DE3144219C2 - Photoelektrischer Wandler - Google Patents
Photoelektrischer WandlerInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen photoelektrischen Wandler, der zur Verwendung als optischer Vorlagenleser geeignet ist. Ein CCD-Wandler empfängt Licht, das von einer Vorlage mit Zeichen oder graphischen Mustern reflektiert wird, und speichert Ladungen proportional zur Intensität des reflektierten Lichts. Unerwünschte verfälschende Ladungen werden vom CCD-Wandler zu einem Schieberegister übertragen und während eines anderen Zeitintervalls als dem Ausleseintervall für die notwendigen Daten beseitigt. Die ausgelesenen Daten, die genau den Daten der Vorlage entsprechen, werden bei einem verkürzten Beseitigungsintervall erzeugt.
Description
Iesene Daten nicht genau den Daten der Vorlage.
In Treibersystemen für CCD-Wandler kann während vom Speicherintervail und Datenausgabeintervall verschiedenen
Zeitintervallen ein Übertragungsgatter zur Löschung bzw. Ableitung der Ladungen in den Bildspei- s
cherzellen geöffnet werden, um nur die Speicherung der
gewünschten Signalladungen zu ermöglichen und ein effektives, echtes Ausgangssignal zu erhalten. Hier wird
das analoge Schieberegister angesteuert, um die übertragene Ladung sogar während der Speicherperiode abzuleiten
oder zu löschen. Die Beseitigung unnötiger Daten aus dem Schieberegister erfordert die gleiche Zeitspanne
wie die echte Datenausgabe aus dem Schieberegister. Wenn das Speicherzeitintervall der Photodiodenanordnung
kürzer festgelegt wird als das Lösungs-Zeitintervall
des Schieberegisters und die in der Photodiodenanordnung als effektive Daten gespeicherten Ladungen
zum analogen Schieberegister übertragen werden, das nicht vollständig gelöscht worden ist, werden
die zurückgebliebenen verfälschenden Daten den echten Daten überlagert oder zu diesen addiert, weshalb
die aus dem Schieberegister herausgeiesenenen Dai.en
nicht getreu den auf der Vorlage vorhandenen Daten entsprechen (vgL in diesem Zusammenhang auch die
US-PS 41 77 449).
Es ist bereits ein photoelektrischer Wandler bekannt (IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 20, Nr. 6,
Nov. 1977, S. 2177—2188) bei dem mit Hilfe von unterschiedlichen Impulsfolgen die Übernahme der Daten
aus der Photozellenanordnung in Ausgangsregister gesteuert wird. Mit dieser bekannten Anordnung kann die
Belichtungsdauer der Photozellen zur Erzeugung eines Nutzsignals unabhängig von Veränderungen im Abtastmechanismus
konstant gehalten werden. Diese Anordnung ist jedoch insofern aufwendig als für die Ausgabe 3s
der Nutzsignale und zur Beseitigung der Störsignale jeweils zwei unterschiedliche Arten von Registern verwendet
werden müssen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen photoelektrischen Wandler anzugeben, der mit geringem
Schaltungsaufwand zuverlässig arbeitet, der elektrische Nutzsignale liefert, die getreu dem abgetasteten
Bild entsprechen und die weitgehend störungsfrei sind und der nur seine kurze Speicherzeit benötigt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch die vorliegende Erfindung werden, insbesondere durch die kurze Speicherzeit, folgende Vorteile
hauptsächlich erzielt:
1. Die Leuchtdichte kann während der Auslesezeit erhöht werden
2. Die Auslesegeschwindigkeit kann erhöht werden.
3. Die Beeinflussung durch Störsignale, hervorgerufen durch restliche Ladungen, ist wesentlich verringert.
60
Nachstehend wird die Erfindung anhand teilweise schematischer Zeichnungen näher erläutert; es zeigt
F i g. 1 ein Lesesystem,
Fig. 2 eine Gesamtanordnung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen photoelektrischen Wand-
iers,
F i g. 3 den wesentlichen Teil einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen photoelektrischen Wandlers einschließlich eines CCD-Wandlers,
F i g. 4 ein Signalformdiagramm zur Eriäuterung der
Vermeidung von Ausgangssignalstörungen aufgrund unerwünschter Ladungen und
F i g. 5(a), (b) Signalformdiagramme für verkürzte Löschungsintervalle.
F i g. 1 zeigt ein Lesesystem einer Faksimile- bzw. Bildübertragungsanordnung. Die Information (Bild) auf
der zu übertragenden Vorlage 4, die durch eine Leuchtstofflampe 3 angestrahlt wird, wird durch eine Linse 2 zu
einer photoelektrischen Wandlerschaltung 1 geseitet, wo die Information photoelektrisch umgewandelt wird.
Die photoelektrisch umgewandelte Information wird, wenn erforderlich, zu einer Empfangsstation übertragen.
Die photoelektrische Wandlerschaltung 1 hat herkömmlicherweise verwendete Photodioden oder Phototransistoren.
Unter den Gesichtspunkten hoher Pakkungsdichte und hoher Wirtschaftlichkeit werden jedoch
zunehmend CCD-Wandler bzw. CCD-Detektoren verwendet. CCD-Wandler sind Ha'.ieiterwandler und
können miniaturisiert werden. Für CCC -Wandler sind verschiedene Strukturen und Treiber-Systeme vorgeschlagen
worden.
Der CCD-Wandler weist einen CCD-Bilderzeuger bzw. GTD-Abbildner (Diodenanordnung bzw. Diodenfeld)
auf, der eine Vielzahl von Bildspeicherzellen zur Speicherung photoelektrischen umgewandelter Ladungen,
Übertragungsgatter zur Steuerung der Übertragung der in den entsprechenden Speicherzellen des
CCD-Wandlers gespeicherten Ladungen und ein Analog-Schieberegister zur Speicherung der durch das
Übertragungsgatter übertragenen Ladungen und zur sequentiellen Ausschiebung der Ladungen in Abhängigkeit
von einem externen Schiebetakt umfaßt. Die ausgeschobenen Daten umfassen echte Daten und unerwünschte,
störende Daten. Lediglich die echten Daten werden jedoch für die Übertragung zur Empfangsstation
ausselektiert.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des photoelektrischen
Wandlers, der zur Bildübertragung verwendbar ist.
Der CCD-Wandler 5 liest eine Abtast-Zeile von Daten parallel ab und gibt die Daten seriell als A'jsgangssignal
ab. Im einzelnen speichert, übertrrgt und sendet
(verschiebt) der CCD-Wandler 5 die Daten mit einer Treiberschaltung 6, die durch eine Steuereinrichtung 7
gesteuert wird. Die vom CCD-Wandler 5 ausgeschobenen seriellen Daten werden über einen Transistor 9 in
Emitterfolgerschaltung (Impedanz-Wandlung) über einen an Masse liegenden Widerstand 10 ausgegeben. Das
Ausgangssignal wird dann an einen Kondensator 11 gt· legt, um Gleichspannungskomponenten zu eliminieren,
ur.d oanach einem Videoverstärker 12 zugeführt. Da nach der Beseitigung der unnötigen Gleichspannungskomponente durch den Kondensator 11 die Wechselstromkomponente
eine kleine Amplitude hat, wird bewußt durch eine Gleichspannungs-Rückstellschaltung
13, die durch die Steuerschaltung 7 gesteuert wird, eine Gleichspannungskomponente addiert. Das Ausgangssignal
des Videoverstärkers 12 wird zu einer Halteschaltung 14 (Abtast- und Halteschaltung) geleitet, wo das
Signal abgetastet und gehalten bzw. gespeichert wird. Die Halteschaltung 14 digitalisiert die Eingangssignale
in schwarze und we'.Se Binärsignale oder Vielpegelsignale
in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal einer Schwarzpegel-Regelschaltung 15. Das Ausgangssignal
der Halteschaltung Ί4 wird als ein Videosignal VIDEO
verwendet. Die Steuerschaltung 7 wird durch den Beginn des Linien-Abtastsignals (Abtastbcfehlssignal)
Tscan, ein Speicherzeitsignal Ts und ein Zeitsteuersignal
is zur Datenausgabe von der Zcitstcuerschaltung 8 gesteuert.
F i g. 3 zeigt den Aufbau eines CCD-Wandlers 5 und
eines Treibersystems für den Wandler. Der CCD-Wandler 5 umfaßt eine CCD-Photodiodenanordnung 16 mit
der Funktion des CCD-Bilderzeugers, eine Anordnung vcn Übertragungsgattern 17, Analog-Schieberegister
18 und einen Ausgangsverstärker 19. Die Treiberschaltung 6 weist MOS-Treiber 20/4,205und 20Cund Dämpfungswiderstände
2! A 21B und 21C auf und erhält die
Ausgangssignale Φτα, Φι und Φι der Steuereinrichtung
7. Die Treiberschaltung 6 erzeugt ein Übcrtragungsgatter-Signal Φτα für die Anordnung von Übertragungsgattern 17 und Schiebeimpulse Φ\ und Φι für die Analog-Schieberegister
18. Die Ausgangssignale Φ\ und Φι
haben zueinander entgegengesetzte Phasenlage. Die Photodiodenanordnung 16 hat eine Anzahl von Dioden
die der Datenmenge einer Abtastzeile entspricht, z. B. von insgesamt 2048 bit, und ist in gerade und ungerade
Gruppen zu 1024 bit unterteilt. In Fig. 3 sind die oberen
Übertragungsgatter und das obere Schieberegister und die unteren Übertragungsgatter und das untere Schieberegister
der ungeraden Gruppe bzw. der geraden Gruppe zugeordnet. Die Dämpfungswiderstände 21/4,
21fl und 21C werden zur Pegeleinstellung verwendet. Die Steuereinrichtung 7 weist erste und zweite Steuerschaltungen
22 und ZJ und eine Grundtakt-Generatorschaltung 24 auf. Die erste Steuerschaltung 22 enthält
die Signale Tscan und Ts und erzeugt das Signal Φτα·
Die zweite Steuerschaltung 23 erhält die Signale Tscan, Ts und den Grundtakt und erzeugt die Signale Φ\ und
Φι. Im Beispiel sind zwei Gruppen mit je einem Schieberegister
18 und einer Anordnung von Übertragungsgattern 17 vorgesehen.
Zur Steuerung der Anordnung vor Übertragungsgattern 17 weist die erste Steuerschaltung 22 im wesentlichen
einen monostabilen Multivibrator auf und sie kann in der Praxis einen monostabilen Multivibrator und ein
Flipflop zur synchronen Steuerung des monostabilen Multivibrators aufweisen. Die zweite Steuerschaltung
23 zur Steuerung des Schieberegisters weist im wesentlichen einen Frequenzteiler auf und kann in der Praxis
einen Frequenzteiler aufweisen, der durch das von der Speicherzeit-Steuerschaltung stammende Speicherzeitsignal
angesteuert wird, um den von der Grundtakt-Generatorschaltung 24 stammenden Grundtaktimpuls zu
teilen. Weiterhin we'st die Steuerschaltung 23 ein Flipflop mit Voreinstellungs- und Löschfunktion zur Unterbindung
der Zuführung der Signale Φ, und Φ2 während
des Zeitintervalls h auf, das später noch erläutert wird, innerhalb dessen das Signal Φτπ den hohen Pegel annimmt
Die Verbindung zwischen den Steuerschaltungen 22 und 23 ist nicht dargestellt.
F i g. 4 zeigt ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Entladung bzw. Löschen der unerwünschten Ladungen,
um so Störungen des Ausgangssignals zu unterbinden, was unter anderem Ziel der Erfindung ist. Obwohl der
Takt Φ, nur während der Intervalle h und U dargestellt
ist. werden ähnliche Impulse auch im Intervall t\ erzeugt. Nachstehend wird die Betriebsweise des CCD-Wandlers
5 unter Bezug auf F i g. 4 erläutert. Der Anfang des .■M>iiiM%i£U:il% 1\, i\ (I. Pegel, niedriger Pegel) wird zu
Beginn jeder Abtastzeile erzeugt. Für ein Zeichen, das mit acht Zeilen abgetastet wird, werden acht Anfänge
des Abtastsignals Tscan erzeugt, um die Abtastung dieses Zeichens vollständig durchzuführen. Der von der
Zeitsteuerschaltung 8 gelieferte Speicherzeitimpuls Ts
hat die gleiche Länge wie die Speicherzeit t\ für jedes Abtastintervall. Die erste Steuerschaltung 22 erhält die
Signale Tscan und T$ und erzeigt das Signal Φτα, das zu
dem in Fig.4 gezeigten Übertragungsgatter-Steuersignal
Φτα entgegengesetzte Phasenlage hat.
Das Übertragungsgatter-Steuersignal irr; wird nachstehend
näher erläutert. Das Signal Φτα weist für jede
ίο Abtastzeile im Zeitintervall U einen Impuls mit L-Pegel,
im Zeitintervall i2 einen Impuls mit Η-Pegel (hohem Pegel),
im Zeitintervall h einen Impuls mit L-Pegel und im
Zeitintervall /j einen Impuls mit Η-Pegel auf.
Wenn der Anfang des Abtastsignals Tscan erzeugt
Wenn der Anfang des Abtastsignals Tscan erzeugt
is wird, nimmt das Übertragungsgatter-Steuersignal Φτα
den L-Pegel an, so daß die Anordnung von Übertragungsgattern 17 gesperrt wird, um die CCD-Bildspeicherzellen
zu trennen bzw. abzuschalten. Die Ladungen (Daten), die bis zu diesem Zeitpunkt über die Anord-
nung von Übertragungsgattern 17 zum Analog-Schieberegister
18 übertragen wurden, werden durch die Schiebetaktsignale Φ, und Φι (ζ. B. mit 500 kHz) über
den Ausgangsverstärker 19 während des Zeitintervalls ίο beseitigt bzw. gelöscht, wobei das Intervall fo die Zeit
ist, die zur sequentiellen Ausgabe der Daten für eine parallel sum Schieberegister übertragenen Abtastzeile
erforderlich ist. Im vorliegenden Fall sollte h größer sein
als ίο, um verfälschende Daten bzw. Ladungen aus dem
Schieberegister auszulöschen. Nach Ablauf der Spei-
cherzeit Λ nimmt das Übertragungsgatter-Steuersignal
Φτα den H-Pegel an; die während dßs Intervalls Λ in der
Zellenanordnung 16 gespeicherten Ladungen werden während des Intervalls h durch die Anwendung von
Übertragungsgattern 17 zum Schieberegister 18 übertragen. Nach Ablauf des Intervalls {2 nimmt das Steuersignal
Φτα zur Sperrung der Anwendung von Übertragungsgattern 17 den L-Pegel an, um das Schieberegister
18 schaltungsmäßig von der Zellenanordnung 16 zu trennen: die zum Schieberegister 18 übertragenen Ladüngen
werden synchron mit den Taktsignalen Φ\ und Φι verschoben, um während des Zeitintervalls f3 zu erzeugen.
Das Intervall h ist dabei im wesentlichen gleich dem Intervall ίο.
Nach Ablauf des Intervalls ti, in dem das Ausgangssignal
V0U, sequentiell ausgegeben wurde, nimmt das Signal
Φτα den Η-Pegel an, so daß die Anordnung von Übertragungsgattern 17 für das Intervall U geöffnet
wird und die Ladungen in der Zellenanordnung 16 über die Anordnung von Übertragungsgattern 17 zum Schieberegister
18 übertragen und während dieses Intervv.üs
U durch die Taktsignale Φ\ und Φι ausgeschoben werden,
bis der nächste Anfang des Abtastsignals Tscan erzeugt wird. Da das während des Intervalls U, erzeugte
Signal kein echtes Datensignal ist, wird es als die verfälsehende,
unerwünschte Signalkomponente eliminiert
Dementsprechend wird nur das im Intervall fe erzeugte
Ausgangssignal Vom (vgl. F i g. 4) als normales Sendesignal
verarbeitet Die oben beschriebene Betriebsweise wird für jede Abtastzeile durchgeführt.
F i g. 5 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Verkürzung
des Löschungsintervalls, was einem Ziel der Erfindung entspricht Die Betriebsweise des CCD-Wandlcrs
5 wird nachfolgend unter Bezug auf F i g. 5(a) erläutert. Der Beginn des Abtastsignals Tscan (L-Pegel)
t.i wird am Anfang jeder Abtastzeile erzeugt. Für ein mit
acht Zeilen abzutastendes Zeichen werden zur vollständigen Abtastung acht Anfänge von Abtastsignalen
Tscan erzeugt Der Speicherzeitimpuls Ts hat eine Zeit-
dauer, die gleich dem Speicherintervall fi für jede Abtastlinie
ist. Die erste Steuerschaltung 22 erhält die Signale Tscan und Ts und erzeugt das Signal Φτα, das zu
dem in F i g. 5(?) gezeigten Übertragungsgatter-Steuersignal Φτό entgegengesetzte Phase hat.
Im folgenden wird das Übertragungsgatter-Steuersignal
Φτα im einzelnen erläutert. Das Signal Φτα besitzt
für i-cie Abtastzeile, wie im Falle der F i g. 4, im Intervall
fi einen Impuls mit L-Pegel, im Intervall h einen Impuls
mit Η-Pegel, im Intervall fj einen Impuls mit L-Pegel und im Intervall U einen Impuls mit Η-Pegel. Wenn der
Anfang des Abtastsignals Tscan erzeugt wird, nimmt das Übertragungsgatter-Steuersignal Φτα den L-Pegel an,
so daß die Anordnung von Übertragungsgattern 17 gesperrt wird. Die Ladungen (Daten), die bis zum Beginn
jeder Abtastung über die Anordnung von Übertragungsgattern 17 zum Analog-Schieberegister 18 übertragen
worden sind, werden während des Intervalls ti,
das dem Intervall fo von Fig.4 entspricht, sofern die
Wiederholungsfreuenz der Signale Φ\ und Φι ζ. Β.
500 kHz beträgt, mittels der Ubertragungstaktsignale Φ\ und Φι über den Ausgangsverstärker 19 abgeleitet
bzw. gelöscht. In Fig.5(a) ist die Wiederholungsfrequenz
h der Signale Φ\ und Φι während des Intervalls t\
höher als die Frequenz f\ während des Ausgabeintervalls ij. Daher wird das Schieberegister 18 im Intervall fe
gelöscht. Nach dem Speicherintervall r, nimmt das Übertragungsgatter-Steuersignal^TG den Η-Pegel an,
worauf die in der Zellenanordnung 16 während des Intervalls ii gespeicherten Ladungen während des Interval's
/j durch die Anordnung von Übertragungsgattern 17 zum Schieberegister 18 übertragen werden. Nach
dem Intervall h nimmt das Steuersignal ^rcden L-Pegel
an, so daß die Anordnung von Übertragungsgattern 17 gesperrt wird, und die zum Schieberegister übertragenen
Ladungen werden in Synchronisation mit den Taktsignalen Φ\ und Φι, wobei die Wiederholungsfrequenz
f\, kleiner als h ist, verschoben, um über den Ausgangsverstärker
19 das Ausgangssignal V„„, zu erzeugen.
Nach dem Intervall fj, in dem das Ausgangssignal Vou,
sequentiell ausgegeben wird, nimmt das Signal Φτα den Η-Pegel an, so daß die Anordnung von Gattern 17 geöffnet
wird und die Ladungen in der Anordnung 16 über die Übertragungsgatter 17 zum Schieberegister übertragen
werden und während des Intervalls u bis zur Erzeugung des nächsten Beginns des Abtastsignals
Tscan durch die Taktsignale Φ\ und Φι ausgeschoben
werden. Hier kann die Frequenz des Taktes Φ\ und Φι f7
anstelle von f\ sein.
Da das während des Intervalls U erzeugte Signal nicht das normale Nutzsignal ist, wird es als Störsignal eliminiert
Dementsprechend wird das im Intervall fj (vgl. Fig.5{a)) erzeugte Ausgangssignal Vou, als normale
Sendeinformation weiterverarbeitet. Die oben erläuterte Betriebsweise wird für jede Abtastzeile durchgeführt.
Da die Frequenz /j des Taktes Φι und Φι während des
Speicherintervalls fi höher ist als die Frequenz /Ί des
Taktes Φ\ und Φι während des Ausleseintervalls /3, wird
die zur Löschung der störenden Daten aus dem Schieberegister
erforderliche Zeitspanne verkürzt (z. B. von k auf k). Dies ermöglicht die Verkürzung des Speicherzeitintervalls
ti, damit dieses kleiner ist als das Ausleseintervall ty, wie es in F i g. 5(b) dargestellt ist F i g. 5(b)
zeigt einen Extremfall, in dem das Speicherzeitintervall fi' auf die gleiche Länge wie das Zeitintervall te reduziert
wurde, das zur Löschung des Schieberegisters erforderlich ist
Die Erfindung weist die folgenden Vorteile auf. Nach dem Stand der Technik wird die Anordnung von Übertragungsgattern
17 gesperrt gehalten, da das Signal Φτο
während des Intervalls u auf L-Pegel liegt. Als ein Ergebnis
davon werden die störenden Ladungen in der Zellenanordnung 16 während des Intervalls /4 gespeichert,
woraus drei Nachteile resultieren. Erstens wird während des Intervalls u die Zellenanordnung 16 gesättigt
bzw. übersteuert, besonders wenn die Lichtintensität hoch ist. Zweitens wird bei der nächsten Zeilenabstastung,
unabhängig davon, ob die Anordnung gesättigt ist oder nicht, um die gespeicherten Ladungen zu eliminieren.
Drittens wird demzufolge die normale Datenübertragung verschlechtert. Gemäß der Erfindung werden
andererseits, da das H-Pegel-Intervall auf das Intervall
h folgend festgesetzt wird, die durch Photoionisation erzeugten Ladungen praktisch frei zum Schieberegister
übertragen und aus ihm abgeleitet, wodurch die oben genannten Nachteile vollständig vermieden und die normalen
Daten korrekt übertragen werden können.
Dem dargestellten und erläuterten Ausführungsbeispiel liegt eine Zweiphasentakt-CCD-Anordnung zugrunde,
es kann jedoch gleichermaßen auch eine Einphasentakt- oder eine Dreiphasentakt-CCD-Anordnung
verwendet werden. Die erste Steuerschaltung 22 empfängt die Signale Tv, Tsc.\n und /j; sie kann entsprechend
ohne weiteres auf drei Zeitsteuerungen und Wellenformen basierende Impulse Φτα erzeugen. Das Speicherzeitintervall
/1 und das Auslesezeitintervall ti werden
in der Zeitsteuerungsschaltung 8 eingestellt, die ohne weiteres den Impuls Ts und einen Impuls, der das
Ende des Intervalls t} anzeigt, erzeugen kann.
Die obige Erläuterung betrifft die hauptsächlichen Betriebsabläufe. Im erläuterten Ausführungsbeispiel
sind die Frequenzen der Takte Φ, und Φι im Speicherintervall
fi von denen in den Intervallen u (und u) verschieden.
Die Frequenz f} im Intervall /, ist höher festgelegt
als die Frequenz /1 in den Intervallen ij (und k); z. B.
ist /Ί = 5öö kHz und /i-2 Mhz. Die Frequenzen /~iund I2
werden durch die zweite Steuerschaltung 23 erzeugt.
AO Mit dieser Anordnung wird die Beseitigung verfälschender
Daten bzw. Ladungen, die nach dem Stand der Technik die Zeit fj erforderte, auf die Zeit fc, die kürzer
als die Zeit fj ist, reduziert. Da die Speicherzeit verkürzt
wird, kann die Lichtmenge bzw. Lichtstärke beim Lesen der Daten erhöht und die Lesegeschwindigkeit vergrößert
werden.
Die Erfindung ist ferner nicht i-uf die im erläuterten
Ausführungsbeispiel verwendete Zweiphasentaktung beschränkt. Die zweite Steuerschaltung 23 kann zwei
Frequenzgeneratoren für f, und f2 umfassen, die bei bzw.
durch fi. ij und U geschaltet werden. Alternativ kann
i-uch ein Frequenzteiler vorgesehen werden.
Gemäß der Erfindung können die ausgelesenen Daten, die die Daten auf der Vorlage korrekt wiedergeben.
mit verkürzter Speicherzeit erzeugt werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Phoioelektrischer Wandler graphischen Mustern in elektrische Signale wie etwa
mit einer lichtempfindlichen Zellenanordnung, 5 Bildübertragungsgeräten oder optischen Zeichenlesern
mit einer Anordnung von Übertragungsgattern, und (OCR) wurden als photoelektrische Wandler des Leseeinem
Schieberegister, systems zur Umwandlung der Zeichen und graphischen durch den ein zu lesendes Muster zeilenweise abge- Muster in elektrische Signal photoelektrische Wandlertastet
wird, schaltungen vom Ladungsspeichertyp oder ladungsgedie
abgetasteten Daten in der lichtempfindlichen 10 koppelte Schaltungen (sog. charge coupled device,
Zellenanordnung parallel gespeichert werden, CCD) verwendet Die photoelektrische Wandlerschaldie
in Form von Ladungen gespeicherten Daten tung vom Ladungsspeichertyp kann typischerweise eine
über die Anordnung von Ubertragungsgattern zum Photodiodenanordnung bzw. ein Photodiodenfeld aufSchieberegister
übertragen werden, und die übertra- weisen, in dem Ladung durch Lichtstrahlung gespeigenen
Daten durch Verschiebung des Inhalts des 15 chert wird.
Schieberegisters gesteuert durch Taktimpulse aus- Das Lesesystem weist eine Lichtquelle zur Beleuch-
geschoben werden. tung einer Vorlage mit darauf aufgezeichneten Zeichen
dadurch gekennzeichnet, und/oder graphischen Mustern, einen photoeiektri-
daß eine erste Steuerschaltung (22) sehen Wandler mit einer Anzahl linear angeordneter
20 Photodioden und eine Leseschaltung zum seriellen Aus-
— während jeder Dauer (U + /2-Mj+/4) einer Zei- lesen von in den Fhotodioden gespeicherten Ladungen
lenabtastung zu Beginn der Abtastdauer die auf.
Anordnung von Übertragungsgattern (17) wäh- Das von der Lichtquelle abgestrahlte und von der
der Ladungen in der lichtempfindlichen Zellen- Vorlage reflektierte Licht wird von einer Linse gesamanordnung
(6) notwendig ist, sperrt, 25 melt und auf die Photodiodenanordnung des photoelek-
— die Anordnung von Übertragungsgattern (17) trischen Wandlers gerichtet und auf dieser abgebildet
nach der Speicherzeitdauer t\ zur Übertragung Nach einem vorgegebenen Zeitintervall zur Speicheder
in der Zellenanordnung (16) gespeicherten rung der Ladung wird die Ladung durch die Leseschal-Ladungen
zum Schieberegister (18) öffnet, tung gelesen. Der obige Ablauf wird unter sequentieller
— nach der Übertragung der Ladungen zum Aus- 30 Verschiebung der Verlage mehrmals wiederholt
schieben 1! ?r übertragenen Ladungen durch das Da eine weiße Fläche auf der Vorlage eine große Schieberegister (18) die Ai«»rdnung von Über- Lichtmenge reflektiert, speichert eine einer weißen Flätragungsgattern (1 T) SDcrrt, ehe des Bildes gegenüberliegende Photodiode eine gro-
schieben 1! ?r übertragenen Ladungen durch das Da eine weiße Fläche auf der Vorlage eine große Schieberegister (18) die Ai«»rdnung von Über- Lichtmenge reflektiert, speichert eine einer weißen Flätragungsgattern (1 T) SDcrrt, ehe des Bildes gegenüberliegende Photodiode eine gro-
— nach der Ausschiebung der ! ndungen aus dem Be Ladung. Andererseits speichert eine Photodiode, die
Schieberegelregister (18) die Anordnung von 35 einer dunklen Fläche des wiederzugebenden Bildes ge-Übertragungsgattern
(17) öffnet, so daß die genüberliegt, eine kleine Ladung. Auf diese Weise wird
durch die Zellenanordnung erfaßten Ladungen ein elektrisches Signal erzeugt, das für die Informationsais ungültige Daten über die Anordnung von dichte der Vorlage repräsentativ ist
Übertragungsgattern (17) und das Schieberegi- Die Ladungsbeträge können in Forn: von Analoggröster (18) beseitigt werden, 40 ßen verarbeitet werden. In vielen Fällen werden sie jedoch durch Vergleich des ermittelten Signals mit einem
Übertragungsgattern (17) und das Schieberegi- Die Ladungsbeträge können in Forn: von Analoggröster (18) beseitigt werden, 40 ßen verarbeitet werden. In vielen Fällen werden sie jedoch durch Vergleich des ermittelten Signals mit einem
daß eine zweite Steuerschaltung (23) vorgegebenen Schwellenwert in »1« oder »0« (weiß/
schwarz)-Digitalsignale umgewandelt.
— den Inhalt des Schieberegisters (18) mit einer In herkömmlichen Geräten werden, wenn der photoersten
Frequenz (f\) mindestens während der 45 elektrische CCD-Wandler vom Ladungsspeichertyp
dritten Zeitdauer (i)j und mit einer zweiten Fre- (nachfolgend als CCD-Wandler bezeichnet) angesteuert
quenz (F2) mindestens während der ersten Zeit- wird, überflüssige Ladungen, die in den entsprechenden
dauer (t\) verschiebt, Bildspeicherzellen der Diodenanordnung des Photode-
— wobei die zweite Frequenz f/j) höher als die tektors gespeichert wurden, jeweils einmal bei jedem
erste (f\) ist. 50 Beginn des Abtastbefehls zu einem CCD-Analog-Schie-
beregister übertragen, um die unnötig gespeicherten
2. Photoelektrischer Wandler nach Anspruch I, Ladungen aus der Diodenanordnung abzuleiten bzw. in
mit einer Treiberschaltung (6), die zwischen der An- dieser zu löschen, worauf die ausgelesenen Vorlagedaordnung
von Übertragungsgattern (17) und der er- ten in der Diodenanordnung gespeichert werden. Sosten
Steuerschaltung (22) sowie der lichtempfindli- 55 fern jedoch eine große Lichtmenge abgestrahlt wurde
eher. Zellenanordnung (16) und der zweiten Steuer- oder die Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden
schaltung (23) angeordnet ist, dadurch gckennzeich- Anfängen des Abtastbefehls (zu) lang ist, werden die
net, daß die Treiberschaltung (6) mehrere MOS- Ladungen in der Photodiodenanoidnung innerhalb ei-Treiber
(20/4, 20ß, 2OQ aufweist mit in Serie ge- ner vorgegebenen, kurzen Zeitspanne nicht vollständig
schalteten Dämpfungswiderständen (2M, 21B, 21 C), to gelöscht, und die Signalladungen können den störenden
3. Photoelcktrischer Wandler nach Anspruch 1 Ladungen, die in den entsprechenden Bildspeicherzellen
und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemp- zurückgeblieben sind, überlagert oder zu diesen addiert
findiiche Zellenanordnung (16) aus einer Anordnung werden. Da die Kapazität jeder Speicherzelle des Schievon
CCD-Photodioden bestchi. beregisters kleiner ist als die der das Bild erfassenden
65 Photodiodenanordnung, können die Speicherzellen des
Schieberegisters daher gesättigt bzw. übersteuert werden, falls die vom Bilddetektor übertragene Ladungsmenge
groß ist. In diesen Fällen entsprechen die ausge-
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