DE3223849A1 - Festkoerper-bildabtastvorrichtung - Google Patents

Description

Tlcn-ru-c — Riiui iMi^-""—!!"iCrMKi-ir' ·""--""- Patentanwälte und

IEDTKE DUHLING .....fy^NNp.. .-..· Vertreter beim EPA

Vertreter beim EPA

„.l..^· -..■",.' *..*.:.. Dipl.-Ing. H.Tiedtke *

" iELLMANN - «RAMS Dipl.-Chem. G. Bühling

Dipl.-Ing. R. Kinne -8- Dipl.-Ing. R Grupe

Dipl.-Ing. B. Pellmann

7 ? ? 7 ß Λ Q Dipl.-Ing. K. Grams

Bavariaring 4, Postfach 20 24 C

8000 München

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent Münche

25. Juni 1982 DE 2259

Canon Kabushiki Kaisha Tokyo, Japan

Festkörper-Bildabtastvorrichtung

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

Bei einem (zweidimensionalen) Bildübertragungs-Fläehensensor war im Falle des NTSC-Systems eine Anzahl von Zellen in der Längsrichtung eines Bildaufnahmebereichs gleich 245, nämlich ungefähr die Hälfte der Anzahl von Abtastzeilen, so daß die Anzahl von Bildelementen, die in den jeweiligen Zellen gleichzeitig gespeichert werden konnten, entsprechend einem Teilbild gleich 2^5 war, da jede Zelle den Photoempfang und die Übertragung ausführte; einem Teilbild entsprechende Bilder wurden dadurch erzielt, daß eine Zwischenzeilen-^erschachtelung ausgeführt wurde, die das Auslesen einer dem einen Teilbild entsprechenden Signalladung, die darauffolgende Bildaufnahme unter Bewegen der wirksamen Photoempfangsfläche einer jeden. Zelle und das nachfolgende Auslesen der dem einen Teilbild entsprechenden Größe umfaßt.

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

A/25

dresdner Bank (München) Klo 3 939 844 Bayer. Vereinsbank (München) KIo. 508 941 Poslacheck (München) KIo. 670-43-804

DE 2259

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

Im Hinblick auf diese Unzulänglichkeit des Stands der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Festkörper-Bildabtastvorrichtung zu schaffen, die für eine Videostandbildkamera geeignet ist.

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

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

_1_O_ DE 2259

Bilder als auoh für das Photografieren bewegter Bilder verwendbar sein.

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

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

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Bildübertragungs-

Ladungskopplun&svorrichtung als erstes Ausführungsbeispiel der Festkörper-Bildabtastvorrichtung.

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht eines Teilbereiches der Ladungskopplungsvorrichtung gemäß dem ersten

Ausführungsbeispiel.

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

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

Fig. 5 ist ein Schaltbild einer Ansteuerungsschaltung der Ladungskopplungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

"¹¹~ DE 2259

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

eines feststehenden Bilds.
5

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

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

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

Fig. 9 zeigt Zustände innerer Potentiale der Ladungskopplungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.

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

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

führungsbexspiel.

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

eines feststehenden Bilds.
35

-12- DE 2259

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

Die Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung als erstes Ausführungsbeispiel der Festkörper-Bildabtastvorrichtung. In der Flg. 1 ist mit 1 ein Bildaufnahmebereich der Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung (CGD) bezeichnet. In diesem Bildaufnahmebereich wird beispielsweise im Falle des NTSC-Systems die Anzahl von Zellen in der Vertikalrichtung gleich einer Anzahl gewählt, die im wesentlichen gleich der Anzahl der Abtastzeilen ist, nämlich in der Größenordnung von 49o liegt. D.h., diese Ladungskopplungsvorrichtung hat eine Zellenanzahl, die ungefähr doppelt so groß ist wie diejenige bei den herkömmlichen Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtungen. Die Anzahl der Zellen in Horizontalrichtung liegt gewöhnlich in der Größenordnung von 39o, oder 7öo, was .der Farbhilfsträgerfrequenz entspricht. Von diesen Zellen sind in der Fig. 1 neun Elemente bzw. vier Elemente gezeigt. 2 ist eine Elektrode, die dazu dient, an diesen Bildaufnahmebereich eine Spannung für den Lichtempfang und die Übertragung anzulegen. 3 ist ein Speicherbereich, in dem die Anzahl der Zellen in der Vertikalrichtung ungefähr der Hälfte der Anzahl im Bildaufnahmebereich entspricht und die Anzahl der Zellen in der Horizonualrichtung gleich derjenigen in dem Bildaufnahmebereich ist. Dementsprechend hat dieser Speicherbereich eine Zellenanzahl, die im wesentlichen gleich derjenigen der herkömmlichen Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung ist. Mit 4 ist eine Elektrode bezeichnet, an die eine Spannung für das Übertragen von Ladung angelegt wird. 5 ist ein Horizontalübertragungsregister, das als eine Reihe von LadungsUbertragungsbereichen aufge-

-13- DE 2259

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

Es gibt verschiedenerlei Ladungsübertragungs-Verfahren, wie beispielsweise die Verfahren mit Einzelphasenansteuerung, Zweiphasenansteuerung, Dreiphasenansteuerung, Vierphasenansteuerung usw; bei dem Aufbau der Ladungskopplungsvorrichtung gemäß dem Ausfuhrungsbeispiel kann irgend eines dieser Verfahren angewandt werden, wobei beispielsweise das Einzelphasenansteuerungs-Verfahren das in der US-PS

4 229 752 beschriebene sein kann.
20

Die Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf die Bildabtastvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel. In der Fig. 2 sind mit 2o Kanalsperren zum Verhindern des Übertretens von Ladung zwischen den Zellen in der Horizontalrichtung bezeichnet, während ein gestrichelter Abschnitt 21 ein Poly-Silizium-Elektroden-Abschnitt bzw. ein Abschnitt einer Elektrode aus Poly-Silizium bzw. polykristallinem Silizium in dem Bildaufnahmebereich ist; dieser Elektrodenabschnitt 21 hat einen ersten Bereich I und

einen zweiten Bereich II, die sich voneinander hinsichtlich des Potentialzustands in dem Silizium unterscheiden. Mit 22 ist eine in dem Silizium gebildete virtuelle bzw. Scheinelektrode bzw. ein Scheinelektrodenabschnitt bezeichnet, in welchem in dem Silizium ein dritter Bereich III und ein vierter Bereich IV gebildet sind, die voneinander hin-

'¹⁴~ DE 2259

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

21 und 22 gespeicherten Mengen.
10

Die Fig. 3 zeigt die Zustände innerer Potentiale der Ladungskopplungsvorrichtung mit dem in Fig. 2 gezeigten Aufbau. Mit j5o sind die Poly-Silizium-Elektroden des Bildaufnahmebereichs entsprechend dem Abschnitt 21 nach Fig. 2 bezeichnet.

Alle Elektroden des Bildaufnahmebereichs sind miteinander verbunden, wobei .an die Elektroden eine Spannung für die Ladungsübertragung angelegt werden kann. Der Abschnitt unterhalb diesen Elektroden ist gemäß der Beschreibung im Zusammenhang mit der Fig. 2 in einen ersten und einen zweiten Potentialbereich aufgeteilt, von denen der erste Bereich I ein höheres Potential als der zweite Bereich II hat.

Die gestrichelten Linien in Fig. 3 zeigen die Zustände bei hohem negativem Potential an den Elektroden J>o, während die ausgezogenen Linien die Potentiale in dem Falle zeigen, daß die Potentiale der Elektroden J5o geringfügig negativ oder positiv sind.

Das Potential an dem Scheinelektrodenabschnitt. 22 nach Fig. 30

2 ist so gewählt, daß gemäß der Darstellung in Fig. J5 der dritte Bereich III ein geringfügig höheres Potential als der vierte Bereich IV hat. Das Potential an diesem Abschnitt hängt nicht von der an die Elektroden j5o angelegten Spannung

ab, sondern wird ständig konstant gehalten. Demnach wird 35

beim Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die Poly-

~¹⁵~ DE 2259

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

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

Ein erster bis vierter Bereich des Speicherbereichs ist entsprechend dem ersten bis vierten Potentialbereich des Bildaufnahmebereichs als I', II', III' bzw. IV' bezeichnet.

In der Fig. 3 ist 33 ein Horizontalübertragungsregister, dessen eine Seite mittels einer Kanalsperre abgeschlossen ist. In der Fig. 3 bezeichnet 3¹J- den Potentialzustand des Kanalsperrenbereichs.

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

Die in dem Bildaufnahmebereich gespeicherte Ladung wird durch das Anlegen einer Impulsspannung an die Elektroden 3o übertragen, so daß sie in den vierten Potentialbereich des Abschnitts 25 nach Fig. 2 gelangt. Wenn zu diesem Zeitpunkt an die Elektroden 3o ein geringfügig negatives oder positives Potential angelegt wird, wird der durch die ausgezogenen Linien in Fig. 3 dargestellte Potentialzustand herbeigeführt, so daß die Ladung aus dem vierten Bereich übex· den ersten Bereich in den zweiten Bereich eintritt. Wenn dann an die Elektroden 3o ein hohes negatives Potential angelegt wird, wird die Ladung aus dem zweiten Bereich II über den Bereich III¹ in denBereich IV¹ Übertragen. Wenn

-16- DE 2259

zu diesem Zeitpunkt an den Elektroden J52 des Speicherbereichs ein geringfügig negatives oder positives Potential anliegt, haben die Potentiale der Bereiche I' und Xl' einen Abfall gegenüber dem Potential des Bereichs IV', so daß die Ladung aus dem Bereich IV' zu dem Bereich II^: übertragen wird. Wenn an die Elektroden 32 des Speicherbereichs wiederholt eine Impulsartige Spannung angelegt wird, wird der vorstehend beschriebene Übertragungsvorgang wiederholt und die zu dem Speicherbereich übertragene Ladung zu dem Horizontalübertragungsregister übertragen. Danach wird mittels eines gleichartigen Vorgangs auch in dem Horizontalübertragungsregister die Ladung ausgelesen. Der Aufbau des Horizontalübertragungsregisters ist im wesentlichen gleichartig einem mit 123 bezeichneten Übertragungsregister nach Fig. 8* Jedoch ist die Vertikalrichtung mittels einer Kanalsperre abgeschlossen, so daß die Übertragung nur in der

Horizontalrichtung erfolgt.
20

Anhand der Pig. 4 (a) und (b) wird nun die Betriebsweise beim Betreiben der Bildabtastvorrichtung als tatsächliche Kamera beschrieben. Die Fig. 4 (a) zeigt die Betriebsbedingungen beim Betreiben der Bildabtastvorrichtung als Videostandbildkamera zur Erzielung von Standbildern, während die Fig. 4 (b) die Bedingungen beim Betreiben der Bildabtastvorrichtung als herkömmliche Videokamera zum Erzielen von fortlaufenden bzw. Laufbildern (bewegten Bildern) zeigt.

Ein Zustand (a-l) nach Fig. 4 (a) stellt einen Gesamtlöschzustand dar, bei dem die duich einen Dunkelstrom oder dergleichen unmittelbar vor dem BeIichtungsVorgang gespeicherte unerwünschte Ladung über eine Überstrahlungsschutz-Senke (Drain) oder durch Betreiben der Ladungskopplungsvorrichtung

mit hoher Geschwindigkeit entladen wird. Dann wird ein nicht

• η φ λ <· * m

~¹⁷~ DE 2259

gezeigter Verschluß betätigt, woraufhin der Zustand auf den Belichtungszustand, nämlich einen Speicherzustand (a-2) des Bildaufnahmebereichs 1 wechselt.

Nach dem Schließen des Verschlußes wechselt der Zustand auf einen Zustand (a-3), bei dem Ladungen wie beispielsweise in Zellen (1,1), (1,2), (1,3) und (1,4) nach Pig. I gespeicherte Signalladungen zu Zellen C4,lH, £4,2], £4,3 J und t.4,47 verschoben werden, die in den Zellen (2,1), (2,2), (2,3) und (2,4) gespeicherten Signalladungen zu den Zellen (1,1), (1,2), (1,3) und (1,4) verschoben werden und

die in den anderen Bildelementen bzw. Bildelement-Zellen 15

gespeicherten Signalladungen auf gleichartige Weise um die einer Zelle entsprechende Strecke in der Vertikalrichtung verschoben werden, Dies wird aufeinanderfolgend wiederholt, wodurch die Signal-ladungen als zeitlich serielle Signale in der Reihenfolge (1,1), (1,2), (1,3), (1,4); (2,1), (2,2), (2,3) ...,-(8,3), (8,4); (9,1), (9,2), (9,3), (y,4)-aus dem Horizontalschieberegister bzw; Horizontalübertragungsregister ausgegeben werden. In diesem Fall können die Signalladungen auch mit einer von der Auslesefrequenz verschiedenen Frequenz übertragen werden, bis sich 25

die Signalladungen der Zellen (1,1) bis (4,4) aus den Zellen Cl,Il bis 14,4] herausbewegen.

Mittels des vorstehend beschriebenen Vorgangs kann für das Q₀ Speichern ein Standbildsignal erzielt werden, das einem einzelnenVollbild zum gleichen Zeitpunkt entspricht. Es wird nun die Betriebsweise beim Betreiben dieser Bildabtastvorrichtung als Videokamera für die gewöhnliche fortlaufende Photografie (Laufbildphotografie) beschrieben. Ein Zustand (b-1) nach Fig. 4 (b) stellt den dem Zustand (a-l) nach Fig. 4 (a) entsprechenden Gesamtlöschzustaud dar.

-18- DE 2259

Dieser Vorgang ist jedoch nicht unerläßlich, da im Falle eines bewegten Bilds selbst dann, wenn ein dem ersten Einzel-Teilbild entsprechendes Signal Rauschen enthält, das Signal lediglich einen Teil des ganzen darstellt, und da dieser Teilbereich seitens des Aufzeichnungsgeräts so gestaltet werden kann, daß das Signal nicht als Aufzeichnungssignal herangezogen wird. Ferner ist in diesem Fall kein Verschluß erforderlich, während dagegen das Speichern und das Auslesen abwechselnd wiederholt werden, (b-2), (b-2)¹, ... stellen Speicherzustände dar, wobei mittels des Apostrophs das zweite Teilbild bezeichnet ist. D.h., die bei (b-2) gespeicherte Ladung wird bei (b-3) ausgelesen und die bei (b-2)' gespeicherte Ladung wird bei (b-3)^f ausgelesen.

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

Die Bildübertragungs-Ladüngskopplungsvorrlchtung gemäß dem Ausführungsbeispiel hat in der Vex-tikalrichtung 49o Zellen im Bildaufnahmebereich und 245 Zellen im Speicherbereich, so daß sie sich von der herkömmlichen Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung hinsichtlich des Betriebsvorgangs der Übertragung der Ladung aus dem Bildaufnahmebereich zu dem Speicherbereich und des Zwischeuzeilen-Verfahrens unterscheidet. Dieser BetriebsVorgang wird anhand der Fig. 1 beschrieben.

Bei dem ersten Teilbild werden die in den Zellen (1,1), (1,2), (1,2) und (1,4) gespeicherten Ladungen zu den Zellen £4,1],[4,21,[4,31 und L4,4] des Speicherbereichs 3 übertragen. Darauf folgend werden gleichermaßen die Ladungen der Zellen (2,1), (2,2), (2,3) und (2,4) zu den Zellen

~¹⁹~ DE 2259

B* 13* 1**2], [4,3] und 14,4J übertragen. Wenn die Gestaltung so getroffen ist, daß zu diesem Zeitpunkt keine Impulsspannung an dem Speicherbereich angelegt wird, sondern die vorangehend angelegte Spannung unverändert verbleibt, werden in diesen Zellen zwei Zeilen des Bildaufnahmebereichs addiert. Darauf folgend erfolgt in dem Speicherbereich die Übertragung bzw. Verschiebung um eine Zeile, wonach auj.' die vorangehend beschriebene Weise zwei Zeilen aus dem Bildaufnahmebereich übertragen werden. Wenn auf diese Weise das erste Teilbild ausgelesen ist und danach das nächste Teilbild ausgelesen wird, wobei die Ladungskopplungsvorrichtung so betrieben wird, daß die zu addierenden

!5 Zelleninhalte jeweils um eine Zeile verschoben werden, nämlich (2,1) und 0,1), (4,1) und (5,1) addiert werden, kann ein Signal unter Verschachtelung bzw. Zwischenzeilen-Zusammensetzung mit dem vorangehenden Teilbild erzielt

werden.
20

In der Fig, 5 ist eine Ansteuerungsschaltung der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ladungskopplungsvorrichtung gezeigt, während in der Fig. β Zeitdiagramme für diese Schaltung gezeigt sind. Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel für die Ansteue-²^ rungsschaltung der Ladungskopplungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, die Fig. 6 A zeigt ein Zeitdiagramm für verschiedene Teile der Schaltung nach Fig. 5 bei dem Aufnehmen eines stehenden Bildes und die Fig. β Β zeigt ein Zeitdiagramm für die verschiedenen Teile der Schaltung nach Fig. 5 bei dem Aufnehmen eines bewegten Bildes. Die Figuren sind derart zu verstehen, daß bei hohen Pegeln von Taktimpulsen fa,,, φ,-, und jzf, u gemäß den Fig. 6A und 6b an die betreffende Elektrode ein geringfügig negatives oder positives Potential angelegt wird, während bei niedrigen Pegeln der Taktimpulse an die betreffende Elek-

"²⁰~ DE 2259

trode ein negatives Potential angelegt wird.

In der Pig. 5 ist 51 ein Startschalter; 52 bezeichnet eine monostabile Kippstufe; 55 bezeichnet einen Taktoszillator, der Taktimpulse mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt; 54 ist ein Zähler; 55 ist ein Pestspeicher, der entsprechend dem Zählwert des Zählers die Taktimpulse jzf,,, /zf,, und φ_{Λ k} erzeugt und der so programmiert ist, daß er die in den Fig. 6a und oB gezeigten Impulssignale erzeugt. 56 ist ein Umschalter zum Umschalten zwischen Standbildaufnahme (S) und Laufbildaufnahme (M); 57 ist ein RS-Flip-Flop; 58 ist eine Verschluß-Treiberschaltung; 59 bis 6l sind Ladungskopplungsvorrichtungs-Treiberschaltungen; mit 62 ist ein Verschluß bezeichnet, während mit 63 ein Objektiv bezeichnet lot.

Wenn der Startschalter 51 betätigt wird, erzeugt die monostabile Kippstufe 52 einen Impuls SP, wodurch der Inhalt des Zählers 54 gelöscht wird. Der Zähler 54-führt entsprechend den Taktimpulsen aus dem Taktoszillator 55 einen Hochzählungsvorgang aus. Der Zählwert des Zählers 54 wird

als Eingangssignal an den Festspeicher (ROM) 55 angelegt, 25

der jeweils entsprechend der mittels des Umschalters 56 gewählten Aufnahmeart der Verschluß-Treiberschaltung 5Ö und den Treiberschaltungen 59 und 61 Signale zuführt. Wenn der Umschalter 56 auf einen Kontakt S geschaltet ist, gibt der Pestspeicher 55 Signale entsprechend dem Zeitdiagramm in Fig. 6a ab. Wenn der Umschalter 56 auf einen Kontakt M geschaltet ist, gibt der Festspeicher 55 Signale entsprechend dem Zeitdiagramm in Fig. 6B ab. D.h., in dem Pestspeicher 55 sind eine Tabelle zum Aufnehmen eines feststehenden Bildes und eine Tabelle zum Aufnehmen eines bewegten Bilds enthalten. Falls bei der Aufnahme des feststehenden Bildes

-21- DE 2259

bzw. Standbildaufncihme die ganze Signalladung einmal ausgelesen ist, ist der Betriebsvorgang beendet, so daß daher von dem Pestspeicher 55 ein Abschlußsignal STP abgegeben wird, um das Flip-Flop 57 zu setzen und dann den Zähler 5^ in dessen Sperrzustand zu versetzen. Im Falle der Aufnahme des bewegten Bildes bzw. der Laufbildaufnahme wird gemäß der Darstellung in Fig. 6B der gleiche Auslesevorgang wiederholt, so daß daher kein Abschlußsignal STP abgegeben wird.

In der Fig. 6 ist VS ein Videoausgangssignal.

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

An die Elektrode des Bildaufnahmebereichs 1 werden neun Taktimpulse /rf,, angelegt, so daß die Ladungen in dem BiIdaufnahmebereich zu dem Speicherbereich 3 übertragen werden. Während die neun Taktimpulse ^₁₁ abgegeben werden, werden vier Taktimpulse φ^, an die Elektrode des Speicherbereichs 3 angelegt, so daß die Dunkelstromkomponente aus dem Speicherbereich 3 zu dem Horizontalübertragungsregister 5 übertragen wird. Darauffolgend werden vier Taktimpulse /rf.,, an die Elektrode K des Speicherbereichs 3 angelegt, so daß die von dem Bildaufnahmebereich 1 zu dem Speicherbereich 3 übertragene Ladung zu dem HorizontalUbertragungsregister 5 übertragen wird. Jedesmal dann, wenn ein Taktimpuls jrf,·, erzeugt wird, werden vier Taktimpulse /rf-^" an die Elektrode

"²²~ DE 2259

des Horlzontalübertragungsregisters 5 abgegeben, 'wodurch die Ladung aus dem Hörizontalübertragungsregister 5 über den Verstärker 7 ausgegeben wird. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt der Löschvorgang an der Ladungskopplungsvorrichtung einmal für eine jede Zelle, jedoch werden einige Lösohvorgangszyklen notwendig, wenn ein großer Teil der Ladung zurückbleibt. Der Zustand wechselt

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

Nachdem der Verschluß geschlossen wurde, werden gleichzeitig vier Taktlmpulae ^₁₁ und ^₁-, abgegeben, so daß die Ladungen der Zellen (1,1) bis (1,4) nach Fig. 1 in die Zellen Cl* 1.7 bis [1,4J übertragen werden, aus den Zellen (2,1) bis (2,4) zu den Zellen f2,l] bis Ϊ2,41 , aus

den Zellen (4,1) bis (4,4) zu den Zellen [4,17 bis [4,41, aus den Zellen (5,1) bis (5*4) zu den Zellen (1,1) bis (1,4),..... und aus den Zellen (y,l) bis (9*4) zu den Zellen (5*1) bis (5*4) übertragen werden.

Danach werden von einem Zeitpunkt tj, an vier Taktimpulse ^I^ abgegeben, so daß die unerwünschten Ladungen aus dem Hörizontalübertragungsregister 5 abgegeben werden. Zu einem Zeitpunkt t,p werden die Taktimpulse /zi,, und φ.^, abgegeben, so daß die in den Zellen (1,1) bis (1,4) während der Belichtung gespeicherten Ladungen in das Hörizontalübertragungsregister 5 übertragen weiden und von einem Zeitpunkt t,.

-23- DE 2259

an bei einem Impuls fi^ als Videoausgangssignal VS ausgegeben wex'den.
5

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

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

Zuerst wird der Startschalter 51 betätigt, so daß der Zähler 5^ gelöscht wird. Während der Dauer des Zustande (b-l) werden neun Taktimpulse φ.^ abgegeben, so daß die gesamte Ladung aus dem Bildaufnahmebereich 1 zu dem Speicherbereich 3 übertragen wird. Bei jedem zweiten Taktimpuls ^₁₁ wird ein Taktimpuls ^₁, abgegeben, wodurch die Ladung aus dem Speicherbereich 3 zu dem Horizontalübertragungsregister 5 übertragen wird. Während der Periode (b-2) werden ° die Taktimpulse f6.h erzeugt, so daß die gesamten unerwünschten Ladungen beseitigt werden. Ferner wird während der Periode (b-2) der BeIichtungsVorgang an dem Bildaufnahmebereich 1 ausgeführt. Darauf folgend wird während der Periode (b-4) die in dem Bildaufnahmebereich 1 gespeicherte Signal-

ladung zu dem Speicherbereich 3 übertragen. Zu einem Zeitpunkt tp, werden gleichzeitig der Ansteuerungs-Taktimpuls $., für den Bildaufnahmebereich 1 und der Ansteuerungs-Taktimpuls φ-*-* für den Speicherbereich 3 ausgegeben, wonach bis zur Abgabe des Taktimpulses jzf, ·, ein weiterer Taktimpuls

^

^₁₁ abgegeben wird, so daß daher die Ladungen der Zellen

-24- DE 2259

(1,1) bis (1,4) nach Pig. 1 und die Ladungen der Zellen (2,1) bis (2,4) nach Fig. 1 in den Zellen L4,lJ bis C4,4] zusammengefügt und gespeichert werden. Gleichermaßen werden die Ladungen der Zellen (5,1) bis (5,4) und (4,1) bis (4,4)

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

[4,1.1 bis C4,4H addiert und gespeichert. Während der Periode (b-4) werden fünf Taktimpulse tfi-, abgegeben, so daß daher die zusammengesetzten Ladungen aus den Zellen (1,1) bis (1,4) und (2,1) bis (2,4) in dem Horizontalübertragungsregister bzw. Horizontalschieberegister 5 gespeichert werden, während die anderen zusammengefügten Ladungen in den Zellen Ll*!'³ bis U,4J, [.2,Il bis L2,4J und f3»l3 ^bis 13,43 des Speicherbereichs 3 gespeichert werden. Die nicht mit anderen Ladungen zusammengeführten Ladungen aus den Zellen (y,l) bis (y,4) werden in den Zellen [4,1] bis Ϊ4,4] gespeichert. Danach wechselt der Zustand auf die Auslese-Periode (b-2)¹ für das erste Teilbild. Die Auslese-Periode (b-2)¹ entspricht gemäß den vorangehenden Ausführungen der Speicherungs-Periode 'für das zweite Teilb,ild, wobei während dieser Periode das Einspeichern in den Bildaufnahmebereich 1 erfolgt. Hinsichtlich des Speicherbereichs 3 werdern zuerst an die Elektrode des Horizontalübertragun_fesregisters Taktimpulse fi^ angelegt, so daß die in dem HorizontalUbertragungsregister 5 gespeicherten zusammengefügten Ladungen aus den Zellen (1,1) bis (1,4) und (2,1) bis (2,4) ausgelesen werden. Darauf folgend werden die addierten Ladungen aus .den Zellen (3,1) bis (3,4) und (4,1) bis (4,4) ausgelesen. Schließlich werden die Ladungen aus der Zelle (9,1) bis (9,4) ausgelesen. Dieses Signal wird jedoch nicht als Videoausgangssignal VS verwendet.

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

-25- DE 2259

wird ein von dem Betriebsvorgang bei der ersten Periode (b-4) verschiedener Betriebsvorgang ausgeführt. Zu einem Zeitpunkt tph wird nämlich ein Taktimpuls jzf, , abgegeben, so daß die Ladungen aus den Zellen (1,1) bis (1,4) zu den Zellen C4,l'3 bis £4,4J übertragen werden. Darauf folgend werden zu einem Zeitpunkt tp,- die Ladungen aus dem Bildaufnahmebereich Zeile für Zeile übertragen. Dann werden zu einem Zeitpunkt tp, Taktimpulse φ., und φ. ^ gleichzeitig abgegeben, so daß die zusammengefügten Ladungen aus den Zellen (2,1) bis (2,4) und (5,1) bis (5,4) in den Zellen C4, Il bis t4,4"J gespeichert werden. Danach erfolgt ein gleichartiger Betriebsvorgang, wodurch die Ladungen aus den Zellen (1,1) bis (1,4) in das Horizontalübertragungsregister eingespeichert werden, die zusammengefaßten Ladungen aus den Zellen (2,1) bis (2,4) und (5,1) bis (3,4) in die Zellen 1,1 bis 1,4 eingespeichert werden usw. und schließlich die zusammengefaßten Ladungen aus den Zellen (ö,i) bis (8,4) und (9,1) bis (9,4) in den Zellen C4.U bis Π 4,41 eingespeichert werden. Dann werden die in dem Speicherbereich j5 gespeicherten Ladungen für das zweite Teilbild während der Periode (b-2) ausgelesen. Dabei werden mittels der ersoen vier Taktimpulse φ ^u die Ladungen aus

den Zellen (1,1) bis (1,4) ausgelesen, so daß diese daher nicht als Videoausgangssignal herangezogen werden.

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

Die Fig. 7 zeigt der Aufbau einer Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung als zweites Ausfuhrungsbeispiel der Pestkörper-Bildabtastvorrichtung.

-26- DE 2259

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

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

In der Fig. 7 bezeichnet Io3 einen Speicherbereich, bei dem in der vertikalen Richtung die Anzahl der Zellen ungefähr die Hälfte derjenigen bei dem Bildaufnahmebereich ist, während in der horizontalen Richtung die Anzahl der Zellen gleich derjenigen im Bildaufnahmebereich lol ist. Demgemäß hat dieser Speicherbereich eine Zellenanzahl, die gleich derjenigen des Speicherbereichs der herkömmlichen Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung ist.

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

-27- DE 2259

In der Fig. J ist Io5 ein Horizontalüberfcragungsregister, das einen LadungsUbertragungsbereich rait einer Reihe von Zellen in einer Anzahl aufweist, die im wesentlichen gleich

der Anzahl der Zellen des Bildaufnahmebereichs oder des 5

Speicherbereichs in der horizontalen Riohtung ist.

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

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

Diese Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung zeigt hinsichtlich des Aui'baus gegenüber dem herkömmlichen Ladungsübertragungs-Flächensensor keine großen Unterschiede mit der Ausnahme, daß die Anzahl der Zellen des Bildaufnahmebereich in der vertikalen Richtung doppelt so groß

wie diejenige bei dem herkömmlichen Flächensensor ist. Ein großer Unterschied zwischen der Ladungskopplungsvorrichtung und dem Flächensensor besteht jedoch darin, daß in der Ladungskopplungsvorrichtung zwischen dem Bildaufnahmebereich lol und dem Speicherbereich lojj ein im wesentlichen mit dem Horizontalübertragungsregister Io5 identisches zweites Horizontalübertragungsregister lob angebracht ist. Mit Io9 ist eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung für das Übertragen der Ladung in dem zweiten Horizontalübertragungsregister bezeichnet, während Ho ein Verstärker zum Umsetzen der übertragenen Ladung in eine Spannung ist.

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

-28- DE 2259

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

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

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

zontalrichtung.

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

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

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

einander hinsichtlich des Potentialzustands in dem Silizium verschieden sind.

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

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

-29- DE 2259

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

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

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

eine Spannung für die Ladungsübertragung angelegt wird. Der Bereich unterhalb der Elektroden Ij5o ist in die Bereiche A und B gemäß der Beschreibung in Verbindung mit der Fig. aufgeteilt, wobei der Bereich A einen höheren Potentialzustand als der Bereich B hat. Die gestrichelten Linien in Fig. y zeigen den Zustand bei hohem negativen Potential der Elektroden Ij5o, während die ausgezogenen Linien die Potentiale bei einem geringfügig negativen oder positiven Potential der Elektroden Ij5o zeigen.

Das Potential des Scheinelektroden-Abschnitts 122 nach Fig. b ist in dem Bereich C geringfügig höher als im Bereich D, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Das Potential in diesem Abschnitt hängt nicht von der an die Elektroden 1^o angelegten Spannung ab, sondern ist ständig konstant gehalten. 35

Falls folglich an die Elektroden 13o eine vorbestimmte

-30- DE 2259

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

In der Fig. 9 ist 131 die Elektrode des zweiten Horizontal-Ubertragungsregisters. Diese Elektrode ist von den anderen Elektroden gesondert, so daß an sie eine unabhängige Spannung angelegt werden kann. Das innere Potential dieses zweiten Horizontalübertragungsregisters entspricht dem unterhalb der Elektrode 13I in Pig. 9 gezeigten.

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

pulsspannung mit negativem Potential an die Elektroden angehoben und in den Potentialsenken-Bereich des Abschnitts 122 nach Fig. 8 übertragen. Wenn zu diesem Zeitpunkt an der Elektrode 13I des zweiten Ilorizontalübertragungsregisters ein geringfügig negatives oder positives Potential angelegt 1st, nehmen die Potentiale der Bereiche A' und B¹ die durch

-31- DE 2259

die ausgezogenen Linien in Fig. 9 dargestellten Potentialzustände an, so daß die Ladung aus dem Bereich D über den Bereich A¹ in den Bereich B' gelangt. Wenn darauf folgend an die Elektrode 1^1 ein hohes negatives Potential angelegt wird, nehmen die Potentiale der Bereiche A¹ und B' die durch die gestrichelten Linien gezeigten Zustände an, so daß die Ladung aus dem Bereich B' über den Bereich C (der ein durch die gestrichelte Linie dargestelltes vorbestimmtes Potential hat) zu dem Bereich D' übertragen (der ein durch die gestrichelte Linie dargestelltes vorbestimmtes Potential hat). Wenn zu diesem Zeitpunkt an die Elektroden 132 des Speicherbereichs eine geringfügig negative oder positive Spannung angelegt wird, fallen gemäß der Darstellung durch die ausgezogenen Linien die Potentiale von dem Bereich D' zu den Bereichen A'" und B" hin ab, so daß die Ladung aus dem Bereich D' über den Bereich A'" zu dem Bereich B" übertragen wird.

Die auf diese Weise zu dem Bereich B" des Speicherbereichs übertragene Ladung wird über den Bereich C" zu dem Bereich D" übertragen, da durch das Anlegen einer impulsartigen Spannung mit negativem Potential an die Elektroden 132 des Speicherbereichs die Potentiale an den Bereichen A'" und B" zu den mit den gestrichelten Linien dargestellten werden. Darauf folgend wird durch das Anlegen einer Impulsspannung als Ansteuerungssignal an die Elektroden 1^2 die gespeicherte Ladung in der Aufeinanderfolge B" —*-D" —*-B" übertragen und schließlich zu dem ersten Horizontalübertragungsreglster Io5 übertragen, wonach sie über das erste Horizontalübertragungsregister Io5i ausgelesen werden kann. Der vorstehend beschriebene Ladungsfluß zeigt, daß der Betriebsablauf völlig demjenigen bei der herkömmlichen Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung gleichartig ist, das nicht das

-32- DE 2259

zweite Horizontalübertragungsregister hat.

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

Bei dem vorangehend beschriebenen Betriebsvorgang wurde die zu dem Bereich D* übertragene Ladung durch das Anlegen eines geringfügig negativen oder positiven Potentials an die Elektroden Ij52 des Speicherbereichs zu dem Speicherbereich übertragen, jedoch wird an diese Elektroden eine hohe negative Spannung angelegt, um die Potentiale der Bereiche A'" und B" auf den durch die gestrichelten Linien gezeigten zu halten , und eine impulsartige Spannung an die Elektrode 131 für das zweite Horizontalübertragungsregister angelegt, um die Potentiale der Bereich A" und B'

abwechselnd auf die durch die ausgezogenen Linien und die 20

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

auslesevorgang erfolgt.
25

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

Die. Fig, Io (a) zeigt Betriebszustände beim Betreiben der

Bildabtastvorrichtung als Videostandbildkamera, während die Fig. Io (b) die Betriebszustände beim Betreiben der Bildabtastvorrichtung als Videokamera für die Aufnahme be_g5 wegter Bilder zeigt.

Λ *

-33- DE 2259

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

Ein Zustand (S-I) nach Fig. Io (a) stellt einen Gesamtlöschzustand dar, bei dem die durch einen Dunkelstrom oder dergleichen gespeicherte Ladung unmittelbar vor dem Belichtungsvorgang über eine Oberstrahlungsschutz-Senke abge-2Q leitet wird oder bei dem die Ladungskopplungsvorrichtung mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben wird, um die Ladung nach außen zu führen und zu beseitigen.

Danach wird der Verschluß geöffnet, wobei der Zustand auf den Belichtungszustand, nämlich einen Speicherzustand (St2) des Bildaufnahmebereichs wechselt. Danach wechselt der Zustand auf einen Auslese-ZUötand (S-3) für das erste Teilbild an dem Horizontalübertragungsregister Io8.

Bei dem Zustand (S-2) wird der Verschluß nach einer vorbestimmten Belichtungszeit geschlossen und in den Jeweiligen, in Pig. 7 gezeigten Zellen ein Bildsignal (eine Ladung) gespeichert, wonach bei dem Zustand (S-5) die in den Zellen des Bildaufnahmebereichs gespeicherten Ladungen um jeweils zwei Zeilen in der Vertikalrichtung übertragen werden. D.h., bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 werden die in den Zellen (1,1) bis (1,4) gespeicherten Ladungen über das zweite Horizontalübertragungsregister Io8 zu den Zellen Ϊ4, l7 bis Ϊ4,41 des Speicherbereichs übertragen, während die in den Zellen (2,1) bis (2,4) gespeicherten Ladungen in das zweite Horizontalübertragungsregister Io8 übertragen werden. Gleichermaßen werden die in den Zellen der anderen Zeilen gespeicherten Ladungen gleichfalls um zwei Zeilen verschoben. Dadurch werden die in den Abschnitten (5,1) bis (3,4), (4,1) bis (4,4), (5,1) bis (5,4), (6,1) bis (6,4), (7,1) bis (7,4), (8,1) bis (8,4) und (y,l) bis (9,4) gespeicherten Ladungen

-34- DE 2259

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

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

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

vor zu den Zellen C4,Il bis I 4,41 übertragenen Ladungen, nämlich die während der Belichtung in den Zellen (1,1) bis (1,4) gespeicherten Ladungen zu den Zellen L3,U bis [3,4] verschoben. Danach erfolgt erneut; das Auslesen der zu dem

Horizontalübertragungsregister übertragenen Ladungen, wo-35

durch die in das Horizontalübertragungsregister loo über-

-35- DE 2259

tragenen und gemäß der vorangehenden Beschreibung während der Belichtung in den Zellen (4,1) bis (4,4).gespeicherten Ladungen in serieller Weis« ausgegeben werden. Danach erfolgt abwechselnd das Verschieben der in den Zellen des Bildaufnahmebereichs lol gespeicherten Ladungen um zwei Zeilen und das Verschieben der zu den Zellen des Speicherbereichs Io3 übertragenen Ladungen um eine Zeile sowie das Auslesen der zu dem Horizontalübertragungsregister Io8 übertragenen Ladungen, wodurch von dem zweiten Horizontalübertragungsregister Io8 aufeinanderfolgend die während der Belichtung in den Zellen (2,1) bis (2,4), (4,1) bis (4,4), (6,1) bis (6,4) und (8,1) bis (8,4) gespeicherten Ladungen abgegeben werden. D.h., es wird das Auslesen des ersten Teilbilds vorgenommen. Ferner werden die während der Belichtung in den Zellen (1,1) bis (1,4), (3,1) bis (3,4), (5,1) bis (5,4) und (7, 1) bis (7,4) gespeicherten Ladungen jeweils zu den Zellen I" 1,1 J bis [1,43, [_2,l3 bis [2,4], Π3,ΐ3 bis C3,4'J und C4,l] bis C4,4.1 des Speicherbereichs übertragen. Nachdem der erste Teilbild-Auslesevorgang auf diese Weise ausgeführt wurde, wechselt der Zustand auf das Auslesen des zweiten Teilbilds, nämlich auf den Zustand (S-4). Bei dem Zustand (S-4) werden die in die Zellen einer jeden Zeile des Speicherbereichs übertragenen Ladungen um eine Zeile verschoben, wonach die zu dem ersten Horizontalübertragungsregister Io5 verschobenen Ladungen ausgelesen werden, wodurch von dem ersten Horizontalübertragungsregister die während der Belichtung in den zellen (1,1) bis (1,4), (3,1) bis (3,4), (5,1) bis (5,4), (7,1) bis (7,4) und (y,l) bis (9,4) gespeicherten Ladungen abgegeben werden, so daß das Auslesen des zweiten Teilbilds abgeschlossen wird.

-36- DE 2259

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

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

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

In diesem Fall ist kein Verschluß notwendig, während das Speichern und das Auslesen gleichzeitig wiederholt werden. M-2, M-2', .... stellen Speieherzustände dar, wobei mit dem Apostroph das zweite Teilbild bezeichnet ist. D.h., die bei dem Vorgang M-2 (für das erste Teilbild) gespeicherte Ladung wird bei dem Vorgang "M-3 ausgelesen, während die bei dem Vorgang M-2' (für das zweite Teilbild) gespeicherte Ladung

bei dem Vorgang M-3¹ ausgelesen wird. 30

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

»-' * ·' '"'·'"' 32238Λ9

-37- DE 2259

Die Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel hat in der vertikalen Ricxitung im Bildaufnahmebereich 49o Zellen und im Speicherbereich 24;? Zellen, so daß sie sich von der herkömmlichen Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung hinsichtlich des Ladungsübertragungsvorgang von dem Bildaufnahmebereich zu dem Speicherbereich und hinsichtlich des Zwischenzeilen- bzw. Zeilensprung-Verfahrens unterscheidet. Dieser Vorgaig wird nächstenend anhand der Fig. 7 beschrieben.

Nachdem bei dem Vorgang M-2 die Belichtung und die Speicherung erfolgten, werden zuerst bei dem Vorgang M-4 die in dem Bildaufnahmebereich gespeicherten Ladungen zu dem Speicherbereich verschoben. Bei diesem Verschiebevorgang werden die in den Zellen, (1,1), (1,2), (1,3) und (1,4) gespeicherten Ladungen über das zweite Horizontalübertragungsregister Io8 zu den Zellen £4,ll, L4,2"1,l4,3] und C4,41 des Speicherabschnitts I03 übertragen. Darauf folgend werden die Ladungen aus den Zellen (2,1), (2,2), (2,3) und (2,4) gleichermaßen zu den Zellen 114,1 J, 14,2J, ll4,3J und t4,43 übertragen. Zu diesem Zeltpunkt wird an den Speicherbereich keine Impulsspannung angelegt, so daß die während der Belichtung in den Zellen (1,1) bis (1,4) gespeicherten Ladungen in den Zellen £4,13 bis L4,4J festgehalten werden. Dadurch werden die in zwei Zeilen des Bildaufnahmeberelchs, nämlich den Zeilen (1,1) bis (1,4) und (2,1) bis (2,4) gespeicherten Ladungen in den Zellen C4,1] bis £.4,43 addiert.

Darauf folgend wird eine Zeile des Speicherbereichs ver-. schoben, d.h., es werden die in den Zellen C4,11 bis C 4,43 addierten Ladungen zu den Zellen £3,11 bis il3,41 übertragen

und es werden auf die vorangehend beschriebene Weise zwei 35

Zeilen des Bildaufnahmebereichs, nämlich die während der

-38- DE 2259

Belichtung in den Zellen (3,1) bis (3,4) und (4,1) Ms (4,4) gespeicherten Ladungen wieder in die Zellen [4,1^ bis L4,43 übertragen und dort addiert. Danach werden auf die gleiche Weise der Vorgang des ¥erschiebens einer Zeile des Speicherbereichs und der Vorgang des Übertragens zweier Zeilen des Bildaufnahmebereichs zu den Zellen C-4, lj bis [4,41 und des Addierens in diesen wiederholt, wodurch die zusammengefaßten Ladungen aus den Zellen (1,1) bis (1,4) und (2,1) bis (2,4) zu den Zellen C1,1J bis Cl,41 des Speicherbereichs, die zusammengefaßten Ladungen aus den Zellen (3,1) bis (3,4) und (4,1) bis (4,4) zu den Zellen £2,13 bis t2,4J übertragen werden, die zusammengefaßten Ladungen aus den Zellen (5,1) bis (5,4) und (6,1) bis (6,4) zu den Zellen

L"3,Il bis 1*3,4.1 übertragen werden und die zusammengefaßten Ladungen aus den Zellen (7,1) bis (7,4) und (8, 1) bis (8,4) zu den Zellen C 4,1.] bis 114,4 ] übertragen werden.

Danach wechselt der Vorgang auf die Vorgänge M-2' und M-3, wobei die Belichtungs-und Speicherungsvorgänge ausgeführt werden, während zugleich die gemäß der vorangehenden Beschreibung in den Speicherbereich Io3 verschobenen Signale Zeile für Zeile zu dem Horlzontalübertragungsregister Io5 übertragen wenden und die zu dem Horizontalübertragungsregister übertragenen Signale aus dem Horizontalübertragungsregister abgegeben werden. Dadurch erfolgt das Auslesen des ersten Teilbilds.

Nachdem das Auslesen des ersten Teilbilds auf diese Weise abgeschlossen wurde, erfolgt bei M-4 das Übertragen der in dem Bildaufnahmebereich lol gespeicherten Ladungen zu dem Speicherbereich Io3 durch den Vorgang M-2'. Dies stellt den AusleseVorgang für das zweite Teilbild dar, so daß daher die Übertragung und die Addition zweier Zeilen des Bild-

-39- DE 2259

aufnahmebereichs erfolgt, während die Zellen um eine Zeile verschoben werden, wenn die Ladungen aus dem Bildaufnahmebereich lol zu den Zellen C4, Il bis C4,4J übertragen werden.

D.h., für das zweite Teilbild werden jeweils die in den Zellen (2,1) bis (2,4) und den Zellen 0,1) bis (3,4) gespeicherten Ladungen, die in den Zellen (4,1) bis (4,4) und den Zellen (5*1) bis (5*4) gespeicherten Ladungen und die in den Zellen (6,1) bis (6,4) und den Zellen (7,1) bis (7*4) gespeicherten Ladungen zu den Zellen t4,lJ bis C4,43 übertragen und in diesen addiert, wobei die jeder Zeile des Speicherbereichs zugeführten Ladungen übertragen und gespeichert werden. Danach werden durch den Vorgang M-3' die in dem Speicherbereich Ioj5 gespeicherten Ladungen über das Horizonüalübertragungsregister Io5 ausgegeben, wodurch das Auslesen des zweiten Teilbilds abgeschlossen wird. Wenn zwei Zeilen der Bildaufnahmebereioh-Zellen auf diese Weise addiert werden, sind der-Vorgang der ersten Übertragung und der Addition und der Vorgang der zweiten Übertragung und der Addition um eine Zeile versetzt, wodurch ein mit dem ersten Teilbild verschachteltes bzw. verschränktes Signal erzielbar ist und die Bildaufnahme wie bei einer Video-

kamera ausgeführt werden kann.

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

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

Speicherkapazität einer jeden Zelle des Speicherbereichs

-40- DE 2259

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

Die Fig. 11 zeigt ein Beispiel der Ansteuerungsschaltung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel. In der Fig. 11 sind hinsichtlich der Funktion den Elementen nach Fig. 5 gleichartige Elemente mit den gleichen Bezugszeichen und einem Apostroph bezeichnet. Die Fig. 12A und 12B sind Zeitdiagramme von Signalen an verschiedenen Teilen der Schaltung nach Fig. 11 bei der Standbildphotografie bzw. der Laufbildphotografie. In der Fig. 12 stellen die hohen Pegel von Taktimpulsen ^₁₁'* ^1P* ^l V ^und ^14* ^f^^{r die} Ansteuerung der Ladungskopplungsvorrichtung den Zustand dar, bei dem an die betreffende Elektrode ein geringfügig negatives oder positives Potential angelegt wird, während der niedrige Pegel dieser Taktimpulse zeigt, daß an die betreffende Elektrode ein hohes negatives Potential angelegt wird. In der Fig. 11 ist 7° eine Ladungskopplungsvorrichtungs-Treiberschaltung zur Abgabe der Taktimpulse 0-p für die Ansteuerung des zweiten Horizontalübertragungsregisters Io8. Die Funktionen der verschiedenen Teile der Schaltung nach Fig. 11 sind im wesentlichen denjenigen der Teile der Schaltung nach Fig. 5 gleichartig, jedoch enthält der Festspeicher 55' Umsetzungstabellen für die Standbildphotografie und die Laufbildphotografie, die in den Zeltdiagrammen in den Fig. 12A und 12B gezeigt sind.

-41- DE 2259

Die Betriebsweise bei der Stahdbildphotografie wird nachstehend anhand der Pig. 12A beschrieben. 5

Wenn der Startschalter 51' betätigt wird, wird ein Startimpuls SP' abgegeben und der Zähler 5^' gelöscht, woraufhin der Zähler 5^' die Ausgangstaktimpulse des Taktoszillators 53' hochzählt. Das Ausgangssignal des Zählers 5^' liegt als Eingangssignal an dem Festspeicher 55' an, der Signale entsprechend dem Zeitdiagramm in Fig. 12A abgibt, da der Umschalter 56' auf den Kontakt S geschaltet ist. Zuerst werden während der Periode (S-I) die Ladungen aus den jeweiligen Zellen der Ladungskopplungsvorrichtung entfernt. Daher werden gemäß der Darstellung der Taktimpulse ^₁,' Taktimpulse φ^ und ^₁₂ mit einer Frequenz, die doppelt so hoch ist wie diejenige der Taktimpulse φ ^, an die Elektroden des Speicherbereichs als geringfügig negatives oder positives Potential angelegt. ^u Daraufhin werden die Ladungen in den Zellen des Bildaufnahmebereichs lol aus jeweils zwei Zellen in der Vertikalrichtung addiert und zu den Zellen des Speicherbereichs übertragen. Die Ladungen werden aufeinanderfolgend mittels der Taktimpulse φ*·,' aus dem Horizontalübertragungsregister Io5 ausgelesen. Wenn das Löschen beendet ist, wechselt der Betriebsvorgang auf den Vorgang bzw. die Periode (S-2), wobei- der Verschluß 63' geöffnet wird, wodurch der Bildaufnahmebereich lol belichtet wird und in einer jeden Zelle

desselben Ladung gespeichert wird. Darauf folgend wird der 30

Verschluß 63¹ geschlossen, woraufhin der Belichtungsvorgang abgeschlossen ist und der Betriebsablauf auf die Periode (S-3) für das Auslesen des ersten Teilbilds übergeht. Zuerst werden bei einem geringfügig negativen oder positiven Potential der Elektroden des Speicherbereichs Io3 zwei Taktimpulse φ ^ und ^₁₂ abgegeben, so daß die Ladungen

-42- DE 2259

aus den Zellen (1,1) bis "(1,4) zu den Zellen 14,1.1 bis L4,4]übertragen werden, während die Ladungen aus den Zellen (2,1) bis (2,4) zu dem zweiten Horizontalübertragungsregister Io8 übertragen werden. Bei diesem Zustand erhalten die Elektroden des Speicherbereichs Io3 ein hohes negatives Potential. D.h., zwischen dem zweiten Horizontalübertragungsregister Io8 und dem Speicherbereich Io3 wird ^ eine Pouentialsperre bzw. Kanalsperre gebildet. Durch vier während dieses Zustands angelegte Taktimpulse jzf,₂ werden die während der Belichtung in den Zellen (2,1) bis (2,4) gespeicherten Ladungen über den Verstärker Ho aus dem zweiten HorlzontalUbertragungsregister Io8 ausgelesen.

Darauf folgend wird die Potentialsperre zwischen dem zweiten Horizontalübertragungsregister Io8 und dem Speicherbereich Io3 beseitigt und es werden zwei Taktimpulse ^₁₁ ¹ und ^₁₂ abgegeben, wodurch die Ladungen aus den Zellen (3,1) bis (3,4) zu den Zellen C4,1] bis 1.4,4] übertragen werden und

die Ladungen aus den Zellen (4,1) bis (4,4) zu dem zweiten Horizontalübertragungsregister Io8 übertragen werden.

Diese Betriebsvorgänge werden wiederholt, wodurch die Ladungen aus den Zellen (2,l)bis(2,4), (4,1) bis (4,4), (6,1) bis (6,4), .... (8,1) bis (8,4) aufeinanderfolgend aus dem zweiten Horizontalübertragungsregister Io8 ausgelesen werden. D.h., es wird ein Videoausgangssignal VSl für das erste Teilbild ausgelesen. Zu diesem Zeitpunkt werden mittels der Taktimpulse $,-,* die während der Belichtung in den Zellen (1,1) bis (1,4) gespeicherten Ladungen zu dem Horizontalübertragungsregister Io5 übertragen, während die Ladungen aus den anderen ungradzahligen Zeilen in dem Speicherbereich Io3 gespeichert werden.

-43- DE 2259

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

Anhand der Fig. 12B wird nun die Betriebszeitsteuerung bei der Laufbildphotografie beschrieben.

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

Während der nachfolgenden Belichtungs-Periode (M-2) für das erste Teilbild werden die in dem Speicherbereich Io3 gespeicherten Ladungen aufeinanderfolgend mittels der Taktimpulse./rf.-z¹ und φ. ^ über den Verstärker Io7 aus dem Horizontalübertragungsregister Io5 ausgegeben.

Während der Übertragungs-Periode (M-4) werden zu gleichen Zeiten neun Taktimpulse ^₁₁'■ und φ« ρ abgegeben und mittels Taktimpulsen ^,,' die Potentialsperre zwischen dem zweiten

-44- DE 2259

Horizontalubertragungsregister Io8 und dem Speicherbereich 1 oj5 aufgehoben, wodurch über das zweite Horizontalübertragungsregister Io8 Ladungen zu dem Speicherbereich Io3 übertragen werden. Während erste und zweite Impulse Pl und P2 der neun Taktimpulse φ, ^ und ^₁₂ ausgegeben werden, ist die Potentialsperre aufgehoben, so daß daher die Ladungskombinationen aus den Zellen (1,1) und (2,1), (1_#2) und (2,2), (1,3) und (2,3), (1,4) und (2,4) nach Fig. 7 in den Zellen 1.4,1 J bis C 4,43 zusammengeführt und gespeichert werden. Danach werden auf gleichartige Weise addierte Ladungen aus den Zellen (3.1) und (4,1) in der Zelle [4,11 gespeichert und dann addierte Ladungen aus den Zellen (5,1) und (6,1) in der Zelle [4,1'3 gespeichert. Wenn die Periode(M-4) abgeschlossen ist, sind die zusammengesetzten Ladungen aus den Zellen (1,1) bis (1,4) und (2,1) bis (2,4) in dem Horizontalubertragungsregister Io5 gespeichert, während die zusammengefaßten Ladungen aus den Zellen (3,1) bis (3,4) und (4,1) bis (4,4} in den Zellen Γΐ,ΐΊ bis U,41 gespeichert sind. Danach folgen gleichartige Betriebsvorgänge. Die Ladungen aus den Zellen (9,1) bis (9,4) werden in den Zellen C4,Il bis C4,4] gespeichert.

Dann wechselt der Betriebsablauf auf die Periode (M-2^f) des Auslesens des ersten Teilbildsignals über. Diese Periode ist zugleich die Belichtungs-Periode (M-3) für das zweite Teilbildsignal. Während dieser Periode werden die in dem Horizontalubertragungsregister Io5 und dem Speicherbereich Io3 gespeicherten Ladungen mittels der Takeimpulse φγ^ und jzfjh' ausgelesen. Die Ladungen werden als Videoausgangssignal für das erste Teilbild verwendet, jedoch werden die während der Belichtung in die Zellen (9,1) bis (y,4) eingespeicherten Ladungen nicht herangezogen, da sie nicht zusammengesetzte bzw. addierte Ladungen darstellen.

-45- DE 2259

Darauf folgend tritt der Betriebsablauf in die Periode (M-4') für die Übertragung des zweiten Teilbilds ein. Der Unterschied zwischen dem Betriebsablauf während der Periode (M-²I-' ) und dem Betriebsablauf während der Periode (M-4) für die Übertragung des ersten Teilbilds besteht darin, daß sich die Erzeugungsphase der Taktimpulse /zf ' von derjenigen der Takeimpulse φ^ und ^₁₂ unterscheidet. D.h., während erste Impulse Pl' der Taktimpulse φ* und φ*₂ abgegeben werden, wird die Potentialsperre aufgehoben und es werden nur die Ladungen aus den Zellen (1,1) bis (1,4) zu den Zellen C4,l3 bis £4,4] übertragen. Darauf folgend wird bei der Abgabe zweiter und dritter Impulse P_?' und P,¹ die Potentialsperre aufgehoben, während in den Zellen t4,ll bis 14,4] die Ladungen aus den Zellen (2,1) bis (2,4) und (3*1) bis (3*4) zusammengeführt und gespeichert werden. Auf diese Weise sind beim Abschluß der Übertragungs-Periode (M-4*) dxe während der Belichtung in die Zellen (1,1) bis (1,4) eingespeicherten Ladungen zu dem Horizontalübertragungsregister Io5 verschoben, während die während der Belichtung in die Zellen (2,1) bis (2,4) eingespeicherten Ladungen mit den Ladungen aus den Zellen (3,1) bis (3*4) zusammengeführt und in den Zellen 111,1] bis £1,4] gespeichert sind. Die während der Belichtung in die Zellen (0,1) bis (8,4) und (9,1) bis (9,4) eingespeicherten zusammengeführten Ladungen sind xn den Zellen 114,1.] bis £4,4] gespeichert.

Darauf folgend wechselt der Ablauf auf die Periode (M-3^f) des Auslesens des zweiten Teilbilds, in der auf die vorangehend beschriebene Weise mittels der Taktimpulse φ.-J und φ _l2j.^f das Signal für das zweite Teilbild abgegeben wird. Das erste Ausgangssignal ist jedoch ein aus den während der Belichtung in die Zellen (1,1) bis (1,4) eingespeicherten

-46- DE 2259

erzieltes Signal, so daß es sich hinsichtlich des Signalpegels von den anderen, durch das Zusammenführen erzielten Signalen unterscheidet und daher nicht eingesetzt wird. Das zweite Horizontalübertragungsregister Io8 wird somit bei der Laufbildphotografie nicht als Hozizontalübertragungsregister sondern als Paralleleingabe/Parallelausgabe-Schieberegister eingesetzt, nämlich auf genau die gleiche Weise wie die anderen Zellen.

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

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

-47- DE 2259

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

Ferner werden die Signale für das erste und das zweite Teilbild dadurch erzielt, daß die Kombinationen für die Additio-

,,_ nen bzw. Zusammenführungen verändert werden, was zu der Mög-Io

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

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

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

|nAOHQEWE)OHT[

-48-

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

Es wird eine Strahlungs-Bildabtastvorrichtung angegeben, die einen Strahlungsfühler zum Erzeugen elektrischer Sig-r nale, welche ein Muster empfangener Strahlung darstellen, eine Speichereinrichtung zum Speichern der von dem Strahlungsfühler erzeugten elektrischen Signale und eine Ausleseeinrichtung zum Auslesen der gespeicherten elektrischen Signale aus der Speichereinrichtung aufweist. Der Strahlungsfühler enthält Aufnahmeelemente in einer ersten Anzahl, während die Speichereinrichtung Speicherelemente in einer zweiten Anzahl enthält, die geringer als die erste Anzahl ist.

-4Ϊ-L e e r s e i t e

Claims (24)

pnTKP — Rim ι imp·"-:""fC-Mrnr" ·*"·."- Patentanwälte und IEDTKE DUHLING* ^.JVNpHE . .**. .* Vertreter beim EPA 'λ «l .:..—*" *«-"".." *.,".:.. Dipl.-Ing. H. Tiedtke f VaRUPE - rELLMANN - iaRAMS Dipl.-Chem. G. Bühling ο ό O ο ο / η Dipl.-Ing. R. Kinne O Z Z J O 4 y Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Bavariarlng 4, Postfach 202403 8000 München 2 Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat cable: Germaniapatent München 25.Juni 1982 DE 2259 Patentansprüche

1. Strahlungs-Abtastvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Strahlungs-Aufnahmeeinrichtung (l;101) zum Erzeugen elektrischer Signale, die ein Muster empfangener Strahlung darstellen, eine Speichereinrichtung (3;103) zum Speichern der mittels der Aufnahmeeinrichtung erzeugten elektrischen Signale und eine Ausleseeinrichtung (5;105) zum Auslesen der gespeicherten elektrischen Signale aus der Speichereinrichtung, wobei die Aufnahmeeinrichtung Aufnahmeelemente in einer ersten Anzahl enthält, während die Speichereinrichtung Speicherelemente in einer zweiten Anzahl enthält, die geringer als die erste Anzahl ist.

2. Strahlungs-Abtastvorrichtung mit Ladungskopplung, gekennzeichnet durch ein Strahlungs-Auf nahmefeld (l;101), das auf ein Strahlungsmuster durch Erzeugen eines Musters aus elektrischer Ladung anspricht, ein Speicherfeld (3; 103) zum Aufnehmen und zeitweiligen Speichern der von dem Aufnahmefeld erzeugten elektrischen Ladung und ein Ausleseregister (5;105), das zum Auslesen der elektrischen Ladung aus dem Speicherfeld angeordnet ist, wobei das Aufnahmefeld Aufnahmeelemente in einer ersten Anzahl enthält, während das Speicherfeld Speicherelemente in einer zweiten

A/22

Drescher Bank (München) KIo. 3 939 844 Bayer. Vereinsbank (München) Kto. 508 941 Postscheck (München) Kto. Θ70-43-804

-2- DE 2259

Anzahl enthält, die geringer als die erste Anzahl ist.

3. Bild-Abtastvorrichtung mit Vollbildübertragung, gekennzeichnet durch ein zweidimensionales Bildaufnahmefeld (l;101), das auf ein Strahlungs-Bildmuster durch Erzeugen eines Bildmusters elektrischer Signale anspricht, ein zweidimensionales· Speicherfeld (3;103) zum Speichern der von dem Aufnahmefeld erzeugten elektrischen Signale und eine Auslesebahn (5,7;105,107) zum Auslesen der elektrischen Signale aus dem Speicherfeld, wobei das Aufnahmefeld Aufnahmeelemente in einer ersten Anzahl enthält, während das Speicherfeld Speicherelemente in einer zweiten Anzahl enthält, die von der ersten Anzahl verschieden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Anzahl geringer als die erste Anzahl ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Anzahl annähernd

gleich der Hälfte der ersten Anzahl ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Aufnahmeelemente eine Speicherkapazität zum Speichern eines elektrischen Signals bzw. einer elektrischen Ladung entsprechend einem empfangenen Strahlungsanteil hat, während jedes der Speicherelemente eine Speicherkapazität zum Speichern eines elektrischen Signals bzw. einer elektrischen Ladung hat, wobei

die Speicherkapazität eines Speicherelements von derjenigen eines Aufnahmeelements verschieden ist.

•

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkapazität eines Speicherelements grö-35

ßer als diejenige eines Aufnahmeelements ist.

-3- DE 2259

8, Bild-Abtastvorrichtung mit Bildübertragung und Ladungskopplung, gekennzeichnet durch ein zweidimensionales Bild-Aufnahmefeld (l;101), das auf ein Strahlungs-Bildmuster durch Erzeugen eines Bildmusters elektrischer Ladung anspricht, ein zweidimensionales Speicherfeld (3;
103) zum Speichern der von dem Aufnahmefeld erzeugten
elektrischen Ladung und ein Ausleseregister (5;105) zum Auslesen der elektrischen Ladung aus dem Speicherfeld, wobei das Aufnahmefeld und das Speicherfeld jeweils eine Vielzahl von Zeilen und eine Vielzahl von Spalten haben, bei welchen die Anzahl der Zeilen des Speicherfelds von der Anzahl der Zeilen des Aufnahmefelds verschieden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zeilen des Speicherfelds (3; 103) geringer als die Anzahl der Zeilen des Aufnahmefelds (1; 101) ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zeilen des Speicherfelds (3; 103) annähernd gleich der Hälfte der Anzahl der Zeilen des Aufnahmefelds (l;101) ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Spalten des Speicherfelds (3;103) gleich der Anzahl der Spalten des Aufnahmefelds (l;101) ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, °® dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmefeld (l;101) eine Vielzahl von Aufnahmeelementen enthält, die in Zeilen und Spalten entsprechend den Zeilen und Spalten des Aufnahmefelds angeordnet sind und von denen jedes eine Speicherkapazität zum Speichern einer entsprechend einem empfangenen Strahlungsanteil erzeugten elektrischen Ladung hat,

V V

-4- DE 2259

und daß das Speicherfeld (3; 103) eine Vielzahl von Speicherelementen enthält, die in Zeilen und Spalten entsprechend den Zeilen und Spalten des Speicherfelds angeordnet sind und von denen jedes eine Speicherkapazität zürn Speiehern einer elektrischen Ladung hat, wobei die Speicherkapazität eines Speicherelements von derjenigen eines Aufnahmeelements verschieden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Speicherkapazität eines Speicherelements größer als diejenige eines Aufnahmeelements ist.

14. Vorrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das eine Bildpunktverteilung darstellt, gekennzeich-

¹^ net durch ein zweidimensionales Bildaufnahmefeld (l;101) mit einer Vielzahl eindimensionaler Bildaufnahmeanordnungen für das jeweilige Erzeugen eines elektrischen Signals, das eine Zeilenbildzusammensetzung eines Teils eines Bilds angibt, ein zweidimensionales Speicherfeld (3;103) mit einer Vielzahl von eindimensionalen Speicheranordnungen, die jeweils zum Speichern eines aus einer gewählten Anzahl von Zeilenbildzusammensetzungs-Signalen zusammengesetzten elektrischen Signals ausgebildet sind, und einen Ausleseabschnitt (5;105) zum Auslesen der zusammengesetzten elektrischen Signale aus dem Speicherfeld.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede der eindimensionalen Speicheranordnungen zum Speichern eines aus zwei Zeilenbildzusammenset-

zungs-Signalen zusammengesetzten elektrischen Signals ausgebildet ist.

■

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch

gekennzeichnet, daß die eindimensionalen Aufnahmeanordnun-

gen sowie die eindimensionalen Speicheranordnungen jeweils parallel zueinander angeordnet sind.

-5- DE 2259

17. Vorrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das eine Bildpunktverteilung darstellt, gekennzeichnet durch eine Vielzahl eindimensionaler Bildaufnahmeanordnungen (l;101), die parallel zueinander angeordnet sind und von denen jede zum Erzeugen eines elektrischen Signals dient, das eine Zeilenbildzusammensetzung eines Teils eines Bilds darstellt, eine Vielzahl eindimensionaler Speicheranordnungen (3;103), die parallel zueinander angeordnet sind und die selektiv in verschiedenen Betriebsarten einschließlich einer ersten Betriebsart, bei der eine jeweilige Speicheranordnung ein von einer Aufnahmeanordnung erzeugtes Zeilenbildzusammensetzungs-Signal speichert, und einer zweiten Betriebsart betreibbar sind, bei der eine jeweilige Speicheranordnung ein aus einer gewählten Anzahl von Zeilenbildzusammensetzungs-Signalen zusammengesetztes elektrisches Signal speichert, und einen Ausleseabschnitt (5; 105) zum Auslesen der elektrischen Signale aus den Speicheranordnungen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei der zweiten Betriebsart jede der eindimensionalen Speicheranordnungen zum Speichern eines aus zwei Zeilenbildzusammensetzungs-Signalen zusammengesetzten elektrischen Signals betreibbar ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der eindimensionalen Speicheranordnungen geringer als diejenige der eindimensionalen Aufnahmeanordnungen ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der eindimensionalen Speicheranordnungen annähernd gleich der Hälfte der Anzahl der eindimensionalen Aufnahmeanordnungen ist.

-6- DE 2259

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß jede der eindimensionalen Aufnahmeanordnungen eine Vielzahl von Aufnahmeelementen enthält, die jeweils eine vorbestimmte elektrische Speicherkapazität haben, während jede der eindimensionalen Speicheranordnungen eine Vielzahl von Speicherelementen enthält, die jeweils eine vorbestimmte elektrische Speicherkapazität haben, wobei die Speicherkapazität eines Speicherelements größer als diejenige eines Aufnahmeelements ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7, 12, 13 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkapazität eines Speicherelements annähernd doppelt so groß ist wie die Speicherkapazität eines Aufnahmeelements.

23. System zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das eine Bildpunktverteilung darstellt, gekennzeichnet durch eine Vielzahl eindimensionaler Bildaufnahmeanordnungen (l;101), die parallel zueinander angeordnet sind und von denen jede zum Erzeugen eines elektrischen Signals dient, das eine Linien-Bildzusammensetzung eines Teils eines Bilds darstellt, eine Vielzahl eindimensionaler
Speicheranordnungen (3;103), die parallel zueinander angeordnet sind, einen Ausleseabschnitt (5;105) zum Auslesen elektrischer Signale aus den Speicheranordnungen und eine Steuereinrichtung (Fig.5;Fig.11;) zum Steuern der Speicheranordnungen in der Weise, daß jede der Speicheranordnungen ein aus einer gewählten Anzahl von Linien-Bildzusammensetzungs-Signalen zusammengesetztes elektrisches Signal speichert.

•

24. System zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das eine Bildpunktzusammensetzung darstellt, gekennzeichnet durch eine Vielzahl eindimensionaler Bildaufnahmean-

-7- DE 2259

1 Ordnungen (l;101), die parallel zueinander angeordnet sind und von denen jede zum Erzeugen eines elektrischen Signals dient, das eine Linien-Bildzusammensetzung eines Teils eines Bilds darstellt, eine Vielzahl eindimensionaler
Speicheranordnungen (3;103), die parallel zueinander angeordnet sind, einen Ausleseabschnitt (5; 105) zum Auslesen elektrischer Signale aus den Speicheranordnungen und eine Steuereinrichtung (Fig. 5;Fig.ll) zum Steuern der Speicheranordnungen in der Weise, daß jede der Speicheranordnungen in unterschiedlichen Betriebsarten einschließlich einer ersten Betriebsart, bei der jede der Speicheranordnungen ein von einer Aufnahmeanordnung erzeugtes Linien-Bildzusammensetzungs-Signal speichert, und einer zweiten Betriebsart arbeitet, bei der jede der Speicheranordnungen ein aus einer gewählten Anzahl der Linien-Bildzusammensetzungs-Signale zusammengesetztes elektrisches Signal speichert.

25. Verfahren zum Erzeugen eines elektrischen Sig-²^ nals, das eine Bildpunktverteilung darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bild mittels einer .Vielzahl eindimensionaler Bildaufnähmeanordnungen aufgenommen wird, die parallel zueinander angeordnet sind und von denen jede ein elektrisches Signal erzeugt, das eine Linien-Bildzusammensetzung eines Teils des Bilds darstellt, daß mittels einer Vielzahl eindimensionaler, parallel zueinander angeordneter Speicheranordnungen die von den Bildaufnahmeanordnungen erzeugten elektrischen Signale in der Weise gespeichert werden, daß jedes der gespeicherten Signale

aus einer gewählten Anzahl der Linien-Bildzusammenset-

zungs-Signale zusammengesetzt ist, und daß mittels eines Ausleseabschnitts die elektrischen Signale aus den Speicheranordnungen ausgelesen werden.

_„„