DE3223809A1 - Festkoerper-bildabtastvorrichtung - Google Patents

Description

Festkörper-Bildabtastvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Festkörper-Bildabtastvorrichtung für das Abtasten von Bildern.

Bei einem (zweldimensionalen) BildUbertragungs-Flächen-. sensor war im Falle des NTSC-Systems eine Anzahl von Zellen in der Längsrichtung eines Bildaufnahmebereichs gleich 245, nämlich ungefähr die Hälfte der Anzahl vun Abtastzeilen, so daß die Anzahl von Bildelementen, die in den jeweiligen Zellen gleichzeitig gespeichert werden konnten, entsprechend einem Teilbild gleich 245 war, da jede Zelle den Photoempfang und die Übertragung ausführte; einem Teilbild entsprechende Bilder wurden dadurch erzielt, daß eine Zwischenzeilen-^erschachtel.ung ausgeführt wurde, die das Auslesen einer dem einen Teilbild entsprechenden Signalladung, die darauffolgende Bildaufnahme unter Bewegen der wirksamen Photoempfangsfläche einer jeden Zelle und das nachfolgende Auslesen der dem einen Teilbild entsprechenden Größe umfaßt.

Ein derartiges System entspricht sehr gut dem NTSC-Fernsehsystem und kann trotz tier geringen Anzahl von Zellen eine hinsichtlich des Auflösungsvermögens hervorragende Bildqualität liefern.

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Andererseits wurden in den letzten Jahren auch Studien und Entwicklungsarbeiten hinsichtlich der Aufnahme von Bildern unter Einsatz einer Bildabtastvorrichtung wie einer Ladungskopplungsvorrichtung (CCD) statt des herkömmlichen Silbersalzfilms unter der Bezeichnung "Videostandbildkamera" oder "Videophotografie" sowie hinsichtlich der magnetischen Aufzeichnung der aufgenommenen Bilder ausgeführt. Wenn bei. einem derartigen System der herkömmliche Bildübertragungs-Flächensensor eingesetzt wird, besteht eine Unzulänglichkeit darin, daß bei dem Versuch der Aufzeichnung eines Vollbilds für die Erzielung hoher Bildqualität das sich ergebende Bild aus zwei Teilbildern besteht, die voneinander zeitlich geringfügig, nämlich um l/6o s hinsichtlich der Bestimmung der Fernsehsignalgeschwindigkeit abweichen und bei der Aufnahme eines Bilds eines bewegten Objekts nur ein unansehnliches bzw. unscharfes Bild erzielbar ist; falls zum Vermeiden dieser Erscheinung die Einzel-Teilbildaufzeichnung angewandt wird, ist die Auflösung in der vertikalen Richtung auf ungefähr die Hälfte verringert.

Im Hinblick auf diese Unzulänglichkeit des Stands der

Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine

Festkörper-Bildabtastvorrichtung zu schaffen, die für eine Videostandbildkamera geeignet ist.

Ferner soll mit der Erfindung eine Festkörper-Bildabtastvorrichtung geschaffen werden, mit der ein Bildsignal aus mehreren Teilbildsignalen von Bildern erzielbar ist, die zum gleichen Zeitpunkt aufgenommen sind.

Weiterhin soll die erfindungsgemäße Festkörper-Bildabtastvorrichtung sowohl für das Photografieren feststehender

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Bilder als auch für das Photografieren bewegter Bilder verwendbar sein.

Ferner soll mit der Erfindung eine für das Photografieren bewegter Bilder geeignete Festkörper-Bildabtastvorrichtung geschaffen werden, die ein Teilbildsignal mit hoher Auflösung ergibt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Bildübertragungs-

Ladungskopplun&svorrichtung als erstes Ausfuhrungsbeispiel der Festkörper-Bildabtastvorrichtung.

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht eines Teilbereiches

der Ladungskopplungsvorrichtung gemäß dem ersten 20

Ausführungsbeispiel.

Fig. 3 zeigt die Zustände innerer Potentiale der Ladungskopplungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 4 zeigt eine Ablauffolge bei der Verwendung der Bildabtastvorrichtung gemäß dem ersuen Ausführungsbeispiel zum Aufnehmen eines feststehenden Bilds bzw. zum Aufnehmen eines bewegten Bilds.

Fig. 5 ist ein Schaltbild einer Ansteuerungsschaltung der

Ladungskopplungsvorrichtung gemäß dem ersten Aus-• führungsbeispiel.

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Fig. 6A ist ein Zeitdiagramm von Signalen an verschiedenen Teilen der Schältung nach Fig» 5 bei dem Aufnehmen

eines feststehenden Bilds.
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Fig. 6b ist ein Zeitdiagramm von Signalen an verschiedenen Teilen der Schaltung nach Fig. 5 bei dem Aufnehmen eines bewegten Bilds.

Fig. 7 zeigt schematisch den Aufbau einer Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung als zweites Ausfuhrungsbeispiel der Festkörper-Bildabtastvorrichtung.

Fig. 8 ist eine schematische Ansicht eines Teilbereiches der Ladungskopplungsvorrichtung gemäß dem zweiten AusfUhrungsbeispiel.

Fig. 9 zeigt Zustände innerer Potentiale der Ladungskopplungsvi
spiel.

lungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbei-

Fig. Io zeigt eine Ablauffolge bei der Verwendung der BlIdabtastvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zum Aufnehmen eines feststehenden Bilds bzw. zum Aufnehmen eines bewegten Bilds.

Fig. 11 ist ein Schaltbild einer Ansteuerungsschaltung der Ladungskopplungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aus-

fUhrungsbeispiel.

Fig. 12A ist ein Zeitdiagramm von Signalen an verschiedenen Teilen der Schaltung nach Flg. 11 bei dem Aufnehmen

eines feststehenden Bilds.
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Pig. 12B ist ein Zeitdiagramm von Signalen an verschiedenen Teilen der Schaltung nach Fig. 11 bei dem Aufnehmen eines bewegten Bilds.

Die Flg. 1 zeigt den Aufbau einer Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung als erstes Ausfuhrungsbeispiel der Festkörper-Bildabtastvorrichtung. In der Fig. 1 ist mit 1 ein Bildaufnahmebereich der Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung (CCD) bezeichnet. In diesem Bildaufnahmebereich wird beispielsweise im Falle des NTSC-Systems die Anzahl von Zellen in der Vertikalrichtung gleich-einer Anzahl gewählt, die im wesentlichen gleich der Anzahl der Abtastzeilen ist, nämlich in der Größenordnung von 49o liegt. D.h.·, diese Ladungskopplungsvorrichtung hat eine Zellenanzahl, die ungefähr doppelt so groß ist wie diejenige bei den herkömmlichen Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtungen. Die Anzahl der Zellen in Horizontalrichtung liegt gewöhnlich in der Größenordnung von 39o, 57o oder 7°Ό, was .der Farbhilfsträgerfrequenz entspricht. Von diesen Zellen sind in der Fig. 1 neun Elemente bzw. vier Elemente gezeigt. 2 ist eine Elektrode, die dazu dient, an diesen Bildaufnahmebereich eine Spannung für den Lichtempfang und die Übertragung anzulegen. J5 ist ein Speicherbereich, in dem die Anzahl der Zellen in der Vertikalrichtung ungefähr der Hälfte der Anzahl im Bildaufnahmebereich entspricht und die Anzahl der Zellen in der Horizonuairichtung gleich derjenigen in dem Bildaufnahmebereich ist. Dementsprechend hat dieser Speicherbereich eine Zellenanzahl, die im wesentlichen gleich derjenigen der herkömmlichen Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung ist. Mit 4 ist eine Elektrode bezeichnet, an die eine Spannung für das Übertragen von Ladung angelegt wird. 5 ist ein Horizontalübertragungsregister, das als eine Reihe von LadungsUbertragungsbereichen aufge-

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baut ist, die eine Zellenanzahl hat, welche im wesentlichen gleich der Zellenanzahl in der Horizontalriohtung in dem Bildaufnahmebereicn oder dem Speicherbereich ist. Mit 6 ist eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung für das Übertragen der Ladung in dem Horizontalübertragungsregister 5 bezeichnet. Mit 7 ist ein Verstärker für das Umsetzen der aus dem Horizontal-Register 5 übertragenen Ladung in eine Ausgangsspannung bezeichnet.

Es gibt verschiedenerlei Ladungsübertragungs-Verfahren, wie beispielsweise die Verfahren mit Einzelphasenansteuerung, Zweiphasenansteuerung, Dreiphasenansteuerung, Vierphasen- !5 ansteuerung uswj bei dem Aufbau der Ladungskopplungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel kann irgend eines dieser Verfahren angewandt werden, wobei beispielsweise das Einzelphasenansteuerunßs-Verfahren das in der US-PS

k 229 752 beschriebene sein kann.
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Die Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf die Bildabtastvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel. In der Fig. 2 sind mit 2o Kanalsperren zum Verhindern des Übertretens von Ladung zwischen den Zellen in der Horizontalrichtung bezeichnet, während ein gestrichelter Abschnitt 21 ein Poly-Silizium-Elektroden-Abschnitt bzw. ein Abschnitt einer Elektrode aus Poly-Silizium bzw. polykristallinem Silizium in dem Bildaufnahmebereich ist; dieser Elektrodenabschnitt 21 hat einen ersLen Bereich I und einen zweiten Bereich II, die sich voneinander hinsichtlich des Potentialzustands in dem Silizium unterscheiden. Mit 22 ist eine in dem Silizium gebildete virtuelle bzw. Scheinelektrode bzw. ein Scheinelektrodenabschnitt bezeichnet, in welchem in dem Silizium ein dritter Bereich III und ein vierter Bereich IV gebildet sind, die voneinander hin-

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sichtlich des Potentialzustands verschieden sind. Der erste bis vierte Bereich bilden eine Zelle in der Vertikalrichtung. Abschnitte 24 und 25 sind jeweils gleichartig wie die Abschnitte 21 bzw. 22 des Bildaufnahmebereichs aufgebaut. Die an den Abschnitten 24 und 25 gespeicherten Ladungsmengen betragen jedoch ungefähr das Doppelte der an den Abschnitten

21 und 22 gespeicherten Mengen.
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Die Fig. 3 zeigt die Zustände innerer Potentiale der Ladungskopplungsvorrichtung mit dem in Fig. 2 gezeigten Aufbau. Mit Jo sind die Poly-Silizium-Elektroden des Bildaufnahmebereichs entsprechend dem Abschnitt 21 nach Fig. 2 bezeichnet. Alle Elektroden des Bildaufnahmebereichs sind miteinander verbunden, wobei an die Elektroden eine Spannung für die Ladungsübertragung angelegt werden kann. Der Abschnitt unterhalb diesen Elektroden ist gemäß der Beschreibung im Zusammenhang mit der Flg. 2 in einen ersten und einen zweiten Potentialbereich aufgeteilt, von denen der erste Bereich I ein höheres Potential als der zweite Bereich II hat.

Die gestrichelten Linien in Fig. 3 zeigen die Zustände bei hohem negativem Potential an den Elektroden 3o, während die ausgezogenen Linien die Potentiale in dem Falle zeigen, daß die Potentiale der Elektroden J>o geringfügig negativ oder positiv sind.

Das Potential an dem Scheinelektrodenabschnitt. 22 nach Fig.

2 ist so gewählt, daß gemäß der Darstellung in Fig. Z> der dritte Bereich III ein geringfügig höheres Potential als der vierte Bereich IV hat. Das Potential an diesem Abschnitt hängt nicht von der an die Elektroden 3o angelegten Spannung

ab, sondern wird ständig konstant gehalten. Demnach wird 35

beim Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die Poly-

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Silizium-Elektroden Ladung gespeichert, die aufeinanderfolgend durch das Anlegen einer impulsaruigen Spannung übertragen wird.

In der Fig. 3 sind 32 Poly-Silizium-Elektroden des Speicherbereichs. Die inneren Potentiale dieses Speicherbereichs sind im wesentlichen gleichartig zu denjenigen des Bildaufnahmebereichs gebildet.

Ein erster bis vierter Bereich des Speicherbereichs ist entsprechend dem ersten bis vierten Potentialbereich des Bildaufnahmebereichs als I', II¹, III¹ bzw. IV¹ bezeichnet.

In der Fig. 3 ist 33 ein Horizontalübertragungsregister, dessen eine Seite mittels einer Kanalsperre abgeschlossen ist. In der Fig. 3 bezeichnet 3^ den Potential zustand des Kanalsperrenbereichs.

Anhand der Fig. 1 bis 3 wird nun die Ladungsbewegung beschrieben.

Die in dem Bildaufnahmebereich gespeicherte Ladung wird ₂g durch das Anlegen einer Impulsspannung an die Elektroden 3o übertragen, so daß sie in den vierten Potentialbereich des Abschnitts 25 nach Fig. 2 gelangt. Wenn zu diesem Zeitpunkt an die Elektroden 3o ein geringfügig negatives oder positives Potential angelegt wird, wird der durch die ausgezogenen Linien in Fig. 3 dargestellte Potentialzustand herbeigeführt, so daß die Ladung aus dem vierten Bereich über den ersten Bereich in den zweiten Bereich eintritt. Wenn dann an die Elektroden 3o ein hohes negatives Potential angelegt wird, wird die Ladung aus dem zweiten Bereich II über den Bereich III' in denBereich IV¹ übertragen. Wenn

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zu diesem Zeitpunkt an den Elektroden 32 des Speicherbereichs ein geringfügig negatives oder positives Potential anliegt, haben die Potentiale der Bereiche I¹ und II' einen Abfall gegenüber dem Potential des Bereichs IV¹, so daß die Ladung aus dem Bei-eich IV¹ zu dem Bereich II¹ übertragen wird. Wenn an die Elektroden 32 des Speicherbereichs wiederholt eine impulsartige Spannung angelegt wird, wird der

¹P vorstehend beschriebene Übertragungsvorgang wiederholt und die zu dem Speicherbereich übertragene Ladung zu dem Horizontalübertragungsregister übertragen. Danach wird mittels eines gleichartigen Vorgangs auch in dem HorizontalUbertragungsregister die Ladung ausgelesen. Der Aufbau des Horizontalübertragungsregisters ist im wesentlichen gleichartig einem' mit 123 bezeichneten Übertragungsregister nach Fig. 8, Jedoch ist die Vertikalrichtung mittels einer Kanalsperre abgeschlossen, so daß die Übertragung nur in der

Horizontalrichtung erfolgt.
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Anhand der Fig. Λ (a) und (b) wird nun die Betriebsweise beim Betreiben der Bildabtastvorrichtung als tatsächliche Kamera beschrieben. Die Fig. 4 (a) zeigt die Betriebsbedingungen beim Betreiben der Bildabtastvorrichtung als

Videostandbildkamera zur Erzielung von Standbildern, während die Fig. h (b) die Bedingungen beim Betreiben der Bildabt astvorrichtung als herkömmliche Videokamera zum Erzielen von fortlaufenden bzw. Laufbildern (bewegten Bildern) zeigt.

Ein Zustand (a-1) nach Fig. K (a) stellt einen Gesamtlöschzustand dar, bei dem die dui-ch einen Dunkelstrom oder dergleichen unmittelbar vor dem Belichtungsvorgang gespeicherte unerwünschte Ladung über eine Überstrahlungsschutz-Senke

(Drain) oder durch Betreiben der Ladungskopplungsvorrichtung 35

mit hoher Geschwindigkeit entladen wird. Dann wird ein nijsht

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gezeigter Verschluß betätigt, woraufhin der Zustand auf den Belichtungszustand, nämlich einen Speicherzustand (a-2)

des Bildaufnahmebereichs 1 wechselt.

Nach dem Schließen des Verschlußes wechselt der Zustand auf einen Zustand (a-3), bei dem Ladungen wie beispielsweise in Zellen (1,1), (1,2), (1,5) und (1,4) nach Pig. I gespeicherte Signalladungen zu Zellen 114,1,1, £4,2J,E4,3i und L4,4l verschoben werden, die in den Zellen (2,1), (2,2), (2,3) und (2,4) gespeicherten Signalladungen zu den Zellen (1,1), (1,2), (1,3) und (1,4) verschoben werden und die in den anderen Bildelementen bzw. Bildelement-Zellen gespeicherten Signalladungen auf gleichartige Weise um die einer Zelle entsprechende Strecke in der Vertikalrichtung verschoben werden, Dies wird aufeinanderfolgend wiederholt, wodurch die Signalladungen als zeitlich serielle Signale in der Reihenfolge (1,1), (1,2), (1,3), (1,4); (2,1), (2,2), (2,3) ..., (ö,3), (ö,4)j (9,1), (9,2), (9,3), (y,4) aus dem Horizontalschieberegister bzw. Horizontalübertragungsregister ausgegeben werden. In diesem Fall können die Signalladungen auch mit einer von der Auslese-

„_ frequenz verschiedenen Frequenz übertragen werden, bis sich 25

die Signalladungen der Zellen (1,1) bis (4,4) aus den Zellen Cl,ll bis I4,4l herausbewegen.

Mittels des vorstehend beschriebenen Vorgangs kann für das ₃Q Speichern ein Standbildsignal erzielt werden, das einem einzelnenVollbild zum gleichen Zeitpunkt entspricht. Es wird nun die Betriebsweise beim Betreiben dieser Bildabtastvorrichtung als Videokamera für die gewöhnliche fortlaufende Photografie (Laufbildphotografie) beschrieben. Ein Zustand (b-l) nach Fig. 4 (b) stellt den dem Zustand (a-l) nach Fig. 4 (a) entsprechenden Gesamtlöschzustaud dar.

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Dieser Vorgang ist jedoch nicht unerläßlich, da im Falle " eines bewegten Bilds selbst dann, wenn ein dem ersten Einzel Teilbild entsprechendes Signal Rauschen enthält, das Signal lediglich einen Teil des ganzen darsuellt, und da dieser Teilbereich seitens des Aufzeichnungsgeräts so gestaltet werden kann, daß das Signal nicht als Aufzeichnungssignal herangezogen wird. Ferner ist in diesem Fall kein Verschluß erforderlich, während dagegen das Speichern und das Auslesen abwechselnd wiederholt werden, (b-2), (b-2)', ... stellen Speicherzustände dar, wobei mittels des Apostrophs das zweite Teilbild bezeichnet ist. D.h., die bei (b-2) gespeicherte Ladung wird bei (b-j5) ausgelesen und die bei (b-2)¹ gespeicherte Ladung wird bei (b-jj)' ausgelesen.

(b-4) ist ein Zustand, bei dem dxe in dem Bildaufnahmebereich gespeicherte Ladung zu dem Speicherbereich übertragen wird.

Die Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel hat in der Vex-tikalrichtung 49o Zellen im Bildaufnahmebereich und 245 Zellen im Speicherbereich, so daß sie sich von dor herkömmlichen Bildilbertragungs-Ladungskopplungiivorrlohturig hin:jlchtlich doa Betriebs Vorgangs der Übertragung der Ladung aus dem Bildaufnahmebereich zu dem Speicherbereich und des Zwischenzeilen-Verfahrens unterscheidet. Dieser BetriebsVorgang wird anhand der Fig. 1 beschrieben.

Bei dem ersten Teilbild werden die in den Zellen (1,1), (1,2), (1,5) und (1,4) gespeicherten Ladungen zu den Zellen C²ML [4,2l,L4,3] und L4,43 des Speicherbereichs 3 übertragen. Darauf folgend werden gleichermaßen die Ladungen der Zellen (2,1), (2,2), (2,3) und (2,4) zu den Zellen

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£4,1], 14,2], [4,3] und 14,4.1 übertragen. Wenn die Gestaltung so getroffen ist, daß zu diesem Zeitpunkt keine Impulsspannung an dem Speicherbereich angelegt wird, sondern die vorangehend angelegte Spannung unverändert verbleibt, werden in diesen Zellen zwei Zeilen des Bildaufnahmebereichs addiert. Darauf folgend erfolgt in dem Speicherbereich die Übertragung bzw. Verschiebung um eine Zeile, wonach aur die vorangehend beschriebene Weise zwei Zeilen aus dem Bildaufnahmebereich übertragen werden. Wenn auf diese Weise das erste Teilbild ausgelesen ist und danach das nächste Teilbild ausgelesen wird, wobei die Ladungskopplungsvorrichtung so betrieben wird, daß die zu addierenden Zelleninhalte jeweils um eine Zeile verschoben werden, nämlich (2,1) und (3,1), (4,1) und (5,1) addiert werden, kann ein Signal unter Verschachtelung bzw. Zwischenzeilen-Zusammensetzung mit dem vorangehenden Teilbild erzielt werden.

In der Fig. 5 ist eine Ansteuerungsschaltung der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ladungskopplungsvorrichtung gezeigt, während in der Fig. 6 Zeitdiagramme für diese Schaltung gezeigt sind. Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel für die Ansteuerungsschaltung der Ladungskopplungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, die Fig. 6 A zeigt ein Zeitdiagramm für verschiedene Teile der Schaltung nach Fig. 5 bei dem Aufnehmen eines stehenden Bildes und die Fig. 6 B zeigt ein Zeitdiagramm für die verschiedenen Teile der

Schaltung nach Fig. 5 bei dem Aufnehmen eines bewegten Bildes. Die Figuren sind derart zu verstehen, daß bei hohen Pegeln von Taktimpulsen ^₁₁, Φγ■* und rf*u gemäß den Fig. 6A und 6b an die betreffende Elektrode ein geringfügig negatives oder positives Potential angelegt wird, während bei niedrigen Pegeln der Taktimpulse an die betreffende Elek-

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trode ein negatives Potential angelegt wird.

In der Fig. 5 ist 51 ein Startschalter; 52 bezeichnet eine monostablle Kippstufe; 53 bezeichnet einen Taktoszillator, der Taktimpulse mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt; 5^ ist ein Zähler; 55 ist ein Festspeicher, der entsprechend dem Zählwert des Zählers die Taktimpulse φ_ΛΛ, φ_Λ-τ und φ_Λ]. αϊ ι.? ι¹*

erzeugt und der so programmiert ist, daß er die in den Fig.

6A und öB gezeigten Impulssignale erzeugt. 56 ist ein Umschalter zum Umschalten zwischen Standbildaufnahme (S) und Laufbildaufnahme (M); 57 ist ein RS-Flip-Flop; 58 ist eine Verschluß-Treiberschaltung; 59 bis 6l sind Ladungskopplungsvorrichtungs-Treiberschaltungen; mit 62 ist ein Verschluß bezeichnet, während mit 63 ein Objektiv bezeichnet it.t.

Wenn der Startschalter 51 betätigt wird, erzeugt die monostabile Kippstufe 52 einen Impuls SP, wodurch der Inhalt des Zählers 5²I- gelöscht wird. Der Zähler 5^ führt entsprechend den Taktimpulsen aus dem Taktoszillator 53 einen HochzählungsVorgang aus. Der Zählwert des Zählers 5^ wird als Eingangssignal an den Festspeicher (ROM) 55 angelegt, der jeweils entsprechend der mittels des Umschalters 56 gewählten Aufnahmeart der Verschluß-Treiberschaltung 5Ö und den Treiberschaltungen 59 und 6l Signale zuführt. Wenn der Umschalter 56 auf einen Kontakt S geschaltet ist, gibt

_g0 der Festspeicher 55 Signale entsprechend dem Zeitdiagramm in Fig. 6a ab. Wenn der Umschalter 56 auf einen Kontakt M geschaltet ist, gibt der Festspeicher 55 Signale entsprechend dem Zeitdiagramm in Fig. 6B ab. D.h., in dem Festspeicher 55 sind eine Tabelle zum Aufnehmen eines feststehenden Bildes und eine Tabelle zum Aufnehmen eines bewegten Bilds enthalten. Falls bei der Aufnahme des feststehenden Bildes

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bzw. Standbildaufnahme die ganze Signalladung einmal ausgelesen ist, ist der Betriebsvorgang beendet, so daß. daher von dem Festspeicher 55 ein Abschlußsignal STP abgegeben wird, um das Flip-Flop 57 zu setzen und dann den Zähler 54 in dessen Sperrzustand zu versetzen. Im Falle der Aufnahme des bewegten Bildes bzw. der Laufbildaufnahme wird gemäß der Darstellung in Fig. 6b der gleiche Auslesevorgang wiederholt, so daß daher kein Abschlußsignal STP abgegeben wird.

In der Fig. 6 ist VS ein Videoausgangssignal.

Anhand der Fig. 6A wird die Ansteuerung der Ladungskopplungsvorrichtung bei der Standbildaufnahme beschrieben. Zur Vereinfachung ist angenommen, daß gemäß der Darstellung in Fig. 1 der Bildaufnahmebereich der Ladungskopplungsvorrichtung neun Vertikal-Zellen und vier Horizontal-Zellen aufweist. Zuerst werden die in dem Bildaufnohmebereich und dem Speicherbereich gespeicherten Ladungen entladen.

An die Elektrode des Dildaufnahmebereichs 1 werden neun Taktimpulse φ., angelegt, so daß die Ladungen in dem BiIdaufnahmebereich zu dem Speicherbereich 3 Übertragen werden. Während die neun Taktimpulse φ., abgegeben werden, werden vier Taktimpulse φ.-, an die Elektrode des Speicherbereichs 3.angelegt, so daß die Dunkelstromkomponente aus dem Speicherbereich 3 zu dem Horizontalübertragungsregister 5 übertragen wird. Darauffolgend werden vier Taktimpulse φ-~ an die Elektrode 4 des Speicherbereichs 3 angelegt, so daß die von dem Bildaufnahmebereich 1 zu dem Speicherbereich 3 übertragene Ladung zu dem Horizontalubertragungsregister 5 übertragen wird. Jedesmal dann, wenn ein Taktimpuls φ*-, erzeugt wird, werden vier Taktimpulse φ, u an die Elektrode

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des HorizontalUbertragungsregisters 5 abgegeben, -wodurch die Ladung aus dem Horizontalübertragungsregister 5 über den Verstärker 7 ausgegeben wird. Bei dem beschriebenen AusfUhrungsbeispiel erfolgt der Löschvorgang an der Ladungskopplungsvorrichtung einmal fiir eine jede Zelle, jedoch werden einige Löschvorgangszyklen notwendig, wenn ein großer Teil der Ladung zurückbleibt. Der Zustand wechselt

JO auf den Zustand (a-2); wenn dann von dem Festspeicher 55 ein Signal SD für das öffnen des Verschlußes abgegeben wird, wird der Verschluß 62 geöffnet, so daß der Bildaufnahmebereich 1 mit dem Objektbild . belichtet wird. Nachdem der Verschluß 62 für eine vorbestimmte Zeitdauer geöffnet war, wird er geschlossen, während inszwischen in den jeweiligen Zellen des Bildaufnahmebereichs 1 jeweils eine der Helligkeit des Objektbilds entsprechende Ladung gespeichert wird.

Nachdem der Verschluß geschlossen wurde, werden gleichzeitig vier Taktimpuläe ^,, und φ, ^ abgegeben, so daß die Ladungen der Zellen (1,1) bis (1,4) nach Fig. 1 in die Zellen Cl,IJ bis [1,41 übertragen werden, aus den Zellen (2,1) bis (2,4) zu den Zellen [2,1] bis Ϊ2,41 ....... aus den Zellen (4,1) bis (4,4) zu den Zellen £4,17 bis [4,41, aus den Zellen (5,1) bis (5,4) zu den Zellen (1,1) bis

(1,4), und aus den Zellen (y,l) bis (9,4) zu den

Zellen (5,1) bis (5,4) übertragen werden.

Danach werden von einem Zeitpunkt t,, an vier Taktimpulse jzf, j. abgegeben, so daß die unerwünschten Ladungen aus dem Horizontalübertragungsregister 5 abgegeben werden. Zu einem Zeitpunkt t,₂ werden die Taktimpulse jo,^ und jrf,, abgegeben, so daß die in den Zellen (1,1) bis (1,4) während der Belichtung gespeicherten Ladungen in das Horizontalübertragungsregister 5 übertragen werden und von einem Zeitpunkt t,·.

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an bei einem Impuls fi,u als Videoausgangssignal VS ausgegeben werden.

Wenn dieser Vorgang neunmal wiederholt wurde, sind alle während dex· Belichtung in dem Bildaufnahmebereich 1 gespeicherten Ladungen als Videoausgangssignal VS ausgegeben. Zu einem Zeitpunkt t,,- wird von dem Festspeicher das Abschlußsignal STP abgegeben, woraufhin der Vorgang der Ansteuerung der Ladungskopplungsvorrichtung beendet wird.

Die Betriebsweise während der Laufbildphotografie wird nun anhand der Fig. 6B beschrieben.

Zuerst wird der Startschalter 51 betätigt, so daß der Zähler 5^ gelöscht wird. Während der Dauer des Zustande (b-l) werden neun Taktimpulse ^₁₁ abgegeben, so daß die

gesamte Ladung aus dem Bildaufnahmebereich 1 zu dem Speicherbereich 3 übertragen wird. Bei jedem zweiten Taktimpuls JZ^₁₁ wird ein Taktimpuls fiy, abgegeben, wodurch die Ladung aus dem Speicherbereich j5 zu dem Horizontalübertragungsregister 5 übertragen wird. Während der Periode (b-2) werden die Taktimpulse ^₁₂. erzeugt, so daß die gesamten unerwünschten Ladungen beseitigt werden. Ferner wird während der Periode (b-2) der Belichtungsvorgang an dem Bildaufnahmebereich 1 ausgeführt. Darauf folgend wird während der Periode (b-4) die in dem Bildaufnahmebereich 1 gespeicherte Signal-

ladung zu dem Speicherbereich 3 übertragen. Zu einem Zeitpunkt tp. werden gleichzeitig der Ansteuerungs-Taktimpuls φ.« für den Bildaufnahmebereich 1 und der Ansteuerungs-Taktimpuls fiyy, für den Speicherbereich > ausgegeben, wonach

bis zur Abgabe des Taktimpulses φ_Λ-, ein weiterer Taktimpuls

^

jrf., abgegeben wird, so daß daher die Ladungen der Zellen

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(1,1) bis (1,4) nach Fig. 1 und die Ladungen der Zellen (2,1) bis (2,4) nach Fig. 1 in den Zellen [A,Ij bis C4,4j zusammengefügt und gespeichert werden. Gleichermaßen werden die Ladungen der Zellen (2,1) bis (3,4) und (4,1) bis (4,4)

, , (7,1) bis (7,4) und (ö,l) bis (ö,4) in den Zellen

[4,13 bis C4,4] addiert und gespeichert. Während der Periode (b-4) werden fünf Taktimpulse φ'.-^ abgegeben, so daß daher die zusammengesetzten Ladungen aus den Zellen (1,1) bis (1,4) und (2,1) bis (2,4) in dem Horizontalübertragungsregister bzw. Horizontalschieberegister 5 gespeichert werden, während die anderen zusammengefügten Ladungen in den Zellen £1,1"3 bis U,4J, L2,U bis L2,4J und {3,Ij bis

.15 L5»43 des Speicherbereichs 3 gespeichert werden. Die nicht mit anderen. Ladungen zusammengeführten Ladungen aus den Zellen (y,l) bis (y,4) werden in den Zellen [ 4,1 J bis Ϊ4,4] gespeichert. Danach wechselt der Zustand auf die Auslese-Periode (b-2)¹ für das erste Teilbild. Die Auslese-Periode (b-2)¹ entspricht gemäß den vorangehenden Ausführungen der Speicherungs-Periode für das zweite Teilb,ild, wobei während dieser Periode das Einspeichern in den Bildaufnahmebereich 1 erfolgt. Hinsichtlich des Speicherbereichs 3 werdern zuerst an die Elektrode des Horizontalübertragun₆sregisters Taktimpulse ^,^ angelegt, so daß die in dem Horizontalübertragungsregister 5 gespeicherten zusammengefügten Ladungen aus den Zellen (1,1) bis (1,4) und (2,1) bis (2,4) ausgelesen werden. Darauf folgend werden die addierten Ladungen aus .den Zellen (3,1) bis (3,4) und (4,1) bis (4,4) ausgelesen. Schließlich werden die Ladungen aus der Zelle (9,1) bis (9*4) ausgelesen. Dieses Signal wird jedoch nicht als Videoausgangssignal VS verwendet.

Darauf'folgend wechselt der Zustand auf die zweite (b-4)-Periode, so daß die Ladungen für das zweite Teilbild in den Speicherbereich 3 übertragen werden. Zu diesem Zeitpunkt

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wird ein von dem Betriebsvorgang bei der ersten Periode (b-4) verschiedener Betriebsvorgang ausgeführt. Zu einem Zeitpunkt t^ wird nämlich ein Taktimpuls ^₁, abgegeben, so daß die Ladungen aus den Zellen (1,1) bis (1,4) zu den Zellen [4,l1 bis 14,43 übertragen werden. Darauf folgend werden zu einem Zeitpunkt t^c die Ladungen aus dem Bildaufnahmebereich Zeile für Zeile übertragen. Dann werden zu einem Zeitpunkt tp, Taktimpulse ^,. und φ.-, gleichzeitig abgegeben, so daß die zusammengefügten Ladungen aus den Zellen (2,1) bis (2,4) und (3,1) bis (3,4) in den Zellen C4,ll bis t4,43 gespeichert werden. Danach erfolgt ein gleichartiger Betriebsvorgang, wodurch die Ladungen aus den Zellen (1,1) bis (1,4) in das Horizontalübertragungsregister eingespeichert werden, die zusammengefaßten Ladungen aus den Zellen (2,1) bis (2,4) und (3,1) bis (3,4) in die Zellen 1,1 bis 1,4 eingespeichert werden usw. und schließlich die zusammengefaßten Ladungen aus den Zellen (0,1) bis (8,4) und (9,1) bis (9,4) in den Zellen L4.Π bis £4,4 j eingespeichert werden. Dann werden die in dem Speicherbereich 3 gespeicherten Ladungen für das zweite Teilbild während der Periode (b-2) ausgelesen. Dabei werden mittels der ersten vier Taktimpulse /zi, u die Ladungen aus den Zellen (1,1) bis (1,4) ausgelesen, so daß diese daher nicht als Videoausgangssignal herangezogen werden.

Die Betriebsvorgänge (b-2)—»-(b-4)—*- (b-2) '--*- (b-4) werden gemäß der vorangehenden Beschreibung wiederholt.

Die Fig. 7 zeigt der Aufbau einer Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung als zweites Ausführungsbeispiel der Festkörper-Bildabtastvorrichtung.

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In der Fig. 7 bezeichnet lol einen Bildaufnahmebereich der Ladungskopplungsvorrichtung. Bei diesem Bildaufnahmebereich ist beispielsweise im Falle des NTSC-Systems die Anzahl der Zellen in der vertikalen Richtung auf eine Anzahl gewählt, die im wesentlichen gleich der Anzahl der Abtastzeilen ist, nämlich in der Größenordnung von 4yo liegt. D.h., diese Ladungskopplungsvorrichtung hat eine Zellenanzahl, die ungefähr das Doppelte derjenigen der herkömmlichen Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung ist. Als Zellenanzahl in der Horizontalrichtung im Bildaufnahmebereich lol wird üblicherweise eine der Farbhilfsträgerfrequenz entsprechende Anzahl, nämlich eine Anzahl in der Größenordnung von 39° oder 57o gewählt.

Bei dem Bildaufnahmebereich lol nach Fig. 7 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem neun Elemente in der vertikalen Richtung und vier Elemente in der horizontalen Richtung angeordnet sind. In der Fig. '{ ist Io2 eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung für den Lichtempfang und die Übertragung an diesen Bildaufnahmebereich.

In der Fig. 7 bezeichnet lo^ einen Speicherbereich, bei dem in der vertikalen Richtung die Anzahl der Zellen ungefähr die Hälfte derjenigen bei dem Bildaufnahmebereich ist, während in der' horizontalen Richtung die Anzahl der Zellen gleich derjenigen im Bildaufnahmebereich lol ist. Demgemäß hat dieser Speicherbereich eine Zellenanzahl, die gleich derjenigen des Speicherbereichs der herkömmlichen Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung ist.

Mit Io4 ist in der Fig. 7 eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung für die Ladungsübertragung an den Speicherbereich wie bei dem Bildaufnahmebereich bezeichnet.

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In der Fig. 7 ist Io5 ein HorizontalUbertragungsregister, das einen Ladungsübertragungsbereich mit einer Reihe von Zellen in einer Anzahl aufweist, die im wesentlichen gleich der Anzahl der Zellen des Bildaufnahmebereichs oder des Speicherbereichs in der horizontalen Richtung ist.

Mit Io6 in Fig. 7 ist eine Elektrode für das Anlegen einer Spannung für die Ladungsübertragung an das HorizontalUbertragungsregister Io5 bezeichnet.

Io7 in Fig. 7 ist ein Verstärker zum Umsetzen der von dem HorizontalUbertragungsregister Io5 her übertragenen Ladung in eine Ausgangsspannung.

Diese Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung zeigt hinsichtlich des Aufbaus gegenüber dem herkömmlichen Ladungsübertragungs-Flächensensor keine großen Unterschiede mit der Ausnahme, daß die Anzahl der Zellen des Bildaufnahmebereich in der vertikalen Richtung doppelt so groß wie diejenige bei dem herkömmlichen Flächensensor ist. Ein großer Unterschied zwischen der Ladungskopplungsvorrichtung und dem Flächensensor besteht jedoch darin, daß in der Ladungskopplungsvorrichtung zwischen dem Bildauf-

„_. nahmebereich lol und dem Speicherbereich lojü ein im wesentliehen mit dem HorizontalUbertragungsregister Io5 identisches zweites HorizontalUbertragungsregister lob angebracht ist. Mit Io9 ist eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung für das Übertragen der Ladung in dem zweiten Hori-

3Q zontalübertragungsregister bezeichnet, während Ho ein Verstärker zum Umsetzen der übertragenen Ladung in eine Spannung ist.

Es gibt verschiedenerlei Ladungsübertragungs-Verfahren wie die Einzelphasenansteuerung, die Zweiphasenansteuerung, die Dreiphasenansteuerung, die Vierphasenansteuerung usw., von

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denen jede anwendbar ist; zur Vereinfachung der Beschreibung werden jedoch nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 8 die Gestaltungen des zweiten HorizontalUbertragungsregisters Io8 und des Speicherbereichs lo^ mit der Einzelphasenansteuerung als Beispiel beschrieben.

Das hier genannte Einzelphasenansteuerungs-Verfahren ist in der US-PS 4 229 752 beschrieben, so daß hier die einzelnen Schritte dieses Verfahrens nicht erläutert werden müssen.

In der Fig. b bezeichnet 12o eine Kanalsperre zum Verhindern des Übertretens von Ladung zwischen den Zellen in der Hori-

zontalrichtung.

121 ist eine Poly-Silizium-Elektrode des Bildaufnahmebereichs bzw. eine Elektrode aus polykristallinem Silizium, wobei der Abschnitt, an dem diese Elektrode angebracht ist, einen

Bereich A und einen Bereich B umfaßt, die voneinander hinsichtlich des Potentialzustands in dem Silizium verschieden sind. 122 ist ein Abschnitt, in dem in dem Silizium eine virtuelle bzw. Scheinelektrode gebildet ist. Der Abschnitt

122 umfaßt einen Bereich C und einen Bereich D, die von-25

einander hinsichtlich des Potentialzustands in dem Silizium verschieden sind.

In der vertikalen Richtung besteht eine Zelle aus diesen Bereichen A, B, C und D.

Mit 123 ist der Abschnitt des zweiten Horizontalübertragungsregisters bezeichnet. In diesem Abschnitt hat eine Elektrode aus polykristallinem Silizium die Form von durch die Strichlierung dargestellten Kammzähnen, wobei der Bereich unterhalb

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dieser Elektrode in Bereiche A¹, B¹ und A" aufgeteilt ist, die sich hinsichtlich des Potentialzustands unterscheiden. Die Bereiche A' und A" sind hinsichtlich des Potentials gleich, jedoch voneinander durch eine Kanalsperre getrennt. Bereiche C¹ und D' sind auf das gleiche Potential wie der Scheinelektroden-Abschnitt 122 des Bildaufnahmebereichs gelegt. 124 und 125 sind gleichartig wie die Abschnitte 121 bzw. 122 des Bildaufnahmebereichs aufgebaute Abschnitte. Die in den Abschnitten 124 und 125 gespeicherten Ladungsmengen betragen ungefähr das Doppelte der in den Abschnitten 121 und 122 gespeicherten.

Die Fig. 9 zeigt die Zustände innerer Potentiale der Ladungskopplungsvorrichtung mit dem in Fig. ti gezeigten Aufbau.

In der Fig. 9 sind mit 13o die dem Abschnitt 121 nach Fig. ö entsprechenden Elektroden des Bildaufnahmebereichs bezeichnet, die alle gemeinsam so geschaltet sind, daß an sie

eine Spannung für die Ladungsübertragung angelegt wird. Der Bereich unterhalb der Elektroden 1^o ist in die Bereiche A und B gemäß der Beschreibung in Verbindung mit der Fig. aufgeteilt, wobei der Bereich A einen höheren Potentialzustand als der Bereich B hat. Die gestrichelten Linien in

Fig. 9 zeigen den Zustand bei hohem negativen Potential der Elektroden 13o, während die ausgezogenen Linien die Potentiale bei einem geringfügig negativen oder positiven Potential der Elektroden 13o zeigen.

Das Potential des Scheinelektroden-Abschnitts 122 nach Fig. Ö ist in dem Bereich C geringfügig höher als im Bereich D, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Das Potential in diesem Abschnitt hängt nicht von der an die Elektroden 13o angelegten Spannung ab, sondern isu ständig konstant gehalten. 35

Falls folglich an die Elektroden Ij5o eine vorbestimmte

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Spannung angelegt wird, wird Ladung gespeichert, während beim Anlegen einer impulsartigen Spannung an die Elektroden 13o Ladung übertragen wird, was jedoch nicht weiter erläutert werden muß.

In der Fig. 9 ist 131 die Elektrode des zweiten Horizontalübertragungsregisters. Diese Elektrode ist von den anderen Elektroden gesondert, so daß an sie eine unabhängige Spannung angelegt werden kann. Das innere Potential dieses zweiten Horizontalübertragungsregisters entspricht dem unterhalb der Elektrode I31 in Fig. 9 gezeigten.

In der Fig. 9 sind die Elektroden des Speicherbereichs mit 132 bezeichnet. Die inneren Potentiale dieses Speicherbereichs sind denjenigen des Bildaufnahmebereichs gleichartig. Mit 133 ist die Elektrode des ersten Horizontalübertragungsregisters Io5 nach Fig. 7 bezeichnet. Das erste Horizontal-Übertragungsregister ist,im Aufbau dem zweiten Horizontalübertragungsregister gleichartig, unterscheidet sich von diesem jedoch darin, daß es an einer Seite mittels einer Kanalsperre abgeschlossen ist. Mit 13^ ist der Potentialzustand dieser Kanalsperre gezeigt. Nachstehend wird die Funktion der Ladungen in dem zweiten Horizontalübertragungsregiscer beschrieben. Die in dem Dereich B des Bildaufnahmebereichs gespeicherte Ladung wird in ihren Potentialen in den Bereichen A und B gemäß der Darstellung durch die gestrichelten Linien in Fig. 9 durch das Anlegen einer Im-

pulsspannung mit negativem Potential an die Elektroden angehoben und in den Potentialsenken-Bereich des Abschnitts 122 nach Fig. B übertragen. Wenn zu diesem Zeitpunkt an der Elektrode 131 des zweiten HorizontalUbertragungsregisters ein geringfügig negatives oder positives Potential angelegt . .

ist, nehmen die Potentiale der Bereiche A und B die durch

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die ausgezogenen Linien in Fig. 9 dargestellten Potentialzustände an, so daß die Ladung aus dem Bereich D über den Bereich Λ' in den Bereich B¹ gelangt. Wenn darauf folgend an die Elektrode I3I ein hohes negatives Potential angelegt wird, nehmen die Potentiale der Bereiche A' und B' die durch die gestrichelten Linien gezeigten Zustände an, so daß die Ladung aus dem Bereich B¹ über den Bereich C' (der ein durch die gestrichelte Linie dargestelltes vorbestimmtea Potential hat) zu dem Bereich D¹ übertragen (der ein durch die gestrichelte Linie dargestelltes vorbestimmtes Potential hat). Wenn zu diesem Zeitpunkt an die Elektroden 132 des Speicherbereichs eine geringfügig negative oder positive Spannung angelegt wird, fallen gemäß der Darstellung durch die ausgezogenen Linien die Potentiale von dem Bereich D¹ zu den Bereichen A'" und B" hin ab, so daß die Ladung aus dem Bereich D' über den Bereich A¹" zu dem Bereich B" übertragen wird.

Die auf diese Weise zu dem Bereich B" des Speicherbereichs übertragene Ladung wird über den Bereich C" zu dem Bereich D" übertragen, da durch das Anlegen einer impulsartigen üpanriung mit negativem Potential an die Elektroden 1J52 des Speicherbereichs die Potentiale an den Bereichen A¹" und B" zu den mit den gestrichelten Linien dargestellten werden. Darauf folgend wird durch das Anlegen einer Impulsspannung als Ansteuerungssignal an die Elektroden I32 die gespeicherte Ladung in der Aufeinanderfolge B" —*-D" —^B" übertragen und schließlich zu dem ersten Horizontalübertragungsregister I05 übertragen, wonach sie über das erste Horizontalübertragungsregister Io5' ausgelesen werden kann. Der vorstehend beschriebene Ladungsfluß zeigt, daß der Betriebsablauf völlig demjenigen bei der herkömmlichen Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung gleichartig ist, das nicht das

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zweite Horizontalübertragungsregister hat.

Es wird nun der Ladungsfluß in dem Fall beschrieben, daß das Signal über das zweite HorizontalUbertragungsregister ausgelesen wird.

Bei dem vorangehend beschriebenen Betriebsvorgang wurde die zu dem Bereich D¹ übertragene Ladung durch das Anlegen eines geringfügig negativen oder positiven Potentials an die Elektroden 132 des Speicherbereichs zu dem Speicherbereich übertragen, jedoch wird an diese Elektroden eine

hohe negative Spannung angelegt, um die Potentiale der 15

Bereiche A'" und B" auf den durch die gestrichelten Linien gezeigten zu halten , und eine impulsartige Spannung an die Elektrode 1^1 für das zweite HorizontalUbertragungsregister angelegt, um die Potentiale der Bereich A" und B'

abwechselnd auf die durch die ausgezogenen Linien und die 20

durch die gestrichelten Linien dargestellten Zustände zu verschieben, wodurch die Ladung in dem Bereich D¹ zu A" —■*- B¹ —*-C' —*-D' in der horizontalen Richtung übertragen wird und über den Verstärker Ho nach Fig. 7 der Signalauslesevorgang erfolgt.
25

Zum Beschreiben des Betriebsvorgangs beim Betreiben der Bildabtastvorrichtung als tatsächliche Kamera wird nun auf die Fig. Io Bezug genommen.

Die Fig. Io (a) zeigt Betriebszustände beim Betreiben der Bildabtastvorrichtung als Videostandbildkamera, während die Fig. Io (b) die Betriebszustände beim Betreiben der Bildäbtastvorrichtung als Videokamera für die Aufnahme bewegter Bilder zeigt.

-34- .;'. ..DE 22-62^:-

Zunächst wird der Fall beschrieben, daß die Bildabtastvorrichtung als Videostandbildkamera betrieben wird.

Ein Zustand (S-I) nach Fig. Io (a) stellt einen Gesamtlöschzustand dar, bei dem die durch einen Dunkelstrom oder dergleichen gespeicherte Ladung unmittelbar vor dem Belichtungsvorgang über eine Überstrahlungsschutz-Senke abgejQ leitet wird oder bei dem die Ladungskopplungsvorrichtung mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben wird, um die Ladung nach außen zu führen und zu beseitigen.

Danach wird der Verschluß geöffnet, wobei der Zustand auf den Belichtungszustand, nämlich einen Speicherzustand (St2) des Bildaufnahmebereichs wechselt. Danach wechselt der Zustand auf einen Auslese-Zustand (S-j5) für das erste Teilbild an dem HorizontalUbertragungsregister Io8.

Bei dem Zustand (S-2) wird der Verschluß nach einer vorbestimmten Belichtungszejt geschlossen und in den jeweiligen, in Fig. 7 gezeigten Zellen ein Bildsignal (eine Ladung) gespeichert, wonach bei dem Zustand (S-3) die in den Zellen des Bildaufnahmebereichs gespeicherten Ladungen um jeweils zwei Zeilen in der Vertikalrichtung übertragen werden. D.h., bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 werden die in den Zellen (1,1) bis (1,4) gespeicherten Ladungen über das zweite HorizontalUbertragungsregister Io8 zu den Zellen £4, Il bis t4,4I des Speicherbereichs übertragen, während die in den Zellen (2,1) bis (2,4) gespeicherten Ladungen in das zweite HorizontalUbertragungsregister Io8 übertragen werden. Gleichermaßen werden die in den Zellen der anderen Zeilen gespeicherten Ladungen gleichfalls um zwei Zeilen verschoben. Dadurch werden die in <l<m Abschnitten (.5,1) bis (3,4), (4,1) bis (4,4), (5,1) bis (L),4), (6,1) bis (6,4), (7,1) bis (7,4), (8,1) bis (8,4) und (y-, 1) bis (9,4) gespeicherten Ladungen

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jeweils zu den Abschnitten (1,1) bis (1,4), (2,1) bis (2,4), (3,1) bis (3,4), (4,1) bis (4,4), (5,1) bis (5,4), (6,1) bis (6,4) und (7,1) bis (7,4) übertragen.

Nachdem die Ladungen auf diese Weise um zwei Zeilen verschoben wurden, werden die zu dem zweiten Horizontalübertragungsregister loB übertragenen Ladungen über den Verstärker Ho nach außen abgegeben. Dadurch werden die auf die vorangehend beschriebene Weise zu dem Horizontalübertragungsregister Io8 übertragenen gespeicherten Ladungen, nämlich die während der Belichtung in den Zellen (2,1) bis (2,4) gespeicherten Ladungen in serieller Weise ausgegeben.

Danach werden die in den Zellen des Bildaufnahmebereichs gespeicherten Ladungen erneut um zwei Zeilen verschoben. Dadurch werden die zu den Zellen bzw. dem Abschnitt (1,1) bis (1,4) übertragenen Ladungen, nämlich die während der Belichtung in den Zellen ,(3,1) bis (3,4) gespeicherten Ladungen über das Horizontalübertragungsregister zu den Zellen C4,Il bis L4,43 des Speicherbereichs verschoben, während die zu den Zellen bzw. dem Abschnitt (2,1) bis (2,4) übertragenen Ladungen, nämlich die während der Belichtung in den Zellen (4,1) bis (4,4) gespeicherten Ladungen zu dem Horizontalübertragungsregister Io8 übertragen werden. Ferner werden zu diesem Zeitpunkt die zu den Zellen in einer jeweiligen Zeile des Speicherbereichs Io3 übertragenen Ladungen um eine Zeile verschoben. Demzufolge werden die zu-

vor zu den Zellen C4,l3 bis E4,4] übertragenen Ladungen, nämlich die während der Belichtung in den Zellen (1,1) bis (1,4) gespeicherten Ladungen zu den Zellen L 3,13 bis I3,4J verschoben. Danach erfolgt erneut das Auslesen der zu dem Horizontalübertragungsregister übertragenen Ladungen, wodurch die in das Horizontalübertragungsregister Io8 über-

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tragenen und gemäß der vorangehenden Beschreibung während der Belichtung in den Zellen (4,1) bis (4,4) gespeicherten Ladungen in serieller Weise ausgegeben werden. Danach erfolgt abwechselnd das Verschieben der in den Zellen des Bildaufnahmebereichs lol gespeicherten Ladungen um zwei Zeilen und das Verschieben der zu den Zellen des Speicherbereichs Ioj5 übertragenen Ladungen um eine Zeile sowie

]O das Auslesen der zu dem Horizontalübertragungsregister Io8 übertragenen Ladungen, wodurch von dem zweiten Horizontalübertragungsregister Io8 aufeinanderfolgend die während der Belichtung in den Zellen (2,1) bis (2,4), (4,1) bis (4,4), (6,1) bis (6,4) und (8,1) bis (8,4) gespeicherten Ladungen abgegeben werden. D.h., es'wird das Auslesen des ersten Teilbilds vorgenommen. Ferner werden die während der Belichtung in den Zellen (1,1) bis (1,4), (3,1) bis (3,4), (5,1) bis (5,4) und (7, l) bis (7,4) gespeicherten Ladungen jeweils zu den Zellen Cl,U bis L1,4],[2,13 bis [2,4], [3,1] bis C 3,4] und C4,l] bis C4,4,l des Speicherbereichs übertragen. Nachdem der erste Teilbild-Auslesevorgang auf diese Weise ausgeführt wurde, wechselt der Zustand auf das Auslesen des zweiten Teilbilds, nämlich auf den Zustand (3-4). Bei dem Zustand (S-4) werden die in die Zellen einer jeden Zeile des Speicherbereichs übertragenen Ladungen um eine Zeile verschoben, wonach die zu dem ersten Horizontalübertragungsregister Io5 verschobenen Ladungen ausgelesen werden, wodurch von dem ersten Horizontalübertragungsregister die während der Belichtung in den zellen (1,1) bis (1,4), (3,1) bis (3,4), (5,1) bis"(5,4), (7,1) bis (7,4) und (y,l) bis (9,4) gespeicherten Ladungen abgegeben werden, so daß das Auslesen des zweiten Teilbilds abgeschlossen wird.

-37- ■ DE 2262

Auf diese Weis« ist es mit der Festkörper-BildabtastVorrichtung möglich, wie bei dem gewöhnlichen Fernseh-Betriebsvorgang die einem zum gleichen Zeitpunkt aufgezeichneten Vollbild entsprechenden Bildsignale als Bildsignale des ersten Teilbilds und danach als Bildsignale des eingeschobenen bzw. versetzten zweiten Teilbilds auszulesen. Dabei arbeitet das zweite Horizontalübertragungsregister Io8 gleichzeitig als Horizontalübertragungs-Schieberegister und Paralleleingabe/Parallelausgabe-Schieberegister.

Es wird nun die Punktionsweise bei dem Betreiben der Bildabtastvorrichtung als gewöhnliche Videokamera für die Abgäbe von Videosignalen für bewegte Bilder bzw. Laufbilder beschrieben.

Ein Vorgang M-I nach Fig. Io (b) entspricht dem Vorgang S-I nach Fig. Io (a). Dieser Vorgang ist jedoch nicht unerläßlich bzw. nicht unbedingt erforderlich.

In diesem Fall ist kein Verschluß notwendig, während das Speichern und das Auslesen gleichzeitig wiederholt werden. M-2, M-2', .... stellen Speicherzustände dar, wobei mit dem Apostroph das zweite Teilbild bezeichnet ist. D.h., die bei dem Vorgang M-2 (für das erste Teilbild) gespeicherte Ladung wird bei dem Vorgang M-3 ausgelesen, während die bei dem Vorgang M-2^T (für das zweite Teilbild) gespeicherte Ladung bei dem Vorgang M-3¹ ausgelesen wird.

Der Vorgang M-4 stellt einen Vorgang dar, bei dem die in dem Bildaufnahmebereich gespeicherten Ladungen zu dem Speicherbereich verschoben werden.

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Die BildUbertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung gemäß diesem zweiten AusfUhrungsbeispiel hat in der vertikalen Ricntung im Bildaufnahmebereich 49o Zellen und im Speicherbereich ?A'j Zellen, so daß sie sich von der herkömmlichen Dlldübertragurigs-Ladungskopplungsvorrichtung hinsichtlich des Ladungsübertragungsvorgang von dem Bildaufnahmebereich zu dem Speicherbereich und hinsichtlich des Zwischenzeilen-¹^ bzw. Zeilensprung-Verfahrens unterscheidet. Dieser Vorgaig wird nachstehend anhand der Fig. 7 beschrieben.

Nachdem bei dem Vorgang M-2 die Belichtung und die Speicherung erfolgten, werden zuerst bei dem Vorgang M-4 die

¹^ in dem Bildaufnahmebereich gespeicherten Ladungen zu dem Speicherbereich verschoben. Bei diesem Verschiebevorgang werden die in den Zellen, (1,1), (1*2), (1,3) und (1,4) gespeicherten Ladungen über das zweite Horizontalübertragungsregister Io8 zu den Zellen 14,13, i.4,2 Ί, 14,33 und C4,41 des Speicherabschnitts Ioj5 übertragen. Darauf folgend werden die Ladungen aus den Zellen (2,1), (2,2), (2,3) und (2,4) gleichermaßen zu den Zellen t4,lJ, 14,21, t4,j5J und 14,41 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wird an den Speicherbereich keine Impulsspannung angelegt, so daß die während der Belichtung in den Zellen (1,1) bis (1,4) gespeicherten Ladungen in den Zellen t4,l3 bis C.4,4] festgehalten werden. Dadurch werden die in zwei Zeilen des Bildaufnahmebereichs, nämlich den Zeilen (1,1) bis (1,4) und (2,1) bis (2,4) gespeicherten Ladungen in den Zellen C4,1] bis L4,43 addiert.

Darauf folgend wird eine Zeile des Speicherbereichs verschoben, d.h., es werden die in den Zellen C4,13 bis C4,43 addierten Ladungen zu den Zellen [3,11 bis l3,43 übertragen und es werden auf die vorangehend beschriebene Weise zwei Zeilen des Bildaufnahmobereichs, nämlich die während der

-39- DE 2262

Belichtung in den Zellen (3,1) bis (3,4) und (4,1) bis (4,4) gespeicherten Ladungen wieder in die Zellen C 4,1"] bis "C4,4-l übertragen und dort addiert. Danach werden auf die gleiche Weise der Vorgang des Verschiebens einer Zeile des Speicherbereichs und der Vorgang des Übertragens zweier Zeilen des Bildaufnahmebereichs zu den Zellen [4,1I bis Ü4,4] und des Addierens in diesen wiederholt, wodurch die zusammengefaßten Ladungen aus den Zellen (1,1) bis (1,4) und (2,1) bis (2,4) zu den Zellen C1,1J bis Cl,41 des Speicherbereichs, die zusammengefaßten Ladungen aus den Zellen (3,1) bis (3,4) und (4,1) bis (4,4) zu den Zellen C2,IJ bis [2,4J übertragen werden, die zusammengefaßten Ladungen aus den Zellen (5,1) bis (5,4) und (6,1) bis (6,4) zu den Zellen L 3, I^ bis C3,4.1 übertragen werden und die zusammengefaßten Ladungen aus den Zellen (7,1) bis (7,4) und (8, 1) bis (8,4) zu den Zellen C4,lJ bis L4,4J übertragen werden.

Danach wechselt der Vorgang auf die Vorgänge M-2¹ und M-3, wobei die Belichtungs-und Speicherungsvorgänge ausgeführt werden, während zugleich die gemäß der vorangehenden Beschreibung in den Speicherbereich Io3 verschobenen Signale Zeile für Zeile zu dem Horizontalübertragungsregister Io5

übertragen weiden und die zu dem Horizontalübertragungsregister übertragenen Signale aus dem Horizontalübertragungsregister abgegeben werden. Dadurch erfolgt das Auslesen des ersten Teilbilds.

Nachdem das Auslesen des ersten Teilbilds auf diese Weise abgeschlossen wurde, erfolgt bei M-4 das Übertragen der in dem Bildaufnahmebereich lol gespeicherten Ladungen zu dem Speicherbereich Io3 durch den Vorgang M-2'. Dies stellt

den Auslesevorgang für das zweite Teilbild dar, so daß da-35

her die Übertragung und die Addition zweier Zeilen des Bild-

-4 0- -'-- "DK 22*62

aufnahmebereichs erfolgt, während die Zellen um eine Zeile verschoben werden, wenn die Ladungen aus dem Bildaufnahmebereich lol zu den Zellen 1"4,Il bis L4,4 J übertragen werden.

D.h., für das zweite Teilbild werden jeweils die in den Zellen (2,1) bis (2,4) und den Zellen (3,1) bis (3,4) gespeicherten Ladungen, die in den Zellen (4,1) bis (4,4) und den Zellen (5,1) bis (5,4) gespeicherten Ladungen und die in den Zellen (6,1) bis (6,4) und den Zellen (7,1) bis (7>4) p.oupelchcrten Ladungen zu den Zellen 1.4,1] bis (14,4J übertrafen und in dienen addiert, wobei die Jeder Zelle des Speicherbereichs zugeführten Ladungen übertragen und gespeichert werden. Danach werden durch den Vorgang M-3¹ die in dem Speicherbereich Io3 gespeicherten Ladungen über das Horizontalübertragungsregister Io5 ausgegeben, wodurch das Auslesen des zweiten Teilbilds abgeschlossen wird. Wenn zwei Zeilen der Bildaufnahmebereich-Zellen auf diese Weise addiert werden, sind der Vorgang der ersten Übertragung und der Addition und der Vorgang der zweiten Übertragung und der Addition um eine Zeile versetzt, wodurch ein mit dem ersten Teilbild verschachteltes bzw. verschränktes Signal erzielbar ist und die Bildaufnahme wie bei einer Videokamera ausgeführt werden kann.

Dabei wird das zweite Ilorizontalübertragungsregister Io8 als ein Paralleleingabe/Parallelausgabe-Schieberegister eingesetzt, während es keine Horizontalübertragungsfunktion

hat.

Die Ladungen in den Zellen des Bildaufnahmebereichs werden für jeweils zwei Zeilen addiert und in den Zellen des Speicherbereichs gespeichert, so daß daher die erforderliche 35

Speicherkapazität einer jeden Zelle des Speicherbereichs

I NACHGEREtCHTj

-41 - DE 2262

ungefähr diedoppelte Speicherkapazität einer jeden Zelle des Bildaufnahmebereichs ist. Sobald ferner die Anzahl der Zellen größer ist, deren Inhalt addiert wird, muß die Speicherkapazität einer jeden Zelle des Speicherbereichs dementsprechend größer gewählt werden. Falls jedoch die Bildabtastvorrichtung ausschließlich für die Aufnahme von Standbildern eingesetzt wird, kann die Speicherkapazität IQ im Speicherbereich im wesentlichen gleich der Speicherkapazität im Bildaufnahmebereich sein.

Die Fig. 11 zeigt ein Beispiel der Ansteuerungsschaltung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel. In der Fig. 11 sind hinsichtlich der Funktion den Elementen nach Fig. 5 gleichartige Elemente mit den gleichen Bezugszeichen und einem Apostroph bezeichnet. Die Fig. 12A und 12B sind Zeitdiagramme von Signalen an verschiedenen Teilen der Schaltung nach Fig. 11 bei der Standbildphotografie bzw. der Laufbildphotografie. In der Fig. 12 stellen die hohen Pegel von Taktimpulsen /^,, ', /^₁O* ^iV ^un<^ ^i 4' •'•'ür die Ansteuerung der Ladungskopplungsvorrichtung den Zustand dar, bei dem an die betreffende Elektrode ein geringfügig negatives oder positives Potential angelegt wird, während der niedrige Pegel dieser Taktimpulse zeigt, daß an die betreffende Elektrode ein hohes negatives Potential angelegt wird. In der Fig. 11 ist 7o eine Ladungskopplungsvorrichtungs-Treiberschaltung zur Abgabe der Taktimpulse 0,^ für die Ansteuerung des zweiten Horizontalübertragungsregisters Io8, Die Funktionen der verschiedenen Teile der Schaltung nach Fig. 11 sind im wesentlichen denjenigen der Teile der Schaltung nach Fig. 5 gleichartig, jedoch enthält der Festspeicher 55' Umsetzungstabellen für die Standbildphotografie und die Laufbildphotografie, die in den Zeitdiagrammen in den Fig. 12A und 12B gezeigt sind.

j NAOHQEREIOHTJ

-42- DK 226?

Die Betriebsweise bei der Stahdbildphötografie wird nachstehend anhand der Pig. 12A beschrieben.

Wenn der Startschalter 51' betätigt wird, wird ein Startimpuls SP¹ abgegeben und der Zähler 54¹ gelöscht, woraufhin der Zähler 54' die Ausgangstaktimpulse des Taktoszillators 53' hochzählt. Das Ausgangssignal des Zählers 5^' liegt als Eingangssignal an dem Pestspeicher 55' an, der Signale entsprechend dem Zeitdiagramm in Pig. 12A abgibt, da der Umschalter 56' auf den Kontakt S geschaltet ist. Zuerst werden während der Periode (S-I) die Ladungen aus den jüweilip.en Zellen dor LadungskopplungMivorrlchtung

^lb entfernt. Daher werden gemäß der Darstellung d_er Taktimpulse ^₁-,' Taktimpulse ^₁₁' und ^₁₂ mit einer Frequenz, die doppelt so hoch ist wie diejenige der Taktimpulse )ί. ', an die Elektroden des Speicherbereichs als geringfügig negatives oder positives Potential angelegt.

Daraufhin werden die Ladungen in den Zellen des Bildaufnahmebereichs lol aus jeweils zwei Zellen in der Vertikalrichtung addiert und zu den Zeilen ^^es Speicherbereichs übertragen. Die Ladungen werden aufeinanderfolgend mittels der Taktimpulse /zf,-,' aus dem Horizontalübertragungsregister Io5 ausgelesen. Wenn das Löschen beendet ist, wechselt der Betriebsvorgang auf den Vorgang bzw. die Periode (S-2), wobei der Verschluß 6j>' geöffnet wird, wodurch der Bildaufnahmebereich lol belichtet wird und in einer jeden Zelle

desselben Ladung gespeichert wird. Darauf folgend wird der 30

Verschluß 63' geschlossen, woraufhin der Belichtungsvorgang abgeschlossen ist und .der Betriebsablauf auf die Periode (S-3) für das Auslesen des ersten Teilbilds übergeht. Zuerst werden bei einem geringfügig negativen oder positiven Potential der Elektroden des Speicherbereichs Io3 zwei Taktimpulse ^₁₁' und jz$₁₂ abgegeben, so daß die Ladungen

NACHGEREIOHTJ ~⁴³~ ^{DE 2262}

aus den-Zellen (1,1) bis (1,4) zu den Zellen t4,lJ bis L4,4]übertragen werden, während die Ladungen aus den Zellen (2,1) bis (2,4) zu dem zweiten Horizontalübertragungsregister Io8 übertragen werden. Bei diesem Zustand erhalten die Elektroden des Speicherbereichs Ioj5 ein hohes negatives Potential. D.h., zwischen dem zweiten Horizontalübertragungsregister Io8 und dem Speicherbereich Ioj5 wird eine Pouentialsperre bzw. Kanalsperre gebildet. Durch vier während dieses Zustands angelegte Taktimpulse φ^_η werden die wähx'end der Belichtung in den Zellen (2,1) bis (22,4) gespeicherten Ladungen über den Verstärker Ho aus dem zweiten Horizontalübertragungsregister Io8 ausgelesen. Darauf folgend wird die Potentialsperre zwischen dem zweiten Horizontalübertragungsregister Io8 und dem Speicherbereich Io3 beseitigt und es werden zwei Taktimpulse φ.,' und φ, ρ abgegeben, wodurch die Ladungen aus den Zellen (3,1) bis (5,4) zu den Zellen [A,1J bis L4,4] übertragen werden und die Ladungen aus den Zellen (4,1) bis (4,4) zu dem zweiten Horizontalübertragungsregister Io8 übertragen werden.

Diese Betriebsvorgänge werden wiederholt, wodurch die Ladungen aus den Zellen (2,l)bis (2,4), (4,1) bis (4,4), (6,1) bxs (6,4), .... (8,1) bis (8,4) aufeinanderfolgend aus dem zweiten Horizontalübertragungsregister Io8 ausgelesen werden. D.h., es wird ein Videoausgangssignal VSl für das erste Teilbild ausgelesen. Zu diesem Zeitpunkt werden mittels der Taktimpulse ^, ' die während der Belichtung in den Zellen ¹^

(1,1) bis (1,4) gespeicherten Ladungen zu dem Horizontalübertragungsregister Io5 übertragen, während die Ladungen aus den anderen ungradzahligen Zeilen in dem Speicherbereich Ioj5 gespeichert werden.

nachqereioht

^{DE 2262}

Darauf folgend wechselt der Betriebsablauf auf die Periode (S-4) für das Auslesen des zweiten Teilbilds. Während der Periode (S-²O wird durch vier Taktimpulse fi-,η', die bei jewells einem Taktimpuls rf./ abgegeben werden, aus dem Horizontalübertragungsregister Io5 über den Verstärker Io7 ein Videoausgangssignal VS2 für das zweite Teilbild ausgelesen. D.h., es werden aufeinanderfolgend die während der Belichtung in den Zellen (1,1) bis (1,4), (3,1) bis (3,²Oj .... und (9,1) bis (9,²O gespeicherten Ladungen ausgelesen. Abschließend wird nach der Ausgabe der Ladung der Zelle (9,4) das Abschlußsignal STP¹ abgegeben, so daß der Zähler 54' seinen ZählVorgang beendet.

Anhand der Fig. 1-2B wird nun die Betriebszeitsteuerung bei der Laufbildphotografie beschrieben.

Zuerst wird der Startimpuls SP* ausgegeben und damit die 2Q Löschungs-Periode (M-I) eingeleitet. Durch Taktimpulse rf./ wird die Potentialsperre zwischen dem zweiten Horizontalübertragungsregister Io8 und dem Speicherbereich lo^ aufgehoben, so daß die Ladungen aus dem Bildaufnahmebereich lol aufeinanderfolgend zu dem Speicherbereich Io3 verschoben werden.

Während der nachfolgenden Belichtungs-Periode (M-2) für das erste Teilbild werden die in dem Speicherbereich Io3 gespeicherten Ladungen aufeinanderfolgend mittels der Taktimpulse rf,/ und rf./ über den Verstärker Io7 aus dem Horizontalübertragungsregister Io5 ausgegeben.

Während der Übertragungs-Periode (M-4) werden zu gleichen Zeiten neun Taktimpulse ^₁₁' und /z$₁₂ abgegeben und mittels Taktimpulsen ]6,-,^x die Potentialsperre zwischen dem zweiten

I NACHeERE₁QHTl "^ ' °^E

Horizontalübertragungsregister lob und dem Speicherbereich Io3 aufgehoben, wodurch über das zweite Hörizontalübertragungsregister I08 Ladungen zu dem Speicherbereich I03 übertragen werden. Während erste und /,weite Impulse Pl und P2 der neun Taktimpulse ^₁₁' und /zf.p ausgegeben werden, ist die Potentialsperre aufgehoben, so daß daher die Ladungskombinationen aus den Zellen (1,1) und (2,1), (1,2) und (2,2), (1,3) und (2,3), (1,²O und (2,4) nach Fig. 7 in den Zellen £4,Ij bis Γ 4,43 zusammengeführt und gespeichert werden. Danach werden auf gleichartige Weise addierte Ladungen aus den Zellen (3.1) und (4,1) in der Zelle [4,11 gespeichert und dann addierte Ladungen aus den Zellen (5,1) und (b,l) in der Zelle L4,ll gespeichert. Wenn die Periode(M-4) abgeschlossen ist, sind die zusammengesetzten Ladungen aus den Zellen (1,1) bis (1,4) und (2,1) bis (2,4) in dem Horizontalübertragungsregiater Io5 gespeichert, während die zusammengefaßten Ladungen aus den Zellen (3,1) bis (3,4) und (4,1) bis (4,4) in den Zellen Cl,ll bis Ll,4*3 gespeichert sind. Danach folgen gleichartige Betriebsvorgänge. Die Ladungen aus den Zellen (y,l) bis (9,4) werden in den Zellen [4,Il bis 14,41 gespeichert.

Dann wechselt der Betriebsablauf auf die Periode (M-2¹) des Auslesens des ersten Teilbildsignals übex·. Diese Periode ist zugleich die Belichtungs-Periode (M-3) für das zweite Teilbildsignal. Während dieser Periode werden die in dem Horizontalübertragungsregister Io5 und dem Speicherbereich I03 gespeicherten Ladungen mittels der Takeimpulse JZi₁-,' und tf.u* ausgelesen. Die Ladungen werden als Videoausgangssignal für das erste Teilbild verwendet, jedoch werden die während der Belichtung in die Zellen (9,1) bis (¹J,4) eingespeicherten Ladungen nicht herangezogen, da sie nicht zusammengesetzte bzw. addierte Ladungen darstellen.

j nachoereichtJ ~⁴6 -

ID]·: 226 2

Darauf folgend tritt der Betriebsablauf in die Periode (M-²I-' ) für die Übertragung des zweiten Teilbilds ein. Der Unterschied zwischen dem Betriebsablauf während der Periode (M-4¹) und dem Betriebsablauf während der Periode (M-4) für die Übertragung des ersten Teilbilds besteht darin, daß sich die Erzeugungsphase der Taktimpulse φ* von derjenigen, der Takuimpulse ^₁₁' und jzL_o unterscneidet. D.h., <·> während era Le Impulse Pl' der Taktitnpulse φ * und φ. ^ abgegeben werden, wird die Potentialsperre aufgehoben und es werden nur die Ladungen aus den Zellen (1,1) bis (1,4) zu den Zellen C4,1J bis £4,4j übertrafen. Darauf folgend

• wird bei der Abgabe zweiter und dritter Impulse Pp' und P-,¹ die Potentialsperre aufgehoben, während in den Zellen t'4, ll bis V4,4l die Ladungen aus den Zellen (2,1) bis (2,4) und (3,1) bis (3,4) zusammengeführt und gespeichert werden. Auf diese Weise sind beim Abschluß der Übertragungs-Periode (M-4¹) dxe während der Belichtung in die Zellen (1,1) bis (1,4) eingespeicherten Ladungen zu dem Horizontalübertragungsrcßistex* Io5 verschoben, während die während der Belichtung in die Zellen (2,1) bis (2,4) eingespeicherten Ladungen mit den Ladungen aus den Zellen (j5,l) bis (3*4) zusammengeführt und in den Zellen ΪΙ,ΙΪ bis ΐ. 1,4] gespeichert sind. Die während der Belichtung in die Zellen (8,1) bis (8,4) und (9,1) bis (9,4) eingespeicherten zusammengeführten Ladungen sind in den Zellen 114,1.1 bis [4,4] gespeichert.

Darauf folgend wechselt der Ablauf auf die Periode (M-3') des Auslesens des zweiten Teilbilds, in der auf die vorangehend beschriebene Weise mittels der Taktimpulse ^₁-Z¹ und φ. ^ das Signal für das zweite Teilbild abgegeben wird. Das erste Ausgangssigtial ist jedoch ein aus den während der Belichtung in die Zellen (l,l) bis (1,4) eingespeicherten

j NACHQEREtCHTl

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erzieltes Signal, so daß es sich hinsichtlich des Signalpegels von den anderen, durch das Zusammenführen erzielten Signalen unterscheidet und daher nicht eingesetzt wird. Das zweite Horizontalübertragungsregister I08 wird somit bei der Laui'bildphotografie nicht als Hozizontalübertragungsregister sondern als Paralleleingabe/Parallelausgabe-Schieberegister eingesetzt, nämlich auf genau die gleiche Weise wie die anderen Zellen.

Gemäß der vorangehenden Beschreibung werden bei der Festkörper-Bildabtastvorrichtung einem Vollbild entsprechende Bildsignale mit hoher Qualität erzielt, wenn die Vorrichtung als. Videostandbildkamera für die Aufnahme feststehender Bilder betrieben wird. Ferner können durch das Anbringen des zweiten Horizontalübertragungsregisters zwischen dem Bildaufnahmebereich und dem Speicherbereich die zum gleichen Zeitpunkt mittels des Bildaufnahmebereichs erzielten Bilder in der Form eines Vollbildsignals aus mehreren Teilbildern,· nämlich einem ersten und einem zweiten Teilbild ausgegeben werden. Dementsprechend ist die Bildabtastvorrichtung zur Aufnahme von Standbildern geeignet, wobei sie auch an das Fernseh-Zwischenzeilenverfahren angepaßt werden kann, so daß die nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung vereinfacht ist.

Im allgemeinen erfolgt die Zwischenzeilenabtastung bzw. Zeilensprungabtastung dadurch, daß während der Speicherungszeit für ein jedes Teilbild der Taktpegelzustand umgeschaltet wird; der mit der Poly-Silizium-Elektrode abgedeckte Bereich des Bildaufnahmebereichs hat jedoch geringe Empfindlichkeit, so daß daher die Zwischenzeilenwirkung schwierig zu erzielen ist. Ferner ergeben sich bei diesem Pegelzustand Unterschiede hinsichtlich des Ausmaßes des erzeugten

NACHGEREICHT I -4&- DE 2262

DunkelStroms, was zu sehr schlechten Bildern führt. Bei der Festkörper-Bildabtastvorrichtung gemäß den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden jedoch die in ver» tikal benachbarten Zellen gespeicherten Ladungen zusammengeführt und zu einem einem einzelnen Bildelement entsprechenden Signal gestaltet, was die Möglichkeit ergibt, Bildsignale hoher Qualität mit starker Zwischenzeilen-bzw. Zeilensprungwirkung zu erhalten, die darüber hinaus weniger von dem Dunkelstrom beeinflußbar sind.

Ferner werden die Signale für das erste und das zweite Teilbild dadurch erzielt, daß die Kombinationen für die Additionen bzw. ZusammenfUhrungen verändert werden, was zu der Mög-

lichkeit führt, für bewegte Bilder Videosignale zu erhalten, die dem Zwischenzeilen- bzw. Zeilensprung-Verfahren der Fernsehsignale entsprechen, sowie die nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung und die Aufzeichnungsschaltung zu vereinfachen. Insbesondere kann dann, wenn das Aufzeichnen der erzielten Signale erwünscht ist, die IVestkörper-Bildabtastvorrichtung in Verbindung mit einem herkömmlichen Fernsehsignal-Aufzeichnungsgerät eingesetzt werden, was außerordentlich vorteilhaft ist.

Darüberhinaus kann die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen sowohl für die Standbildphotbgrafie als auch für die Laufbildphotografie eingesetzt werden und bei jeder dieser beiden Aufnahmearten Zeilensprung-Videosignale liefern. Dies führt zu einer beträchtlichen Verringerung der Kosten der Bildabtastvorrichtung.

Wenn ferner das aufzunehmende Objekt nicht bewegt ist, ist es auch durch Umschalten des Taktpegelzustands für ein jedes Teilbild und Bewegen des Bildelements in eine Zelle

3 22 3309

JnA

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für das.jeweilige Teilbild möglich, Signale zu entnehmen, die zwei Bildern entsprechen.

Es wird eine Strahlungs-Abtastvorrichtung angegeben, die einen Strahlungssensor zum Erzeugen eines elektrischen Signals, eine Speichereinrichtung zum Speichern eines elektrischen Signals, eine Ubertragungs- und Ausleseeinrichtung,

._ die zwischen dem Sensor und der Speichereinrichtung angeordnet ist und die zum Übertragen eines elektrischen Signals von dem ,Sensor zu der Speichereinrichtung sowie . zum Auslesen eines elektrischen Signals aus dem Sensor ausgebildet ist, und eine Ausleseeinrichtung zum Auslesen

^j- eines elektrischen Signals aus der Speichereinrichtung 'aufweist.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Strahlungs-Abtastvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Strahlungs-Aufnahmevorrichtung (101) zum Erzeugen
   elektrischer Signale, die ein Muster empfangener Strahlung darstellen, eine Speichereinrichtung (103) zum Speichern der elektrischen Signale, eine Übertragungs- und Ausleseeinrichtung (108), die zwischen der Aufnahrneeinrichtung und der Speichereinrichtung angeordnet ist und die zum
   Übertragen elektrischer' Signale aus der Aufnahmeeinrichtung zu der Speichereinrichtung sowie zum Auslesen der
   elektrischen Signale aus der Aufnahmeeinrichtung ausgebildet ist, und eine Leseeinrichtung (105) zum Auslesen der elektrischen Signale aus der Speichereinrichtung.

   2. Strahlungs-Abtastvorrichtung mit Ladungskopplung, gekennzeichnet durch ein Strahlungs-Aufnahmefeld (101), das auf ein Strahlungsmuster durch Erzeugen eines elektrischen Ladungsmusters anspricht, ein Speicherfeld (103) zum Empfangen und zeitweiligen Speichern eines elektrischen Ladungsmusters, ein erstes Register (108), das zwischen dem Aufnahmefeld und dem Speicherfeld angeordnet ist und das zum Übertragen des elektrischen Ladungsmusters aus dem Aufnahmefeld zu dem Speicherfeld sowie zum Auslesen des elektri-

   A/22

   dresdner Bank (München) KIo. 3 939 8Ί4

   Bayer. Vorclnsbank (München) KIo 508 941

   Postscheck (München) Kto. Θ70-43-804

   -2- DE 2262

   sehen Ladungsmusters aus dem Aufnahmefeld ausgebildet ist, und ein zweites Register (105), das zum Auslesen des elektrischen Ladungsmusters aus dem Speicherfeld ausgebildet ist.

   3. Bild-Abtastvorrichtung mit Bildübertragung, ge-·
   kennzeichnet durch ein zweidimensionales Bild-Aufnahmefeld (101), das auf ein StrahlungsbiIdmuster durch Erzeugen eines elektrischen Bildmuster-Signals anspricht, ein zweidimensionales Speicherfeld (103) zum Speichern eines elektrischen Signals, einen Übertragungs- und Ausleseabschnitt (108), der zwischen dem Aufnahmefeld und dem Speicherfeld angeordnet ist und der zum Übertragen des elektrischen
   Signals aus dem Aufnahmefeld zu dem Speicherfeld sowie zum Auslesen des elektrischen Signals aus dem Aufnahmefeld

   ausgebildet ist, und einen Ausleseabschnitt (105) zum Auslesen des elektrischen Signals aus dem Speicherfeld.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da~ durch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung bzw. das Aufnahmefeld (101) Aufnahmeelemente in einer ersten Anzahl enthält, während die Speichereinrichtung bzw. das Speicherfeld (103) Speicherelemente in einer zweiten Anzahl

   enthält, die niedriger als die erste Anzahl ist.
   25

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Anzahl annähernd gleich der Hälfte der ersten Anzahl ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Aufnahmeelemente eine Speicherkapazität zum Speichern eines entsprechend einem empfangenen Strahlungsanteil erzeugten elektrischen Signals bzw. einer entsprechend einem empfangenen Strahlungsanteil erzeugten elektrischen Ladung hat, während jedes der Spei-

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   cherelemente eine Speicherkapazität zum Speichern eines elektrischen Signals bzw. einer elektrischen Ladung hat, wobei die Speicherkapazität eines Speicherelements größer als diejenige eines Aufnahmeelements ist.

   7. Bild-Abtastvorrichtung mit Ladungskopplung und Bildübertragung, gekennzeichnet durch ein zweidimensionales Bildaufnahmefeld (101), das auf ein Strahlungsbildmuster durch Erzeugen eines bildgemäßen elektrischen La- dungsmusters anspricht, ein zweidimensionales Speicherfeld (103) zum Speichern eines elektrischen Ladungsmusters, ein Paralleleingabe/Parallelausgabe- und Paralleleingabe/ Seriellausgabe-Register (108), das zwischen dem Aufnahmefeld und dem Speicherfeld angeordnet ist und das zum Übertragen eines elektrischen Ladungsmusters aus dem Aufnahmefeld zu dem Speicherfeld sowie zum Auslesen eines elektrischen Ladungsmusters aus dem Aufnahmefeld ausgebildet ist, und ein Paralleleingabe/SerJellausgabe-Register (105), das zum Auslesen eines elektrischen Ladungsrnusters aus dem Speicherfeld ausgebildet ist.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmefeld (101) sowie das Speicherfeld (103) Jeweils eine Vielzahl von Zeilen und eine Vielzahl

   ^^a von Spalten haben, wobei die Anzahl der Zeilen des Speicherfelds geringer als die Anzahl der Zeilen des Aufnahmefelds ist.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich-

   net, daß die Anzahl der Zeilen des Speicherfelds (103) annähernd gleich der Hälfte der Anzahl der Zeilen des Aufnahmefelds (101) ist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Spalten des Speicherfelds

   -4*^: * "" "ÜI·: 2262

   gleich der Anzahl der Spalten des AufηahmefeIds ist.

   11. Vorrichtung nach einem der Anaprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmefeld (101) eine Vielzahl von Aufnahmeelementen enthält, die in Spalten und Zeilen entsprechend den Spalten und Zeilen des Aufnahmefelds angeordnet sind und von denen jedes eine Speicherkapazität zum Speichern einer entsprechend einem empfangenen Strahlungsanteil erzeugten elektrischen Ladung hat, und daß das Speicherfeld eine Vielzahl von■Speicherelementen enthält, die in Spalten und Zeilen entsprechend den Spalten und Zeilen des Aufnahmefelds angeordnet sind und von denen jedes eine Speicherkapazität zum Speichern einer elektrischen Ladung hat, wobei die Speicherkapazität eines Speicherelements größer als diejenige eines Aufnahmeelements ist.

   12. Vorrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das eine Bildpunktverteilung darstellt, gekennzeichnet durch eine Vielzahl eindimensionaler Bildaufnähmeanordnungen (101), die parallel zueinander angeordnet sind und von denen jede zum Erzeugen eines elektrischen Signals dient, das eine Linien-Bildzusammensetzung eines Teils eines Bilds darstellt, eine Vielzahl eindimensionaler Speicheranordnungen (103), die parallel zueinander angeordnet sind, einen Übertragungs- und Ausleseabschnitt (108), der zwischen den Aufnahmeanordnungen und den Speicheranordnungen angeordnet ist und der selektiv in verschiedenen Betriebsarten einschließlich einer ersten Betriebsart, bei der ein gewähltes Signal der Linien-Bildzusammensetzung-Signale von den Aufnahmeanordnungen zu den Speicheranordnungen übertragen wird, während ein zweites gewähltes Signal der Linien-Bildzusammensetzungs-Signale aus den Aufnahmeanordnungen ausgelesen wird, und einer zweiten Betriebsart betreibbar ist, bei der alle Linien-

   -5- DE 2262

   Bildzusammensetzungs-Signale aus den Aufnahmeanordnungen zu den Speicheranordnungen übertragen werden, und einen Ausleseabschnitt (105) zum Auslegen der elektrischen Signale aus den Speicheranordnungen.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungs- und Ausleseabschnitt (108) bei der ersten Betriebsart derart betreibbar ist, daß das Übertragen und das Auslesen der Linien-Bildzusammenset-

   1.0 zungs-Signale Linie für Linie abwechselnd erfolgt.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungs- und Ausleseabschnitt (108) ein Paralleleingabe/Parallelausgabe- und Paralleleingabe/Seriellausgabe-Register aufweist, während der Ausleseabschnitt (105) ein Paralleleingabe/Seriellausgabe-Register aufweist.

   15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Speicheranordnungen

   (103) derart ausgebildet ist, daß sie ein aus einer gewählten Anzahl von Linien-Bildzusammensetzungs-Signalen zusammengesetztes elektrisches Signal speichert, wenn der Übertragungs- und Ausleseabschnitt (108) in der zweiten Betriebsart arbeitet.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die gewählte Anzahl zwei ist.

   17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der eindimensionalen Speicheranordnungen (103) geringer als die Anzahl der eindimensionalen Aufnahmeanordnungen (101) ist.

   -6- DE 2262

   1 H . Vci'f i rlilurif. nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der eindimensionalen Speicheranordnungen (103) annähernd gleich der Hälfte der Anzahl der eindimensionalen Aufnahmeanordnungen (101) ist.

   19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß jede der eindimensionalen Aufnahmeanordnungen (101) eine Vielzahl von Aufnahmeelementen enthält, von denen jedes eine vorbestimmte elektrische Speicherkapazität hat, während jede der eindimensionalen Speicheranordnungen (103) eine Vielzahl von Speicherelementen enthäLt, von denen jedes eine vorbestimmte elektrisch*; i'ipe i ehorkapa/. i ta I. hat, die größer alt; diejenige eines Aufnahmeelerne abs i^t.

   20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6, 11 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkapazität eines Speicherelements annähernd gleich dem Doppelten der

   Speicherkapazität eines Aufnahmeelements ist.
   20

   21. System zum Erzeugen eines elektrischen Signals, da ο eine Bi Idpunktverte i lung darstellt, gekennzeichnet durch eine Vielzahl eindimensionaler ULIdaufnahmeanordnungen (101), die parallel zueinander angeordnet sind und von denen jede zum Erzeugen eines elektrischen Signals dient, das eine Linien-Bildzusammensetzung eines Teils eines Bilds darstellt, eine Vielzahl eindimensionaler
   Speicheranordnungen (103), die parallel zueinander angeordnet sind, einen Übertragungs- und Ausleseabschnitt
   (108), der zwischen den Aufnahmeanordnungen und den Speicheranordnungen angeordnet ist, einen Ausleseabschnitt (105) zum Auslesen elektrischer Signale aus den Speicheranordnungen und eine Steuereinrichtung (Fig.ll), mit der der Übertragungs- und Ausleseabschnitt derart steuerbar

   ist, daß aus den Linien-Bildzusammensetzungs-Signalen ge-

   -7- DE 2262

   wählte erste Signale von den Aufnahmeanordnungen zu den Speicheranordnungen übertragen werden und aus den Linien-Bildzusammensetzungs-Signalen gewählte zweite Signale aus den Aufnahmeanordnungen ausgelesen werden.

   22. System zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das eine Bildpunktverteilung darstellt, gekennzeichnet durch eine Vielzahl eindimensionaler Bildaufnahmeanordnungen (101), die parallel zueinander angeordnet sind und von denen jede zum Erzeugen eines elektrischen Signals dient, das eine Linien-Bildzusammensetzung eines Teils eines Bildf> darstellt, eine Violzahl eindimensionaler Speicheranordnunp.en (103), üiv. parallel zueinander angeordnet sind, einen Übertragungs- und Ausleseabschnitt, der zwischen den Aufnahmeanordnungen und den Speicheranordnungen angeordnet ist, einen. Ausleseabschnitt (105) zum Auslesen elektrischer Signale aus den Speicheranordnungen und eine Steuereinrichtung (Fig. 11) zum Steuern des Übertragungs- und Ausleseabschnitts in der Weise, daß der Übertragungs- und Ausleseabschnitt in verschiedenen Betriebsarten einschließlich einer ersten Betriebsart, bei der aus den Linien-Bildzusammensetzungs-Signalen gewählte erste Signale von den Aufnahmeanordnungen zu den Speicheranordnungen übertragen werden und aus den Linien-Bildzusammensetzungs-Signalen gewählte zweite Signale aus den Aufnahmeanordnungen ausgelesen werden, und einer zweiten Betriebsart arbeitet, bei der alle Linien-Bildzusammensetzungs-Signale aus den Aufnahmeanordnungen zu den

   Speicheranordnungen übertragen werden. 30

   23. Verfahren zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das eine Bildpunktverteilung darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Vielzahl eindimensionaler Bildaufnahmeanordnungen, die parallel zueinander angeordnet sind und von denen jede zum Erzeugen eines elektri-

   -M-- \)K 2262

   sehen Signals zur Angabe einer Linien-Bildzusammensetzung eines Teils eines Bilds dient, ein Bild aufgenommen wird, daß mittels eines Übertragungs- und Ausieseabschnitts ausgewählte erste Signale der Linien-Dildzusammensetzungs-Signale aus den Aufnahmeanordnungen zu Speicheranordnungen übertragen werden, während ausgewählte zweite Signale der Linien-Bildzusammensetzungs-Signale aus den Aufnahmeanordnungen ausgelesen werden, daß mittels einer Vielzahl der eindimensionalen Speieheranordnungen, die parallel zueinander angeordnet sind, die von dem Übertragungs- und Ausleseabi.chni tt aus den Aufnahrneanordnungen übertragenen Linien-Bildzusammense tzungs-Signale gespeichert werden und daß mittels eines Leseabschnitts die elektrischen Signale aus den Speicheranordnungen ausgelesen werden.