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Die Erfindung findet Anwendung auf Bildaufnahmevorrichtungen,
die aus lichtempfindlichen Halbleitern gebildet sind, und
insbesondere auf derartige Vorrichtungen, die wenigstens eine
lichtempfindliche Fläche mit sogenannter "großer Abmessung"
besitzt.
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Die Halbleiter-Bildaufnahmevorrichtungen enthalten meistens
entweder mehrere lichtempfindliche Elemente, die in Zeilen und
Spalten angeordnet sind, oder eine einzige Zeile dieser
lichtempfindlichen Elemente, die dann einen Stab bilden. Jedes
lichtempfindliche Element entspricht einem elementaren
Bildpunkt, wobei die Abmessungen dieses elementaren Bildpunkts mit
denjenigen der lichtempfindlichen Fläche des Aufnahmeelements
in Beziehung stehen. In der folgenden Beschreibung wird die
lichtempfindliche Fläche eines Aufnahmeelements "Pixel"
genannt. Es ist anzumerken, daß in bestimmten Fällen die
Bildaufnahmevorrichtung ein einziges lichtempfindliches
Element, d.h. ein einziges Pixel enthalten kann.
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Die Pixel besitzen Abmessungen, die sich mit der Anwendung
ändern. Wenn beispielsweise versucht wird, ein Bild mit großer
Auflösung zu erhalten, werden Pixel mit kleinen Abmessungen
(beispielsweise 10 um x 10 um) verwendet. In anderen Fällen
werden Pixel mit sogenannten "großen Abmessungen" verwendet
(beispielsweise in der Größenordnung von 100 um x 100 um),
insbesondere in einer Anwendung auf die Kommunikation zwischen
Satelliten.
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Die lichtempfindlichen Halbleiterelemente sind üblicherweise
Photodioden oder aber Elemente, die gemäß der MOS-Technologie
(vom englischen "Metal Oxyde Semiconductor") verwirklicht
sind. In der MOS-Technologie wird eine Kapazität verwirklicht,
indem auf ein Halbleitersubstrat eine aus einem Oxid gebildete
Isolierschicht aufgebracht wird, die ihrerseits von einer
leitenden Schicht bedeckt ist; diese leitende Schicht bildet
eine Elektrode und ist häufig aus einer Schicht aus
polykristallinem Silicium verwirklicht. Gemäß dieser MOS-Technologie
wird üblicherweise auf demselben Halbleitersubstrat eine
Aufeinanderfolge von solchen Kapazitäten verwirklicht, die
eine Aufeinanderfolge von Stufen eines Schieberegisters des
Typs mit Ladungsverschiebung oder abgekürzt "CCD" (vom
englischen "Charges Coupled Device") bilden kann. In diesen
Ladungsverschieberegistern kann jede Stufe durch das Licht
erzeugte Ladungen einsammeln und diese Ladungen speichern.
Diese Ladungen werden dann von einer Stufe zur nächsten bis zu
einem Leseregister verschoben, das seinerseits vom CCD-Typ
ist. Somit kann jede Kapazität des NOS-Typs ein
lichtempfindliches Element bilden, das unter dem Namen Photo-MOS-Element
bekannt ist und in der Beschreibung mit diesem Namen
bezeichnet wird.
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In den Bildaufnehmern oder Bildgeräten mit Pixeln mit großen
Abmessungen sind diese Pixel aus Photodioden gebildet. Diese
Bildaufnehmer sind im allgemeinen aus N Zeilen gebildet, die
jeweils N lichtempfindliche Punkte enthalten (mit N gleich
oder größer als 1 und M gleich oder größer als 1). Ein
flächenhaftes Bildgerät dieses Typs kann dadurch erhalten werden,
daß mehrere Zeilen oder Stäbe von Photodioden nebeneinander
angeordnet werden. Jeder Zeile wird ein Schieberegister des
CCD-Typs zugeordnet, das ein Leseregister bildet, wovon jede
Stufe einer Photodiode oder einem Pixel entspricht.
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Zum Lesen werden die Ladungen jedes Pixels in der
entsprechenden Stufe des Leseregisters (gleichzeitig für sämtliche
Zeilen) verschoben, anschließend wird das Register zu einer
Ausgangsschaltung entleert, welche insbesondere die Umsetzung
der Ladungen in eine Spannung ermöglicht; es sind daher in
diesem Fall so viele Ausgänge wie Zeilen vorhanden.
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Gemäß einer weiteren bekannten Architektur besitzt das
Bildgerät Matrixform. In diesem Fall ist einerseits jede Photodiode
über ein Umschaltelement, das oftmals durch einen Transistor
des MOS-Typs gebildet ist, mit einem Spaltenleiter verbunden;
andererseits ist jede Spalte mit einer Stufe eines
Schieberegisters
des CCD-Typs verbunden. Das Lesen erfolgt gemäß einer
zeilenweisen Adressierung: Für sämtliche Umschaltelemente
einer Zeile wird der "Übergangs"-Zustand befohlen, derart, daß
in jedem Spaltenleiter die Ladungen fließen, die von einer der
adressierten Zeile zugehörigen Photodiode akkumuliert worden
sind. Diese Ladungen werden in der entsprechenden Stufe des
Registers gespeichert, woraufhin dann, wenn dieses letztere
entleert worden ist, die Adressierung der folgenden Zeile
ausgeführt wird.
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In der Anwendung auf die Pixel mit großen Abmessungen sind die
Photo-MOS-Elemente wegen der Tatsache, daß sie insbesondere
den Nachteil besitzen, eine verhältnismäßig lange Zeit für die
richtige Evakuierung der akkumulierten oder gespeicherten
Ladungen zu erfordern, voneinander beabstandet (die
Schrittweite der Photo-MOS-Elemente muß mit der Verschiebung der
Ladungen kompatibel sein).
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Bei den Photodioden tritt dieser Mangel viel weniger in
Erscheinung, die Photodioden besitzen jedoch andere schwere
Nachteile, die mit der hohen Kapazität in Verbindung stehen,
die sie besitzen. Diese hohe Kapazität der Photodioden hat
insbesondere ein sehr großes Leserauschen sowie eine sehr
störende Nachwirkung oder Remanenz zur Folge.
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Die vorliegende Erfindung schlägt eine neue Architektur von
Bildaufnehmern vor, mit der wenigstens ein Pixel mit großen
Abmessungen verwirklicht werden kann, ohne auf die oben
angegebenen Nachteile zu stoßen. Dies wird insbesondere
dadurch erhalten, daß mehrere Aufnehmer oder lichtempfindliche
Elemente des Photo-MOS-Typs, d.h. des CCD-Typs verwendet
werden, wovon jedes höchstens eine Abmessung besitzt, die mit
einer richtigen Verschiebung der Ladungen in der zugeteilten
Zeit kompatibel ist, um eine lichtempfindliche Fläche zu
bilden, die einem Pixel mit großen Abmessungen entspricht, und
dadurch, daß die Summierung der elementaren Informationen
ausgeführt wird, die in jedem dieser Photo-MOS-Elemente
enthalten sind.
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Gemäß der Erfindung ist eine Bildaufnahmevorrichtung mit einer
Gruppe lichtempfindlicher Hauptflächen, die längs N
Hauptzeilen und M Hauptspalten mit N größer oder gleich 1 und M größer
oder gleich 1 angeordnet sind, wobei jede lichtempfindliche
Hauptfläche abhängig von der Beleuchtung Ladungen erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, daß jede lichtempfindliche Hauptfläche
eine Gruppe aus Photo-MOS-Elementen enthält, die langs j
Zwischenzeilen und i Zwischenspalten angeordnet sind, mit j
größer oder gleich 2 und i größer oder gleich 1, wobei die
Photo-MOS-Elemente der gleichen lichtempfindlichen Hauptfläche
gleichzeitig beleuchtet werden, wobei jede Zeile der
lichtempfindlichen Hauptflächen ein Leseregister enthält, das
wenigstens ebensoviele Lesestufen enthält, wie Zwischenspalten in
einer Hauptzeile vorhanden sind, wobei jede Aufeinanderfolge
der Photo-MOS-Elemente in Richtung der Zwischenspalten ein
Schieberegister bildet, das an eine Lesestufe angrenzt, und
daß jede Lesestufe die Kapazität hat, die Gesamtheit der in
der entsprechenden Zwischenspalte angesammelten Ladungen zu
speichern.
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Die Erfindung wird besser verständlich und weitere Vorteile,
die sie hervorbringt, werden deutlich beim Lesen der folgenden
Beschreibung, die anhand eines nichtbeschränkenden Beispiels
mit Bezug auf die beigefügten Figuren gegeben wird, von denen:
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- Fig. 1 ein Schema einer ersten Ausführung eines
Bildaufnehmers gemäß der Erfindung ist,
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- Fig. 2 schematisch und genauer eine in Fig. 1 gezeigte
lichtempfindliche Fläche zeigt,
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- Fig. 3 schematisch die lichtempfindliche Fläche von Fig. 2
zeigt, die mit den Summierstufen arbeitet,
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- Fig. 4 ein Zeitablaufdiagramm ist, das die Funktionsweise
der Vorrichtung der Erfindung in der in Fig. 3 entsprechenden
Ausführung veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt schematisch einen Bildaufnehmer 1 gemäß der
Erfindung.
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Der Bildaufnehmer 1 enthält eine Bildzone, die aus einer
Gruppe von N mal N lichtempfindlichen Hauptflächen gebildet
ist, wovon jede ein Pixel PX1 bis PX75 mit großer Abmessung
bildet, das in der folgenden Beschreibung großes Pixel genannt
wird (ein Pixel wird als Pixel mit großer Abmessung
betrachtet, wenn diese Abmessungen mit einer korrekten Funktion in
einem herkömmlichen Bildaufnehmer nicht verträglich sind). Die
großen Pixel sind längs N Zeilen und M Spalten angeordnet. In
dem in Fig. 1 gezeigten nichtbeschränkenden Beispiel sind
N = 5 und m = 15, so daß folglich 5 Zeilen L1 bis L5 großer
Pixel PX1 bis PX75 und 15 Spalten C1 bis C15 gezeigt sind; da
jedoch in der Erfindung die Anzahl N von Zeilen gleich oder
größer als 1 ist, kann der Bildaufnehmer 1 eine größere Anzahl
von Pixeln oder ein einziges großes Pixel PX1 enthalten.
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Jede Zeile L1 bis L5 enthält ein Leseregister RL1 bis RL5, das
dazu bestimmt ist, die Ladungen, die auf Höhe der großen Pixel
PX1 bis PX75 erzeugt werden, wenn sie einer Strahlung,
beispielsweise Licht ausgesetzt sind, an eine Ausgangsschaltung
10 zu evakuieren.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist jede lichtempfindliche
Fläche oder jedes große Pixel PX1 bis PX75 aus einer
matrixförmigen Gruppe von elementaren Pixeln gebildet, wie in
Fig. 2 gezeigt ist.
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Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines in Fig. 1 umrahmten
großen Pixels, beispielsweise des fünfzehnten Pixels PX15.
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Fig. 2 zeigt die Ausführung eines großen Pixels PX15 mit Hilfe
einer Gruppe von j mal i elementaren Pixeln, wovon jedes durch
ein Photo-MOS-Element gebildet ist. Die Photo-MOS-Elemente
oder elementaren Pixel sind längs j Zwischenzeilen und i
Zwischenspalten angeordnet. Der Ausdruck "Zwischen...", der
diesen Zwischenzeilen- und -spalten hinzugefügt ist,
ermöglicht die bessere Unterscheidung von den durch die großen
Pixel gebildeten Zeilen und Spalten, die in der folgenden
Beschreibung "Hauptzeilen" L1 bis L5 und "Hauptspalten" C1 bis
C15 genannt werden. Die Anzahl j ist gleich oder größer als 2,
während die Anzahl i gleich oder größer als 1 ist. Tatsächlich
definiert die Anzahl j die Anzahl der elementaren Pixel in
einer Zwischenspalte, wobei diese Anzahl mindestens so sein
muß, daß die Verschiebung der Ladungen in Abhängigkeit von der
zugeteilten Zeit richtig erzielt wird; die Erfindung verliert
jedoch bei einem einzigen elementaren Pixel pro Zwischenspalte
ihren Nutzen, so daß die Anzahl j mindestens 2 ist.
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In dem beschriebenen nichtbeschränkenden Beispiel, j = 20 und
i = 22, sind folglich 20 Zwischenzeilen LI1 bis LI20 und 22
Zwischenspalten CI1 bis CI22 gezeigt, die 440 elementare Pixel
PE1 bis PE440 bilden. Aus Gründen der bequemen Darstellung ist
die Abmessung der elementaren Pixel PE1 bis PE440 in Richtung
der Zwischenspalten größer als in Richtung der Zwischenzeilen
gezeigt, selbstverständlich können diese elementaren Pixel
jedoch eine andere Geometrie besitzen.
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Die elementaren Pixel PE1 bis PE440 sind durch an sich
herkömmliche Photo-MOS-Elemente gebildet, derart, daß sie in
Richtung der Zwischenspalten CI1 bis CI22 auf herkömmliche
Weise eine Aufeinanderfolge von Verschiebungsstufen bilden
können. Sie können somit ein Verschiebungsregister bilden, das
die Ladungen in Richtung von der ersten Zwischenzeile LI1 zu
einem Leseregister RL1 verschiebt, das sich am anderen Ende
der Zwischenspalten nach der zwanzigsten Zwischenzeile LI20
befindet.
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Diese Verschiebung kann beliebig in einer zweiphasigen,
dreiphasigen oder vierphasigen Betriebsart erfolgen. In dem
beschriebenen nichtbeschränkenden Beispiel erfolgt sie
zweiphasig mit Hilfe zweier Verschiebungssignale ST1, ST2 mit
unterschiedlichen Phasen. Hierzu enthält jedes elementare
Pixel PE1 bis PE440 auf an sich bekannte Weise zwei Paare von
Elektroden E1, E2, die in Richtung der Zwischenspalten CI1 bis
CI22 aufeinanderfolgen und in die die Verschiebungssignale
ST1, ST2 eingegeben werden.
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Das Leseregister ist ein CCD-Schieberegister. Es enthält
wenigstens so viele Lesestufen EL1 bis EL22, wie
Zwischenspalten CI1 bis CI22 vorhanden sind. Tatsächlich kann das
Leseregister RL1 mehreren großen Pixeln, die sich in derselben
Hauptzeile L1 bis L5 befinden, gemeinsam sein. Außerdem muß
die Anzahl der Lesestufen wenigstens gleich der Gesamtzahl der
Zwischenspalten sein, die eine Hauptzeile L1 bis L5 enthält,
so daß in sämtlichen Fällen jeder Zwischenspalte eine
Lesestufe entspricht.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist jede Lesestufe
EL1 bis EL22 (beispielsweise hinsichtlich ihrer Abmessungen)
so beschaffen, daß sie die Summe der Mengen von Ladungen
speichern können, die in den verschiedenen elementaren Pixeln
PE1 bis PE440 akkumuliert werden, welche die Zwischenspalte
CI1 bis CI22 bilden, der die Lesestufe entspricht.
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Unter diesen Bedingungen ist die Funktionsweise der
Bildaufnahmevorrichtung 1 die folgende:
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- Nach einer Phase der Belichtung, in der die
lichtempfindliche Fläche, d.h. das große Pixel PX15 ganz oder teilweise
belichtet wird, werden die Verschiebungssignale ST1, ST2 in
sämtliche Elektroden E1, E2 sämtlicher elementarer Pixel PE1
bis PE440 eingegeben. Diese letzteren arbeiten dann als
Register und verschieben in Richtung der Zwischenspalten die
von jedem von ihnen eventuell akkumulierten Ladungen, um sie
in die entsprechende Lesestufe EL1 bis EL22 zu laden; wobei
das Leseregister RL1 selbstverständlich angehalten ist. Jeder
Zyklus der Verschiebungssignale ST1, ST2 verschiebt die in
jedem der elementaren Pixel akkumulierten Ladungen um ein Fach
(d.h. um ein elementares Pixel) zum Leseregister. In dem in
Fig. 2 veranschaulichten Beispiel, in dem jede Zwischenspalte
20 elementare Pixel enthält, sind 20 Zyklen der
Verschiebungssignale erforderlich, um die in den elementaren Pixeln PE1 bis
PE22 der ersten Zwischenzeile LI1 erzeugten Ladungen in die
entsprechende Lesestufe zu verschieben. Diese 20 Zyklen der
Verschiebungssignale ST1, ST2 stellen die Ladezeit TC des
Leseregisters RL dar; am Ende dieser Ladezeit enthält jede
Stufe des Leseregisters die Summe der Ladungen, die in jeder
der entsprechenden Zwischenspalten CI1 bis CI22 erzeugt
werden.
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Am Ende dieser Ladezeit TC kann das Leseregister sämtliche
Informationen, die es (in Form von Ladungen) enthält, an eine
Ausgangsschaltung (mit der sie verbunden ist) entleeren. Die
Ausgangsstufe kann beispielsweise auf herkömmliche Weise einen
Verstärker 10 enthalten, der in Abhängigkeit von der Menge der
vom Leseregister RL gelieferten Ladungen ein
Spannungsausgangssignal OS liefert.
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Das Leseregister RL1 ist vom herkömmlichen Typ, das
beispielsweise unter der Wirkung von zwei
Register-Verschiebungssignalen STR1, STR2 mit entgegengesetzten Phasen zweiphasig
arbeitet. Am Ende der Ladezeit TC werden die beiden
Verschiebungssteuersignale in das Leseregister RL1 eingegeben, außerdem
werden die in jeder Lesestufe EL1 bis EL22 enthaltenen
Ladungen nacheinander in die Ausgangsschaltung 10 eingegeben,
während die Bildzone das folgende Bild integriert.
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Wie wiederum in Fig. 1 gezeigt, ist für jede Hauptzeile L1 bis
L5 das Leseregister RL1 bis RL5 sämtlichen großen Pixeln PX1
bis PX75, die zu derselben Zeile gehören, gemeinsam. Da jedes
Pixel PX1 bis PX75 als großes Pixel PX15 ausgebildet ist, das
in Fig. 2 gezeigt ist, kann die Anzahl der Lesestufen sehr
groß sein.
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Andererseits werden die in die Elektrodenpaare E1, E2 (die in
Fig. 2 gezeigt sind) eingegebenen Verschiebungssignale ST1,
ST2 gleichzeitig in sämtliche dieser Elektroden E1, E2
sämtlicher großer Pixel PX1 bis PX75 derselben Hauptzeile L1
bis L4 mit Hilfe von gemeinsamen (nicht gezeigten)
Steuerinitteln eingegeben.
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Wenn daher die Gesamtabmessung des Bildaufnehmers groß ist,
tritt eine Beschränkung der Funktionsweise auf, die mit den
aufgeteilten Zeitkonstanten der Zeilen aus polykristallinem
Silicium, die auf herkömmliche Weise die Elektroden des Photo-
MOS-Elements bilden, zusammenhängt.
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Diese Beschränkung hinsichtlich der Verwendung des
Bildaufnehmers kann sehr schwerwiegend sein, wenn die am Ausgang der
Ausgangsschaltung 10 erwartete Datenmenge hoch ist. Es wird
nämlich als Zeilenperiode eine Dauer TL gesetzt, während der
nacheinander einerseits die Operation des Ladens des
Leseregisters RL1 bis RL5 während der Zeit TC und anschließend das
Lesen sämtlicher Informationen, die in dem Leseregister RL1
bis RL5 enthalten sind, durch die Ausgangsstufe 10 während
einer Zeit tl ausgeführt werden müssen: Wenn die Ladezeit TC
wegen der aufgeteilten Konstanten ansteigt, wird in gleichem
Maß die Lesezeit tl der M großen Pixel, wovon jedes aus i
Zwischenspalten gebildet ist, verkürzt.
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Dies kann dazu führen, daß die Steuerfrequenz der Leseregister
RL1 bis RL5 bis auf Werte ansteigt, bei denen die Funktion nur
sehr schwer gewährleistet werden kann.
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Im Hinblick auf die Minimierung der Steuerfrequenz des
Leseregisters RL1 bis RL5 und gemäß einem neuartigen Merkmal der
Erfindung kann zwischen das Leseregister RL1 bis RL5 und jede
der Zwischenspalten sämtlicher großer Pixel, die eine
Hauptzeile
L1 bis L5 bilden, eine Summierstufe eingefügt werden.
Diese Ausführung der Erfindung mit Summierstufen ist in Fig. 1
mit Hilfe von gestrichelt dargestellten Zeilen LM1 bis LM5
dargestellt und wird mit Bezug auf Fig. 3 genauer erläutert.
Es ist außerdem anzumerken, daß in Fig. 1 außerdem in
Strichlinien eine Ausgangssummierschaltung ES1 bis ES5 dargestellt
ist, die zwischen jedes Leseregister RL1 bis RL5 und jede
Ausgangsschaltung 10 eingefügt ist und deren Funktion
ebenfalls mit Bezug auf Fig. 3 erläutert wird.
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Fig. 3 zeigt das fünf zehnte Pixel PX15 in einer Ansicht, die
derjenigen von Fig. 2 ähnlich ist, bis auf die Unterschiede,
daß einerseits zwischen jede Zwischenspalte CI1 bis CI22 und
jede Lesestufe EL1 bis EL22 eine Summierstufe EM1 bis EM22
eingefügt ist; und daß andererseits zwischen das Leseregister
RL1 und die Ausgangsschaltung 10 eine Ausgangssummierstufe ES1
in Serie geschaltet ist.
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Jede Summierstufe EM1 bis EM22 ist an sich vom herkömmlichen
Typ und beispielsweise gemäß der MOS-Technologie ausgeführt
und kann außerdem als elementares Pixel PE1 bis PE440 gebildet
sein.
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Die Funktion jeder dieser Summierstufen besteht darin, im
wesentlichen ständig die Ladungen zu sammeln und zu speichern,
die von sämtlichen elementaren Pixeln der Zwischenspalte, der
sie jeweils entsprechen, erzeugt werden.
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Unter diesen Bedingungen ist es ausreichend, ständig die
Verschiebungssignale ST1, ST2 in die Elektroden E1, E2
einzugeben, damit in jeder Zwischenspalte CI1 bis CI22 die in der
Zwischenspalte erzeugten Ladungen ständig in die entsprechende
Summierstufe EM1 bis EM22 verschoben werden, während in dem
mit Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Beispiel die Verschiebung
in die Zwischenspalten auf die Ladezeit TC eingeschränkt ist.
Am Ende der Zeilenperiode T1, d.h. am Ende der
Integrationszeit oder der Belichtungszeit werden die in jeder Summierstufe
EM1 bis EM22 akkumulierten Ladungen nahezu sofort in die
entsprechende Lesestufe EL1 bis EL22 verschoben. Hierzu genügt
nämlich ein einziger Verschiebungsschritt, der unter der
Steuerung eines Speicherverschiebungssignals STM ausgeführt
wird, das gleichzeitig in sämtliche Summierstufen EM1 bis EM22
eingegeben wird.
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Die Verschiebungssteuersignale SC1, SC2 werden anschließend in
das Leseregister RL1 eingegeben, um die in jeder der
Lesestufen EL1 bis EL22 enthaltenen Informationen oder Ladungen zur
Ausgangsschaltung 10 zu entleeren.
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Dieses Verfahren führt dazu, daß die Ladezeit TC soweit
reduziert wird, daß sie praktisch beseitigt ist, und
ermöglicht somit, daß die gesamte Zeitdauer der Zeile TL den
Verschiebungen in den Leseregistern RL1 bis RL5, d.h. dem
Lesen der Informationen oder Ladungen von der
Ausgangsschaltung 10 zur Verfügung gestellt werden kann.
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Auf diese Weise werden gleichzeitig die Frequenz der in die
Leseregister RL1 bis RL5 eingegebenen Steuersignale und die
Frequenz der in die Elektrodenpaare E1, E2, d.h. in die
Bildzone eingegebenen Verschiebungssignale ST1, ST2 minimiert.
Da nämlich die Verschiebung in den Zwischenspalten ständig
erfolgt, kann die Dauer für eine vollständige Zwischenspalte,
d.h. die Dauer der Verschiebung der j Zwischenzeilen maximal
sein, was der Dauer einer Zeilenperiode TL entspricht.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zwischen das
Leseregister RL1 und die Ausgangsstufe 10 eine
Ausgangssummierstufe ES1 bis ES5 eingefügt. Diese Summierstufe ermöglicht
die Summierung der Ladungsmengen, die in einer gegebenen
Aufeinanderfolge von Lesestufen der Leseregister RL1 bis RL5
enthalten sind und den i Zwischenspalten (i = 22 im Beispiel)
eines großen Pixel entsprechen; die Ladungen können von der
Summierstufe ESL in Form von Paketen geliefert werden, die
jeweils die Summe der von sämtlichen Zwischenspalten eines
großen Pixels gelieferten Ladungen enthalten. Folglich
entspricht während der Zeit der Zeilenperiode TL der Durchsatz am
Ausgang der Ausgangsschaltung 10 dem Lesen von M großen Pixeln
und nicht mehr X mal i Zwischenspalten. Daraus folgt, daß das
für den Verstärker der Ausgangsschaltung 10 erforderliche
Durchlaßband reduziert sein kann, was zu einer erheblichen
Reduzierung des "RMS"-Rauschens (vom englischen "Root Mean
Square") beim Lesen am Ausgang des Bildaufnehmers führt. Die
Summierstufe ES1 des Ausgangs 20 kann beispielsweise als
Summierstufe EM1 bis EM22 gebildet sein. Es genügt, die
Verschiebung der in ihr enthaltenen Ladungen zur
Ausgangsschaltung 10 mit Hilfe eines Verschiebungssteuersignals SCT zu
steuern, welches in sie mit einer bestimmten Phasenbeziehung
in bezug auf die Verschiebung des Leseregisters eingegeben
wird; wobei ein Verschiebungssteuersignal SCT in die
Summierstufe ES1 aufgrund von i Verschiebungen im Leseregister RL1
eingegeben wird. Selbstverständlich muß die Summierstufe ES1
die Kapazität zum Speichern sämtlicher Ladungen besitzen, die
von einem großen Pixel PX1 bis PX75 erzeugt werden, d.h. zum
Speichern der Summe der Ladungen, die von j mal 1 elementaren
Pixeln erzeugt werden.
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Die Ausgangssummierstufe ES1 kann zwischen das Leseregister
und die Ausgangsstufe 10 eingefügt sein, sowohl in der
Ausführung mit Summierstufen EM1 bis EM22 als auch in der mit Bezug
auf Fig. 2 beschriebenen Ausführung.
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Fig. 4 ist ein Zeitablaufdiagramm, das durch die Zeilen A bis
G anhand eines nichtbeschränkenden Beispiels die
Funktionsweise des Bildaufnehmers in der Ausführung mit Summierstufen EM1
bis EM22 und der Ausgangssummierstufe ES1 bis ES5
veranschaulicht.
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Die Zeile A zeigt die Dauer einer Zeilenperiode TL, die
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verschiebungssignalen STM
definiert ist, welche in die Summierstufen EM1 bis EM22
eingegeben werden.
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Die Zeilen B und C zeigen eine Aufeinanderfolge von ersten
bzw. zweiten Verschiebungssignalen ST1, ST2, die in die
Elektrodenpaare E1, E2 jedes elementaren Pixels PE1 bis PE440
mit entgegengesetzten Phasen eingegeben werden. Unter
Berücksichtigung des beschriebenen Beispiels, in dem jede
Zwischenspalte 20 elementare Pixel enthält, folgen in der Zeit einer
Zeilenperiode TL 20 Verschiebungssignale ST1, ST2 aufeinander.
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Die Zeilen D und E zeigen die beiden
Register-Verschiebungssignale STR1, STR2, die in die Leseregister RL1 bis RL5
eingegeben werden. Unter der Annahme, daß die Hauptzeilen L1 bis L5
der großen Pixel PX1 bis PX75 jeweils 15 große Pixel enthalten
und daß jedes große Pixel 22 Zwischenspalten enthält, muß
während der Zeit der Zeilenperiode TL jedes Leseregister RL1
bis RL5 15 mal 22 Verschiebungen zur Ausgangssummierstufe ES1
bis ES5 ausführen; dies muß unter der Steuerung der Register-
Verschiebungssignale STR1, STR2 erfolgen. Um diese Funktion zu
verwirklichen, sind die Signale STR1, STR2 in Pakete von
jeweils 22 Signalen gruppiert worden.
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Die Zeile F zeigt eine Aufeinanderfolge von
Verschiebungssteuersignalen SCT, die während der Zeit der Zeilenperiode TL
in die Ausgangssummierstufe ES1 bis ES5 eingegeben werden, ein
Steuersignal SCT für 22 Register-Verschiebungssignale STR1
oder STR2, d.h. für jedes Paket dieser Signale, wie sie in den
Zeilen D und E gezeigt sind. Jedes dieser Signale hat die
Wirkung, daß in die Ausgangsschaltung 10 eine Ladungsmenge
eingegeben wird, welche die von einem großen Pixel erzeugte
Gesamtmenge ist.
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Die Zeile G zeigt die Aufeinanderfolge der Ausgangssignale OS,
die von der Ausgangsschaltung 10 mit der gleichen Frequenz wie
die in die Ausgangssummierstufe ES1 bis ES5 eingegebenen
Verschiebungssteuersignale SCT geliefert werden.