DE3003992C2 - Festkörper-Abbildungsvorrichtung - Google Patents
Festkörper-AbbildungsvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Festkörper-Abbildungsvorrichtung,
die Photoinformation ausliest, welche in Photodioden gespeichert ist, die eindimensiotungen
1 und 2, die beispielsweise aus MOS-Transistoren aufgebaute Schieberegister verwenden, gleichzeitig
auf die Gates der Schalt-MOS-Transistoren über Aus- *>■>
gangsleitungen Ovl;V) und Oy{N) 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 FestmS-sterrauschen
auf und bildet einen ernsthriten Nachteil des Photosensors.
F ig. 3 A gibt den Aufbau aus Fig. 2 vereinfacht wie- j
der, bezeichnet einen Halbleiterkörper, beispielsweise einen Si-Körper mit P-Leitfahigkeit, und 14 eine Photodiode, die aus einer Diffusionsschicht mit ^-Leitfähigkeit
gebildet ist. Ein Bereich 15 entspricht der in F i g. 1A gezeigten Vertikalsignalausgangsleitung 9 und *
< > ein Bereich 16 der in Fig. 1A gezeigten Horizontalausgangsleitung
10. Der Bereich 15 aus Fig. 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, ι -,
etwa Aluminium, verbunden sind.
Die Fig. 3B bis 3F veranschaulichen der Fig. 3 A
entsprechende Kanalpotentiale. Hier, wo N-Kanalvorrichtungen betrachtet werden, verläuft die Plus-Rjchtung
des Potentials nach unten. :<>
Im Zustand der Fig. 3B sind Signalladungen31 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« abgekürzt) 6 und das Gate 19 des Horizontalschalt-MOS-Transistors (im _>.
folgenden als »HTr« abgekürzt) 5 angelegt, so daß sich beide Transistoren im Sperrzustand befinden.
Fig. 3 C zeigt den Zustand, in dem der VTr6 im Durchlaßzustand ist und sich die Signalladungen unter
dem Gate 18 des VTr 6 und in die Vertikalsignalaus- «ι
gangsleitung 15 ausbreiten. Fig. 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. Fig. 3 E zeigt den Zustand, in dem y>
die Signalladungen bereits ausgelesen und die entsprechenden Potentiale auf V0 zurückgesetzt worden sind.
In Fig. 3F isi der HTr5 im Sperrzustand und das
Signal des nächsten Bildelement wird gerade ausgelesen.
Wie aus den Fig. 3 E und 3 F 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.
Fig. 4 A zeigt ein Schieberegister, das aus Invertern 41 sowie Übertragungsgates 42 besteht und
wohlbekannt ist.
Das Schieberegister der Fig. 4 A ist ein bekanntes Beispiel für eine Horizontalabtastschaltung. Wie in dem
Impulszeitdiagramm der Fig. 4B dargestellt, wird die Zeit, zu der der n-te Horizontalabtastimpuls V„x(ll) nach
»AUS« geht und die Zeit, zu der der nachfolgende (n+ l)-te Horizontalabtastimpuls Vox(„+l) nach »EIN«
geht, durch den glejchen Triggerimpuls einer Horizontaltaktimpulsfolge
Φχ2 bestimmt.
Im einzelnen ist die Zeit, zu der der Horizontalabtastimpuls Vm(n+U nach »EIN« geht, die Zeit, zu der
das Signal der (n + l)-ten Spalte geliefert wird und auch die Zeit, zu der der Horizontalabtastimpuls Voxim der
η-ten Spalte nach »AUS« geht. Zusammenfassend werden also bei der bekannten Vorrichtung, wie aus den
Fig. 3 E und 3 F ersichtlich, einige Qn 32 der Signalladungen
der Photodiode der η-ten Spalte, die unter b5
dem Gate 19 des Horizontalschalt-MOS-Transistors 5 der η-ten Spalte gefangen waren, in dem Zeitpunkt
abgegeben, zu dem das Signal der Photodiode der (η+ l)-ten Spalte geliefert wird. Wenn die Restladungen
Qg 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.
Aus der DE-OS 25 27 577 ist eine Signalverarbeitungsschaltung für einen Festkörper-Bildsensor
bekannt, die einen Verstärker aufweist, an dessen Ausgang für das sogenannte »integrierende Ausleseverfahren«
eine Integrationskapazität angeschlossen ist, die wiederum über einen elektronischen Schalter rückgesetzt
und mittels eines anderen elektronischen Schalters abgetastet werden kann.
Bei dieser Art von Signalverarbeitungsschaltungen treten Störungen auf, weil das Potential des Integrationsausganges
durch parasitäre Kapazitäten beeinflußt wird, wenn der Abtastimpuls angelegt wird.
Aufgabe der Erfindung ist dementsprechend, eine Signalverarbeitungsschaltung anzugeben, bei der der
Einfluß von parasitären Kapazitäten auf das Ausgangssignal herabgesetzt ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Signalverarbeitungsschaltung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 gelöst, die erfindungsgemäß nach dem kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 oder dem des Anspruches 4 ausgestaltet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
Der der Erfindung zugrunde liegende Stand der Technik sowie Ausführungsformen der Erfindung werden im
folgenden in Verbindung mit den Figuren beschrieben. Es zeigt:
Fig. IA ein Schaltschema, das eine Festkörper-Abbildungsvorrichtung
in den Grundzügen zeigt;
Fig. IB ein Impulszeitdiagramm, das Vertikalabtastimpulse
VmiN) und Horizontalabtastimpulse V„X{S)
zeigt, die in der Festkörper-Abbildungsvorrichtung der Fig. IA verwendet werden;
Fig. 2 ein Schnitt, der den Aufbau eines Bildelements
der Festkörper-Abbildungsvorrichtung zeigt;
Fig. 3 A eine Schemadarstellung des Bildelementaufbaus der Festkörper-Abbildungsvorrichtung, die die
Anordnung zwischen einer Photodiode, einem Vertikalschalt-MOS-Transistor
und einem Horizontalschalt-MOS-Transistor zeigt;
Fi g. 3 B, 3 C, 3 D, 3 E und 3 F Schemadarstellungen
zur Erläuterung der Bewegungen von Signalladungen im Bildelementteil der Festkörper-Abbilaungsvorrichtung;
F i g. 4 A ein Schaltschema einer Abtastschaltung der Festkörper-Abbildungsvorrichtung;
Fi g. 4 B ein Impulszeitdiagramm, das Eingangs- und Ausgangsimpulse der Abtastschaltung der Fig. 4A
zeigt;
F i g. 5 A ein Schaltschema einer Abtastschaltung, die einen diskontinuierlichen Abtastimpulszug erzeugt;
F i g. 5 B ein Impulszeitdiagramm, das Eingangs- und Ausgangsinipulse der Abtastschaltung der Fig. 5 A
zeigt;
Fig. 6 ein Schaltbild, das den Aufbau einer Signalverarbeitungsschaltung
zeigt, die eine Emitterfolgerschaltung verwendet;
Fig. 7 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Sienalverarheitnnpssrhaltnno rW
Fig. 6; und
Fig. 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-Abbildungsvorrichtung zu erreichen, wurde bereits ein Abtastsystem vorgeschlagen,
bei dem der Horizontalabtastimpuls Vaxinl
der η-ten Spalte nach »AUS« geht, bevor der Horizontalabtastimpuls
Voxt„+\t der (n+ l)-ten Spalte für das
Auslesen des der (n+ l)-ten Spalte nach »EIN« geht. (Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 27 313/
1979, offengelegt 1. März 1979.) Im folgenden wird dieses Abtastsystem beschrieben.
In Fig. 5 A bezeichnet 51 ein Schieberegister, beispielsweise wie es in Fig. 4 A gezeigt ist. Impulse Vx m,
wie sie durch Vx„ und Vx i + l in Fig. 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 vorgesehen, und
auf die Gates der Schalt-MOS-Transistoren zu gebende Impulse Vm{m) werden durch Taktimpulse Φϊ3, die auf
eine Drainleitung 54 der Gate-Transistoren 53 gegeben werden, gesteuert.
Die in Fig. 5 A gezeigten Ausgangsimpulse Vux{m)
der Abtastschaltung haben Impulsbreiten, die gleich der Zeit sind, während der eine UND-Beziehung
zwischen den Ausgangsimpulsen V,. m des Schieberegisters
und den Taktimpulsen Φλ3 gilt. Das heißt, sie werden
zu einem Impulszug, wie er bei V„xtm, V„xi„+\,... in r>
Fig. 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„Klnl nach »AUS« gegangen ist,
der Impuls I7,,,,,,,, in einem zeitlichen Abstand nach
»EIN« geht.
Wenn im Beispiel der Fig. 5 A und 5B
VSH-Vr„>VVH
zwischen dem hohen Spannungswert VXH des Taktimpulses
Φν3, dem hohen Wert VSH des Ausgangsimpulses
des Schieberegisters 51 und der Schwellenspannung V,h
des Gate-Transistors (MOS-Transistors) 53 gilt, führt dies zu einem Arbeiten des Gate-Transistors im Nicht-Sättigungsbereich.
Das heißt, es ist möglich, die Ausgangswellenformen, insbesondere die Ausgangssignalamplituden,
der Ausgangsgrößen Vox(m) der Abtastschaltung,
wie bei VoxU), Vox(n+U, ... in Fig. 5B
gezeigt, einheitlich zu machen, wodurch die Wirkungen des vorliegenden Abtastsystems noch verbessert
werden.
Das Signalauslesezeitintervall wird die Impulsbreite des Ausgangsimpulses Voxtm), d. h., die Breite des Takt- bo
impulses Φχ3, 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 F i g. 7), das den Verschiebungsströmen
von Impulsen von auf den diskontinuierlichen Abtastimpulsen basierenden Sensorausgangssignalen (V2
in Fig. 7) zuschreibbar ist, integriert und dann beseitigt, so daß nur erwünschte Signale 71 abgenommen
werden.
Fig. 6 zeigt eine Signalausleseschaltung, wie sie in einer älteren Anmeldung vorgeschlagen wurde (offengelegte
japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 1 55 426/1979, 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 VD einen Spannungsanschluß. ΦΑ bezeichnet
einen Eingang für Rücksetzimpulse <PR, <PS einen Eingang
für Abtastimpulse (Sampling-Impulse) <PS und
Οί/Teinen Signalausgang.
In Fig. 6 bilden ein NPN-Transistor63 und ein
Widerstand Λ, eine Emitterfolgerschaltung. Die Emitterspannung
V4 steht zur Basisspannung V2 folgendermaßen
in Beziehung:
K, = V2 - Vbi
Hierbei bezeichnet Vbl eine eingebaute bzw. inhärente
Spannung.
Ein durch den Widerstand Λ, fließender Strom / ist
ausgedrückt durch:
'■ = -£- = (V2 - V111)IR,
K
Unter Verwendung dieses Stroms wird zur Durchführung der Integration eine Kapazität entladen. Seit r, die
Zeit, während der ein Rücksetztransistor 65 (hier wird ein MOS-Transistor verwendet) durch den Rücksetzimpuls
<PR im Sperrzustand ist, dann wird eine Kollektorspannung
V9 unmittelbar bevor der Rücksetztransistor 65 in den Durchlaßzustand geht:
QR1
J (V2-V1,,) dt
Die Ausgangsspannung V2 des Sensors wird also integriert
und das integrierte Ausgangssignal V9 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 V9 durch die Größen von R1
und C, bestimmt. Im Beispiel der Fig. 6 ist es wünschenswert,
daß folgende Beziehung gilt:
C1 > C2
Fig. 7 zeigt ein Zeitdjagramm von Impulsen und
Spannungen <PR, V2, <PS, V9 und K10 (bzw. Spannung
V0l/r_AM Anschluß OUT). Die Spannungen V0,
<PR und <PS in der Schaltung der Fig. 6 können
üblicherweise zu 5 bis 12 V gemacht werden, hier sind sie nun zu 9 Vgemacht und die Videospannung Kristin
der Veranschaulichung der Spannungswerte der Fig. 7 zu 3 V gemacht.
In Fig. 6 bezeichnet 66 einen Transistor (hier einen MOS-Transistor) zum Abtasten und Halten des gewon-
nenen Ausgangssignals und 67 einen Puffertransistor (hier einen MOS-Transistor).
Die Schaltung der Fig. 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 Fig. 6 gezeigte Signalverarbeitungsschaltung hat den Nachteil, daß, wenn der Abtastimpuls
05aufgegeben wird, das Signal mit der parasitären
Kapazität C2 geteilt wird und sich ändert.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Die Ausführungsform der Fig. 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 V9
erscheint, und dem Abtasttransistor 66 in Fig. 6 eingesetzt ist. Daher wird bei der Signalverarbeitungsschaltung
der Fig. 8 das Potential K9 des Integrationsausganges A auch dann nicht durch die parasitäre Kapazität
C2 beeinflußt, wenn der Abtastimpuls Φ5 angelegt
ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Fi g. 9 ist als Transistor
der ersten Stufe der bipolare NPN-Transistor durch einen N-Kanal-MOS-Transistor 83 ersetzt. Die ?i
Wirkungen hinsichtlich der Erfindung sind die gleichen wie bei der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 8.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 wird ein Sperrschicht-Feldeffekttransistor (J-FET) 84 als Transistor
der ersten Stufe verwendet und das integrierte Aus- m gangssignal über einen Source-Folger spitzenwertdetektiert.
Bei obigen Ausfuhrungsformen werden die Abtastimpulse 0soder
<P'S benötigt. Im Gegensatz dazu benötigt eine weitere, in F i g. 11 gezeigte Ausführungsform
die Abtastimpulse nicht und ist einfacher im Gebrauch. In Fig. 11 wird zum Aufladen der Kapazität C, der
Rücksetzimpuls aufgegeben. Ein dabei fließender Strom wird über einen Lastwiderstand RL nachgewiesen.
Im einzelnen fließt ein Strom, der dem Integrationswert eines Stromes entspricht, welcher aus der
Kapazität C1 durch den Widerstand A1 im Zeitintervall
von einem Rücksetzen bis zum nächsten Rücksetzen geflossen ist, beim Rücksetzen in die Kapazität C| und
wird über den Lastwiderstand RL nachgewiesen. Dementsprechend kommt man ohne die Abtastimpulse
aus.
Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein MOS-Transistor 83 als Transistor der ersten Stufe verwendet
wird, während Fig. 13 eine Ausführungsform 5« zeigt, bei der ein PNP-Transistor 86 zur Umkehrung der
Polaritäten verwendet wird. Fig. 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 Fig. 16 und 17 werden die durch die Schaltungen der Flg. 10 und 9 gelieferten Ausgangssignale
jeweils einer Doppelbelastung unterworfen mit der Absicht, Signale zu gewinnen, bei denen das Festmusterrauschen
noch stärker vermindert ist. Bei diesen Ausführungsformen werden zwei Abtastimpulszüge
(<P'S und <P's in Fig. 16 bzw. <t>s und Φ"' in Fig. 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 Fig. 18 ist so gestaltet, daß der Sensor mit nur einer von zwei Schaltungen
gekoppelt ist, und sie besteht in einem Aussangssignalnachweisverfahren 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-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 Fig.
18 kombiniert werden, bei dem die Ausführungsformen der Fig. 8 und 11 in Differenzform gebracht sind.
Im folgenden werden verschiedene Bezugszeichen der Fig. 8 bis 16 erläutert.
61 ... Sensorteil der Festkörper-Abbildungsvorrichtung, 63, 181, 182 ... bipolare Transistoren, 83, 81, 87.
88 ... MOS-Transistoren, R1, R2, Λ3, R4, Ä,, R2, R2', ÄJ,
RL, R'L, Rv, R'v ... Widerstände, C1, C2, C,', C2", C2" ...
Kapazitäten (Kondensatoren, parasitäre Kapazitäten usw.), <pR, ΦΚ1, ΦΚ2 ... Rücksetzimpulsanschlüsse, ΦΛ,
<P's, 0's, 0's' .-■ Abtastimpulsanschlüsse, 66, 66', 66",
66'" ... Abtast- und Haltetransistoren (MOS-Transistoren), 67,67', 67"... Puffer-Transistoren (MOS-Transistoren),
65, 65' ... Rücksetztransistoren (MOS-Transistoren), 85 ... Diode, V0 ... Spannungsanschiuß, V ...
Gleichvorspannungsquelle, OUT... Signalausgang.
Hierzu 10 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Signalverarbeitungsschaltung für einen Festkörper-Bildsensor (61), der mittels eines diskontinuierlichen
Horizontalabtastimpulszuges die Bildinformation ausliest, welche in einer Anzahl von in
einem Oberflächenbereich eines Halbleiterkörpers angeordneten Photodioden gespeichert ist, zum
Beseitigen von Rauschkomponenten in den von dem Bildsensor gelieferten Videosignalen mit einem
ersten Verstärker (63, R{), der das Videosignal des Bildsensors verstärkt, und mit einer an den Ausgang
des Verstärkers (63, A1) gelegten Integrationskapazität
(C)) für das integrierende Ausleseverfahren,
wobei an den Ausgang der Integrationskapazität (C1) ein elektronischer Schalter (66) zum Abtasten
des Ausgangssignals der Integrationskapazität (Ci) und/oder ein elektronischer Schalter (65)
zum Zurücksetzen der Integrationskapazität (C]) gelegt ist (sind), dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang des ersten Verstärkers (62, 83, 84, R1) an den Eingang eines zweiten Verstärkers (81,
R3) gelegt ist, mit dessen Ausgang der elektronische
Schalter (66, 85) verbunden ist.
2. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verstärker
ein Source-Folger ist (Fig. 8).
3. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang
des zweiten Verstärkers einem Tiefpaßfilter und einem weiteren Verstärker zugeführt ist.
4. Signalverarbeitungsschaltung für einen Festkörper-Bildsensor (61), der mittels eines kontinuierlichen
Horizontalabtastimpulszuges die Bildinformation ausliest, welche in einer Anzahl von in
einem Oberflächenbereich eines Halbleiterkörpers angeordneten Photodioden gespeichert ist, zum
Beseitigen von Rauschkompcnenten in den von dem Bildsensor gelieferten Videosignalen mit einem
ersten Verstärker (63, R1), der das Videosignal des
Bildsensors (61) verstärkt, und mit einer an den Ausgang des ersten Verstärkers (63) gelegten Integrationskapazität
(C|) für das integrierende Ausleseverfahren, wobei an den Ausgang der Integrationskapazität
(C1) ein elektronischer Schalter (66) zum Abtasten des Ausgangssignals der Integrationskapazität
(C,) und/oder ein elektronischer Schalter (65) zum Zurücksetzen der Integrationskapazität (C1)
gelegt ist (sind), dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (65) über einen Lastwiderstand
(R1) an den einen Pol eines Versorgungspotentials
gelegt ist, und daß der Signalausgang der Verbindungspunkt des Lastwiderstandes (Rt) mit dem
elektronischen Schalter (65) ist.
5. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verstärker
(63, 83) in Emitterschaltung oder in Source-Schaltung aufgebaut ist (Fig. 11, 12).
6. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Verbindungspunkt
des Lastwiderstandes (R1) mit dem elektronischen Schalter (65) der eine Eingang eines
Differenzverstärkers (181, 182) verbunden ist.
nal oder zweidimensional im Oberflächenbereich eines Halbleiterkörpers gruppiert sind. Im einzelnen richtet
sie auf Verbesserungen in einsr Signalverarbeitungsschaltung der Festkörper-Abbildungsvorrichtung.
Der Aufbau einer bekannten Festkörper-Abbildungsvorrichtung ist schematisch in Fig. IA gezeigt
Der Aufbau einer bekannten Festkörper-Abbildungsvorrichtung ist schematisch in Fig. IA gezeigt
Fig. IA veranschaulicht ein Beispiel für den
Prinzipaufbau eines Festkörper-Flächensensors (Abbildungsvorricbtung),
während Fig. IB ein Beispiel für
ίο ein Zeitdiagramm von Horizontal- und Vertikalabtastimpulsen
wiedergibt In Fig. IA bezeichnen 1 und 2 eine Horizontal- und eine Vertikalabtastschaltung.
Durch Aufgabe von üblicherweise zwei- bis vierphasigen Taktimpulsen CPx und CPy versorgt die zugehörige
Abtastschaltung Ausgangsleitungen 7 bzw. 8 ihrer Stufen, d. h. Leitungen Qr(1), Ox{1) bzw. C^1,, OA2) ■ ■., mit in
Fig. IB gezeigten Ausgangsimpulsen VoxO), Vox{1) ...
bzw. Voy{i), Vo)i2), in die Eingangsimpulse Va und K9,
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
-'5 Wandlerelementen 3 herauszuholen. Da die Signale der
photoelektrischen Wandlerelemente dem optischen Bild eines auf diese Elemente abgebildeten Gegenstands
entsprechen, lassen sich nach obigem Vorgang Videosignale herausholen.
jo Zur Erzielung einer hohen Auflösung erfordert eine
Festkörper-Abbildungsvorrichtung dieses Typs photoelektrische Wandlerelemente und Schaltelemente in
Anzahlen von ungefähr 500 X 500 und Abtastschaltungen,
von denen jede eine Vielzahl 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. Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Bildelements, das den größten Teil der Fläche eines
Sensor-5C einnimmt. 13 bezeichnet einen Halbleiterkörper (etwa Halbleitersubstrat, epitaxial aufgewachsene
Schicht und Wannendiffusionsbereich) eines bestimmten Leitungstyps. 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 11 für einen Videoausgang 4 auf diejenige Diode 14 gegeben, die
wi sich an einer Stelle befindet, an der Ausgangsimpulse
und Vm[N) entsprechender Abtastschalbi
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