DE3003992A1 - Festkoerper-abbildungsvorrichtung - Google Patents
Festkoerper-abbildungsvorrichtungInfo
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Description
-S-
BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Festkörper-Abbildungsvorrichtung,
die Photoinformation ausliest, welche in Photodioden gespeichert ist, die eindimensional oder zweidimensional
im Oberflächenbereich eines Halbleiterkörpers gruppiert sind. Im einzelnen richtet sie sich auf Verbesserungen
in einer Signalverarbeitungsschaltung der Festkörper-Abb ildungsvorri chtung.
Der Aufbau einer bekannten Festkörper-Abbildungsvorrichtung
ist schematisch in Figur 1A gezeigt.
Figur 1A veranschaulicht ein Beispiel für den Prinzipaufbau
eines Festkörper-Flächensensors (Abbildungsvorrichtung), während Figur 1B ein Beispiel für ein Zeitdiagramm von Horizontal-
und Vertikal abtastimpulsen wiedergibt. In Figur 1A bezeichnen 1 und 2 eine Horizontal- und eine Vertikalabtastschaltung.
Durch Aufgabe von üblicherweise zwei- bis vierphasigen Taktimpulsen CP und CP versorgt die zugehörige
χ y
Abtastschaltung Ausgangsleitungen 7 bzw. 8 ihrer Stufen, d.h.
Leitungen Οχ/-|\/ °x(2) bzw' °y(1)' °y(2) ' mit in Fi9ur 1B
gezeigten Ausgangsimpulsen Vox(1), νοχ(2)... bzw. VQy(1),
V .„. , in die Eingangsimpulse V und V durch feste Taktintervalle
entsprechender Taktimpulse verschoben worden-sind. Unter Verwendung der Ausgangsimpulse werden Schaltelemente
5 und 6 eines nach dem anderen ein- und ausgeschaltet, um so an einem Video-Ausgang 4 Signale aus den einzelnen,, in zwei
Dimensionen angeordneten photoelektrischen Wandlerelementen herauszuholen. Da die Signale der photoelektrischen Wandlerelemente
dem optischen Bild eines auf diese Elemente abgebildeten Gegenstands entsprechen, lassen sich nach obigem
Vorgang Videosignale herausholen.
Zur Erzielung einer hohen Auflösung erfordert eine Festkörper-Abbildungsvorrichtung dieses Typs photoelektrische
Wandlerelemente und Schaltelemente in Anzahlen von ungefähr 500 χ 500, und Abtastschaltungen, von denen jede eine Viel-
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·£· 3003932
zahl von Stufen hat. Daher wird sie üblicherweise unter Verwendung der MOS-VLSI-Technologie hergestellt, mit der
sich eine hohe Packungsdichte verhältnismäßig einfach verwirklichen läßt und bei der das photoelektrische Wanderelement
und das Schaltelement als einheitliche Struktur ausgebildet werden können. Figur 2 zeigt den Aufbau eines
Bildelements, das den größten Teil der Fläche eines Sensor-IC einnimmt. 13 bezeichnet einen Halbleiterkörper (etwa
Halbleitersubstrat, epitaxial aufgewachsene Schicht und Wannendiffusionsbereich) eines bestimmten Leitungstpys.
5 und 6 bezeichnen als Isolierschicht-Feldeffekttransistoren (im folgenden als "MOS-Transistoren" bezeichnet) aufgebaute
Schaltelemente zur Adressierung von Horizontal- und Vertikalpositionen. Sie sind aus Diffusionsschichten 14,
15 und 16, welche zu demjenigen des Halbleiterkörpers 13 entgegengesetzten Leitungstyp haben und Drain- und Source-Bereiche
bilden, sowie über einen Isolationsfilm 17 angeordneten Gate-Elektroden 18 und 19 aufgebaut. Die Schicht 14 bildet
auch eine Photodiode, die die Source des als Vertikalschaltelement
dienenden MOS-Transistors 6 ausnützt. Ladungen
in nach Maßgabe der einfallenden Photonen abgegebener Menge werden von einer Spannungsquelle für einen Videoausgang 11
auf diejenige Diode 14 gegeben, die sich an einer Stelle befindet, an der Ausgangsimpulse V /νλ und V OV(N) entsprechen-
der Abtastschaltungen 1 und 2, die beispielsweise aus MOS-Transistoren
aufgebaute Schieberegister verwenden, gleichzeitig auf die Gates der Schalt-MOS-Transistoren über Äusgangsleitungen
0 , . und 0 ,^. der Abtastschaltungen gegeben
werden. Ein zu dieser Zeit vorliegender Ladestrom wird an einem Signalausgang 4 über einen Lastwiderstand 12 als Videosignal
ausgelesen.
Bei einer solchen bekannten Vorrichtung tritt jedoch aus einem weiter unten angegebenen Grund Festmusterrauschen
auf und bildet einen ernsthaften Nachteil des Photosensors.
Figur 3A gibt den Aufbau aus Figur 2 vereinfacht wieder. 13 bezeichnet einen Halbleiterkörper, beispielsweise einen
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Si-Körper mit P-Leitfähigkeit, und 14 eine Photodiode, die
aus einer Diffusionsschicht mit N -Leitfähigkeit gebildet
ist. Ein Bereich 15 entspricht der in Figur 1A gezeigten
Vertikalsignalausgangsleitung 9 und ein Bereich 16 der in Figur 1A gezeigten Horizontalausgangsleitung 10. Der Bereich
15 aus Figur 3A kann ebensogut in zwei Bereiche der Drain eines MOS-Transistors 6 und der Source eines MOS-Transistors
5 unterteilt sein, wobei die beiden Unterbereiche durch Metall, etwa Aluminium, verbunden sind.
Die Figuren 3B bis 3F veranschaulichen der Figur 3A entsprechende Kanalpotentiale· Hier, wo N-Kanalvorrichtungen
betrachtet werden, verläuft die Plus-Richtung des Potentials nach unten.
Im Zustand der Figur 3B sind Signalladungen 31 in der Photodiode 14 gespeichert und es ist eine Ladung von 0 (null)
V an das Gate 18 des Vertikalschalt-MOS-Transistors (im folgenden
als "VTr" begekürzt) 6 und das Gate 19 des Horizontalschalt-MOS-Transistors
(im folgenden als "HTr" abgekürzt) 5 angelegt, so daß sich beide Transistoren im Sperrzustand befinden.
Figur 3C zeigt den Zustand, in dem der VTr 6 im Durchlaßzustand
ist und sich die Signalladungen unter dem Gate 18 des VTr 6 und in die Vertikalsignalausgangsleitung 15
ausbreiten. Figur 3D zeigt die Potentiale wenn auch der HTr 5 im Durchlaßzustand ist und sich die Signalladungen ebenfalls
in die Horizontalsignalausgangsleitung 16 ausbreiten und von dieser abgegeben werden. Figur 3E zeigt den Zustand,
in dem die Signalladungen bereits ausgelesen und die entsprechenden Potentiale auf V zurückgesetzt worden sind.
In Figur 3F ist der HTr 5 im Sperrzustand und das Signal des nächsten Bildelements wird gerade ausgelesen.
Wie aus den Figuren 3E und 3F entnehmbar, bleiben einige 32/ der Signalladungen unter dem Gate 19 des Horizontalschalt-MOS-Transistors
5 zurück und werden von unter dem Gate auf die Horizontalausgangsleitung 16 abgegeben, wenn
der Horizontalabtastimpuls nach "AUS" geht.
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Figur. 4S zeigt eijr SRhliejjjs^egtster,, dcts;-41
sowie übertragungsgatesr 4.2: bestellt;: und: wohlbVekamit ist.
Das: Schieberegister der Figur 4ä ist ein; bekanntes: Beis
pi el für eine: HDrizQntallabtjasitsGiialtung.. Wie: in; dem Ijnpulsaeitdiagramin
der Figur: 4&. dargestellt>
wird;; die^ Zeitj zu der
der n-te Horizontaiabtaktimpuls V , . nach, "AUS" geht und
die Zeit,, zu der- der nachfolgende (n +- 1 )-te Hprizantalab^
tastimpuls V . 1. nach. "EIN" gehtj. durch den, gleichen
Triggerimpuls einer HoriZo^ntaltaktiinpulsiolge; φ\~Z beatiinmt.
Im einzelnen ist die Zeit/ zu der der Hprizontalabtastimpuls
V ( +1) nacn "EIN" geht, die. Zeit, zu der-das
Signal der (n + l)-ten Spalte geliefert wird; und auch die
Zeit, zu der der Horizontalabtastiinpuls V , . der: n-ten
Spalte nach "AUS" geht. Zusammenfassend werden also bei der
bekannten Vorrichtung, wie aus den Fig. 3E und 3F ersichtlich,
einige QR 32 der Signalladungen der Photodiode der n-ten
Spalte, die unter dem Gate 19 des Horizontalschalt-MOS-Transistors
5 der n-ten Spalte gefangen waren, in dem Zeitpunkt
abgegeben, zu dem das Signal der Photodiode der (n + 1)-.
ten Spalte geliefert wird. Wenn die Restladungen Qn in allen
Spalten gleich sind, stellen sie kein Problem dar. Wenn sie jedoch verschieden sind, bilden sie eine der Ursachen für
das Festmusterrauschen.
Die Folge ist, daß man mit einer solchen Festkörper-Abbildungsvorrichtung
keine normalen Videosignale erhält und vertikale Streifen auf dem Wiedergabebildschirm entstehen,
was die Bildqualität ernstlich beeinträchtigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der beschriebenen bekannten Festkörper-Abbildungsvorrichtung zu beseitigen
und eine eine Signalverarbeitungsschaltung aufweisende Festkörper-Abbildungsvorrichtung zu schaffen, bei der das
den Restladungen zuschreibbare Festmusterrauschen beseitigt ist.
Die Festkörper-Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung, die einen diskontinuierlichen Abtastimpulszug
(Impulszug mit Pausen) für die Horizontalabtastirapulse
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verwendet. Ferner ist sie eine Vorrichtung, die eine Signalverarbeitungsschaltung
enthält, die so eingerichtet ist, daß sie die Ausgangssignale eines Sensorteils unter Verwendung
einer Emitterfolgerschaltung (Sourcefolgerschaltung) integriert.
Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden in
Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser ist bzw. sind
Figur 1A ein Schaltschema, das eine Festkörper-Abbildungsvorrichtung
in den Grundzügen zeigt;
Figur 1B ein Impulszeitdiagramm, das Vertikalabtastimpulse
V , » und Horizontalabtastimpulse V . . zeigt,
die in der Festkörper-Abbildungsvorrichtung der Figur 1A verwendet werden;
Figur 2 ein Schnitt, der den Aufbau eines Bildelements der
Figur 2 ein Schnitt, der den Aufbau eines Bildelements der
Festkörper-Abbildungsvorrichtung zeigt;
Figur 3A eine Schemadarstellung des Bildelementaufbaus der Festkörper-Abbildungsvorrichtung, die die Anordnung
zwischen einer Photodiode, einem Vertikalschalt-MOS-Transistor
und einem Horizontalschalt-MOS-Tran-
sistor zeigt;
Figuren 3B, 3C, 3D, 3E und 3F Schemadarstellungen zur Erläuterung der Bewegungen von Signalladungen im Bildelementteil
der Festkörper-Abbildungsvorrichtung; Figur 4A ein Schaltschema einer Abtastschaltung der Festkörper-Abbildungsvorrichtung
;
Figur 4B ein Impulszeitdiagramm, das Eingangs- und Ausgangsimpulse
der Abtastschaltung der Figur 4A zeigt; Figur 5A ein Schaltschema einer Abtastschaltung, die einen
diskontinuierlichen Abtastimpulszug erzeugt;
Figur 5B ein Impulszeitdiagramm, das Eingangs- und Ausgangsimpulse
der Abtastschaltung der Figur 5A zeigt; Figur 6 ein Schaltbild, das den Aufbau einer Signalverarbeitungsschaltung
zeigt, die eine Emitterfolgerschaltung verwendet;
Figur 7 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Signalverarbeitungsschaltung der Figur 6; und
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. - 10 -
Figuren 8 bis 18 Schaltbilder, die jeweils eine Ausführungsform der Signalverarbeitungsschaltung einer Festkörper-Abbildungsvorrichtung
gemäß der Erfindung zeigen.
Um das Problem des beschriebenen Standes der Technik zu
beseitigen und eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Festkörper-Äbbildungsvorrichtung zu erreichen, wurde bereits ein Äbtastsystem
vorgeschlagen, bei dem der Horizontalabtastimpuls V
der η-ten Spalte nach "AUS" geht, bevor der Horizontalabtastimpuls
V , 1( der (n + 1)-ten Spalte für das Auslesen
OX \ IT ~r ι)
des der (n + 1)-ten Spalte nach "EIN" geht. (Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 27313/1979, offengelegt
1. März 19 79).
Im folgenden wird dieses Abtastsystem beschrieben.
In Figur 5A bezeichnet 51 ein Schieberegister, beispielsweise wie es in Figur 4A gezeigt ist. Impulse V , wie sie
durch V und V 1 1 in Figur 5B wiedergegeben sind,
werden an Ausgangsleitungen 52 des Schieberegisters vorgesehen
Nach der Abtastschaltung dieses Beispiels sind gesonderte Gate-Transistoren 53 zwischen den Ausgangsleitungen 52 des
Schieberegisters und Schalt-MOS-Transistoren vorgesehen, und auf die Gates der Schalt-MOS-Transistoren zu gabende Impulse
V , . werden durch Taktimpulse Φ ^ , die auf eine Drainleitung
54 der Gate-Transistoren 53 gegeben werden, gesteuert.
Die in Figur 5A gezeigten Ausgangsimpulse V . . der
Abtastschaltung haben Impulsbreiten, die gleich der Zeit sind, während der eine UND-Beziehung zwischen den Ausgangsimpulsen
V des Schieberegisters und den Taktimpulsen Φ 2 gilt- Das heißt, sie werden zu einem Impulszug, wie er
bei Vox(n), VQx(n + 1}... in Figur 5B gezeigt ist.
In diesem Beispiel werden die Ausgangsimpulse zu einem Impulszug mit Pausen (Zwischenräumen) bzw. zu einem diskontinuierlichen
Impulszug, bei dem, nachdem der Impuls V ,
* 3 ^ ox (n)
nach "AUS" gegangen ist, der Impuls V . .. in einem
zeitlichen Abstand nach "EIN" geht.
Wenn im Beispiel der Figuren 5A und 5B
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VSH - Vth >
VXH
zwischen dem hohen Spannungswert V „ des;, Talctdjnpjulses; & ^5*■
dem hohen Wert VctI des Ausgangsimpulses des Schieberegisters
51 und der Schwellenspannung V , des Gate^Transistors: (MQS-Transistors)
53 gilt, führt dies zu einem Arbeiten des- Gate,—
Transistors im Nicht-Sättigungsbereich. Bas-- heißt,, es: ist.
möglich, die Ausgangswellenformen, insbesondere die. Äusgangssignalamplituden,
der Ausgangsgrößen V /^λ, der Abtastschaltung,
wie bei VQx(n) , VQx(n + -,)/-·· i" Figur 5B gezeigt,
einheitlich zu machen, wodurch die Wirkungen des vorliegenden
Abtastsystems noch verbessert werden.
Das Signalauslesezeitintervall wird die Impulsbreite des
Ausgangsimpulses V . ., d.h., die Breite des Taktimpulses
OX V^-/
Φ -,, und es ist auch möglich, diese Breite geeignet, einzustellen.
Bei der Signalverarbeitungsschaltung einer Festkörper-Abbildungsvorrichtung,
die zur Vermeidung des Festmusterrauschens eine Abtastschaltung enthält, deren Horizontalabtastimpulszug
aus, wie oben ausgeführt, diskontinuierlichen Impulsen besteht, wird ein Rauschen 70 (siehe Figur 7), das
den Verschiebungsströmen von Impulsen von auf den diskontinuierlichen Abtastimpulsen basierenden Sonsorausgangssignalen
(V^ in Figur 7) zuschreibbar ist, integriert und
dann beseitigt, so daß nur erwünschte Signale 71 abgenommen werden.
Figur 6 zeigt eine Signalausleseschaltung, wie sie bereits vorgeschlagen wurde (offengelegte japanische Gebrauchsmusteranmeldung
Nr. 155426/1979, offengelegt 29. Oktober 1979), 61 bezeichnet einen Sensorteil eines aus MOS-Transistoren aufgebauten
Festkörper-Linear- oder Flächensensors, 62 eine
Horizontalsignalausgangsleitung und 64 eine Videoausgangsleitung.
Vv bezeichnet eine Spannungsquelle für ein Videoausgangssignal
(Videospannung) und VQ einen Spannungsanschluß.
Φ_ bezeichnet einen Eingang für Rücksetzimpulse Φη,
κ κ
Φα einen Eingang für Abtastimpulse (Sampling-Impulse) Φα
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und OUT einen Signalausgang.
In Figur 6 bilden ein NPN-Transistor 63 und ein Widerstand R- eine Emitterfolgerschaltung. Die Emitterspannung
V^ steht zur Basisspannung V2 folgendermaßen in·
Beziehung:
v4=v2-vb. (D
Hierbei bezeichnet V. . eine eingebaute bzw. inhärente Spannung,
Ein durch den Widerstand R-, fließender Strom i ist
ausgedrückt durch:
i = =i = (V2 - V1-JZR1 (2)
K- £·
XJl I
Unter Verwendung dieses Stroms wird zur Durchführung der Integration eine Kapazität entladen. Sie t1 die
Zeit, während der ein Rücksetztransistor 65 (hier wird ein
MOS-Transistor verwendet) durch den Rücksetzimpuls Φβ im
Sperrzustand ist, dann wird eine Kollektorspannung V„ unmittelbar
bevor der Rücksetztransistor 65 in den Durchlaßzustand geht:
t.
" C1 R1 jO
V9 = cTr: JL ' (V2 - vbi>
dt <3>
Die Ausgangsspannung V~ des Sensors wird also integriert
und das integrierte Ausgangssignal Vg erscheint in einem
Punkt A, so daß das Rauschen eliminiert werden kann. In der Figur ist eine Kapazität C2 eine rein parasitäre Kapazität,
wohingegen die Kapazität C1 eine absichtlich eingebaute
Kapazität (parasitäre Kapazität oder zusätzliche Kapazität) ist. Wie aus dem Ausdruck (3) ersichtlich, wird Vg durch die
Größen von R.. und C. bestimmt. Im Beispiel der Figur 6 ist
es wünschenswert, daß folgende Beziehung gilt:
C1 >;>
C2
Figur 7 zeigt ein Zeitdiagramm von Impulsen und Spannungen "Φ~Γ, V-, ¥7, VQ und V1 _ (bzw. Spannung V_.Tirr am Anschluß OUT),
κ ί b y lu uuj.
Die Spannungen VD, <£>
und Φβ in der Schaltung der Figur 6
können üblicherweise zu 5 bis 12V gemacht werden, hier
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sind sie nun zu 9 V gemacht und die.Videospannung Vv ist
in der Veranschaulichung der Spannungswerte der Figur 7 zu
3 V gemacht.
In Figur 6 bezeichnet 66 einen Transistor (hier einen MOS-Transistor) zum Abtasten und Halten des gewonnenen Ausgangssignals
und 67 einen Puffertransistor (hier einen MOS-Transistor) .
Die Schaltung der Figur 6 hat sich jedoch als Signalverarbeitungsschaltung
der Festkörper-Abbildungsvorrichtung, die den oben erwähnten diskontinuierlichen Horizontalabtastimpulszug
verwendet, immer noch als unvollkommen erwiesen.
Das heißt, die in Figur 6 gezeigte Signalverarbeitungsschaltung hat den Nachteil, daß, wenn der Abtastimpuls Φο
aufgegeben wird, das Signal mit der parasitären Kapazität C- geteilt wird und sich ändert.
Figur 8 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Die
Ausführungsform der Figur 8 ist so eingerichtet, daß eine
Source-Folgerschaltung (gebildet aus einem MOS-Transistor 81 und einem Widerstand R3) zwischen dem Punkt A, an dem das
integrierte Ausgangssignal Vg erscheint, und dem Abtasttransistor 66 in Ixgur 6 eingesetzt ist. Daher wird bei der
Signalverarbeitungsschaltung der Figur 8 das Potential Vg
des Integrationsausganges A auch dann nicht durch die p'arasitäre Kapazität C^ beeinflußt, wenn der Abtastimpuls Φς
angelegt ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 9 ist als Transistor
der ersten Stufe der bipolare NPN-Transistor durch einen N-Kanal-MOS-Transistor 83 ersetzt. Die Wirkungen hinsichtlich
der Erfindung sind die gleichen wie bei der Ausführungsform
gemäß Figur 8.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 10 wird ein Sperrschicht-Feldeffekttransistor
(J-FET) 84 als Transistor der ersten Stufe verwendet und das integrierte Ausgangssignal
über einen Source-Folger spitzenwertdetektiert.
Bei,obigen Ausführungsformen werden die Abtastimpulse
WZ oder Φ ' benötigt. Im Gegensatz dazu benötigt eine
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weitere, in Figur 11 gezeigte Ausführungsform die Abtastimpulse
nicht und ist einfacher im Gebrauch. In Figur 11 wird zum Aufladen der Kapazität C, der Rücksetzimpuls aufgegeben.
Ein dabei fließender Strom wird über einen Lastwiderstand R1 nachgewiesen. Im einzelnen fließt ein Strom, der
dem Integrationswert eines Stromes entspricht, welcher aus der Kapazität C. durch den Widerstand R.. im Zeitintervall
von einem Rücksetzen bis zum nächsten Rücksetzen geflossen ist, beim Rücksetzen in die Kapazität C. und wird über den
Lastwiderstand R1 nachgewiesen. Dementsprechend kommt man
ohne die Abtastimpulse aus.
Figur 12 zeigt eine Ausführungsform,bei'der ein MOS-Transistor
83 als Transistor der ersten Stufe verwendet wird, während Figur 13 eine Ausführungsform zeigt, bei der
ein PNP-Transistor 86 zur Umkehrung der Polaritäten verwendet wird. Figuren 14 und 15 zeigen Ausführungsformen, bei
denen zur Erleichterung der Herstellung als integrierte Schaltungen die Widerstände aus MOS-Transistoren 87, 87' und
88 aufgebaut sind.
Gemäß den Figuren 16 und 17 werden die durch die Schaltungen
der Figuren 10 und 9 gelieferten Ausgangssignale jeweils einer Doppolabtastung unterworfen mit der Absicht,
Signale zu gewinnen, bei denen das Festmusterrauschen noch stärker vermindert ist. Bei diesen Ausführungsformen werden
zwei Abtastimpulszüge (Φ,,1 und Φ " in Figur 16, bzw. $c und
OO O
Φ2"' in Figur 17) unvorteilhafterweise notwendig. Verglichen
mit dem Fall eines einzigen Abtastimpulszuges haben sie jedoch insofern Vorteile, als sowohl die Phase als auch die
Geschwindigkeit einfach eingestellt werden können.
Die Ausführungsform gemäß Figur 18 ist so gestaltet,
daß der Sensor mit nur einer von zwei Schaltungen gekoppelt ist, und sie besteht in einem Ausgangssignalnachweisverfahren
des Differenztyps beruhend auf einem Differenzverstärker,
der Transistoren 181 und 182 verwendet..
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen bezeichnet
80 eine Treiberschaltung für den Sensorteil der Festkörper-
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Abbildungsvorrichtung und 61 den Sensorteil der Festkörper-Abbildungsvorrichtung.
Bei der Erfindung wird das Ausgangssignal des Sensorteils direkt verarbeitet. Das Ausgangssignal
am Ausgang OUT wird ferner durch ein Tiefpaßfilter geleitet und dann durch einen Verstärker verstärkt,
wobei das verstärkte Signal zu einem Ausgangssignal wird. In dieser Hinsicht ist es natürlich und ohne zusätzliche Schwierigkeiten
möglich, einen Verstärker hinter dem Sensorteil vorzusehen und die Erfindung auf die verstärkte Ausgangswellenform
anzuwenden.
Die verschiedenen Ausführungsformen können ebensogut
beispielsweise auch zum Aufbau der Figur 18 kombiniert werden, bei dem die Ausführungsformen der Figuren 8 und 11 in
Differenzform gebracht sind.
Im folgenden werden verschiedene Bezugszeichen der Figuren 8 bis 16 erläutert.
61... Sensorteil der Festkörper-Abbildungsvorrichtung,
63, 181, 182... bipolare Transistoren, 83, 81 87, 88
MOS-Transistoren, R1, R„, R^, R,, R1-, R0 1
J H ρ I
l2 ' R4
r'.. . Widerstände, C1,
JLl V V IZ]ZZ
Kapazitäten (Kondensatoren, parasitäre Kapazitäten usw.), ΦΒ, Φο1, Φ „... Rücksetzimpulsanschlüsse, Φ_, Φ', Φ~", Φ "'..,
Xx Χ\ I ΐ\£. OO O
Abtastimpulsanschlüsse, 66, 66', 66", 66"'... Abtast- und
Haltetransistoren (MOS-Transistoren), 67, 67', 67" Puffer-Transistoren
(MOS-Transistoren), 65, 651... Rücksetztransistoren
(MOS-Transistoren), 85... Diode, V ... Spannungsanschluß, V... Gleichvorspannungsquelle, OUT... Signalausgang.
Dr.KI/Ug
03 0 0 36/0583
Claims (11)
1. Festkörper-Abbildungsvorrichtung mit einem Sensorteil,
der mittels eines diskontinuierlichen Horizontalabtastimpulszuges
Photoinformation ausliest, die in einer Anzahl \Λοη in einem Oberflächenbereich eines Halbleiterkörpers
angeordneten Photodioden gespeichert ist, und einer Signalverarbeitungsschaltung, die Rauschkomponenten von
durch den Sensorteil gelieferten Videosignalen integriert und eliminiert, dadurch gekennzeichnet , daß
die Signalverarbeitungsschaltung eine erste Emitter-(Source-) Folgerschaltung, in der ein die Videosignale erhaltender
erster Transistor (63, 83, 84) und eine erste Last (R-) in Reihe geschaltet sind, einen zweiten Transistor (65) , der
mit der ersten Emitter-(Source-)Folgerschaltung in Reihe geschaltet
ist und ein Rücksetzsignal erhält, eine Kapazität
030036/0583
(C1), die zwischen dem Kollektor des ersten Transistors und
Masse angeschlossen ist, und eine zweite Emitter-(Source-)Folgerschaltung
(81, R3) welche ein Kollektor-(Drain")
Ausgangssignal des ersten Transistors erhält und einen Integrationswert eines Entladestroms der Kapazität nachweist,
umfaßt.
2. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor
ein bipolarer Transistor (63) ist.
3. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß der erste Transistor ein Feldeffekttransistor (83, 84) ist.
4. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspuch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die Signalverarbeitungsschaltung
einen dritten Transistor (66) aufweist, der das Ausgangssignal der zweiten Emitter-(Source-)Folgerschaltung
abtastet und hält, und daß ein Abtastimpuls auf den dritten Transistor gebbar ist.
5. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die Signalverarbeitungsschaltung eine Spitzenwertdetektorschaltung aufweist,
welche einen Spitzenwert des Ausgangssignals der zweiten Emitter-(Source-)Folgerschaltung abtastet und hält.
030036/0583
6. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß das
abgetastete und gehaltene Ausgangssignal durch ein Tiefpaßfilter geführt und danach durch einen Verstärker zu einem
Ausgangssignal verstärkt wird.
7. Festkörper-Abbildungsvorrichtung mit einem Sensorteil,
der mittels diskontinuierlichen Horizontalabtastimpulsen Photoinformation ausliest, die in einer Anzahl von
in einem Oberflächenbereich eines Halbleiterkörpers ange-
5 ordneten Photodioden gespeichert ist, und einer Signalverarbeitungsschaltung,
die Rauschkomponenten von durch den Sensorteil gelieferten Videosignalen integriert und eliminiert,
dadurch gekennzeichnet , daß die Signalverarbeitungsschaltung eine erste Emitter-(Source-) Folgerschaltung,
in der ein Videosignale erhaltender erster Transistor (63, 83, 84) und einer erste Last (R1) in Serie geschaltet sind,
einen zweiten Transistor (65), der mit der ersten Emitter-(Sour ce -) Folgerschaltung' in Reihe geschaltet ist und ein Rücksetzsignal
erhält, eine Kapazität (C-]), die zwischen dem
Kollektor des ersten Transistors und Masse angeschlossen ist, und eine zweite Last (Rt)t die mit dem
zweiten Transistor in Reihe geschaltet ist und einen Integrationswert eines Entladestroms der Kapazität feststellt,
umfaßt.
8. Festkörper-Abbildungsvorrxchtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet , daß der erste
030038/0583
Transistor ein bipolarer Transistor (63) ist.
9. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor ein Feldeffekttransistor (83, 84) ist.
10. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung einen Differenzverstärker (181, 182)
aufweist, der das festgestellte Ausgangssignal differenzverstärkt.
11. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das festgestellte
Ausgangssignal durch ein Tiefpaßfilter geführt und danach durch einen Verstärker zu einem Ausgangssignal verstärkt
wird.
0 3&036/0583
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1224879A JPS55105480A (en) | 1979-02-07 | 1979-02-07 | Solid state pickup device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3003992A1 true DE3003992A1 (de) | 1980-09-04 |
| DE3003992C2 DE3003992C2 (de) | 1984-02-02 |
Family
ID=11800057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3003992A Expired DE3003992C2 (de) | 1979-02-07 | 1980-02-04 | Festkörper-Abbildungsvorrichtung |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4274113A (de) |
| JP (1) | JPS55105480A (de) |
| DE (1) | DE3003992C2 (de) |
| GB (2) | GB2043390B (de) |
| NL (1) | NL8000772A (de) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3006267A1 (de) * | 1979-02-21 | 1980-08-28 | Hitachi Electronics | Festkoerper-abbildungsanordnung |
| EP0046396A1 (de) * | 1980-08-20 | 1982-02-24 | Hitachi, Ltd. | Festkörper-Bildabtastvorrichtung |
| DE3138294A1 (de) * | 1981-09-25 | 1983-04-14 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Zweidimensionaler halbleiter-bildsensor mit steuerung oder regelung der integrationszeit |
| DE3236146A1 (de) * | 1982-09-29 | 1984-03-29 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Zweidimensionaler halbleiter-bildsensor und verfahren zu seinem betrieb |
| US4665422A (en) * | 1983-08-20 | 1987-05-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Solid state image sensing device |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5651165A (en) * | 1979-10-03 | 1981-05-08 | Hitachi Ltd | Noise eliminating circuit |
| EP0033129B1 (de) * | 1980-01-25 | 1984-06-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ladungsübertragungsvorrichtung |
| US4390791A (en) * | 1980-03-31 | 1983-06-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state photoelectric transducer |
| DE3112907A1 (de) * | 1980-03-31 | 1982-01-07 | Canon K.K., Tokyo | "fotoelektrischer festkoerper-umsetzer" |
| DE3015806C2 (de) * | 1980-04-24 | 1986-09-18 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Schaltungsanordnung zur Abnahme von Signalen von Halbleiter-Bild- oder -Zeilensensoren |
| US4338633A (en) * | 1980-11-14 | 1982-07-06 | Northrop Corporation | Frame integrator for CID imaging system |
| JPS57184376A (en) * | 1981-05-09 | 1982-11-13 | Sony Corp | Signal output circuit of image pickup device |
| US4466018A (en) * | 1981-05-09 | 1984-08-14 | Sony Corporation | Image pickup apparatus with gain controlled output amplifier |
| CA1185006A (en) * | 1981-05-20 | 1985-04-02 | Mitsuo Soneda | Image pickup apparatus with gain controlled output amplifier |
| US4445117A (en) * | 1981-12-28 | 1984-04-24 | Hughes Aircraft Company | Transistorized focal plane having floating gate output nodes |
| US4551759A (en) * | 1983-04-13 | 1985-11-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Sample video amplifier |
| JPH0669049B2 (ja) * | 1984-08-20 | 1994-08-31 | 株式会社東芝 | Ｃｃｄ出力信号処理回路 |
| JPS61135281A (ja) * | 1984-12-05 | 1986-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像装置 |
| JPS6286979A (ja) * | 1985-10-12 | 1987-04-21 | Sony Corp | 信号積分形プリアンプ |
| JPH0693765B2 (ja) * | 1985-11-06 | 1994-11-16 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
| JPH0644619B2 (ja) * | 1986-07-17 | 1994-06-08 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| US4737854A (en) * | 1986-07-18 | 1988-04-12 | Xerox Corporation | Image sensor array with two stage transfer |
| US4987321A (en) * | 1989-09-25 | 1991-01-22 | Eastman Kodak Company | Processing circuit for image sensor |
| US5010408A (en) * | 1989-09-25 | 1991-04-23 | Eastman Kodak Company | Doubly correlated sample and hold circuit |
| US5083016A (en) * | 1990-03-27 | 1992-01-21 | Hughes Aircraft Company | 3-transistor source follower-per-detector unit cell for 2-dimensional focal plane arrays |
| US5105277A (en) * | 1990-12-24 | 1992-04-14 | Xerox Corporation | Process for canceling cell-to-cell performance variations in a sensor array |
| US5081536A (en) * | 1990-12-24 | 1992-01-14 | Xerox Corporation | Image sensor array using two stage transfer having improved uniformity |
| US5134488A (en) * | 1990-12-28 | 1992-07-28 | David Sarnoff Research Center, Inc. | X-Y addressable imager with variable integration |
| US5134489A (en) * | 1990-12-28 | 1992-07-28 | David Sarnoff Research Center, Inc. | X-Y addressable solid state imager for low noise operation |
| JP2913876B2 (ja) * | 1991-03-08 | 1999-06-28 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| US6873362B1 (en) * | 1995-03-22 | 2005-03-29 | Sony Corporation | Scanning switch transistor for solid-state imaging device |
| EP0773669B1 (de) | 1995-10-31 | 2000-01-12 | Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw | Schaltung, Bildelement, Vorrichtung und Verfahren zur Verminderung des Rauschens örtlich unveränderlicher Muster in Festkörperbildaufnahmevorrichtungen |
| US5953060A (en) * | 1995-10-31 | 1999-09-14 | Imec Vzw | Method for reducing fixed pattern noise in solid state imaging devices |
| JP3226859B2 (ja) | 1997-11-17 | 2001-11-05 | 日本電気株式会社 | 撮像装置 |
| US6297492B1 (en) * | 1998-01-06 | 2001-10-02 | Intel Corporation | Fast BICMOS active-pixel sensor cell with fast NPN emitter-follower readout |
| US7293467B2 (en) * | 2001-07-09 | 2007-11-13 | Nartron Corporation | Anti-entrapment system |
| US7808022B1 (en) | 2005-03-28 | 2010-10-05 | Cypress Semiconductor Corporation | Cross talk reduction |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2527577B1 (de) * | 1975-06-20 | 1976-09-09 | Siemens Ag | Optoelektronischer sensor |
| DE2527625B1 (de) * | 1975-06-20 | 1976-09-16 | Siemens Ag | Optoelektronischer Sensor |
| DE2719208A1 (de) * | 1976-04-30 | 1977-11-10 | Sony Corp | Festkoerper-fernsehkamera |
-
1979
- 1979-02-07 JP JP1224879A patent/JPS55105480A/ja active Granted
-
1980
- 1980-02-04 DE DE3003992A patent/DE3003992C2/de not_active Expired
- 1980-02-05 US US06/118,743 patent/US4274113A/en not_active Expired - Lifetime
- 1980-02-07 GB GB8004052A patent/GB2043390B/en not_active Expired
- 1980-02-07 NL NL8000772A patent/NL8000772A/nl not_active Application Discontinuation
-
1983
- 1983-01-04 GB GB08300049A patent/GB2115636B/en not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2527577B1 (de) * | 1975-06-20 | 1976-09-09 | Siemens Ag | Optoelektronischer sensor |
| DE2527625B1 (de) * | 1975-06-20 | 1976-09-16 | Siemens Ag | Optoelektronischer Sensor |
| DE2719208A1 (de) * | 1976-04-30 | 1977-11-10 | Sony Corp | Festkoerper-fernsehkamera |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| IEEE International Solid State Circuits Conference, 1972, S.30-31 * |
| IEEE International Solid State Circuits Conference, 1973, S.138-139 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3006267A1 (de) * | 1979-02-21 | 1980-08-28 | Hitachi Electronics | Festkoerper-abbildungsanordnung |
| EP0046396A1 (de) * | 1980-08-20 | 1982-02-24 | Hitachi, Ltd. | Festkörper-Bildabtastvorrichtung |
| DE3138294A1 (de) * | 1981-09-25 | 1983-04-14 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Zweidimensionaler halbleiter-bildsensor mit steuerung oder regelung der integrationszeit |
| DE3236146A1 (de) * | 1982-09-29 | 1984-03-29 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Zweidimensionaler halbleiter-bildsensor und verfahren zu seinem betrieb |
| US4665422A (en) * | 1983-08-20 | 1987-05-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Solid state image sensing device |
| US4791070A (en) * | 1983-08-20 | 1988-12-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of fabricating a solid state image sensing device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4274113A (en) | 1981-06-16 |
| GB2115636B (en) | 1984-02-22 |
| NL8000772A (nl) | 1980-08-11 |
| JPS6343951B2 (de) | 1988-09-01 |
| GB8300049D0 (en) | 1983-02-09 |
| GB2043390A (en) | 1980-10-01 |
| DE3003992C2 (de) | 1984-02-02 |
| JPS55105480A (en) | 1980-08-13 |
| GB2115636A (en) | 1983-09-07 |
| GB2043390B (en) | 1983-09-01 |
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