DE69010737T2 - Photoelektrische Wandlungsvorrichtung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrische Wandlungsvorrichtung und insbesondere auf eine photoelektrische Wandlungsvorrichtung zum Beseitigen von Rauschen, das in einem durch ein photoelektrisches Wandlungselement photoelektrisch gewandelten Signal enthalten ist.
• Wenn ein durch ein photoelektrisches Wandlungselement photoelektrisch gewandeltes Signal auszulesen ist, ist in einer herkömmlichen photoelektrischen Wandlungsvorrichtung häufig eine überflüssige Komponente, wie z.B. ein Dunkelsignal oder ein Treiberrauschen vom photoelektrischen Wandlungselement im ausgelesenen Signal enthalten und wird zusammen mit diesem ausgegeben. Das Dunkelsignal ist ein Dunkelstrom eines Photosensors und das Treiberrauschen ist ein Rauschen, das beim Treiben des Photosensors zum Auslesen eines Signals entsteht.
• Um diese Rauschkomponenten von einem photoelektrischen Wandlungselement zu beseitigen, schlug der gegenwärtige Erfinder in der JP-A-1-122277 eine photoelektrische Wandlungsvorrichtung mit dem folgenden Aufbau vor.
• Fig. 1 ist ein Teilschaltbild eines Aufbaus der vorstehenden photoelektrischen Wandlungsvorrichtung.
• Es wird nun auf Fig. 1 verwiesen. Ein Rauschen von einem photoelektrischen Wandlungselement wird über einen MOS-Transistor Qh&sub1; in einem Kondensator C&sub1; gespeichert und ein Signal vom photoelektrischen Wandlungselement wird über einen MOS-Transistor Qh&sub2; in einem Kondensator C&sub2; gespeichert.
• Das gespeicherte Rauschen und das gespeicherte Signal werden nacheinander mittels MOS-Transistoren Qh&sub3; und Qh&sub4;, die durch Impulse ΦA bzw. ΦB gesteuert werden, über einen Trennverstärker Qh&sub5; und einen MOS-Transistor Qh&sub9; zu einer Ausgangssignalleitung AL übertragen. Danach wird das Rauschen vom Signal entfernt. Da ein Signal und ein Rauschen durch den gleichen Verstärker Qh&sub5; geführt werden, um das Rauschen, wie z.B. stationäres Rauschen, vom Signal zu entfernen, kann ein Rauschen vom photoelektrischen Wandlungselement und ein durch den Verstärker erzeugtes Offset- Rauschen gleichzeitig beseitigt werden.
• Der gegenwärtige Erfinder schlug in der JP-A-1-245769 und der EP-A-0302675 auch eine photoelektrische Wandlungsvorrichtung mit dem folgenden Aufbau vor.
• Fig. 2 ist ein Teilschaltbild eines Aufbaus der vorstehenden photoelektrischen Wandlungsvorrichtung.
• Wie in Fig. 2 gezeigt, werden zuerst MOS-Transistoren Qh und Qhr durchgeschaltet, ein Anschluß eines Kondensators C&sub1; geerdet und ein MOS-Transistor QVC gesperrt, wodurch der Emitter eines photoelektrischen Wandlungselements S auf freiem Potential liegt. Als ein Ergebnis wird ein Rauschen vom photoelektrischen Wandlungselement im Kondensator C&sub1; und in einem Kondensator CV gespeichert. Angenommen ein in diesem Zustand erhaltenes Potential ist Vn. Ein Signal wird in der Basis des photoelektrischen Wandlungselements S gespeichert, und ein Impuls ΦVC wird während einer Speicherperiode hinaufgesetzt, um den Kondensator Cv zu entladen. Zu dieser Zeit ändert sich das Potential von Vn auf Masse (GND). Falls die Transistoren Qh und Qhr gesperrt gehalten bleiben, ist das Potential an der Ausgangsseite des Kondensators C&sub1; gleich -Vn.
• Das Signal vom photoelektrischen Wandlungselement S wird zum Kondensator Cv übertragen und dort gespeichert. Zu dieser Zeit steigt das Potential von Masse (GND) um Vs an. Unterdessen steigt das Potential an der Ausgangsseite des Kondensators C&sub1; von -Vn um Vs an.
• Mittels Durchschalten des Transistors Qh kann ein Signal, aus dem Rauschkomponenten entfernt sind, ausgegeben werden.
• Von den zwei vorstehenden photoelektrischen Wandlungsvorrichtungen muß jedoch die erstgenannte photoelektrische Wandlungsvorrichtung eine Hochpräzisions- und Hochgeschwindigkeits-Klemmschaltung und eine Abtast-Halte-Schaltung als äußere Schaltungen umfassen, um ein Rauschen vom photoelektrischen Wandlungselement und ein Offset-Rauschen von einem Punktfolgesignal zu entfernen. Zudem ist es schwierig, eine integrierte Schaltungs(IC)-Anordnung an die gesamte Vorrichtung anzubringen. Um diese Schaltungen in einem einzigen Baustein zu vereinigen, müssen darüberhinaus positive und negative Impulse für die Klemm- oder Abtast- Halte-Schaltung verwendet werden.
• Wenn bei der letztgenannten photoelektrischen Wandlungsvorrichtung ein Ausgabesignal durch einen Trennverstärker geführt wird, wird dem Signal ein durch den Verstärker erzeugtes Offset-Rauschen überlagert.
• Die EP-A-0260954 offenbart in Figuren 5 und 20 einen Aufbau, bei dem ein Kondensator in einer Ausgangsschaltung gebildet ist, um verstärkte Ausbildungen eines Rauschsignals und ein photoelektrisches Wandlungssignal zu empfangen, die nacheinander auf eine horizontale Leitung gegeben werden. Die Ausgangsseite des Kondensators wird geerdet, während die Eingangsseite ein Rauschsignal empf ängt, und hierauf liegt die Ausgangsseite des Kondensators auf freiem Potential, während die Eingangsseite das photoelektrische Wandlungssignal empfängt, sodaß die Ausgangsseite der Kapazität das photoelektrische Wandlungssignal bereitstellt, wobei das Rauschsignal von ihm enfernt ist.
• Erfindungsgemäß ist eine, im Patentanspruch 1 dargelegte, photoelektrische Wandlungsvorrichtung gebildet. Die verbleibenden Patentansprüche legen fakultative Merkmale dar.
• Eine photoelektrische Wandlungsvorrichtung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt:
• ein photoelektrisches Wandlungselement; eine erste Speichereinrichtung zum Speichern eines Signals vom photoelektrischen Wandlungselement; eine zweite Speichereinrichtung zum Speichern eines Rauschens vom photoelektrischen Wandlungselement; einer Trenneinrichtung zum Puffern von Ausgangssignalen der ersten und zweiten Speichereinrichtung; eine Kondensatoreinrichtung, die mit der Trenneinrichtung verbunden ist; und eine Rücksetzeinrichtung, die mit beiden Seiten der Kondensatoreinrichtung verbunden ist.
• Gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird die Ausgangsseite der Kondensatoreinrichtung durch die an der Ausgangsseite der Kondensatoreinrichtung gebildete Rücksetzeinrichtung auf ein vorbestimmtes Potential (in diesem Fall Masse (GND)) zurückgesetzt, und wird ein Rauschen des photoelektrischen Wandlungselements von der zweiten Speichereinrichtung über die Trenneinrichtung zur Kondensatoreinrichtung übertragen (in diesem Fall ist ein Potential gleich Vn).
• Nachdem die Ausgangsseite der Kondensatoreinrichtung auf freies Potential gelegt ist, wird die Eingangsseite des Kondensators durch die an der Eingangsseite der Kondensatoreinrichtung gebildete Rücksetzeinrichtung auf ein vorbestimmtes Potential (in diesem Fall Nasse (GND)) zurückgesetzt. Zu dieser Zeit wechselt das Potential an der Eingangsseite der Kondensatoreinrichtung von Vn nach Masse (GND), und das an der Ausgangsseite der Kondensatoreinrichtung wechselt von Masse (GND) nach -Vn.
• Ein Signal vom photoelektrischen Wandlungselement wird von der ersten Speichereinrichtung über die Trenneinrichtung zur Kondensatoreinrichtung übertragen (in diesem Fall ist ein Potential gleich Vs). Zu dieser Zeit wechselt das Potential an der Eingangsseite der Kondensatoreinrichtung von Masse (GND) nach Vs, und das an der Ausgangsseite der Kondensatoreinrichtung steigt um Vs von -Vn auf Vs - Vn.
• Auf diese Weise kann ein Rauschen vom photoelektrischen Wandlungselement entfernt werden. Gleichzeitig kann ein Rauschen von der Trenneinrichtung entfernt werden, da nach Hindurchführen der Rauschkomponenten von sowohl dem Signal als auch dem photoelektrischen Wandlungselement durch die gleiche Trenneinrichtung eine Subtraktion ausgeführt wird.
• Eine photoelektrische Wandlungsvorrichtung in einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Vielzahl von Trenneinrichtungen, jede zum Empfangen eines Sensorsignals über eine erste Schalteinrichtung und zum Empfangen einer vorbestimmten Spannung aber eine zweite Schalteinrichtung; eine Vielzahl von Ausgangsleitungen, von denen jede mit einer entsprechenden der Trenneinrichtungen verbunden ist; eine Vielzahl von Ladungsspeichereinrichtungen, von denen jede mit einer entsprechenden der Ausgangsleitungen verbunden ist; und eine Rücksetzeinrichtung, die mit Eingangs- und Ausgangsseiten von jeder der Ladungsspeichereinrichtungen verbunden ist.
• In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Rauschen der Trenneinrichtung durch das folgende Verfahren beseitigt.
• Die Ausgangsseite der mit der Trenneinrichtung in Reihe geschalteten Ladungsspeichereinrichtung wird durch die Rücksetzeinrichtung auf ein vorbestimmtes Potential (VGN) gesetzt, und die zweite Schalteinrichtung wird durchgeschaltet, um eine elektrische Ladung über die Trenneinrichtung zu speichern, wodurch ein Potential an die Eingangsseite der Ladungsspeichereinrichtung gelegt wird, das ein durch Addieren einer Rauschkomponente (VN) der Trenneinrichtung zu einem vorbestimmten Potential (VB) erhaltenes Potential (VB + VN) ist. Zu beachten ist, daß die Eingangsseite der Ladungsspeichereinrichtung zuvor auf ein vorbestimmtes Potential (VI) gesetzt werden kann, um ein Potential VB + VN + VI zu erhalten. In diesem Ausführungsbeispiel wird VI jedoch als VI = 0 gesetzt.
• Die Ausgangsseite der Ladungsspeichereinrichtung wird dann geöffnet und auf freies Potential gelegt, und die erste Schalteinrichtung wird durchgeschaltet, um eine Signalspannung (VS + VN) anzulegen, die durch Addieren der Rauschkomponente (VN) der Trenneinrichtung zu einer Signalspannung VS der Eingangsseite der Ladungsspeichereinrichtung erhalten wird. Zu dieser Zeit wird eine Potentialänderung an der Eingangsseite der Ladungsspeichereinrichtung durch (VS + VN) - (VB + VN) = VS - VB dargestellt (zu beachten ist, daß VS - VB > 0). Unterdessen steigt das Potential an der Ausgangsseite der Ladungsspeichereinrichtung um VS - VB auf VGN + VS - VB gemäß der Änderung an der Eingangsseite. Auf diese Weise wird die durch die Trenneinrichtung erzeugte Rauschkomponente VN beseitigt.
• Die photoelektrische Wandlungsvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels erhält ein Sensorsignal, von dem ein durch die Trenneinrichtung erzeugtes Rauschen unter Verwendung der vorstehenden Rauschkorrekturschaltung beseitigt ist.
• Ein in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendeter Subtrahierer umfaßt: eine mit einer ersten Signalquelle verbundene erste Schalteinrichtung; eine mit einer zweiten Signalquelle verbundene zweite Schalteinrichtung; und eine mit Ausgangsseiten der ersten und zweiten Schalteinrichtungen gemeinsam verbundene Kondensatoreinrichtung, wobei ein Signal von einer der ersten und zweiten Signalquellen an die Kondensatoreinrichtung ausgegeben wird, und dann ein Signal von der anderen Signalquelle an die Kondensatoreinrichtung ausgegeben wird, wodurch ein Differenzsignal aus den Signalen der ersten und zweiten Signalquelle aus einer Ausgangsseite der Kondensatoreinrichtung herausgeführt ist.
• Im Subtrahierer mit der vorstehenden Anordnung wird die mit der ersten Signalquelle verbundene erste Schalteinrichtung zum Ausgeben eines Signals von der ersten Signalquelle an die Kondensatoreinrichtung verwendet (in diesem Fall ist ein Potential der Kondensatoreinrichtung gleich V1), und ein Bezugspotential an der Ausgangsseite der Kondensatoreinrichtung wird beispielsweise auf Masse (GND) gesetzt.
• Danach wird die mit der zweiten Signalquelle verbundene zweite Schalteinrichtung zum Ausgeben eines Signals von der zweiten Signalquelle an die Kondensatoreinrichtung verwendet (in diesem Fall ist das Potential der Kondensatoreinrichtung gleich V2). Als ein Ergebnis entsteht an der Eingangsseite der Kondensatoreinrichtung eine Potentialänderung V2 - V1. Unterdessen ändert sich das Potential an der Ausgangsseite der Kondensatoreinrichtung vom Bezugspotential auf V2 - V1. Das heißt, ein eine Differenz zwischen den Signalen der ersten und zweiten Signalquellen darstellendes Differenzsignal kann von der Ausgangsseite der Kondensatoreinrichtung ausgegeben werden.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 ein Teilschaltbild eines in der JP-A-1-122277 offenbarten Aufbaus einer photoelektrischen Wandlungsvorrichtung;
• Fig. 2 ein Teilschaltbild eines in der JP-A-1-245769 und der EP- A-0302675 offenbarten Aufbaus einer photoelektrischen Wandlungsvorrichtung;
• Fig. 3 ein schematisches Schaltbild eines die vorliegende Erfindung verkörpernden Aufbaus einer photoelektrischen Wandlungsvorrichtung;
• Fig. 4 ein Zeitdiagramm zum Erklären einer Funktion der in Fig. 3 gezeigten photoelektrischen Wandlungsvorrichtung;
• Fig. 5 ein Teilschaltbild einer die vorliegende Erfindung verkörpernden photoelektrischen Wandlungsvorrichtung einschließlich einer Unterdrückungsschaltung für eine Impulsableitkomponente;
• Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild eines Aufbaus eines Bildlesers;
• Fig. 7 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer bei der photoelektrischen Wandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendeten Rauschkorrekturschaltung;
• Fig. 8 ein Zeitdiagramm zum Erklären einer Funktion dar in Fig. 7 gezeigten Rauschkorrekturschaltung;
• Fig. 9 ein Schaltbild zum Erklären eines grundlegenden Aufbaus eines in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendeten Subtrahierers;
• Fig. 10 ein Zeitdiagramm zum Erklären einer Funktion des in Fig. 9 gezeigten Subtrahierers;
• Fig. 11 ein Schaltbild einer photoelektrischen Wandlungsvorrichtung mit einem Ausführungsbeispiel des Subtrahierers;
• Fig. 12 ein Zeitdiagramm zum Erklären dem Ausführungsbeispiels des in Fig. 11 gezeigten Subtrahierers;
• Fig. 13 ein Schaltbild einer photoelektrischen Wandlungsvorrichtung mit einem anderen Ausführungsbeispiel des Subtrahierers; und
• Fig. 14 ein Zeitdiagramm zum Erklären des in Fig. 13 gezeigten Ausführungsbeispiels des Subtrahierers.
• Fig. 3 ist ein schematisches Schaltbild eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer photoelektrischen Wandlungsvorrichtung.
• Wie in Fig. 3 gezeigt, ist ein photoelektrisches Wandlungselement S über einen Transistor T&sub1; mit einem Kondensator CN und über einen MOS-Transistor T&sub2; mit einem Kondensator CS verbunden. Die Kondensatoren CN und CS sind über, durch ein Schieberegister gesteuerte, MOS-Transistoren TH1 und TH2 mit einem Trennverstärker Tr&sub2; und einem, durch einen Impuls ΦBC gesteuerten, MOS-Transistor TBC verbunden. Das Schieberegister wird durch Impulse ΦHS, ΦH1 und ΦH2 gesteuert.
• Eine Ausgabe vom Trennverstärker Tr&sub2; wird zu einer Ausgangssignalleitung SL übertragen. Es ist zu beachten, daß die Ausgangssignalleitung SL einen parasitären Kondensator CH besitzt. Ein Abschnitt A auf der Seite der Ausgangssignalleitung SL wird mittels eines, durch einen Impuls ΦBC gesteuerten, MOS-Transistors THBC zurückgesetzt.
• Die Ausgangssignalleitung SL ist über einen Koppelkondensator CC mit einem, durch einen Impuls ΦH2 gesteuerten, MOS-Transistor TSH und einem, durch einen Impuls ΦHCl gesteuerten, MOS-Transistor THC1 verbunden. Der MOS-Transistor THCl setzt einen Abschnitt B an der Ausgangsseite der Koppelkapazität CC zurück. Der MOS-Transistor TSH ist weiter mit einem Kondensator CS und einem MOS-Transistor THC2 verbunden. Der MOS-Transistor THC2 setzt einen Abschnitt C an der Ausgangsseite des MOS-Transistors TSH zurück.
• Eine Funktion der photoelektrischen Wandlungsvorrichtung mit dem vorstehenden Vorgang wird nachfolgend mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben.
• Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm zum Erklären der Funktion der vorstehenden photoelektrischen Wandlungsvorrichtung.
• Ein Rauschen vom photoelektrischen Wandlungselement S wird über den MOS-Transistor T&sub1; unter der Steuerung eines Impulses ΦT1 im Kondensator CN gespeichert. Ein Signal vom photoelektrischen Wandlungselement S wird über den MOS-Transistor T&sub2; unter der Steuerung eines Impulses ΦT2 im Kondensator CS gespeichert.
• Wenn der Impuls ΦH1 einen hohen Pegel annimmt, wird der MOS- Transistor TH1 durchgeschaltet, und das im Kondensator CN gespeicherte Rauschen wird über den MOS-Transistor TH1 und den Trennverstärker Tr2 im Koppelkondensator Cc gespeichert. Da der Impuls ΦHC1 auf hohem Pegel ist und der MOS-Transistor THC1 durchgeschaltet bleibt, wird ein Potential des Abschnitts B an der Ausgangsseite des Koppelkondensators CC auf Masse (GND) gehalten. Daher wird, während ein Potential V&sub2; des Abschnitts B auf Masse (GND) liegt, eine Rauschspannung +Vn&sub1; als ein Potential V&sub1; des Abschnitts A der Ausgangssignalleitung SL gespeichert.
• Der Impuls ΦHC1 wird auf niedrigen Pegel geschaltet und der MOS- Transistor THC1 wird gesperrt, wodurch der Abschnitt B auf freiem Potential liegt. Zudem wird der Impuls ΦBC auf hohen Pegel geschaltet und der MOS-Transistor THBC wird durchgeschaltet, wodurch das Potential des Abschnitts A von der Rauschspannung +Vn&sub1; auf Masse (GND) abfällt. Zu dieser Zeit tritt eine Rauschspannung -Vn&sub1; mit einer entgegengesetzten Polarität wie die der Rauschspannung +Vn&sub1; als das Potential V&sub2; des Abschnitts B auf.
• Der Impuls ΦBC wird auf niedrigen Pegel geschaltet und der MOS- Transistor THBC wird gesperrt. Danach wird der MOS-Transistor TH2 durch Schalten des Impulses TH2 auf hohen Pegel durchgeschaltet und wird das im Kondensator CS gespeicherte Signal über den MOS-Transistor TH2 und den Trennverstärker Tr&sub2; zum Koppelkondensator CC übertragen.
• Zu diesem Zeitpunkt steigt das Potential des Abschnitts A von Masse (GND) auf eine Signalspannung Vs&sub1;. Gemäß dem Potentialanstieg im Abschnitt A steigt das Potential des Abschnitts B um das Potential Vs&sub1; von einer Rauschspannung -Vn&sub1; auf ein Potential Vs&sub1; - Vn&sub1;, das heißt, ein Potential, das nur Signalkomponenten enthält, die durch Beseitigen von Rauschspannungskomponenten erhalten werden. Das heißt, das Sensorrauschen und das Trennverstärkerrauschen werden beseitigt.
• Da der Abtast-Halte-MOS-Transistor TSH beim Auftreten der Spannung Vs&sub1; - Vn&sub1; im Abschnitt B durchgeschaltet wird, tritt eine Spannung V&sub3; im Abschnitt C auf. Durch Abtasten und Halten kann ein Signal mit einem hohen Wirkleistungsverhältnis ("duty ratio") und frei von Rauschkomponenten erhalten werden.
• Fig. 5 ist ein Teilschaltbild einer die vorliegende Erfindung verkörpernden photoelektrischen Wandlungsvorrichtung einschließlich einer Impulsableitkomponenten-Beseitigungsschaltung.
• Es wird nun auf Fig. 5 verwiesen. Wenn ein MOS-Transistor oder dergleichen impulsgetrieben wird, entsteht eine Impulsableitkomponente eines Impulses aufgrund einer durch die Gatekapazität oder einer Überlappungskapazität zwischen der Source (Drain) und dem Gate des MOS-Transistors und einer Signalleitungskapazität hervorgerufenen Kapazitätsteilung. Die Impulsableitkomponente entsteht auch durch eine parasitäre Kapazität zwischen einer Impulsdrahtleitung und einer Signalleitung. Wie in Fig. 5 gezeigt, kann eine derartige Ableitkomponente durch Anordnen einer Schaltung, die den gleichen Aufbau wie eine Signalleseschaltung besitzt, parallel zur Leseschaltung, um ein Differentialverfahren auszuführen, beseitigt werden.
• Ein praktischer Aufbau eines Bildlesers, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt wird, wird im folgenden beschrieben.
• Fig. 6 ist ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus des Bildlesers.
• Es wird nun auf Fig. 6 verwiesen. Ein Original 501 wird relativ zu einer Leseeinheit 505 in einer durch einen Pfeil Y angezeigten Richtung mechanisch bewegt. Ein Bildlesen wird durch Abtasten in einer durch einen Pfeil X angezeigten Richtung durch einen Bildsensor 504 als einer photoelektrischen Wandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung durchgeführt.
• Licht von einer Lichtquelle 502 wird durch das Original 501 reflektiert und das reflektierte Licht bildet durch ein optisches Abbildungssystem 503 auf dem Bildsensor 504 ein Bild. Der Bildsensor 504 speichert Ladungsträger entsprechend der Intensität des einfallenden Lichts und gibt die Ladungsträger als ein photoelektrisch gewandeltes Bildsignal aus.
• Dieges Bildsignal wird durch einen Analog-Digital(A/D)-Wandler 506 digital gewandelt und als Bilddaten in einen inneren Speicher einer Bildverarbeitungseinheit 507 gebracht. Die eingebrachten Daten werden z.B. einer Schattierungskorrektur und einer Farbkorrektur unterzogen und zu einem Personalcomputer 508, einem Drucker oder dergleichen übertragen.
• Wenn eine Bildsignalübertragung einer Abtastung in X-Richtung auf diese Weise beendet ist, wird das Original 501 relativ in Y- Richtung bewegt, und der vorstehende Vorgang wird wiederholt ausgeführt, wodurch das Gesamtbild des Originals 501 in ein elektrisches Signal gewandelt und das Signal als Bildinformation herausgeführt wird.
• Im vorstehenden Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung bei einem Bildleser unter Verwendung eines Zeilensensors angewandt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch nicht nur bei einem Zeilensensor, sondern z.B. auch bei einem Flächensensor angewandt werden.
• Wie vorstehend in Einzelheiten beschrieben wurde, kann gemäß der photoelektrischen Wandlungsvorrichtung ein in einem Signal eines photoelektrischen Wandlungselements enthaltenes Rauschen und ein durch einen Trennverstärker in einem Lesesystem erzeugtes Off- set-Rauschen in einem einzigen Baustein beseitigt werden.
• Falls zusätzlich eine Vorspannung an einen Bipolartransistor- Trennverstärker angelegt wird, ermöglicht die Rauschbeseitigung eines an der Ausgangsseite des Trennverstärkers gebildeten Koppelkapazitätssystems ein Wegnehmen dieser Vorspannung.
• Da eine Abtast-Halte-Schaltung enthalten ist, kann weiterhin ein Sensorsignal mit einem hohen Signal-Rausch-Abstand ausgegeben werden.
• Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rauschkorrekturschaltung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung genau beschrieben.
• Obwohl eine Anwendung der Rauschkorrekturschaltung der vorliegenden Erfindung nicht auf eine photoelektrische Wandlungsvorrichtung beschränkt ist, wird eine photoelektrische Wandlungsvorrichtung als eine geeignete Anwendung veranschaulicht.
• Fig. 7 ist ein Schaltbild eines Aufbaus der in der photoelektrischen Wandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendeten Rauschkorrekturschaltung.
• Fig. 7 zeigt einen Schaltungsaufbau zum Auslesen eines Sensorsignals aus einer photoelektrischen Wandlungseinheit mit in Bildelementen über einen Trennverstärker als eine Trenneinrichtung.
• Es wird nun auf Fig. 7 verwiesen. Ausgangsleitungen L&sub1;, L&sub2; und L&sub3; sind mit Trennverstärkern B&sub1;&sub1; bis B1n, B&sub2;&sub1; bis B2n bzw. B&sub3;&sub1; bis B3n verbunden, wobei jeder m/3 Bildelementen entspricht. Transistoren M&sub1;&sub1; bis M1n (n = m/3) sind jeweils mit den Eingangsseiten der Trennverstärker B&sub1;&sub1; bis B1n, die mit der Ausgangsleitung L&sub1; verbunden sind, verbunden. Transistoren M&sub2;&sub1; bis M2n (n = m/3) sind jeweils mit den Eingangsseiten der Trennverstärker B&sub2;&sub1; bis B2n, die mit der Ausgangsleitung L2 verbunden sind, verbunden. Transistoren M&sub3;&sub1; bis M3n (n = m/3) sind jeweils mit den Eingangsseiten der Trennverstärker B&sub3;&sub1; bis B3n, die mit der Ausgangsleitung L&sub3; verbunden sind, verbunden.
• Die Transistoren M&sub1;&sub1; bis M1n, M&sub2;&sub1; bis M2n und M&sub3;&sub1; bis M3n werden durch Impulse Φ&sub1;&sub1; bis Φ1n, Φ&sub2;&sub1; bis Φ2n bzw. Φ&sub3;&sub1; bis Φ3n EIN/AUS- gesteuert.
• Sensorsignale Vs1 bis Vsm der jeweiligen Signale werden durch die Impulse Φ&sub1;&sub1; bis Φ1n, Φ&sub2;&sub1; bis Φ2n und Φ&sub3;&sub1; bis Φ3n ausgewählt und über die Transistoren M&sub1;&sub1; bis M1n, M&sub2;&sub1; bis M2n und M&sub3;&sub1; bis M3n und die Trennverstärker B&sub1;&sub1; bis B1n, B&sub2;&sub1; bis B2n und B&sub3;&sub1; bis B3n, die mit diesen Transistoren verbunden sind, an die Ausgangsleitungen L&sub1; bis L&sub3; ausgegeben.
• Transistoren N&sub1;&sub1; bis N1n sind jeweils mit den Eingangsseiten der Trennverstärker B&sub1;&sub1; bis B1n verbunden, Transistoren N&sub2;&sub1; bis N2n sind jeweils mit den Eingangsseiten der Trennverstärker B&sub2;&sub1; bis B2n verbunden und Transistoren N&sub3;&sub1; bis N3n sind jeweils mit den Eingangsseiten der Trennverstärker B&sub3;&sub1; bis B3n verbunden. Die Transistoren N&sub1;&sub1; bis N1n, N&sub2;&sub1; bis N2n und N&sub3;&sub1; bis N3n werden durch Impulse Φ&sub3;&sub0; bis Φ3n-1, Φ&sub1;&sub1; bis Φ1n bzw. Φ&sub2;&sub1; bis Φ2n EIN/AUS-gesteuert. Eine Bezugsspannung VB kann über die Transistoren N&sub1;&sub1; bis N1n, N&sub2;&sub1; bis N2n bzw. N&sub3;&sub1; bis N3n an die Eingangsseiten der Trennverstärker B&sub2;&sub1; bis B2n angelegt werden.
• Kondensatoren CN1, CN2 und CN3 sind mit den Ausgangsstufen der Ausgangsleitungen L&sub1;, L&sub2; bzw. L&sub3; in Reihe geschaltet, und die Eingangsseiten der Kondensatoren CN1, CN2 und CN3 sind über Transistoren MR1, MR2 bzw. MR3 mit Rücksetzenergiequellen verbunden, sodaß eine Rücksetzspannung VGN daran angelegt werden kann. Die Transistoren MR1, MR2 und MR3 werden durch Ausgangsleseimpulse Φ&sub2;, Φ&sub3; bzw. Φ&sub1; EIN/AUS-gesteuert.
• Die Ausgangsseiten der Kondensatoren CN1, CN2 und CN3 sind über Transistoren MT1, MT2 bzw. MT3 mit einer Abtast-Halte-Schaltung (S/H-Schaltung) verbunden. Die Transistoren MT1, MT2 und MT3 werden durch die Ausgangsleseimpulse Φ&sub1;, Φ&sub2; bzw. Φ&sub3; gesteuert und die in den Kondensatoren CN1, CN2 und CN3 gespeicherten Signalladungen werden unter der Steuerung der Ausgangsleseimpulse Φ&sub1;, Φ&sub2; bzw. Φ&sub3; zur Abtast-Halte-Schaltung ausgelesen.
• Die Ausgangsseiten der Kondensatoren CN1, CN2 und CN3 sind über Transistoren MC1, MC2 bzw. MC3 mit Rücksetzenergiequellen verbunden, sodaß die Rücksetzspannung VGN daran angelegt werden kann. Die Transistoren MC1, MC2 und MC3 werden durch die Ausgangsleseimpulse Φ&sub3;, Φ&sub1; bzw. Φ&sub2; EIN/AUS-gesteuert.
• Die Ausgangsseiten der Transistoren MT1, MT2 und MT3 sind über Transistoren MF1, MF2 bzw. MF3 mit Rücksetzenergiequellen verbunden, sodaß die Rücksetzspannung VGN daran angelegt werden kann. Die Transistoren MF1, MF2 und MF3 werden durch die Ausgangsleseimpulse Φ&sub2;, Φ&sub3; bzw. Φ&sub1; EIN/AUS-gesteuert.
• Eine Funktion der Rauschkorrekturschaltung mit dem vorstehenden Aufbau wird im folgenden beschrieben.
• Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm zum Erklären einer Funktion der Rauschkorrekturschaltung.
• Wie vorstehend mit Bezug auf Fig. 7 beschrieben wurde, steuern (EIN/AUS) die Impulse Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3; die Transistoren MT1, MT2 bzw. MT3, um die Ausgangsleitungen L&sub1;, L&sub2; bzw. L&sub3; auszuwählen, und steuern (EIN/AUS) die Transistoren MR1 bis MR3, MC1 bis MC3 und MF1 bis MF3, um die Ausgangsleitungen L&sub1;, L&sub2; bzw. L&sub3; zurückzusetzen. Impulse Φ&sub1;&sub1;, Φ&sub2;&sub1;, Φ&sub3;&sub1; und Φ&sub3;&sub0; sind einige von Impulsen, die von einer Abtastschaltung gleichzeitig mit den Impulsen Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3; ausgegeben werden, und nur einer von ihnen wird während eines Sensorarbeitszyklus ausgegeben.
• Mit Bezug auf ein in Fig. 8 gezeigtes Zeitdiagramm wird im folgenden ein Rauschkorrekturlesevorgang eines Eingangssignals VS1 zur Ausgangsleitung L&sub1; beschrieben. Als erstes wird der Transistor N&sub1;&sub1; durch den Impuls Φ&sub3;&sub0; durchgeschaltet, um eine vorbestimmte Spannung VB in den Trennverstärker B&sub1;&sub1; einzugeben. Gleichzeitig wird der Transistor MC1 durch den Impuls Φ&sub3; durchgeschaltet, um die Ausgangsseite des Kondensators CN1 an eine feste Spannung VGN zu legen. Angenommen, ein über den Trennverstärker B&sub1;&sub1; ausgegebenes Signal einschließlich einer Rauschkomponente ist gleich VB + VN, dann hält der Kondensator CN1 ein Potential VB + VN. Wenn der Transistor M&sub1;&sub1; durch den Impuls Φ&sub1;&sub1; durchgeschaltet wird, um das Sensorsignal VS1 in den Trennverstärker B&sub1;&sub1; einzugeben, wird eine Rauschkomponente mit dem gleichen Pegel, wie dem beim Eingeben der vorbestimmten Spannung VB über den Trennverstärker B&sub1;&sub1; erhaltenen, als VS1 + VN erzeugt. Zur gleichen Zeit wird dieses Signal VS1 + VN vom Trennverstärker B&sub1;&sub1; ausgegeben und der Transistor MC1 wird durch den Impuls Φ&sub3; gesperrt, um den Kondensator CN1 auf freies Potential zu legen. Zu dieser Zeit läuft eine Signaländerung am Kondensator CN1 folgendermaßen ab. Dabei wird zu Beginn ein Potential VB + VN an der Eingangsseite des Kondensators CN1 gehalten, während das Potential VGN an seiner Ausgangsseite gehalten wird. Wenn das Signal VS1 + VN angelegt wird, ändert sich ein Potential an der Eingangsseite des Kondensators CN1 um VS1 - VB, während sich das Potential an seiner Ausgangsseite um VS1 - VB auf VS1 - VB + VGN ändert, wodurch die durch den Trennverstärker B&sub1;&sub1; erzeugte Rauschkomponente VN beseitigt wird. Da der Transistor MT1 durch den Impuls Φ&sub1; durchgeschaltet bleibt, wird das Signal mit dem Potential VS1 - VB + VGN in die Abtast-Halte-Schaltung eingegeben. Danach werden die Transistoren MR1 und MF1 durch den Impuls Φ&sub2; durchgeschaltet und die Potentiale der jeweiligen Verdrahtungsabschnitte werden zurückgesetzt, um ein nächstes Signallesen vorzubereiten.
• Die vorstehenden Folgen von Vorgängen werden in ähnlicher Weise für die Ausgangsleitungen L&sub2; und L&sub3; durchgeführt. Wie aus dem Zeitdiagramm in Fig. 8 deutlich wird, werden die Ausgangssignale in der Reihenfolge der Impulse Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3; zur Abtast-Halte- Schaltung geführt und als kontinuierliche Signale herausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Ausgangsleitung in drei oder mehr Leitungen unterteilt und Abtastimpulse und Ausgangsleseimpulse der jeweiligen Leitungen werden wirksam kombiniert. Darum kann ein Rauschkorrekturverfahren unter Verwendung der gleichen Anzahl von Impulsen wie die, die bei einer Schaltung ohne eine Rauschkorrekturschaltung verwendet wird, durchgeführt werden, und die Signalverarbeitung kann innerhalb einer kurzen Zeitperiode wirksam durchgeführt werden.
• Im vorstehenden Ausführungsbeispiel ist zu beachten, daß das Potential VB vorzugsweise auf einen Wert gesetzt wird, bei dem durch den Trennverstärker das gleiche Rauschen erzeugt wird wie bei der Signaleingabe in einen Trennverstärker. Im vorstehenden Ausführungsbeispiel kann das Potential VB jedoch ein Potential mit dem gleichen Pegel wie ein Dunkelsignalpegel des Sensors sein.
• Wie vorstehend in Einzelheiten beschrieben wurde, kann unter Verwendung der Rauschkorrekturschaltung ein durch die Trenneinrichtung erzeugtes Rauschen durch einen einfachen Schaltungsaufbau beseitigt werden.
• Eine photoelektrische Wandlungsvorrichtung unter Verwendung des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann eine Gewinnverringerung in einer Ausgangseinheit verhindern und einen Lesezeitwirkungsgrad unter Verwendung der vorstehenden Rauschkorrekturschaltung verbessern.
• Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Subtrahierers wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung in Einzelheiten beschrieben.
• Fig. 9 ist ein Schaltbild zum Erklären eines grundlegenden Aufbaus des in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendeten Subtrahierers.
• In Fig. 9 umfaßt dieser Subtrahierer einen Verbindungsanschluß S&sub1; zu einer ersten Signalquelle, einen MOS-Transistor M&sub1; zum EIN/AUS-steuern eines Signals der ersten Signalguelle unter Verwendung eines Taktsignals ΦA, einen Verbindungsanschluß S&sub2; zu einer zweiten Signalguelle und einen MOS-Transistor M&sub2; zum EIN/AUS-steuern eines Signals von der zweiten Signalquelle unter Verwendung eines Taktsignals ΦB.
• Die MOS-Transistoren M&sub1; und M&sub2; sind gemeinsam mit einem Knoten P&sub1; und dann mit einem Kondensator C verbunden. Der Kondensator C ist mit einem Ausgangsverstärker A&sub1; verbunden. Ein Anschluß des Kondensators C auf der Seite des Knotens P ist mit einem MOS- Transistor M&sub4; verbunden, der durch ein Taktsignal ΦC EIN/AUS-gesteuert wird, sodaß eine in einer Verdrahtung gespeicherte Ladung und der Kondensator zurückgesetzt werden können. Ein Anschluß des Kondensators C auf der Seite des Ausgangsverstärkers A ist an einem Knoten P&sub2; mit einem MOS-Transistor M&sub3;, der durch das Taktsignal ΦA EIN/AUS-gesteuert wird, verbunden, sodaß daran ein Bezugspotential (VR) angelegt werden kann.
• Im folgenden wird eine Funktion des Subtrahierers mit dem vorstehenden Aufbau beschrieben.
• Fig. 10 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern der Funktion der vorstehenden Schaltung.
• Wenn der Impuls ΦA in Fig. 10 zu einem Zeitpunkt t0 ansteigt, um die MOS-Transistoren M&sub1; und M&sub3; durchzuschalten, wird die Signalspannung V&sub1; der ersten Signalquelle zum Knoten P&sub1; ausgelesen und wird zur gleichen Zeit der Knoten P&sub2; auf das Bezugspotential (VR) zurückgesetzt.
• Wenn das Taktsignal ΦA zu einem Zeitpunkt t1 fällt, um die MOS- Transistoren M&sub1; und M&sub3; zu sperren, wird der Knoten P&sub2; in einen hochohmigen Zustand gesetzt.
• Wenn das Taktsignal ΦB zu einem Zeitpunkt t2 steigt, um den MOS- Transistor M&sub2; durchzuschalten, wird die Signalspannung V&sub2; (in diesem Fall, V&sub2; > V&sub1;) von der zweiten Signalquelle zum Knoten P&sub1; ausgelesen.
• Zu dieser Zeit steigt das Potential am Knoten P&sub1; von V&sub1; auf V&sub2;, und das Potential am Knoten P&sub2; steigt aufgrund des zwischen den Kontakten P&sub1; und P&sub2; gebildeten Kondensators C vom Bezugspotential VR um (V&sub2; - V&sub1;).
• Deshalb gibt der Verstärker A&sub1; ein dem Differenzsignal (V&sub2; - V&sub1;) entsprechendes Signal aus.
• Wenn das Taktsignal ΦB zu einem Zeitpunkt t3 fällt, um den MOS- Transistor M&sub2; zu sperren, und das Taktsignal ΦC zu einem Zeitpunkt t4 steigt, um den MOS-Transistor M&sub4; durchzuschalten, werden in der Verdrahtung gespeicherte Ladungen und der Kondensator auf der Seite des Knotens P&sub1; zurückgesetzt, um ein nächstes Signallesen vorzubereiten.
• Eine die vorliegende Erfindung verkörpernde photoelektrische Wandlungsvorrichtung, die einen derartigen Subtrahierer verwendet, wird im folgenden beschrieben.
• Fig. 11 ist ein Schaltbild eines Aufbaus einer photoelektrischen Wandlungsvorrichtung unter Verwendung des Subtrahierers.
• Wie in Fig. 11 gezeigt, sind MOS-Transistoren M&sub1;&sub1; bis M1n jeweils mit den Basisanschlüssen von Sensortransistoren Q&sub1; bis Qn verbunden, und eine Spannung VBB wird unter EIN/AUS-Steuerung eines Impulses ΦBR daran angelegt. Die Emitter der Sensortransistoren Q&sub1; bis Qn sind jeweils mit MOS-Transistoren M&sub2;&sub1; bis M2n und weiter jeweils über MOS-Transistoren M&sub3;&sub1; bis M3n und MOS- Transistoren M&sub4;&sub1; bis M4n mit Kondensatoren CP1 bis Cpn und Kondensatoren CD1 bis CDn verbunden.
• Die MOS-Transistoren M&sub2;&sub1; bis M2n werden durch einen Impuls ΦVRS EIN/AUS-gesteuert, sodaß jeweils eine Spannung VVR an die Emitter der Sensortransistoren Q&sub1; bis Qn angelegt werden kann. Die MOS-Transistoren M&sub3;&sub1; bis M3n werden durch einen Impuls ΦTp EIN/AUS-gesteuert und die MOS-Transistoren M&sub4;&sub1; bis M4n werden durch einen Impuls ΦTD EIN/AUS-gesteuert. Die Kondensatoren CP1 bis Cpn und die Kondensatoren CD1 bis CDn sind über Puffer B&sub1;&sub1; bis B1n bzw. Puffer B&sub2;&sub1; bis B2n mit MOS-Transistoren M&sub5;&sub1; bis M5n bzw. MOS-Transistoren M&sub6;&sub1; bis M6n verbunden. Die Gateanschlüsse der MOS-Transistoren M&sub5;&sub1; und M&sub6;&sub1;, M&sub5;&sub2; und M&sub6;&sub2;,..., M5n und M6n sind gemeinsam mit einem Schieberegister verbunden und werden durch dieses nacheinander abgetastet. Durch aufeinanderfolgendes Steuern des Schieberegisters werden die in den Kondensatoren CP1 und CD1, CP2 und CD2,.. ,CPn und CDn gespeicherten Signale auf horizontale Übertragungsleitungen l&sub1; und l&sub2; übertragen.
• Die horizontalen Übertragungsleitungen l&sub1; und l&sub2; sind mit einer Subtrahiererbildeeinheit X verbunden. Es ist zu beachten, daß die Subtrahiererbildeeinheit X zum vorstehend beschriebenen Subtrahierer gleichwertig ist, mit der Ausnahme, daß das Bezugspotential VR in der Einheit X gleich Masse (GND) ist. Bei der Subtrahiererbildeeinheit x bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Teile wie beim vorstehenden Subtrahierer und eine genaue Beschreibung derselben wird weggelassen.
• Fig. 12 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern einer Funktion der vorstehenden Schaltung.
• Zu einem Zeitpunkt t1 erhöht sich ein Taktsignal ΦTP, um die MOS-Transistoren M&sub3;&sub1; bis M3n durchzuschalten, und Speicherendzeit-Steuersignale (einschließlich stationärem Rauschen) werden gleichzeitig für alle Bildelemente zu den Zwischenspeicherkondensatoren Cp1 bis Cpn übertragen.
• Wenn das Taktsignal ΦTP abfällt, um die MOS-Transistoren M&sub3;&sub1; bis M3n zu einem Zeitpunkt t2 zu sperren, und ein Taktsignal ΦBR abfällt, um die Transistoren M&sub1;&sub1; bis M1n zu einem Zeitpunkt t3 durchzuschalten, werden die Basispotentiale der Sensortransistoren Q&sub1; bis Qn für alle Bildelemente auf VBB zurückgesetzt (dies wird als ein vollkommener Rücksetzvorgang bezeichnet).
• Wenn das Taktsignal ΦBR steigt, um die Transistoren M&sub1;&sub1; bis M1n zu einem Zeitpunkt t4 zu sperren, und ein Taktsignal ΦVRS steigt, um die Transistoren M&sub2;&sub1; bis M2n zu einem Zeitpunkt t5 durchzuschalten, werden die Emitterpotentiale der Sensortransistoren Q&sub1; bis Qn auf VVR zurückgesetzt (dies wird als ein Übergangsrücksetzvorgang bezeichnet).
• Von einem Zeitpunkt t6 bis zu einem Zeitpunkt t7 während dieses Übergangsrücksetzvorgangs, ist ein Taktsignal ΦTD auf hohem Pegel, um die Transistoren M&sub4;&sub1; bis M4n durchzuschalten, und das Potential am Ende des Übergangsrücksetzvorgangs, das heißt, das Potential zu Beginn des Speichervorgangs, wird zu den Kondensatoren CD1 bis CDn übertragen.
• Eine Speicherung von neuen Signalen in die Sensortransistoren Q&sub1; bis Qn wird zum Zeitpunkt t7 gestartet und die zu den Kondensatoren CP1 bis CPn und CD1 bis CDn übertragenen Speicherendzeit- Steuersignale (einschließlich dem stationären Rauschen) und Speichervorgangsstartzeit-Steuerausgaben werden nacheinander über die Puffer B&sub1;&sub1; bis B1n, die MOS-Transistoren M&sub5;&sub1; bis M5n, die horizontale Übertragungsleitung l&sub2;, bzw. über die Puffer B&sub2;&sub1; bis B2n, die MOS-Transistoren M&sub6;&sub1; bis M6n und die horizontale Übertragungsleitung l&sub1; ausgegeben.
• Ein Ausgabevorgang des Speicherendzeit-Steuersignals (einschließlich dem stationären Rauschen) und die Speicherstartzeit-Steuerausgabe wird wie folgt durchgeführt. Das heißt, das Schieberegister legt ein Taktsignal Φ&sub1; an die MOS-Transistoren M&sub5;&sub1; und M&sub6;&sub1; an, und Ladungsträger der Kondensatoren CP1 und CD1 werden über die Puffer B&sub1;&sub1; bzw. B&sub2;&sub1; auf die horizontalen Übertragungsleitungen l&sub2; bzw. l&sub1; ausgelesen. Unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Subtrahierers der vorliegenden Erfindung wird ein durch Subtrahieren einer Dunkelausgabe von einem optischen Signal erhaltenes Differentialsignal herausgeführt.
• Da sich das Taktsignal ΦA während der ersten Hälfte des Auslesevorgangs, d.h. zwischen Zeitpunkten t8 bis t9, auf hohem Pegel befindet, sind die MOS-Transistoren M&sub1; und M&sub3; in durchgeschaltetem Zustand. Deshalb sind die Potentiale an den Knoten P&sub1; und P&sub2; gleich Masse (GND), was einem Ausgangspegel beim Speicherstart entspricht.
• Da sich das Taktsignal ΦB während der zweiten Hälfte des Auslesevorgangs, das heißt zwischen Zeitpunkten t9 bis t10, auf hohem Pegel befindet, ist der MOS-Transistor M&sub2; in einem durchgeschalteten Zustand und das Potential am Knoten P&sub1; wechselt von VN nach VS+N (Speicherendzeit-Steuersignalpegel). Da sich der Knoten P&sub2; zu diesem Zeitpunkt in einem schwebenden Zustand befindet, steigt das Potential am Knoten P&sub2; zu dieser Zeit vom Masse(GND)-Pegel um den Potentialanstieg (VS) und dieser Pegel wird schließlich ausgegeben. Danach, zu einem Zeitpunkt t10, geht das Taktsignal Φ&sub1; des Schieberegisters auf niedrigen Pegel und das Taktsignal ΦC steigt an. In der ersten Hälfte (Zeitpunkte t10 bis t11) des Taktsignals ΦC geht das Taktsignal ΦA auf hohen Pegel, um die Transistoren M&sub1; und M&sub3; durchzuschalten, und die Knoten P&sub1;, P&sub2; und die horizontale Übertragungsleitung l&sub1; werden zurückgesetzt. In der zweiten Hälfte (Zeitpunkte t11 bis t12) des Taktsignals ΦC geht das Taktsignal ΦB auf hohen Pegel, um den Transistor M&sub2; durchzuschalten, und die horizontale Übertragungsleitung l&sub2; wird zurückgesetzt.
• Die vorstehende Folge von Lesevorgängen wird nacheinander ausgeführt, um für jedes Bildelement ein optisches Signal auszugeben. Selbst wenn sich in diesem Fall der Speicherstartzeit- Steuerausgangspegel für jedes Bildelement ändert, wird nur der Speicherendzeit-Steuersignalpegel ausschließlich dem stationären Rauschen an den Ausgangsanschluß ausgegeben. Deshalb kann eine optische Information mit einem hohen Signal-Rausch-Abstand erhalten werden.
• Fig. 13 ist ein Schaltbild eines Aufbaus einer anderen photoelektrischen Wandlungsvorrichtung unter Verwendung des Subtrahierers.
• Fig. 14 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern des grundlegenden Aufbaus des Subtrahierers.
• Wie in Fig. 13 gezeigt, ist dieses Ausführungsbeispiel eine photoelektrische Wandlungsvorrichtung eines Vierzeilen-Lesesystems, bei dem Ausgaben von Bildelementen in obere und untere Stufen aufgeteilt werden, von denen jede weiter in obere und untere Stufen aufgeteilt ist.
• Eine Sensorbildeeinheit und eine Subtrahiererbildeeinheit jeder Leitung von vier horizontalen Übertragungsleitungen sind mit denen des ersten Ausführungsbeispiels gleichwertig und genaue Anordnungen und Vorgänge davon werden weggelasen.
• Wie in Figuren 13 und 14 gezeigt, werden Taktsignale ΦC1, ΦC2, ΦC3 und ΦC4 nacheinander abgetastet, um eine Speicherstartzeit- Steuerausgabe und ein Speicherendzeit-Steuersignal jeweils auf horizontale Übertragungsleitungen l1a und l2a, l1b und l2b, l1c und l2c, sowie l1d und l2d auszugeben.
• Subtrahiererbildeeinheiten Xa bis Xd entsprechen der Subtrahiererbildeeinheit X im vorstehenden, in Fig. 11 gezeigten, Ausführungsbeispiel, außer daß in diesen Einheiten kein Verstärker enthalten ist. MOS-Transistoren M1a bis M4a, M1b bis M4b, M1c bis M4c und M1d bis M4d entsprechen den Transistoren M&sub1; bis M&sub4; und Kondensatoren C&sub1; bis C&sub4; entsprechen dem Kondensator C. Ausgänge von Knoten Q&sub1; bis Q&sub4; der Subtrahiererbildeeinheiten Xa bis Xd sind mit MOS-Tränsistoren M5a bis M5d, die durch die Taktsignale ΦC3, ΦC4, ΦC2 bzw. ΦC1 EIN/AUS-gesteuert werden, verbunden. Die MOS-Transistoren M5a und M5b sind über einen Verstärker A&sub2; gemeinsam mit einem MOS-Transistor M&sub6;, der durch ein Taktsignal ΦA0 EIN/AUS-gesteuert wird, verbunden. Die MOS-Transistoren M5c und M5d sind über einen Verstärker A&sub3; gemeinsam mit einem MOS-Transistor M&sub7;, der durch ein Taktsignal ΦB0 EIN/AUS- gesteuert wird, verbunden.
• Die MOS-Transistoren M&sub6; und M&sub7; sind gemeinsam mit einem Kondensator C&sub5; und einem Verstärker A&sub4; verbunden.
• Die in Fig. 13 gezeigten Knoten Q&sub1;, Q&sub2;, Q&sub3; und Q&sub4; besitzen in Fig. 14 gezeigte Potentiale Q&sub1;, Q&sub2;, Q&sub3; bzw. Q&sub4; und der Verstärker A&sub4; gibt VAUS aus.
• In dem, in Fig. 11 gezeigten, Ausführungsbeispiel wird ein optisches Signal während einer 1/4-Periode des Taktsignals Φ&sub1; ausgegeben. In diesem, in Fig. 13 gezeigten, Ausführungsbeispiel ist die horizontale Signalleitung jedoch in vier Teile geteilt und die Phasen der vier Teile sind um 90º verschoben. Deshalb tritt am Ausgangsanschluß kontinuierlich ein optisches Signal auf. Zusätzlich ist durch den Kondensator CS eine Abtast-Halte-Funktion gebildet.
• Die vorstehende photoelektrische Wandlungsvorrichtung kann, wie in Fig. 6 gezeigt, beim Bildleser angewandt werden.
• Wie vorstehend genau beschrieben wurde, kann eine Schaltung unter Verwendung des Subtrahierers leicht integriert werden, da ein Schaltungsbildeelement, wie z.B. ein schwer zu integrierender Differentialverstärker, nicht verwendet zu werden braucht. Deshalb kann eine kompakte Vorrichtung bei niedrigen Kosten hergestellt werden.

Claims (14)

1. Photoelektrische Wandlungsvorrichtung, mit: einer Kapazitat (CC, CN, C);

einer Vielzahl von photoelektrischen Wandlungseinrichtungen (S, Q1 bis Qn), die zum Bereitstellen von Signalen an der Eingangsseite der Kapazität (CC, CN, C) gekoppelt sind;

einer Schalteinrichtung (THC1, MC, M3) zum Verbinden der Ausgangsseite der Kapazität mit einem festen Potential;

einer steuereinrichtung zum Betreiben einer Aufeinanderfolge von Signalverarbeitungsvorgängen, bei denen bei jedem ein erstes Signal an die Eingangsseite der Kapazität angelegt wird, während die Ausgangsseite mit dem festen Potential verbunden ist, und nachfolgend ein zweites Signal an die Eingangsseite der Kapazität angelegt wird, während die Ausgangsseite auf freiem Potential liegt, um an der Kapazität ein Ausgangssignal zu erzeugen, das vom festen Potential um die Differenz zwischen den ersten und zweiten Signalen abweicht, wobei eines der ersten und zweiten Signale ein von der photoelektrischen Wandlungseinrichtung abgeleitetes photoelektrisches Wandlungssignal und das andere ein Rauschsignal ist; und

einer weiteren Schalteinrichtung (THBC, MR, M4) zum Verbinden der Eingangsseite der Kapazität mit einem festen Potential zwischen den ersten und zweiten Signalen,

dadurch gekennzeichnet, daß

die photoelektrische Wandlungsvorrichtung eine Vielzahl von Trennverstärkern (Tr2, B) umfaßt, deren Ausgänge mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung zum Koppeln von Signalen von den Trennverstärkern mit der Eingangsseite der Kapazität (CC, CN, C) gekoppelt sind und jeder seinen Eingang gekoppelt hat, um Signale von der photoelektrischen Wandlungseinrichtung zu empfangen, wodurch die während der Signalverarbeitungsvorgänge an die Eingangsseite der Kapazität angelegten photoelektrischen Wandlungssignale und die Rauschsignale von den Trennverstärkern ausgegeben werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das während des gleichen Signalverarbeitungsvorgangs an die Eingangsseite der Kapazität (C) angelegte photoelektrische Wandlungssignal und das Rauschsignal durch verschiedene Trennverstärker (B) ausgegeben werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das während des gleichen Signalverarbeitungsvorgangs an die Eingangsseite der Kapazität (CC, CN) angelegte photoelektrische Wandlungssignal und das Rauschsignal durch den gleichen Trennverstärker (tr2, B) ausgegeben werden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauschsignal von der photoelektrischen Wandlungseinrichtung stammt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauschsignal ein Dunkelstromsignal ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung (CN, CS; CP, CD) zum Speichern des photoelektrischen Wandlungssignals und des Rauschsignals, bevor diese an die Kapazität angelegt werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauschsignal durch Anlegen eines vorbestimmten Potentials (VB) an den Eingang des Trennverstärkers (B) erhalten wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das im Trennverstärker (B) beim Anlegen des vorbestimmten Potentials (VB) erzeugte Rauschen im wesentlichen gleich dem im Trennverstärker (B) beim Anlegen des photoelektrischen Wandlungssignals von der photoelektrischen Wandlungseinrichtung erzeugten Rauschen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbestimmte Potential (VB) im wesentlichen gleich dem Dunkelpegelsignal der photoelektrischen Wandlungseinrichtung ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 7, 8 und 9, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von den Kapazitäten, deren Ausgangsseiten mit einein gemeinsamen Ausgang gekoppelt sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (THC1, MC, M3) einen Isolierschicht-Feldeffekttransistor umfaßt.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Schalteinrichtung (THBC, MR, M4) einen Isolierschicht-Feldeffekttransistor umfaßt.

13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Zeilensensor ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Flächensensor ist.