepaald is voor de bovenste twee CCD elementen van kolom 3a kunnen 30 op bekende wijze de stuurspanningen voor resp. de poortelektroden 11 t/m 14 en 21 t/m 24 worden geklokt om de lading onder de elektroden 22 en 23 af te voeren naar een in de fign. 1 en 2a getoond diffusiekanaal 10 en om de lading onder de elektroden 12 en 13 te transporteren tot onder 35 de elektroden 22 en 23. Onder de elektroden 12 en 13 verzamelt zich dan de lading die representatief is voor 8602617 « -10- 4' ..

de beeldinformatie van een beeldpunt i+2 dat in kolomrich-ting volgt op het beeldpunt i+1 waarvan de voor dat beeldpunt representatieve lading zich nu bevindt onder de elektroden 22 en 23.

5 De met de bufferschakeling volgens fig. 3 bepaalde A V kan weer omgezet worden in een equivalente lading, welke lading dan weer door het horizontale schuifregister 5 kan worden uitgelezen en worden getransporteerd naar de uitgangsbus 7. Een hiertoe geschikte configuratie 10 is in fig. 4a in dwarsdoorsnede getoond. Deze configuratie omvat in het halfgeleidersubstraat 9 een injectiediffusie-kanaal 51 en een viertal elektroden 52 t/m 55. De elektroden 52 en 54 zijn met elkaar verbonden en de elektrode 55 is verbonden met een vaste potentiaal. De elektroden 15 52 en 54 enerzijds en de elektrode 53 anderzijds vormen weer zwevende poortelektroden, waaraan als terugstelspan-ning de spanning Δ V wordt toegevoerd. Na het aanleggen van de spanning A V is tussen de zwevende poortelektroden 52, 54 en 53 een spanningsverschil A V = V53-V52,54 aanwezig, 20 welke spanning, in het geval dat de spanning V53 groter is dan V52f54 leidt tot het in fig. 4b getoonde oppervlak-tepotentiaalprofiel ^s. Indien ¥52,54 groter is dan V53 ontstaat het in fig. 4c getoonde oppervlaktepotentiaalpro-fiel ψ g. Bij de potentiaalprofielen volgens fig. 4b 25 en 4c kan door middel van de zgn. fill en spill methode de potentiaalput onder resp. poortelektrode 53 of 54 gevuld worden met een hoeveelheid lading A Q die evenredig is met Δ V. Hiertoe wordt, zoals in de fign. 4b en 4c met de pijl 56 is aangegeven de potentiaal die wordt 30 aangelegd aan de aansluitklem 51' van het injectiediffusiekanaal zo ver verlaagd, dat lading zich vanuit dit kanaal tot onder de elektroden 52, 53 en 54 kan verspreiden. Door vervolgens de potentiaal van kanaal 51 weer te verhogen stroomt alle lading onder de elektroden 52, 53 en 54 35 weer terug naar kanaal 51, behalve de hoeveelheid lading Δ Q in de potentiaalput onder resp. elektrode 53 of 54.

8601::: 9 -11- \ s

De ladingen A Q volgens resp. de fign. 4b en fig.

4c kunnen op bekende wijze loodrecht op het vlak van de tekening via CCD-technieken door middel van klokpulsen naar verschillende bestemmingen worden getransporteerd, 5 waarbij de ene bestemming de lading Δ Q ontvangt wanneer ^53-^^52,54 en de andere de lading wanneer V53^V52f54·

De beide bestemmingen kunnen zich in twee horizontale CCD kanalen bevinden, maar ook in één enkel CCD kanaal met afzonderlijke plaatsen voor positieve-en negatieve 10 ladingpakketten ΔQ.

Een voordeel van deze techniek is dat het uitleesre-gister niet plaatsgebonden is in de geïntegreerde schakeling die de beeldopneeminrichting bevat en dat de ladingpak-ketten naar keuze kunnen worden voorzien van een schaalfak-15 tor.

De met behulp van de bufferschakeling volgens fig. 3 verkregen spanningen Δ V kunnen vanzelfsprekend ook direkt worden uitgelezen, eventueel met behulp van multiplex-technieken. De wijze waarop een en ander gerealiseerd 20 dient te worden zal deskundigen duidelijk zijn en behoeft derhalve geen toelichting.

Fig. 5 toont een andere uitvoeringsvorm voor het met behulp van de beeldopneeminrichting volgens de uitvinding bepalen van een spanning ^ V, waarbij aan de bovenzijde 25 van iedere TDI kolom 3a-3n in fig. 1 voorzien is in slechts één enkele zwevende poortelektrode 61. Met de aansluitklem van deze poortelektrode is een schematisch weergegeven ladingaftastversterker 62 verbonden, welke versterker een operationele versterker 63 omvat, waarvan de niet 30 inverterende ingangsklem 63a verbonden is met een referen-tiespanning Vref, waarvan de inverterende ingangsklem 63b verbonden is met de zwevende poortelektrode 61 en waarvan de uitgangsklem 63c via een condensator 64 teruggekoppeld is naar de inverterende ingang 63b. De conden-35 sator 64 kan door middel van een schakelaar 65 worden kortgesloten.

8602617

V

-12-

De werking van de schakeling volgens fig. 5a is toegelicht in de fign. 5b en 5c, waarbij fig. 5b het oppervlaktepotentiaalprofiel ψ s onder de zwevende poortelek-trode 61 schematisch weergeeft en fig. 5b de uitgangsspan-5 ning aan klem 66 van de versterker 62. Langs de horizontale as is in de fign. 5b en 5c de tijd weergegeven.

Op het tijdstip tx in fig. 5b bevindt zich onder de poortelektrode 61 een lading Qj die representatief is voor de door middel van de TDI-kolom opgezamelde beeld-10 informatie van een beeldpunt i van een te doorstralen lichaam, de schakelaar 65 is dan geopend.

Op het tijdstip t£ wordt schakelaar 65 door een klokpuls gesloten, waardoor de poortelektrode 61 verbonden wordt met de spanning Vref op klem 63a van de operationele 15 versterker 63, Hierdoor krijgt de oppervlaktepotentiaalput onder elektrode 61 een diepte die bepaald is door Vref en de lading Qf.

Vervolgens wordt op het tijdstip t3 de lading Qj op op zich bekende wijze afgevoerd naar een niet getoond 20 afvoerdiffusiekanaal door aan dit kanaal een klokpuls met een geschikte potentiaal aan te leggen.

Op het tijdstip t4 wordt door een volgende klokpuls de hoeveelheid lading Qi+χ vanuit kolom 3a onder de poortelektrode 61 gebracht, welke hoeveelheid lading representa-25 tief is voor de beeldinformatie van het aan beeldpunt i grenzende beeldpunt i+1.

Op tijdstip t5 wordt de schakelaar 65 weer door middel van een klokpuls gesloten, waardoor de oppervlaktepotentiaalput onder de zevende poortelektrode een 30 diepte krijgt die bepaald is door Vref en Qi+χ.

Fig. 5c toont op welke wijze de uitgangsspanning aan klem 66 van de ladingaftastversterker 62 afhangt van de oppervlaktepotentiaal onder de zwevende poortelektrode 61 op resp. de tijdstippen tx t/m t5. Uit deze 35 figuur blijkt dat tussen de tijdstippen t4 en t5 een verschilspanning Δ V ontstaat, die een maat is voor het 860 2 G 1 7 ff' ί -13- lad ingsver schil Δ Q - Qi-Qi+l· Het teken van de spanning op het tijdstip ten opzichte van de referentiespanning is bepalend voor het teken van de ladingverandering.

Het is niet noodzakelijk om voor iedere TDI kolom 5 3a-3n te voorzien in een versterker 62. Door bij iedere zwevende poortelektrode 61 van elk van de kolommen 3a-3n te voorzien in extra schakelaars 71a-71n (fig. 6) kunnen de kolommen met behulp van het horizontale schuifre-gister 5 worden afgetast, waarbij dit schuifregister 10 er voor zorgt dat achtereenvolgens steeds slechts één van de schakelaars 71a-71n gesloten is.

Fig. 6 toont schematisch een uitvoeringsvoorbeeld waarbij gelijke onderdelen aangegeven zijn met dezelfde verwijzingscijfers als in resp. de fign. 1 en 5. De schake-15 laars 71a~71n zijn steeds met één klem verbonden met de ingang van één enkele ladingaftastversterker 62. Bij de configuratie volgens fig. 6 kan het afvoeren van de lading Qj en het doorklokken van de lading Qi+i tot onder elk van de zwevende poortelektroden 61a-61n in alle kolom-20 men 3a-3n tegelijk gebeuren, terwijl alle schakelaars 71a-71n geopend zijn.

8602617

Claims (9)

1. Beeldopneeminrichting omvattende een matrix met horizontale rijen en verticale kolommen beeldopneemele-menten en middelen voor het toevoeren van kloksignalen aan de matrix beeldopneemelementen, met het kenmerk, 5 dat voorzien is in middelen voor het kolomsgewijs bepalen van een signaal dat representatief is voor het verschil tussen de beeldinformatie van één bepaald beeldpunt dat is afgebeeld op de beeldopneemelementen van een kolom en de beeldinformatie van het volgende beeldpunt in die 10 kolom.

2. Beeldopneeminrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kloksignalen de beeldinformatie in de time-delay-and-integration modus in kolomrichting kunnen verplaatsen.

3. Beeldopneeminrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de middelen voor het bepalen van een verschilsignaal gelegen zijn aan het ene uiteinde van iedere kolom beeldopneemelementen en steeds een tweetal CCD-elementen omvatten met elk een aantal poortelektroden 20 die gekoppeld zijn met de kloksignalen en één zwevende poortelektrode, en dat is voorzien in een afvoerkanaal aangrenzend aan steeds het laatste CCD-element in de kolommen.

4. Beeldopneeminrichting volgens conclusie 3, met het 25 kenmerk, dat voorzien is in middelen voor het tijdens iedere kloksignaalcyclus aanleggen van een terugstelspan-ning aan de zwevende poortelektroden en in middelen om tijdens iedere kloksignaalcyclus de verschilspanning tussen de beide zwevende poortelektroden te bepalen.

5. Beeldopneeminrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de middelen voor het bepalen van de verschilspanning tussen de poortelektroden een bufferversterker omvatten die is ingericht om de zwevende poortelektroden van een aantal kolommen achtereenvolgens uit te lezen. 860261? -15- ί!

6. Beeldopneeminrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de uitgangsspanning van de bufferversterker verbonden is met een uitleeselement dat een ladinginjectie-kanaal en een viertal naast elkaar naast dit kanaal gelegen 5 poortelektroden omvat, waarbij de eerste en de derde poortelektrode met elkaar en met een eerste uitgangsklem van de bufferschakeling zijn verbonden, de tweede poortelektrode met de tweede uitgangsklem van de bufferschakeling is verbonden en de vierde poortelektrode is verbonden 10 met een vaste potentiaal.

7. Beeldopneeminrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de middelen voor het bepalen van een verschilsignaal aan het uiteinde van iedere kolom beeldopneemelementen één enkel CCD element omvatten, 15 met een aantal poortelektroden die gekoppeld zijn met de kloksignalen en een enkele zwevende poortelektrode die is gekoppeld met een ladingaftastversterker en dat is voorzien in middelen voor het gedurende iedere kloksig-naalcyclus afvoeren van de lading die aanwezig is onder 20 de zwevende poortelektrode.

8. Beeldopneeminrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat gedurende iedere kloksignaalcyclus achtereenvolgens lading die representief is voor de beeldinformatie van één beeldpunt wordt getransporteerd tot onder de 25 zwevende poortelektrode, de zwevende poortelektrode wordt verbonden met een referentiespanning, en de lading onder de zwevende poortelektrode wordt afgevoerd.

9. Beeldopneeminrichting volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat de ladingaftastversterker een verschil-30 versterker omvat, waarvan de niet inverterende ingang verbonden is met een referentiespanning en waarvan de inverterende ingang is gekoppeld met de zwevende poortelektrode en via een condensator met de uitgang van de verschil-versterker, waarbij voorzien is in een schakelaar voor 35 het gedurende iedere kloksignaalcyclus kortsluiten van de condensator om zo dë zwevende poortelektrode te koppelen 8602617