DE19907971A1 - Bildsensor und Verfahren zum Betreiben eines Bildsensors - Google Patents

Abstract

Um die Abklingzeit eines Bildsensors mit einer Mehrzahl von Lichtsensorelementen zu verbessern und höhere Bildfolgefrequenzen zu ermöglichen, bei dem ein für eine Lichtstärke repräsentativer erster Signalpegel vom Lichtsensorelement abgegriffen, das Lichtsensorelement rückgesetzt und dann ein resultierender zweiter Signalpegel abgegriffen wird, ist vorgesehen, daß der Ausgang des Lichtsensorelements auf einen in Funktion des abgegriffenen repräsentativen Signalpegels gewählten Signalpegel initialisiert wird, bevor das Abgreifen dieses Signalpegels wiederholt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Bildsensors mit einer Mehrzahl von Lichtsensorelementen, bei dem die Schritte

• a) Abgreifen eines für eine von dem Lichtsensorele­ ment aufgenommene Lichtmenge repräsentativen er­ sten Signalpegels an einem Ausgang des Lichtsen­ sorelements und
• b) Rücksetzen des Lichtsensorelements und Abgreifen eines resultierenden zweiten Signalpegels

für jedes Lichtsensorelement ausgeführt werden.

Des weiteren betrifft die Erfindung einen Bildsen­ sor mit einer Mehrzahl von Lichtsensorelementen, die jeweils einen Ausgang zum Ausgeben eines für eine von dem Lichtsensorelement aufgenommene Licht­ menge repräsentativen Signalpegels aufweisen, und einem Rücksetz-Schaltungselement zum Rücksetzen der Lichtsensorelemente anhand eines für alle Lichtsen­ sorelemente gleichen Rücksetzsignals.

Ein Bildsensor und ein Verfahren zu dessen Betrieb in der oben genannten Art sind aus S. Decker, R. McGrath, K. Brehmer, C. Sodini, 1998, IEEE Interna­ tional Solid State Corcuits Conference, Seiten 176 bis 177, bekannt.

Das Rücksetzen der Lichtsensorelemente und das Ab­ greifen des daraus resultierenden zweiten Signalpe­ gels sind erforderlich, um Ungleichmäßigkeiten, die zwischen den einzelnen Pixeln oder Lichtsensorele­ menten eines Bildsensors bestehen können, bei­ spielsweise im Dunkelstrom eines lichtempfindlichen Halbleiterübergangs oder, sofern vorhanden, eines an diesen Halbleiterübergang angeschlossenen Ver­ stärkers, zu kompensieren. Derartige Ungleichmäßig­ keiten werden unter dem Sammelbegriff FPN bezie­ hungsweise Fixed Pattern Noise zusammengefaßt. Ihre Kompensation ist für eine Erfassung der von dem Lichtsensorelement aufgenommenen Lichtmenge mit ho­ her Helligkeitsauflösung beziehungsweise hoher Hel­ ligkeitsdynamik unverzichtbar, insbesondere wenn es sich um ein Lichtsensorelement in CMOS-Technologie handelt.

Das Rücksetzen hat zur Folge, daß das Ausgangs­ signal jedes Lichtsensorelements mit einer Fre­ quenz, die der Bildaufnahmefrequenz des Bildsensors entspricht, zwischen einem festen Rücksetzpegel und einem belichtungsabhängigen Pegel oszilliert, wobei die Differenz zwischen den beiden Pegeln beträcht­ lich sein kann. Die Rückkehr vom Rücksetzpegel zum belichtungsabhängigen Pegel ist mit einer Auf- be­ ziehungsweise Umladung der Kapazitäten des Licht­ sensorelements verbunden, die wesentlich von dem Fotostrom des lichtempfindlichen Halbleiters gelei­ stet werden muß. Deshalb benötigt der Bildsensor nach jedem Rücksetzen eine gewisse Erholungszeit, bevor erneut Helligkeitssignale von seinen einzel­ nen Lichtsensorelementen abgegriffen werden können. Zwar ließe sich der Fotostrom eines einzelnen Ele­ ments durch Vergrößern der Fläche des lichtempfind­ lichen Halbleiterübergangs ohne weiteres vergrö­ ßern, doch ermöglicht dies keine höhere Bildaufnah­ mefrequenz, da mit der Fläche des Übergangs auch seine Kapazität anwächst.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht als zusätzli­ chen Verfahrensschritt vor, daß nach dem Rücksetzen des Lichtsensorelements und vor dem Abgreifen eines weiteren Signalpegels vom Ausgang des Lichtsensore­ lements dieser Ausgang auf einen Signalpegel in­ itialisiert wird, der in Abhängigkeit vom zuvor von diesem Ausgang abgegriffenen, für die aufgenommene Lichtstärke repräsentativen ersten Signalpegel ge­ wählt wird. Diesem zusätzlichen Schritt liegt der Gedanke zugrunde, daß der Helligkeitswert, den ein Lichtsensorelement während eines gegebenen Bildzy­ klus aufnimmt, meist in der Nähe desjenigen Pegels liegen wird, der während des vorangehenden Zyklus aufgenommen wurde. Wenn der Ausgang des Lichtsenso­ relements folglich auf einen Pegel initialisiert wird, der wenigstens in der Nähe des zuvor an die­ sem Lichtsensorelement abgegriffen liegt, ist die Zeit verkürzt, die das Lichtsensorelement noch be­ nötigen wird, um sich auf einen für die aktuell aufgenommene Lichtmenge repräsentativen Pegel ein­ zustellen. Dabei ist vorzugsweise der in Funktion des ersten Signalpegels gewählte Signalpegel für die Initialisierung mit dem zuvor abgegriffenen er­ sten Signalpegel identisch.

Eine Auswirkung des zusätzlichen Verfahrensschritts ist, daß der beim Rücksetzen des Lichtsensorele­ ments eingestellte Signalpegel im wesentlichen frei wählbar ist und insbesondere auch innerhalb des Dy­ namikbereichs des Sensorelements liegen darf. Dabei spricht für die Wahl eines Signalpegels außerhalb des Dynamikbereichs die einfache schaltungstechni­ sche Realisierbarkeit dieser Variante, bei Verwen­ dung eines Signalpegels innerhalb des Dynamikbe­ reichs läßt sich - da Betrieb der Schaltungsbau­ steine in Sättigung vermieden wird - eine kürzere Reaktionszeit des Sensorelements erreichen.

Dieser zusätzliche Verfahrensschritt wirkt sich be­ sonders vorteilhaft aus bei einem Verfahren, bei dem der aus dem Rücksetzen resultierende Signalpe­ gel außerhalb des Dynamikbereiches des Lichtsen­ sorelements liegt, die Differenz zwischen den zwei abgegriffenen Signalpegeln also unabhängig von der vom Lichtsensorelement aufgenommenen Lichtstärke nicht zu vernachlässigen ist.

Bei dem Verfahren beziehungsweise dem Bildsensor gemäß der Erfindung kann der aus dem Rücksetzen re­ sultierende Signalpegel allerdings auch innerhalb des Dynamikbereichs der Sensorelemente liegen.

Dieser Signalpegel ist während des Betriebs des Bildsensors für alle Bildzyklen gleich.

Ein besonders bevorzugter Anwendungsbereich des Verfahrens sind Bildsensoren, bei denen das Licht­ sensorelement einen bei schwacher Inversion betrie­ benen Fototransistor oder eine Fotodiode umfaßt. Derartige Bildsensoren haben den Vorteil, daß ihre Fototransistoren einen Fotostrom erzeugen, der ei­ nen zum Logarithmus der Beleuchtungsstärke propor­ tionalen Spannungs-Signalpegel generiert und des­ halb eine Erfassung von Helligkeitswerten über ei­ nen Bereich von bis zu 8 Dekaden mit einem dem menschlichen Auge ähnlichem Verhalten ermöglichen, doch ist dieser Vorteil durch äußerst geringe Foto­ ströme erkauft, weswegen sich die mit dem Rückset­ zen verbundene Änderung des Signalpegels gerade bei derartigen Bildsensoren besonders störend bemerkbar macht.

Entsprechende Vorteile wie mit dem erfindungsgemä­ ßen Verfahren werden mit dem erfindungsgemäßen Bildsensor erreicht, der gekennzeichnet ist durch ein Initialisierungs-Schaltungselement zum Initia­ lisieren des Ausgangs eines Lichtsensorelements auf einen Pegel, der für jedes Lichtsensorelement durch ein von dem Initialisierungs-Schaltungselement emp­ fangenes Steuersignal vorgebbar ist.

Ein solcher Bildsensor umfaßt zweckmäßigerweise ein Speicherelement zum Speichern des für die Licht­ stärke repräsentativen Signalpegels und zum Ausge­ ben des gespeicherten Signalpegels als Steuersignal an das Initialisierungs-Schaltungselement. Diese Speicherelemente sind vorzugsweise in einem gemein­ samen Speicherblock zusammengefaßt. Die Zusammen­ fassung erlaubt eine platzsparende Integration der Speicherelemente. Außerdem kann jedes Speicherele­ ment im Zeitmultiplex verschiedenen Lichtsensorele­ menten zugeordnet werden.

Die Alternative, ein Speicherelement in jedem ein­ zelnen Lichtsensorelement zu integrieren, hat dem­ gegenüber den Vorteil, daß die Signalwege kürzer und das Sensorelement infolgedessen schneller und unempfindlicher gegen externe Störungen ist.

Da ein bei schwacher Inversion betriebener Fo­ totransistor nur ein Signal mit relativ hoher Impe­ danz liefern kann, ist sinnvollerweise jedem ein­ zelnen Lichtsensorelement ein Verstärker zugeord­ net. Dieser Verstärker ist in der Lage, ein gegen Störungen und Rauschen relativ unempfindliches Si­ gnal auf eine Busleitung des Bildsensors auszuge­ ben. Um den Leistungsverbrauch des Verstärkers ge­ ring zu halten, ist er zweckmäßigerweise als Span­ nungsfolger mit Einheitsverstärkung ausgelegt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen.

Figuren

Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau eines Lichtsensorelements ei­ nes Bildsensors gemäß einer ersten Ausge­ staltung der Erfindung;

Fig. 2 einen typischen zeitlichen Verlauf des von dem Lichtsensorelement ausgegebenen Signals;

Fig. 3 ein schematisches Schaltungsdiagramm ei­ nes erfindungsgemäßen Bildsensors; und

Fig. 4 den Aufbau eines Lichtsensorelements ge­ mäß einer zweiten Ausgestaltung der Er­ findung.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Lichtsensorelements gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Ein P-Kanal-CMOS-Fototransistor 1 ist mit einer ersten Hauptelektrode und seinem Gate mit einem ersten Versorgungspotential VSSA verbunden; die zweite Hauptelektrode ist an das Gate eines ersten Transi­ stors 4 angeschlossen. Eine Bulk-Elektrode des Pho­ totransistors ist mit dem Versorgungspotential VDDA verbunden. Diese Verbindung wirkt wie eine parasi­ täre Source-Bulk-Diode, die in Sperrichtung zwi­ schen das Versorgungspotential VDDA und die zweite Hauptelektrode des Phototransistors geschaltet ist und ist deshalb in der Figur als eine derartige Di­ ode 30 dargestellt. Die Diode 30 stellt die aktive Fläche des Sensors dar und generiert den Photostrom in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke.

Der erste Transistor 4 ist mit einem zweiten Tran­ sistor 3 zwischen den zwei Versorgungspotentialen VSSA und VDDA in Reihe geschaltet. Ein Regeltransi­ stor 5 hat mit dem Versorgungspotential VDDA bezie­ hungsweise einem Ausgang IBD verbundene Haupt­ elektroden, sein Gate ist mit dem Ausgang IBD und dem Gate des zweiten Transistors 3 verbunden. Durch Einstellen eines aus dem Anschluß IBD gezogenen Stroms, zum Beispiel mit Hilfe eines Potentiometers (nicht gezeigt), läßt sich das Potential am Gate des zweiten Transistors 3 und somit die Verstärkung des Source-Folgers einstellen. Die Transistoren 3 und 5 bilden damit einen Stromspiegel.

Der Fototransistor 1 arbeitet in niedriger Inversi­ on, was die Wirkung hat, daß der hindurchfließende Fotostrom I_in proportional zur Beleuchtungsstärke, der Spannungsabfall am Fototransistor aber propor­ tional zum Logarithmus der Beleuchtungsstärke ist. Dieser logarithmische Zusammenhang gilt über 8 De­ kaden der Beleuchtungsstärke, was es ermöglicht, Bilder mit extrem großen Helligkeitsunterschieden zu verarbeiten. Dies ist insbesondere bei Anwendun­ gen in der Kraftfahrzeugtechnik erwünscht, wo oft Bilder mit extrem großen Helligkeitsunterschieden zu verarbeiten sein können, zum Beispiel bei Aus­ fahrten aus einem Tunnel, beim Fahren mit Gegenver­ kehr bei Dunkelheit oder im Fall von Sonnenreflexen an einem Bildgegenstand.

Um eine rauscharme Verarbeitung des Fotostroms zu ermöglichen, ist die zweite Hauptelektrode des Fo­ totransistors 1 an das Gate des ersten Transistors 4 angeschlossen, der als Spannungsfolger fungiert und am Punkt 2 ein Potential bereitstellt, dessen Änderungen denen des Gatepotentials exakt folgen, dessen Innenwiderstand aber erheblich geringer ist, so daß es über größere Entfernungen innerhalb eines Bildsensors mit mehreren Lichtsensorelementen der in Fig. 1 gezeigten Art übertragen werden kann, ohne daß die unvermeidlichen Kapazitäten der Über­ tragungsleitungen oder in diese eingestreute Stör­ signale das Erfassungsergebnis wesentlich verfäl­ schen. Der Punkt 2 hat somit die Funktion eines Ausgangs des Bildsensorelements. Ein Decodiertran­ sistor 8 ist zwischen den Punkt 2 und einen Ver­ knüpfungspunkt V_out geschaltet und ist über einen Decodereingang 10 adressierbar, um das Potential am Punkt 2 an den Verknüpfungspunkt V_out durchzuschal­ ten. Verknüpfungspunkte einer Vielzahl von Licht­ sensorelementen können so an einer gemeinsamen Bus­ leitung liegen.

Ein Bildsensor umfaßt eine Vielzahl von Lichtsensorelementen mit den oben mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Bestandteilen, sowie mit be­ kannten, über einen Adreßbus ansteuerbaren Zeilen- und Spaltendecodierschaltungen zum selektiven Akti­ vieren des Decodereingangs 10. Dieser Aufbau er­ laubt es, anders als zum Beispiel bei den verbrei­ teten CCD-Elementen, selektiv einzelne Ausschnitte eines aufgenommenen Bildes abzufragen, und zwar, ohne dabei die von dem Bildsensor aufgezeichnete Helligkeitsinformation zu zerstören.

Weitere wichtige Elemente des Lichtsensorelements aus Fig. 1 sind ein Initialisierungs- und Reset- Transistor (im folgenden kurz IR-Transistor) 6 und ein Initialisierungs-/Reset-Schalter 9. Ein analo­ ges Speicherelement 7 kann, wie die Figur zeigt, als Teil des Lichtsensorelements vorgesehen sein, es kann aber auch ein Speicherelement außerhalb des Lichtsensorelements vorgesehen sein und jeweils mehreren Lichtsensorelementen zugeordnet sein, wie an späterer Stelle erläutert wird.

Zur Erläuterung der Funktionen des IR-Transistors 6, des Speicherelements 7 und des I/R-Schalters 9 wird zunächst auf Fig. 2 eingegangen. Diese zeigt einen typischen zeitlichen Verlauf des Potentials am Punkt 2, wie er im Laufe eines Verfahrens zum Betreiben eines Bildsensors nach der Erfindung auf­ tritt. Am Zeitpunkt T₀ hat das Potential am Punkt 2 den Wert V_T0, der für die von dem Fototransistor zu­ vor aufgenommene Lichtmenge repräsentativ ist. Die­ ser Wert liegt zwischen Grenzen V_MIN und V_MAX, von denen der erste dem Dunkelstrom des Fototransistors und der zweite der Vollaussteuerung entspricht. Zum Zeitpunkt T₀ wird über den Decodiereingang 10 der Decodiertransistor 8 aufgeschaltet und der Span­ nungswert V_T0 an eine nachgeordnete Verarbeitungs­ schaltung ausgegeben. Gleichzeitig wird das Spei­ cherelement 7 aktiviert, so daß der Spannungswert V_T0 darin gespeichert wird. Zum Zeitpunkt T_R wird das Lichtsensorelement zurückgesetzt, indem ein Aufschaltpuls an das Gate des IR-Transistors 6 ge­ geben wird, so daß dieser durchlässig wird und das an seiner ersten Hauptelektrode über den normaler­ weise in der in Fig. 1 gezeigten Stellung befind­ lichen I/R-Schalter 9 anliegende Potential VDDA an den Fototransistor 1 übertragen wird. Das Potential von Punkt 2 nimmt daraufhin den Wert V_Reset an, der größer ist als V_MAX, also außerhalb des Dynamikbe­ reichs des betreffenden Lichtsensorelements liegt.

Das Potential von Punkt 2 kann auch innerhalb des Dynamikbereichs liegen, wenn der I/R-Schalter 9 nicht an VDDA, sondern an einem anderen Potential liegt.

V_Reset wird ebenfalls von der nachgeordneten Verar­ beitungsschaltung erfaßt, diese bildet daraufhin die Differenz zwischen V_Reset und V_T0, um so zu einem Meßwert für die Beleuchtungsstärke des betreffenden Lichtsensorelements zu gelangen, der im wesentli­ chen frei von Fixed Pattern Noise ist (correlated double sampling).

Dieses Rücksetzen hat zur Folge, daß das beleuch­ tungsabhängige Potential an der zweiten Hauptelek­ trode des Fototransistors 1 weit von dem Pegel ent­ fernt ist, der den vorliegenden Beleuchtungsver­ hältnissen entspricht. Um diesen letzteren Pegel allein durch den Fotostrom im Fototransistor 1 zu erreichen, sind lange Zeiten erforderlich, da der Fototransistor sich in schwacher Inversion befin­ det, der Fotostrom also äußerst gering ist, gleich­ zeitig aber die lichtempfindliche Floating Source des Transistors eine große Fläche und damit eine nicht zu vernachlässigende Kapazität hat. Dieser Sachverhalt ist in Fig. 2 durch die punktierte Kurve 20 veranschaulicht. Diese benötigt die Zeit­ spanne t₁, um einen Wert V_T1 zu erreichen, der der Beleuchtungsstärke im Zeitintervall ΔT entspricht.

Um diese Zeitspanne zu verkürzen, ist vorgesehen, daß am Zeitpunkt T_I der I/R-Schalter 9 aus der in Fig. 1 gezeigten Position zeitweilig in seine zweite Position umgeschaltet wird, in der er den IR-Transistor 6 mit einem Ausgang des Speicherele­ ments 7 verbindet, an welchem der zuvor gespeicher­ te Wert V_T0 anliegt. Mit Hilfe eines zweiten Schalt­ pulses auf dem Eingang IR wird dieser Wert vom IR- Transistor 6 auf die zweite Hauptelektrode des Fo­ totransistors 1 übertragen. Der Zeitaufwand hierfür ist vernachlässigbar gegenüber der Zeit, die benö­ tigt wird, um den entsprechenden Wert allein mit Hilfe des Fotostroms wieder herzustellen. Da die Differenz zwischen V_T0 und V_T1 allein der Änderung der Beleuchtungsstärke am Fototransistor zwischen Arbeitszyklen der Schaltung entspricht und somit wesentlich kleiner ist als die Differenz zwischen V_Reset und V_T1, ist auch die Zeit t₂, die benötigt wird, damit sich ein im wesentlichen stationäres Potential am Punkt 2 einstellt, wesentlich geringer als t₁. Dadurch ist es möglich, die Abtastzyklen des Lichtsensorelements drastisch zu verkürzen und dementsprechend die Bildrate des Bildsensors her­ aufzusetzen.

Überraschenderweise ist der Faktor, um den die Bildwiederholrate heraufgesetzt werden kann, sogar größer, als allein aus dem Vergleich der in Fig. 2 dargestellten Zeitintervalle t₁ und t₂ zu erwarten wäre. Der Grund dafür ist, daß mit steigender Bild­ widerholrate in der Regel auch die Helligkeitsdif­ ferenzen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ab­ tastzyklen abnehmen und schon aus diesem Grunde die Zeit, die zum Erreichen eines neuen stationären Po­ tentials am Punkt 2 erforderlich ist, abnimmt.

Fig. 3 zeigt schematisch einen Bildsensor nach der vorliegenden Erfindung. Er umfaßt im wesentlichen eine matrixförmige Anordnung von m Zeilen und n Spalten, wobei jedes Element der Matrix ein Licht­ sensorelement wie in Fig. 1 dargestellt ist. Spal­ ten- und Zeilendecoder 12, 13 sind in bekannter Weise an einen Adreßbus 11 angeschlossen, um in Ab­ hängigkeit von einer auf dem Adreßbus spezifizier­ ten Adresse das entsprechende Lichtsensorelement über seinen Decodiereingang 10 zu adressieren und es zu veranlassen, die an seinem Punkt 2 anliegende Spannung auf eine Sammelleitung 14 auszugeben, von denen jede an die Ausgänge aller Lichtsensorelemen­ te einer Spalte angeschlossen ist. Die Inhalte der einzelnen Lichtsensorelemente können so zeilenweise parallel ausgelesen werden. Die Sammelleitungen 14 führen zu einer sogenannten CTS (für Correlated Triple Sampling)-Schaltung 15, welche die Abtastung der einzelnen Zellen entsprechend dem oben be­ schriebenen Verfahren steuert, indem sie in einem ersten Abtastschritt die an den Punkten 2 der ein­ zelnen Lichtsensorelemente anstehenden Potentiale abtastet und in einem jeweils jeder einzelnen Sam­ melleitung 14 beziehungsweise Spalte zugeordneten Speicherelement 7 abspeichert, einen Rücksetzpuls über eine Leitung 17 und den Zeilendecoder 13 an die Zellen einer Zeile sendet, in einem zweiten Ab­ tastschritt die daraufhin von den Zellen ausgegebe­ nen Potentiale abtastet und in einem dritten Schritt mit Hilfe einer Leitung 18 den I/R-Schalter 9 jedes Lichtsensorelements der Zeile umschaltet und das ausgegebene Potential mit dem für jedes Lichtsensorelement der Zeile einzeln in dem Spei­ cherelement 7 der entsprechenden Spalte gespeicher­ ten Wert überschreibt. Jedes Speicherelement wird so im Rahmen eines Bildzyklus im Zeitmultiplex nacheinander allen Lichtsensorelementen der Spalte zugeordnet.

Mit Hilfe eines Analogmultiplexers 16 verschachtelt die CTS-Schaltung 15 die erhaltenen Helligkeits­ signale zu einem Bildsignal, das zum Beispiel auf einem Monitor angezeigt werden und von einer Mu­ stererkennungsschaltung oder dergleichen weiterver­ arbeitet werden kann.

Fig. 4 zeigt eine weiterentwickelte Ausgestaltung des Lichtsensorelements aus Fig. 1. Elemente, die in gleicher Ausgestaltung und mit gleicher Funktion in dem Lichtsensorelement der Fig. 1 vorkommen, sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und brauchen nicht erneut detailliert beschrieben zu werden. Das Speicherelement 7 ist außerhalb des restlichen in Fig. 4 gezeigten Lichtsensorelements angeordnet und kann über Schalter 9 jeweils unter­ schiedlichen Lichtsensorelementen zugeordnet wer­ den, wie oben mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben.

Eine Diode 30 ist in Sperrichtung zwischen das Ver­ suchungspotential VDDA und einer Hauptelektrode des Fototransistors 1 geschaltet. Der Leckstrom dieser Fotodiode 30 fließt durch den Fototransistor 1 und einen mit diesem in Reihe geschalteten Transistor 31 zum zweiten Versorgungspotential VSSA ab. Zwei weitere Transistoren 32, 33 sind zwischen den zwei Versorgungspotentialen in Reihe geschaltet. Der Transistor 32 wird in derselben Weise wie der oben mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene Transistor 3 über den Transistor 5 und den über diesen Transi­ stor abgezogenen Ausgangsstrom IBD gesteuert. Die Transistoren 32 und 33 sind so dimensioniert, daß an dem Mittenpunkt 34 zwischen ihnen, der mit dem Gate des Fototransistors 1 verbunden ist, ein Po­ tential anliegt, das sicherstellt, daß der Fo­ totransistor 1 ständig in schwacher Inversion be­ trieben wird.

Dies bedingt gleichzeitig, daß auch die Transisto­ ren 31 und 33 in schwacher Inversion arbeiten.

Wenn der Fotostrom steigt, erhöht sich das Potential am Mittenpunkt 35 zwischen dem Fototran­ sistor 1 und dem Transistor 31, an den das Gate des Transistors 33 angeschlossen ist. Durch den Ver­ stärkungsfaktor des Transistors 33 steigt das Po­ tential am Mittenpunkt 34. Dementsprechend nimmt die Gate-Source-Spannung des Fototransistors 1 zu. Durch diese Rückkopplung ändert sich das Gatepoten­ tial des Transistors 4 wesentlich schneller und stärker, als dies bei der Schaltung nach Fig. 1 der Fall ist. Die Schaltung nach Fig. 4 ermöglicht deshalb je nach Bedürfnis des Anwenders die Kon­ struktion von schnelleren Bildsensoren oder solchen mit verkleinerten und dementsprechend dichter inte­ grierten Lichtsensorelementen.

Claims (13)

1. Verfahren zum Betreiben eines Bildsensors mit einer Mehrzahl von Lichtsensorelementen, bei dem die Schritte

• a) Abgreifen eines für eine von dem Lichtsensorele­ ment aufgenommene Lichtstärke repräsentativen ersten Signalpegels an einem Ausgang (2) des Lichtsensorelements,
• b) Rücksetzen des Lichtsensorelements und Abgreifen eines resultierenden zweiten Signalpegels

für jedes Lichtsensorelement ausgeführt werden, ge­ kennzeichnet durch den Schritt

• a) Initialisieren des Ausgangs (2) des Lichtsensor­ elements auf einen in Funktion des abgegriffenen ersten Signalpegels gewählten Signalpegel, bevor Schritt a wiederholt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der in Funktion des ersten Signalpegels gewählte Signalpegel gleich dem ersten Signalpegel ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der aus dem Rücksetzen resultie­ rende Signalpegel außerhalb oder innerhalb des Dy­ namikbereiches des Lichtsensorelements liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtsensorelement einen Fototransistor (1) oder eine Fotodiode um­ faßt, der/die bei schwacher Inversion betrieben wird.

5. Bildsensor mit einer Mehrzahl von Lichtsensore­ lementen, die jeweils einen Ausgang (2) zum Ausge­ ben eines für eine von dem Lichtsensorelement auf­ genommene Lichtstärke repräsentativen Signalpegels aufweisen, und einem Rücksetz-Schaltungselement (9) zum Rücksetzen der Lichtsensorelemente anhand eines für alle Lichtsensorelemente gleichen Rücksetzsi­ gnals (VDDA), gekennzeichnet durch ein Initialisie­ rungs-Schaltungselement (9) zum Initialisieren des Ausgangs (2) auf einen Pegel, der für jedes Licht­ sensorelement durch ein von dem Initialisierungs- Schaltungselement (9) empfangenes Steuersignal vor­ gebbar ist.

6. Bildsensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Lichtsensorelement einen Fototransi­ stor (1) oder eine Fotodiode umfaßt, der/die bei schwacher Inversion arbeitet.

7. Bildsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Fototransistor eine Floating Source aufweist.

8. Bildsensor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß jedem Lichtsensorelement ein Verstärker (4) zugeordnet ist.

9. Bildsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verstärker (4) ein Spannungsfolger ist.

10. Bildsensor nach einem der Ansprüche 4 bis 9, mit wenigstens einem Speicherelement (7) zum Spei­ chern des für die Lichtstärke repräsentativen Si­ gnalpegels und zum Ausgeben des gespeicherten Si­ gnalpegels an das Initialisierungs- Schaltungselement (9).

11. Bildsensor nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Speicherelement (7) mit jeweils einem unter mehreren Lichtsensorelementen im Multi­ plex verbindbar ist.

12. Bildsensor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Speicherelemente (7) zu einem Speicherblock zusammengefaßt sind.

13. Bildsensor nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Lichtsensorelement ein Speiche­ relement umfaßt.