DE3348327C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ladungsübertragungseinrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine
solche Einrichtung ist z. B. bei einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
und einem Bildaufnahmesystem einsetzbar,
die für die Erzeugung eines Farbbildsignals geeignet sind.
Wenn beim Stand der Technik (DE-OS 26 52 710) ein Farbbildsignal mit drei
oder mehr Farbsignalen mittels einer oder zwei Festkörper-
Bildaufnahmevorrichtungen erzeugt werden soll, empfangen
die Sensorzellen der Bildaufnahmevorrichtungen Licht über
optische Farbtrennungselemente wie in Streifen- oder
Mosaikform angeordnete Farbfilter, um die jeweiligen Farben
darstellende elektrische Informationen zu bilden, welche
über einen gemeinsamen Übertragungsweg zeitlich seriell
ausgelesen werden.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer bekannten Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
nach dem Stand der Technik, bei der
eine Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung (FT-CCD)
verwendet wird.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Bildempfangsteil mit einer Vielzahl
von fotoelektrischen Wandler-Bildzellen bezeichnet, die in
Zeilen und Spalten angeordnet sind. Mit 2 ist ein Speicherteil
mit einer Vielzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten
Speicherzellen für die Speicherung von Ladungsinformationen
aus den Bildzellen des Bildempfangsteils 1 bezeichnet.
Mit 3 ist ein Horizontal-Schieberegister bezeichnet,
das als Auslese-Übertragungsweg für das Auslesen der
Informationen aus dem Speicherteil 2 zu jeweils einer Horizontal-
Zeile nach der anderen und zum Übertragen der
Zeilen-Informationen in horizontaler Richtung für die zeitlich
serielle Abgabe von Punktfolge-Signalen dient.
Bei Anordnung eines Farbtrennungsfilters in Streifenform
gemäß der Darstellung in Fig. 2 vor dem Bildempfangsteil
1, wobei ein Teilungsabstand von Farbfilterteilen R
(für Rot), G (für Grün) und B (für Blau) mit dem Teilungsabstand
der Bildzellen des Bildempfangsteils 1 übereinstimmt,
erzeugen die Bildzellen in den jeweiligen Spalten
Signale, die die jeweiligen Farben darstellen, wobei von
dem Horizontal-Schieberegister 3 zeitlich seriell Punktfolge-
Farbsignale abgegeben werden.
Die auf diese Weise erzeugten Farbsignale werden mittels
einer Signalverarbeitungsschaltung gemäß der Darstellung in
Fig. 3 beispielsweise in ein Farbvideosignal nach dem NTSC-
System umgesetzt.
Die Punktfolge-Bildausgangssignale eines Ladungskopplungsvorrichtungs-
Verstärkers 4 werden mittels einer Signaltrennungsschaltung
8 abgefragt und gespeichert, welche drei
Abfrage/Halteschaltungen 5, 6 und 7 aufweist, so daß ein
Rotsignal ER, ein Grünsignal EG und ein Blausignal EB getrennt
werden. Die Farbsignale ER, EG und EB werden hinsichtlich
des Pegels mittels Verstärkern 9, 10 und 11 mit
veränderbarer Verstärkung jeweils so abgeglichen, daß ein
Weißausgleich eingeregelt wird. Die hinsichtlich des Pegels
abgeglichenen Farbsignale werden dann mittels Verarbeitungsschaltungen
12, 13 und 14 verarbeitet, die jeweils
beispielsweise eine Pegelhalteschaltung, eine Gammakorrekturschaltung,
eine Blendenkorrekturschaltung und so weiter
enthalten; dann werden die Signale mittels einer Matrixschaltung
15 in ein Leuchtdichtesignal und ein Farbdifferenzsignal
umgesetzt, welche mittels eines Codierers 16 in
das Farbvideosignal umgesetzt werden.
Bei dieser Gestaltung werden mit dem Horizontal-Schieberegister
3 aufeinanderfolgend die Signale für die drei Primärfarben
ausgelesen. Zu deren Auslesen mit einem Trägersignal
mit 3,58 MHz ist ein Taktsignal mit 3,58 MHz×3=
10,74 MHz erforderlich. Durch die hohe Taktfrequenz wird
jedoch der Signalübertragungs-Wirkungsgrad des Schieberegisters
3 verringert und der Stromverbrauch erhöht. Infolgedessen
entstehen Schwierigkeiten, wenn die Anzahl der
Zellen des Horizontal-Schieberegisters oder die Anzahl der
Horizontal-Bildzellen des Bildempfangsteils 1 gesteigert
wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladungsübertragungseinrichtung
zu schaffen, die eine einfache gruppenweise
Zusammenfassung der elektrischen Ladungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen
Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Ladungsübertragungseinrichtung eignet
sich für die Farbbildaufnahme und erlaubt es, gesonderte
Farbsignale gleichzeitig und direkt zu erzeugen.
Ferner wird mit der Erfindung das Rauschen verringert, das
Ansteuern einer Horizontalübertragungsvorrichtung mit niedriger
Frequenz ermöglicht und der Signalübertragungs-Wirkungsgrad
gesteigert.
Weiterhin ist es bei der erfindungsgemäßen Einrichtung
möglich, die Anzahl von Horizontal-Bildzellen beträchtlich
zu steigern und damit die Horizontal-Auflösung beträchtlich
zu verbessern.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist zusätzlich eine
steuerbare Isoliervorrichtung zum gegenseitigen Isolieren
der Ausleseabschnitte in der Ausleseeinrichtung bei dem
Verschieben der Informationen in den Ausleseabschnitten
vorgesehen. Auf diese Weise können die Informationen aus
den m Ausleseabschnitten synchron bzw. gleichzeitig ausgelesen
werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel arbeitet die Ladungsübertragungseinrichtung
mit einer optischen Farbtrenneinrichtung,
die das einfallende Licht in mehrere Farblichtkomponenten
für das Erzeugen von elektrischen Informationen aufteilt,
die die jeweiligen Farblichtkomponenten darstellen,
und umfaßt eine Ausleseeinrichtung zum Auslesen der erzeugten
elektrischen Informationen mit mehreren Ausleseabschnitten
und eine vor der Ausleseeinrichtung angeordnete
Umsetzeinrichtung zum Aufteilen elektrischer Informationen
einer Zeile in die jeweiligen Farbinformationen und zum Zuführen
der jeweiligen aufgeteilten Informationen zu der
Ausleseeinrichtung unter zeitlicher Verteilung.
Auch hierbei kann zusätzlich eine Isoliervorrichtung zum
gegenseitigen Isolieren der Ausleseabschnitte in der Ausleseeinrichtung
bei dem Verschieben der Informationen in
den Ausleseabschnitten vorgesehen werden, so daß die Farbsignale
synchron ausgelesen werden können.
Zur Parallel/Seriell-Umsetzung der Informationen aus den
Speicherzellen-Spaltengruppen überträgt die Umsetzeinrichtung
die Informationen aus den jeweiligen Spaltengruppen,
wobei sie hinsichtlich der jeweiligen Spaltengruppen unterschiedliche
Verzögerungen einführt, so daß die Informationen
der jeweiligen Spaltengruppen den entsprechenden Ausleseabschnitten
zugeführt werden.
Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel überträgt die Umsetzeinrichtung
bei m=3 die Informationen in der Weise,
daß sie den Informationen einer ersten Spaltengruppe eine
Verzögerung um eine Bildzeilenanzahl bzw. Bitanzahl "0" erteilt,
den Informationen einer zweiten Spaltengruppe eine
Verzögerung um eine Bildzellenanzahl bzw. Bitanzahl "1"
aufprägt und den Informationen einer dritten Spaltengruppe
eine Verzögerung um eine Bildzellenanzahl bzw. Bitanzahl
"2" erteilt, so daß die Informationen aus den jeweiligen
Spaltengruppen den entsprechenden Ausleseabschnitten zugeführt
werden.
Die Umsetzeinrichtung ist somit so gestaltet, daß sie eine
Parallel/Seriell-Umsetzung bewirkt.
Die Ausleseabschnitte empfangen bei dem Einführen der unterschiedlichen
Verzögerungen die zu den unterschiedlichen
Zeiten gesendeten Informationen der entsprechenden Spaltengruppen.
Die vorstehend genannte Umsetzeinrichtung weist eine Vielzahl
von Parallel/Seriell-Umsetzungsabschnitten auf, von
denen jeder einer jeweiligen Bildzellen-Spaltengruppe entspricht,
wenn eine Bildzellen-Spaltengruppe aus m benachbarten
Bildzellenspalten der Bildempfangsvorrichtung besteht.
Jeder der Umsetzungsabschnitte führt eine Parallel/
Seriell-Umsetzung der über die jeweilige Bildzellen-Spaltengruppe,
nämlich die m Bildzellenspalten gelieferten Informationen
aus.
Danach empfängt jeder der Ausleseabschnitte die über eine
zugeordnete Bildzellenspalte aus der Bildzellen-Spaltengruppe
gelieferten Informationen, um diese unter entsprechender
Steuerung zu speichern. Jeder der Ausleseabschnitte
enthält eine Vielzahl von Übertragungszellen, während jeder
der Umsetzungsabschnitte so gestaltet ist, daß er gemeinsam
jeweils zugeordneten Übertragungszellen der Ausleseabschnitte
entspricht. Bei dieser Gestaltung werden m verschiedene
Informationen wie beispielsweise drei Farbsignalkomponenten
gleichzeitig an dem Ausgang der Ausleseeinrichtung
abgegeben.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann
die Umsetzeinrichtung dadurch gebildet werden, daß zumindest
ein Teil einer Speichereinrichtung verwendet wird, die
zwischen der Bildempfangsvorrichtung und der Ausleseeinrichtung
angeordnet ist. Bei diesem Aufbau kann jeder Parallel/
Seriell-Umsetzungsabschnitt in der Umsetzeinrichtung
so gestaltet werden, daß an einer Stelle, deren Abstand
zur Ausleseeinrichtung sich gegenüber anderen unterscheidet,
auf die Beendigung der Informationsübertragung
aus der Bildempfangsvorrichtung zu der Speichereinrichtung
hin die über jeweils m benachbarte Bildzellenspalten gelieferten
Informationen gespeichert werden. In diesem Fall
wird eine der Ausleseeinrichtung am nächstens liegende Speicherstelle
vorzugsweise an die Ausleseeinrichtung angrenzend
angeordnet.
Ferner wird in einem beschriebenen Ausführungsbeispiel eine
vorteilhafte Form eines Bildaufnahmesystems vorgeschlagen,
das eine Ladungsübertragungseinrichtung mit den vorangehend
angeführten Merkmalen aufweist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung
nach dem Stand der Technik.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Streifen-Farbfilters.
Fig. 3 zeigt den Aufbau einer Farbbildsignal-Verarbeitungsschaltung
nach dem Stand der Technik.
Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 5 zeigt Einzelheiten der Vorrichtung nach Fig. 4.
Fig. 6A, 6B und 6C zeigen ein Beispiel einer Vertikalübertragungs-
Zeitsteuerung bzw. zwei Beispiele einer
Horizontalübertragungs-Zeitsteuerung der Vorrichtung.
Fig. 7 zeigt den Aufbau eines Farbbildaufnahmesystems,
bei dem die in den Fig. 4 und 5 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung
verwendet wird.
Fig. 8 zeigt die erfindungsgemäße Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 9 zeigt Einzelheiten der Vorrichtung nach Fig. 8.
Fig. 10A und 10B zeigen eine Vertikalübertragungs-Zeitsteuerung
bzw. eine Horizontalübertragungs-Zeitsteuerung
der Vorrichtung nach Fig. 8.
Fig. 11 zeigt auf gleichartige Weise wie die Fig. 5 und 9
die erfindungsgemäße Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Festkörper-
Bildaufnahmevorrichtung ist in der Fig. 4 gezeigt,
in welcher gleiche Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 3
gleichartige Elemente oder funktionell gleichartige Vorrichtungen
bezeichnen.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 4 wird ein Farbstreifenfilter
zur Farbentrennung gemäß der Darstellung in Fig. 2 vor dem
Bildempfangsteil 1 angeordnet. Mit 31, 32 und 33 sind Horizontal-
Schieberegister bezeichnet, die als Horizontal-Ausleseabschnitte
wirken, mit 41, 42 und 43 sind Ladung/Spannung-
Umsetzverstärker bezeichnet und mit 17 ist ein zwischen
dem Speicherteil 2 und den drei Horizontal-Schieberegistern
31 bis 33 angeordneter Aufteilungs-Eingabeabschnitt zum Aufteilen
der in mindestens einer Horizontal-Zeile des Speicherteils
2 enthaltenen drei Farbinformationen auf jeweils
das entsprechende der drei Horizontal-Schieberegister 31
bis 33 durch Parallel/Seriell-Umsetzung der Ladungen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind als Auslese-Übertragungswege
die drei Horizontal-Schieberegister 31 bis 33
vorgesehen, und zwar jeweils eines für jedes der zu erzeugenden
Farbsignale, während zum Auslesen der Informationen
die den jeweiligen Farben entsprechenden Ladungen auf die
jeweils entsprechenden Horizontal-Schieberegister 31, 32
und 33 verteilt werden.
Infolgedessen werden die jeweiligen Farbsignale von den
Horizontal-Schieberegistern 31, 32 und 33 im wesentlichen
abgefragt, während die Verstärker 41, 42 und 43 die gesonderten
Farbsignale gleichzeitig abgeben.
An dem untersten Rand der Bildaufnahmevorrichtung ist ein
Ladungsableitungs-Drain CD angeordnet, und zwar unter einem
Ladungsableitungs-Gate CL, das dem Horizontal-Schieberegister
31 benachbart ist. Der Drain CD ist an eine Stromversorgungsschaltung
angeschlossen.
Die Fig. 5 zeigt den Elektrodenaufbau der Bildaufnahmevorrichtung
nach Fig. 4. Dabei zeigt die Fig. 5 den unteren
Rand des Speicherteils 2 und die drei Horizontal-Schieberegister
31 bis 33.
Strichlierte Flächen stellen Kanalsperren dar, während mit
31E bis 33E Übertragungselektroden der Horizontal-Schieberegister
31 bis 33 bezeichnet sind, mit 17E eine Übertragungselektrode
des Aufteilungs-Eingabeteils 17 bezeichnet
ist und mit 2E eine Übertragungselektrode des Speicherteils
2 bezeichnet ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwar eine Übertragung
unter Einphasen-Ansteuerung dargestellt, jedoch kann zur
Übertragung eine Zweiphasen-Ansteuerung, eine Dreiphasen-
Ansteuerung oder sogar eine Vierphasen-Ansteuerung angewandt
werden.
Eine Zelleneinheit ist aus einem Satz von Bereichen A, B,
C und D gebildet, deren Potentiale mit P(A) bis P(D) bezeichnet
sind. Durch Ioneninjektion sind virtuelle bzw.
Scheinelektroden derart gebildet, daß P(A)<P(B) gilt und
die Potentialpegel festgelegt sind. Die Potentiale der Bereiche
C und D unterhalb der Übertragungselektroden werden
so eingestellt, daß P(C)<P(D) gilt. Wenn an die jeweiligen
Elektroden Spannungen niedrigen Pegels angelegt werden,
wird die Beziehung P(A)<P(B)<P(C)<P(D) erreicht, während
beim Anlegen von Spannungen hohen Pegels der Zusammenhang
P(C)<P(D)<P(A)<P(B) erreicht wird.
Mit Φ1 bis Φ3 sind an die Elektroden 31E bis 33E angelegte
Taktimpulssignale bezeichnet, mit ΦT ist ein an die Elektrode
17E angelegtes Taktimpulssignal bezeichnet, mit ΦS ist
ein an die Elektrode 2E angelegtes Taktimpulssignal bezeichnet
und mit ΦCL ist ein an eine Elektrode CE des Ableitungs-
Gates CL angelegtes Taktimpulssignal bezeichnet.
Die Fig. 6A und 6B zeigen eine Vertikalübertragungs-Taktzeitsteuerung
bzw. eine Horizontalübertragungs-Zeitsteuerung.
Die Fig. 7 ist ein Blockschaltbild eines Farbbildaufnahmesystems
bei dem die in den Fig. 4 und 5 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung
verwendet wird. Mit 18 ist eine Treiberstufe
bezeichnet, die als eine Steuereinrichtung arbeitet
und die Taktimpulssignale ΦI, ΦS, ΦT, Φ1, Φ2, Φ3 und ΦCL
gemäß der Darstellung in den Fig. 6A und 6B zuführt. Mit
ΦI ist ein an die Elektrode des Bildempfangsteils 1 angelegtes
Taktimpulssignal bezeichnet. Mit 19 ist ein Bezugssignalgenerator
bezeichnet. Gleiche Bezugszeichen wie in
Fig. 3 bezeichnen gleichartige Elemente. Wie aus der Fig. 7
zu ersehen ist, ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
die Abfrage/Halteschaltung für das Aufteilen der Farbinformationen
weggelassen, so daß der Schaltungsaufbau vereinfacht
ist.
Es wird nun die Funktionsweise der Vorrichtung mit der in
Fig. 5 gezeigten Gestaltung erläutert. Bei der Vertikalübertragung
der Ladungen aus dem Bildempfangsteil 1 zu dem
Speicherteil 2 gemäß der Darstellung in Fig. 6A werden während
einer Zeitdauer t₁ bis t₂ synchron mit einem Vertikal-
Synchronisiersignal V.SYNC als Taktimpulssignale ΦI, ΦS,
ΦT, Φ3, Φ2, Φ1 und ΦCL synchronisierte Taktimpulssignale
mit im wesentlichen gleicher Phase (mit Ausnahme des Taktimpulssignals
ΦS, das gemäß der Darstellung gegenüber den
anderen Taktimpulssignalen geringfügig voreilt) in einer
Anzahl zugeführt, die mindestens gleich der Anzahl der Vertikal-
Bildzellen in dem Bildempfangsteil 1 ist; dadurch
werden die in dem Speicherteil 2 verbliebenen Ladungen über
die Horizontal-Schieberegister 33, 32 und 31 und das Ableitungs-
Gate CL zu dem Ableitungs-Drain CD abgeleitet und die
Ladungen aus dem Bildempfangsteil 1 zu dem Speicherteil 2
übertragen und dort gespeichert. Zu einem Zeitpunkt t₃ und
danach werden gemäß der Darstellung die Taktimpulssignale
ΦT, Φ3, Φ2 und Φ1 zugeführt, so daß die Horizontal-Informationen
in der letzten Zeile des Speicherteils 2 über den
Aufteilungs-Eingabeteil 17 auf die drei Horizontal-Schieberegister
31 bis 33 aufgeteilt werden; zu einem Zeitpunkt t₄
und danach werden die Informationen aus den Schieberegistern
31, 32 und 33 aufeinanderfolgend dadurch ausgelesen, daß
den Schieberegistern 31 bis 33 die Taktimpulssignale Φ1,
Φ2 und Φ3 gemäß der Darstellung zugeführt werden.
Für die Informationen in der zweiten Zeile und den nachfolgenden
Zeilen in dem Speicherteil 2 wird unmittelbar vor
dem Zeitpunkt t₃ das Taktimpulssignal ΦS angelegt, um die
Informationen einer zu lesenden Zeile zu der letzten Zeile
des Speicherteils 2 zu verschieben, wonach der vorangehend
beschriebene Vorgang wiederholt wird (Fig. 6B).
Der Betriebsvorgang während der Zeitdauer t₃ bis t₄, nämlich
das Aufteilen der Informationen aus der letzten Einzelzeile
des Speicherteils 2 auf die drei Horizontal-
Schieberegister 31 bis 33 über den Aufteilungs-Eingabeteil
17 wird nun ausführlich anhand der Fig. 5, 6A und 6B erläutert.
Zur Vereinfachung wird nur die Verschiebung der
Ladungsinformationen aus drei Spalten I, II und III des
Speicherteils 2 gemäß der Darstellung in Fig. 5 erläutert
obzwar die gleichen Betriebsvorgänge auch für die Spalten
anderer Dreispaltensätze ausgeführt werden.
Zu dem Zeitpunkt t₃ nimmt das Taktimpulssignal ΦT im wesentlichen
synchron mit einem Horizontal-Synchronisiersignal
H.SYNC den hohen Pegel an, so daß die in Bereichen 116,
117 und 118 in der letzten Einzelzeile des Speicherteils 2
gespeicherten Ladungen zu Bereichen 111, 114 und 115 in dem
Aufteilungs-Eingabeteil 17 verschoben werden. Wenn danach
das Taktimpulssignal ΦT den niedrigen Pegel annimmt, werden
die Ladungen aus den Bereichen 111, 114 und 115 jeweils zu
Bereichen 110, 113 bzw. 106 verschoben. Wenn kurze Zeit
nach dem Taktimpulssignal ΦT aufeinanderfolgend die Taktimpulssignale
Φ3, Φ2 und Φ1 angelegt werden, wird die Ladung
aus dem Bereich 106 des Aufteilungs-Eingabeteils 17,
nämlich die anfänglich in dem Bereich 118 in der Spalte I
des Speicherteils 2 gespeicherte Ladung über Bereiche 105
und 104 des Schieberegisters 33, Bereiche 103 und 102 des
Schieberegisters 32 und einen Bereich 101 des Schieberegisters
31 in einen Bereich 100 des Schieberegisters 31 versetzt
und dort gespeichert.
Wenn dann wieder das Taktimpulssignal ΦT angelegt wird,
werden die Ladungen aus den Bereichen 111 und 114 des Aufteilungs-
Eingabeteils 17 über Bereiche 109 und 112 zu einem
Bereich 108 und zu dem Bereich 106 verschoben. Wenn
kurze Zeit nach dem Taktimpulssignal ΦT aufeinanderfolgend
die Taktimpulssignale Φ3 und Φ2 angelegt werden, wird die
Ladung aus dem Bereich 106 des Aufteilungs-Eingabeteils 17,
nämlich die anfänglich in dem Bereich 117 in der Spalte II
des Speicherteils 2 gespeicherte Ladung über die Bereiche
105, 104 und 103 zu dem Bereich 102 des Schieberegisters
32 verschoben und dort gespeichert.
Wenn dann wieder das Taktimpulssignal ΦT angelegt wird,
wird die Ladung aus dem Bereich 108 des Aufteilungs-Eingabeteils
17 über den Bereich 107 zu dem Bereich 106 versetzt.
Wenn geringfügig nach dem Taktimpulssignal ΦT das Taktimpulssignal
Φ3 angelegt wird, wird die Ladung aus dem Bereich
106 des Aufteilungs-Eingabeteils 17, nämlich die anfänglich
in dem Bereich 116 in der Spalte III des Speicherteils
2 gespeicherte Ladung über den Bereich 105 in den Bereich
104 des Schieberegisters 33 verschoben und dort gespeichert.
Auf diese Weise werden die in der letzten Einzelzeile des
Speicherteils 2 gespeicherten Ladungen über den Aufteilungs-
Eingabeteil 17 auf die Gruppen für die Spalten I, II und III
aufgeteilt. Falls daher die Rotfilter-, Grünfilter- und
Blaufilter-Teile des Farbstreifenfilters so angeordnet sind,
daß die Rotfilterteile der Spaltengruppe I entsprechen, die
Grünfilterteile der Spaltengruppe II entsprechen und die
Blaufilterteile der Spaltengruppe III entsprechen, werden
die "Rot", "Grün" und "Blau" entsprechenden Ladungen jeweils
in die Schieberegister 31, 32 bzw. 33 eingespeichert.
Zu dem Zeitpunkt t₄ und danach werden die in den Schieberegistern
31, 32 und 33 gespeicherten Ladungen ausgelesen
(OUT1 bis OUT3 in Fig. 6B).
Wenn die Ladungen aus einer einzelnen Horizontal-Zeile des
Speicherteils 2 über die Schieberegister 31 bis 33 ausgelesen
worden sind, wird gemäß der Darstellung in Fig. 6B
an den Speicherteil 2 das Taktimpulssignal ΦS angelegt, wodurch
die in den jeweiligen Horizontal-Zeilen gespeicherten
Ladungen vertikal um eine Horizontal-Zeile verschoben werden,
so daß in die letzte Einzelzeile neue Ladungen eingespeichert
werden; danach wird der Betriebsvorgang in der
Zeitdauer t₃ bis t₄ ausgeführt, um damit die neuen Ladungen
der Einzelzeile auf die Schieberegister 31 bis 33 aufzuteilen.
Durch Wiederholen der vorstehend beschriebenen Vorgänge
werden die in den jeweiligen Zeilen des Speicherteils 2
gespeicherten Ladungen entsprechend den jeweiligen Farben
getrennt und ausgelesen.
Um zu verhindern, daß Ladungen der Schieberegister 31, 32
und 33 gemischt werden, wenn die Ladungen in den Schieberegistern
31 bis 33 horizontal verschoben werden, können
zusätzlich Steuer-Gates zum gegenseitigen Isolieren der
Schieberegister 31, 32 und 33 bei der horizontalen Ladungsübertragung
vorgesehen werden, wie es bei einem nachfolgend
beschriebenen weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt ist, oder
es können die Kurvenformen der Taktimpulssignale Φ1, Φ2 und
Φ3 bei der Horizontalübertragung geringfügig so verändert
werden, daß ohne Hinzufügen der Isoliervorrichtung die Ladungen
horizontal übertragen werden, ohne daß eine Mischung
zwischen den Schieberegistern 31 bis 33 stattfindet. Beispielsweise
wird zu dem Zeitpunkt t₄ das Taktimpulssignal
Φ3 vor den Taktimpulssignalen Φ2 und Φ1 auf den hohen Pegel
geschaltet, um damit die in dem Bereich 104 des Schieberegisters
33 gespeicherte Ladung zu dem dem Bereich C entsprechenden
Bereich unter der links angrenzenden Elektrode 33E
zu verschieben; danach wird unter Beibehalten des hohen
Pegels des Taktimpulssignals Φ3 das Taktimpulssignal Φ2 auf
den hohen Pegel geschaltet, um die in dem Bereich 102 des
Schieberegisters 32 gespeicherte Ladung zu dem dem Bereich
C entsprechenden Bereich unter der links angrenzenden Elektrode
32E zu verschieben; dann wird unter Beibehalten des
hohen Pegels der Taktimpulssignale Φ3 und Φ2 das Taktimpulssignal
Φ1 auf den hohen Pegel geschaltet, um die in dem Bereich
100 des Schieberegisters 31 gespeicherte Ladung zu
dem dem Bereich C entsprechenden Bereich unter der links
angrenzenden Elektrode 31E zu verschieben; danach wird das
Taktimpulssignal Φ1 vor den Taktimpulssignalen Φ2 und Φ3
auf den niedrigen Pegel geschaltet, um die in dem dem Bereich
C entsprechenden Bereich unter der Elektrode 31E des
Schieberegisters 31 gespeicherte Ladung zu dem dem Bereich
A ensprechenden Bereich links daneben zu verschieben; dann
wird das Taktimpulssignal Φ2 auf den niedrigen Pegel geschaltet,
um die in dem dem Bereich C entsprechenden Bereich
unter der Elektrode 32E des Schieberegisters 32 gespeicherte
Ladung zu dem links angrenzenden Bereich A zu
verschieben; schließlich wird das Taktimpulssignal Φ3 auf
den niedrigen Pegel geschaltet, um die in dem dem Bereich
C entsprechenden Bereich unter der Elektrode 33E des Schieberegisters
33 gespeicherte Ladung zu dem dem Bereich A ensprechenden
Bereich links daneben zu verschieben. Auf diese
Weise wird aufeinanderfolgend die Übertragung der Ladungen
aus den Bereichen A zu den Bereichen C von dem Schieberegister
33 an über das Schieberegister 32 bis zu dem
Schieberegister 31 ausgeführt, während die Übertragung der
Ladungen aus den Bereichen C zu den Bereichen A in der entgegengesetzten
Aufeinanderfolge von dem Schieberegister 31
an über das Schieberegister 32 bis zu dem Schieberegister
33 ausgeführt wird. Auf diese Weise werden die Ladungen ohne
eine zusätzliche Isoliervorrichtung horizontal übertragen,
ohne daß eine Mischung zwischen den Ladungen der Schieberegister
31 bis 33 auftritt. Die Taktimpulse Φ1, Φ2 und
Φ3 sowie die drei abgeleiteten Ausgangssignale sind in der
Fig. 6C gezeigt.
Es wird nun ein weiteres bzw. zweites Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
erläutert. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind gemäß den
vorstehenden Ausführungen zusätzlich steuerbare Isolierabschnitte
zum gegenseitigen Isolieren der Schieberegister 31
bis 33 bei der horizontalen Ladungsübertragung ausgebildet.
In der Fig. 8 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in den
vorangehenden Figuren gleiche Elemente. Mit 51, 52 und 53 sind
steuerbare Isolierabschnitte bezeichnet, die den Schieberegistern
31, 32 und 33 zugeordnet sind, um diese voneinander
bei der horizontalen Ladungsübertragung in den Schieberegistern
31, 32 und 33 zu isolieren. Im einzelnen sind die
Isolierabschnitte gemäß der Darstellung in der Fig. 9 aufgebaut,
in welcher mit 51E, 52E und 53E Steuerelektroden
der jeweiligen Isolierabschnitte 51, 52 bzw. 53 bezeichnet
sind, an welche das Taktimpulssignal ΦT angelegt wird. Bei
diesem Ausführungsbeispiel sind gemäß der Darstellung Übertragungselektroden
31E′, 32E′ und 33E′ der Horizontal-
Schieberegister 31, 32 bzw. 33 in dem jeweiligen Schieberegister
geteilt, obzwar sie mittels einer bekannten Vorrichtung
wie eines Al-Substrats für das jeweilige Schieberegister
31, 32 und 33 zusammengeschaltet sind.
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist zwar eine Einphasen-
Ansteuerung gezeigt, jedoch kann auch eine Zweiphasen-,
eine Dreiphasen- oder sogar eine Vierphasen-Ansteuerung
angewendet werden.
Die anderen Teile bzw. Bereiche sind identisch mit denjenigen
bei dem vorangehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
Ein Farbbildaufnahmesystem, bei dem die erfindungsgemäße
Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
verwendet wird, kann auf die gleiche Weise
wie dasjenige nach Fig. 7 aufgebaut sein.
Es wird nun die Funktionsweise bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
erläutert. Gemäß der Darstellung in der Fig. 10A
werden bei der Vertikalübertragung der Ladungen aus dem
Bildempfangsteil 1 zu dem Speicherteil 2 während der Zeitdauer
t₁ bis t₂ im wesentlichen synchron mit dem Vertikal-
Synchronisiersignal V.SYNC als Taktimpulssignal ΦI, ΦS
ΦT synchrone Taktimpulssignale mit im wesentlichen
gleicher Phase (mit Ausnahme des Taktimpulssignals ΦS, das
gegenüber den anderen Taktimpulssignalen geringfügig voreilt)
in einer Anzahl angelegt, die mindestens gleich der
Anzahl der Vertikal-Bildzellen in dem Bildempfangsteil 1
ist; dadurch werden die in dem Speicherteil 2 zurückgebliebenen
Ladungen über die Isolierabschnitte 51 bis 53, die
Schieberegister 31 bis 33 und das Ableitungs-Gate CL zu
dem Ableitungs-Drain CD abgeleitet und die Ladungen aus
dem Bildempfangsteil 1 in den Speicherteil 2 übertragen und
eingespeichert. Danach wird gemäß der Darstellung in Fig. 10B
zu dem Zeitpunkt t₃ und danach das Taktimpulssignal ΦT
gemäß der Darstellung zugeführt, um die Horizontal-Informationen
in der letzten Einzelzeile des Speicherteils 2 auf
den Aufteilungs-Eingabeteil 17, die Isolierabschnitte 51
bis 53 und die Horizontal-Schieberegister 31 bis 33 aufzuteilen;
dann werden zu dem Zeitpunkt t₄ und danach die
Taktimpulssignale Φ1, Φ2 und Φ3 gemäß der Darstellung an
die Schieberegister 31, 32 und 33 angelegt, um die Informationen
aufeinanderfolgend auszulesen.
Für die Informationen in der nächsten Zeile und den folgenden
Zeilen des Speicherteils 2 wird unmittelbar vor dem
Zeitpunkt t₃ das Taktimpulssignal ΦS angelegt, um die zu
lesende Information für eine Zeile zu der letzten Zeile des
Speicherteils 2 zu verschieben, wonach die vorstehend beschriebenen
Betriebsvorgänge wiederholt werden (Fig. 10B).
Der Betriebsablauf während der Zeitdauer t₃ bis t₄, nämlich
das Aufteilen der Informationen aus der letzten Einzelzeile
des Speicherteils 2 über den Aufteilungs-Eingabeteil 17 und
die Isolierabschnitte 51 bis 53 auf die drei Horizontal-
Schieberegister 31 bis 33, wird nun ausführlich anhand der
Fig. 9 und 10B erläutert. Zur Vereinfachung wird nur die
Verschiebung der Ladungsinformation in drei Spalten I, II
und III des in Fig. 9 gezeigten Speicherteils 2 erläutert,
obzwar die gleichen Betriebsvorgänge für die Spalten anderer
Dreispaltensätze ausgeführt werden.
Zu dem Zeitpunkt t₃ nimmt das Taktimpulssignal ΦT im wesentlichen
synchron mit dem Horizontal-Synchronisiersignal
H.SYNC den hohen Pegel an, so daß die in den Bereichen 116,
117 und 118 der letzten Einzelzeile des Speicherteils 2
gespeicherten Ladungen zu den Bereichen 111, 114 und 115
in dem Aufteilungs-Eingabeteil 17 verschoben werden. Wenn
danach das Taktimpulssignal ΦT den niedrigen Pegel annimmt,
werden die Ladungen aus den Bereichen 111, 114 und 115 jeweils
zu den Bereichen 110, 113 bzw. 106 verschoben. Wenn
das zweite Taktimpulssignal ΦT angelegt wird, wird die Ladung
in dem Bereich 106 des Aufteilungs-Eingabeteils 17,
nämlich die anfänglich in dem Bereich 118 in der Spalte I
des Speicherteils 2 gespeicherte Ladung über dem Bereich
105 des Isolierabschnitts 53 zu dem Bereich 104 des Schieberegisters
33 verschoben, während die in den Bereichen 111
und 114 des Aufteilungs-Eingabeteils 17 gespeicherten Ladungen
jeweils über die Bereiche 109 und 112 zu den Bereichen
108 und 106 verschoben werden. Wenn das dritte
Taktimpulssignal ΦT angelegt wird, wird die Ladung aus dem
Bereich 104 des Schieberegisters 33 über den Bereich 103
des Isolierabschnitts 52 zu dem Bereich 102 des Schieberegisters
32 verschoben, während die Ladung in dem Bereich
106 des Aufteilungs-Eingabeteils 17, nämlich die anfänglich
in dem Bereich 117 in der Spalte II des Speicherteils 2
gespeicherte Ladung über dem Bereich 105 des Isolierabschnitts
53 zu dem Bereich 104 des Schieberegisters 33 verschoben
wird. Die Ladung in dem Bereich 108 des Aufteilungs-
Eingabeteils 17 wird über den Bereich 107 zu dem Bereich
106 verschoben. Wenn das vierte Taktimpulssignal ΦT angelegt
wird, wird die Ladung aus dem Bereich 102 des Schieberegisters
32 über den Bereich 101 des Isolierabschnitts 51
zu dem Bereich 100 des Schieberegisters 31 verschoben und
dort eingespeichert, während die Ladung aus dem Bereich
104 des Schieberegisters 33 über den Bereich 103 des Isolierabschnitts
52 zu dem Bereich 102 des Schieberegisters
32 verschoben wird und dort eingespeichert wird. Die Ladung
aus dem Bereich 106 des Aufteilungs-Eingabeteils 17,
nämlich die ursprünglich in dem Bereich 116 in der Spalte
III des Speicherteils 2 gespeicherte Ladung wird über den
Bereich 105 des Isolierabschnitts 53 zu dem Bereich 104 des
Schieberegisters 33 verschoben und dort gespeichert.
Auf diese Weise werden die in der letzten Einzelzeile des
Speicherteils 2 gespeicherten Ladungen über den Aufteilungs-
Eingabeteil 17 auf die Schieberegister 31 bis 33 in den
Gruppen der Spalten I, II und III aufgeteilt. Falls daher
die Rotfilter-, Grünfilter- und Blaufilter-Teile eines Farbstreifenfilters
so angeordnet sind, daß die Rotfilterteile
der Spaltengruppe I entsprechen, die Grünfilterteile der
Spaltengruppe II entsprechen und die Blaufilterteile der
Spaltengruppe III entsprechen, werden die "Rot", "Grün"
und "Blau" entsprechenden Ladungen jeweils in die Schieberegister
31, 32 bzw. 33 eingespeichert.
Zum Zeitpunkt t₄ und danach werden durch Anlegen der Taktimpulssignale
Φ1 bis Φ3 die Ladungen aus den Schieberegistern
31, 32 und 33 ausgelesen. Da hierbei das Taktimpulssignal
ΦT auf dem niedrigen Pegel gehalten wird, wirken
die Isolierabschnitte 51 bis 53 als Sperren, so daß damit
die Vermischung der Ladungen zwischen den Schieberegistern
31, 32 und 33 bei der Horizontalübertragung der Ladungen
in den Schieberegistern 31, 32 und 33 verhindert wird.
Wenn die Ladungen aus einer Horizontal-Zeile des Speicherteils
2 über die Schieberegister 31 bis 33 ausgelesen worden
sind, wird gemäß der Darstellung in Fig. 10B an den
Speicherteil 2 das Taktimpulssignal ΦS angelegt, wodurch
die in den jeweiligen Horizontal-Zeilen gespeicherten Ladungen
vertikal um eine Horizontal-Zeile verschoben werden,
so daß in der letzten Einzelzeile neue Ladungen gespeichert
werden; danach wird der Betriebsvorgang in der Zeitdauer
t₃ bis t₄ ausgeführt, um damit die neuen Ladungen für eine
Zeile auf die Schieberegister 31 bis 33 aufzuteilen.
Durch Wiederholen der vorstehend beschriebenen Vorgänge
werden die in den jeweiligen Zeilen des Speicherteils 2
gespeicherten Ladungen nach den jeweiligen Farben getrennt
und ausgelesen (OUT1 bis OUT3 in Fig. 10B).
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel werden gemäß der
Darstellung in Fig. 10B bei der Horizontalübertragung der
eingegebenen Ladungen in den Schieberegistern 31 bis 33 die
Phasen der Taktimpulssignale Φ1, Φ2 und Φ3 für die Schieberegister
31, 32 und 33 so verändert, daß die drei Farbsignale
unter verschiedenen Phasen abgegeben werden; gemäß der
Darstellung durch die strichpunktierten Linien in Fig. 10B
können jedoch die Taktimpulssignale Φ1 bis Φ3 auch gleichphasig
sein, so daß die drei Farbsignale gleichzeitig abgegeben
werden. Die Art des Auslesens der drei Farbsignale
kann abhängig von der nachfolgenden Signalverarbeitung gewählt
werden.
Ein nächstes bzw. drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Bildaufnahmevorrichtung wird anhand der Fig. 11
erläutert, die eine Verbesserung gegenüber dem in den
Fig. 8 bis 10 veranschaulichten Ausführungsbeispiel zeigt.
Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ist der Aufteilungs-
Eingabeteil dadurch gebildet, daß zumindest die letzte Einzelzeile
des Speicherteils 2 genutzt wird, während ein Teilbereich
des Aufteilungs-Eingabeteils die Funktion des in
den Fig. 8 und 9 gezeigten Isolierabschnitts 53 hat, so daß
die Gestaltung und die Art der Steuerung der Vorrichtung
vereinfacht werden und auch die für die Eingabe eines Einzelzeilensignals
in die Schieberegister 31 bis 33 erforderliche
Zeitdauer verkürzt wird.
In der Fig. 11 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 9
gleiche Elemente, während gleiche Bezugszeichen mit zugesetztem
Apostroph funktionell gleichartige Vorrichtungen
bezeichnen.
Mit 17′ ist ein Aufteilungs-Eingabeteil bezeichnet, während
mit 17E′ eine Elektrode des Eingabeteils 17′ bezeichnet ist.
An die Elektrode 17E′ wird das Taktimpulssignal ΦT angelegt.
Gemäß der Darstellung ist der Aufteilungs-Eingabeteil 17′
mit einem Bereich B der letzten Einzelzeile des Speicherteils
2 aufgebaut, während ein Teilbereich des Eingabeteils
17′ für das Horizontal-Schieberegister 33 die Funktion eines
Isolierabschnitts gegenüber dem Speicherteil 2 hat.
Die anderen Teile bzw. Bereiche nach Fig. 11 sind mit denjenigen
nach Fig. 9 identisch. Wenn bei der vorstehend beschriebenen
Gestaltung die Ladungen vertikal aus dem Bildempfangsteil
1 zu dem Speicherteil 2 übertragen worden
sind (was dem Zeitpunkt t₂ in Fig. 10A entspricht), werden
die Ladungen aus der letzten Einzelzeile des Speicherteils
2 folgendermaßen aufgeteilt: Die Ladung aus der Spalte I
wird in einen Bereich 118′ eingespeichert, der dem Bereich
105 benachbart ist, die Ladung aus der Spalte II wird in
einen Bereich 117′ eingespeichert und die Ladung aus der
Spalte III wird in einen Bereich 116′ eingespeichert. Auf
diese Weise werden die jeweiligen Ladungen aus den Spalten
I, II und III jeweils in Stellen eingespeichert, die unterschiedliche
Abstände von dem Bereich 105 haben.
Von diesem Zustand ausgehend beginnt zu dem Zeitpunkt t₃
nach Fig. 10B das Auslesen. Wenn das Taktimpulssignal ΦT
angelegt wird, wird die in dem Bereich 118′ gespeicherte
Ladung der Spalte I des Speicherteils 2 über den Bereich
105 des Aufteilungs-Eingabeteils 17′ zu dem Bereich 104 des
Schieberegisters 33 verschoben, während die in dem Bereich
117′ gespeicherte Ladung aus der Spalte II des Speicherteils
2 über den Bereich 112′ des Aufteilungs-Eingabeteils
17′ zu dem Bereich 118′ des Speicherteils 2 verschoben
wird und die in dem Bereich 116′ gespeicherte Ladung aus
der Spalte III des Speicherteils 2 über den Bereich 109′
des Aufteilungs-Eingabeteils 17′ zu dem Bereich 108′ des
Eingabeteils 17′ verschoben wird. Wenn das zweite Taktimpulssignal
ΦT angelegt wird, wird die in dem Bereich 104
des Schieberegisters 33 gespeicherte Ladung aus der Spalte
I des Speicherteils 2 über den Bereich 103 des Isolierabschnitts
zu dem Bereich 102 des Schieberegisters 32 verschoben,
während die in dem Bereich 118′ gespeicherte Ladung
aus der Spalte II des Speicherteils 2 über den Bereich
105 des Eingabeteils 17′ zu dem Bereich 104 des Schieberegisters
33 verschoben wird und die in dem Bereich 108′ des
Eingabeteils 17′ gespeicherte Ladung über den Bereich 107′
des Eingabeteils 17′ zu dem Bereich 118′ des Speicherteils
2 verschoben wird. Wenn das dritte Taktimpulssignal ΦT angelegt
wird, wird die in dem Bereich 102 des Schieberegisters
32 gespeicherte Ladung aus der Spalte I des Speicherteils
2 über den Bereich 101 des Isolierabschnitts 51 zu
dem Bereich 100 des Schieberegisters 31 verschoben, während
die in dem Bereich 104 des Schieberegisters 33 gespeicherte
Ladung aus der Spalte II des Speicherteils 2 über den Bereich
103 des Isolierabschnitts 53 zu dem Bereich 102 des
Schieberegisters 32 verschoben wird und die in dem Bereich
118′ des Speicherteils 2 gespeicherte Ladung aus der Spalte
III des Speicherteils 2 über den Bereich 105 des Aufteilungs-
Eingabeteils 17′ zu dem Bereich 104 des Schieberegisters 33
verschoben wird.
Auf diese Weise werden die Informationen in der letzten
Einzelzeile des Speicherteils 2 auf die Schieberegister 31
bis 33 aufgeteilt. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel
werden die Einzeilen-Informationen auf die Schieberegister
31 bis 33 mit einem Taktimpuls weniger als bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 9 aufgeteilt, nämlich mit drei Taktimpulsen
ΦT. Dementsprechend ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel
die Anzahl der anzulegenden Taktimpulssignale
ΦT um "1" geringer als diejenige gemäß der Darstellung in
Fig. 10B. Die in Fig. 10A gezeigten Kurvenformen der Taktimpulssignale
sind auch bei diesem dritten Ausführungsbeispiel
anwendbar. Die Funktionsweise bei der Horizontal-Ladungsübertragung
nach der Aufteilung der Ladungen ist die
gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9.
Bei den vorstehend beschriebenen drei Ausführungsbeispielen
erteilen die Aufteilungs-Eingabeteile 17 und 17′ den jeweiligen
Gruppen in dem Speicherteil 2 unterschiedliche Verzögerungen
in der Weise, daß die Informationen aus der Spaltengruppe
I des Speicherteils 2 eine wirksame Verzögerung
"0" erhalten, während die wirksame Verzögerung der Informationen
aus der Spaltengruppe II eine Bildzeile (entsprechend
einem Bit) beträgt und bei den Informationen aus der Spaltengruppe
III zwei Bildzellen (entsprechend zwei Bit) beträgt;
dadurch werden die Informationen aus den Spaltengruppen
I bis III einer Parallel/Seriell-Umsetzung unterzogen.
Das Einlesen in die Schieberegister 31 bis 33 wird
synchron mit den seriellen Ausgaben aus den Aufteilungs-
Eingabeteilen 17 und 17′ so gesteuert, daß eine Einzelzeileninformation
aus dem Speicherteil 2 in Spaltengruppen in
die Schieberegister 31 bis 33 eingelesen wird.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden
die Informationen aus einer Horizontal-Zeile in dem
Bildempfangsteil 1 in drei Teile aufgeteilt, welche mittels
der drei Schieberegister 31 bis 33 ausgelesen werden. Auf
diese Weise kann die Anzahl der Bits jedes Schieberegisters
31 bis 33 ungefähr einem Drittel der Anzahl der Horizontal-
Bildzellen des Bildempfangsteils 1 entsprechen, so daß daher
die Frequenz der an die Schieberegister 31 bis 33 angelegten
Taktimpulssignale Φ1 bis Φ3 um einen Faktor von
ungefähr "3" verringert werden kann. Infolgedessen wird
der Leistungsverbrauch herabgesetzt, das Rauschen verringert
und der Übertragungswirkungsgrad verbessert. Bei den Ausführungsbeispielen
gemäß den Fig. 8 bis 11 wird das Vermischen
der Ladungen zwischen den Schieberegistern 31, 32
und 33 und dem Speicherteil 2 bei der horizontalen Ladungsübertragung
mittels der Isolierabschnitte 51 bis 53 bzw.
der Isolierabschnitte 51 und 52 sowie des Aufteilungs-Eingabeteils
17′ verhindert, so daß der Auslesevorgang einwandfrei
ausgeführt werden kann.
Es wurde zwar im einzelnen eine zweidimensionale Bildübertragungs-
Ladungskopplungsanordnung beschrieben, jedoch ist
es ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Gestaltung der
Bildaufnahmevorrichtung gleichermaßen bei einer zweidimensionalen
Zwischenzeilen-Ladungskopplungsanordnung oder einer
zweidimensionalen Zwischenzeilen-Ladungsauffüllanordnung
(CPD, charge priming device) anwendbar ist.
Die Horizontal-Schieberegister dienen zum gesonderten Einlesen
und Auslesen der Ladungen für die jeweiligen Farben,
die durch das optische Farbauszugselement wie das Farbtrennungsfilter
bzw. Farbauszugsfilter aufgeteilt sind.
Das Farbauszugsfilter kann eine Kombination aus Komplementär-
Farbfiltern sein. Statt des Farbstreifenfilters kann
ein Mosaik-Farbfilter verwendet werden.
Wenn die Anzahl der durch das optische Farbtrennungselement
aufgeteilten Farben größer als "3" ist, muß dementsprechend
die Anzahl der Horizontal-Schieberegister größer als "3"
sein.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind zwar zum
Abführen der nicht genutzten Ladungen der Ableit-Drain CD
und das Ableit-Gate CL vorgesehen, jedoch können die Farbinformationen
ohne denselben aufgeteilt werden. Der Aufteilungs-
Eingabeteil 17 für die Horizontal-Schieberegister 31
bis 33 kann durch eine Gate-Elektrode gebildet sein.
Bei der erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
bzw. dem Bildaufnahmesystem zur Anwendung derselben
ist keine Abfrage/Halteschaltung für das Trennen der Farbsignale
erforderlich oder es kann eine solche außerordentlich
vereinfacht werden, während das Vermischen der Farbinformationen
bei dem Auslesen verhindert ist und Farbinformationen
hoher Qualität geliefert werden. Da die Auslese-
Taktfrequenz in der Horizontal-Ausleseschaltung beträchtlich
herabgesetzt ist, kann ein hoher Übertragungswirkungsgrad
selbst dann beibehalten werden, wenn die Anzahl der
Horizontal-Bildzellen des Bildempfangsteils vergrößert wird,
nämlich die Horizontal-Auflösung gesteigert wird. Ferner
wird das Rauschen verringert und der Leistungsverbrauch
herabgesetzt.
Es werden eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung und ein
Bildaufnahmesystem zur Anwendung derselben angegeben, bei
denen die Bildaufnahmevorrichtung einen Bildempfangsteil
mit einer Vielzahl in mindestens einer Zeile angeordneter
Bildzellen für das Erzeugen elektrischer Informationen entsprechend
einfallender Strahlung, einen Ausleseteil für das
Auslesen der von dem Bildempfangsteil erzeugten elektrischen
Informationen mit m gesonderten Auslesekanälen, wobei
m eine ganze Zahl ist, die nicht kleiner als "3" ist, und
einen zwischen dem Bildempfangsteil und dem Ausleseteil angeordneten
Eingabeteil für das Einordnen der elektrischen
Informationen einer Zeile des Bildempfangsteils in m Gruppen
und das Zuführen der jeweiligen Gruppen elektrischer
Informationen zu dem Ausleseteil im Zeitmultiplexverfahren
aufweist.
Claims (12)
1. Ladungsübertragungseinrichtung mit einer Speichereinrichtung,
die mehrere in zumindest einer Zeile angeordnete
Speicherzellen aufweist, von denen jede eine elektrische
Ladung speichern kann, und einer Ausleseeinrichtung zum
Auslesen elektrischer Ladungen, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Umsetzeinrichtung (17; 17′) zum Umsetzen der elektrischen
Ladungen einer Zeile der Speichereinrichtung (2) in m
serielle Gruppen elektrischer Ladungen vorgesehen ist, wobei
jede Gruppe 1/m der elektrischen Ladungen einer Zeile der
Speichereinrichtung (2) enthält und m eine ganze Zahl darstellt,
die nicht kleiner als 3 ist, daß die Ausleseeinrichtung
m Auslesekanäle zum jeweiligen Auslesen einer der m
Gruppen elektrischer Ladungen umfaßt, daß m Gateabschnitte
zwischen der Umsetzeinrichtung und der Ausleseeinrichtung
und zwischen benachbarten Auslesekanälen der Ausleseeinrichtung
vorhanden sind, und daß die Umsetzeinrichtung und die m
Gateabschnitte durch dasselbe Steuersignal steuerbar sind.
2. Ladungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Löscheinrichtung zum Löschen
elektrischer Ladungen vorgesehen ist, die entlang der Ausleseeinrichtung
auf der gegenüberliegenden Seite der Umsetzeinrichtung
angeordnet ist, und daß zwischen der Ausleseeinrichtung
und der Löscheinrichtung ein Gateabschnitt vorgesehen
ist, der gleichfalls durch dasselbe Steuersignal
steuerbar ist.
3. Ladungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umsetzeinrichtung und die
Gateabschnitte jeweils Steuerelektroden umfassen, an die das
Steuersignal angelegt wird.
4. Ladungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 2 oder
3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeile der Speichereinrichtung
n Speicherzellen umfaßt, wobei n ein Vielfaches von
m bezeichnet, und daß die Umsetzeinrichtung n/m Parallel-Seriell-
Umsetzabschnitte enthält, die jeweils zum Umsetzen von
m parallelen elektrischen Ladungen in m serielle elektrische
Ladungen dienen und durch das Steuersignal steuerbar sind.
5. Ladungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder der Parallel-Seriell-Umsetzabschnitte
m Eingänge und einen Ausgang besitzt und m Ladungsübertragungskanäle
mit jeweils unterschiedlichen Verzögerungsbeträgen
umfaßt, wobei die Ladungsübertragungskanäle
durch das Steuersignal steuerbar sind.
6. Ladungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die m Ladungsübertragungskanäle
eines Übertragungsabschnitts unterschiedliche Anzahlen von
durch das Steuersignal steuerbaren Ladungsübertragungsstufen
enthalten.
7. Ladungsübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausgabeeinrichtung
mit m Ausgangsverstärkern, die jeweils mit den m
Auslesekanälen der Ausleseeinrichtung zum Umsetzen elektrischer
Ladungen in entsprechende elektrische Signale verbunden
sind, durch m separate Signalverarbeitungsschaltungseinrichtungen,
die jeweils mit den m Ausgangsverstärkern der
Ausgabeeinrichtung zum Verarbeiten der von der Ausgabeeinrichtung
abgegebenen elektrischen Signale verbunden sind,
und durch eine Treibereinrichtung zum Treiben zumindest der
Speichereinrichtung, der Umsetzeinrichtung, der Ausleseeinrichtung
und der m Gateabschnitte, die mehrere Treibersignale
einschließlich des Steuersignals erzeugt.
8. Ladungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 7 in
Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen der Ausleseeinrichtung und der Löscheinrichtung ein
Lösch-Gate angeordnet ist, das durch das Steuersignal
steuerbar ist.
9. Ladungsübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Festkörper-
Bildaufnehmereinrichtung ausgelegt ist und einen
Bildaufnehmerabschnitt mit mehreren in Zeilen und Spalten
angeordneten Sensorzellen, die jeweils eine elektrische Ladung
in Abhängigkeit von empfangener Strahlung erzeugen,
aufweist, daß die Speicherzellen der Speichereinrichtung in
gleichen Zeilen und Spalten zum Speichern der vom Bildsensorabschnitt
erzeugten elektrischen Ladungen angeordnet
sind, und daß ein Ausgabeabschnitt mit m separaten Ausgabeeinheiten,
die jeweils mit den m Auslesekanälen der Ausleseeinrichtung
zum separaten Umsetzen der m Gruppen elektrischer
Ladungen in m Gruppen korrespondierender elektrischer
Signale verbunden sind, vorgesehen ist.
10. Ladungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 9 in
Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen der Ausleseeinrichtung und der Löscheinrichtung ein
Lösch-Gate angeordnet ist, das durch das Steuersignal
steuerbar ist.
11. Ladungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Bildsensoreinrichtung (1)
mit mehreren Sensorzellen, die jeweils zum Erzeugen einer
elektrischen Ladung in Abhängigkeit von empfangenem Licht
dienen und in Zeilen und Spalten angeordnet sind, vorgesehen
ist, wobei die Spalten in mehrere jeweils m benachbarte
Spalten enthaltende Spaltengruppen unterteilt sind, daß die
Speicherzellen der Speichereinrichtung in gleichen Zeilen
und Spalten zum Speichern der von der Bildsensoreinrichtung
erzeugten elektrischen Ladungen angeordnet sind, daß jede
der m seriellen, von der Umsetzeinrichtung erzeugten Gruppen
elektrischer Ladungen die elektrischen Ladungen jeder k-ten
Spalten (k=1, 2, . . ., m) der Spaltengruppen der Bildsensoreinrichtung
enthält, daß eine Ausgabeeinrichtung mit m separaten
Ausgangsverstärkern vorhanden ist, die jeweils mit den
m Auslesekanälen in der Ausleseeinrichtung zum separaten Umsetzen
der m Gruppen von Signalen vorgesehen ist, daß vor
der Bildsensoreinrichtung eine Farbfiltereinrichtung zum
Farbtrennen des Lichts in mehrere Farblichtkomponenten derart,
daß jede k-te Spalte (k-1, 2, . . ., m) der Spaltengruppen
der Bildsensoreinrichtung dasselbe Farblicht empfängt,
vorhanden ist, daß mit der Ausgabeeinrichtung eine Signalverarbeitungseinrichtung
zum Verarbeiten der elektrischen
Signale zu einem Luminanzsignal und mehreren Farbsignalen
verbunden ist, und daß eine Treibereinrichtung zum Treiben
zumindest der Bildsensoreinrichtung, der Speichereinrichtung,
der Umsetzeinrichtung, der Ausleseeinrichtung und der
Gateabschnitte vorgesehen ist, die mehrere Treibersignale
einschließlich des Steuersignals erzeugt.
12. Ladungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 11,
gekennzeichnet durch eine entlang der Ausleseeinrichtung auf
der der Umsetzeinrichtung gegenüberliegenden Seite angeordnete
Löscheinrichtung zum Löschen elektrischer Ladungen und
durch ein zwischen der Ausleseeinrichtung und der Löscheinrichtung
vorgesehenes Lösch-Gate, das durch das Steuersignal
steuerbar ist.
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