DE69307947T2

DE69307947T2 - Festkörperbildaufnahmevorrichtung mit elektronischem Verschluss

Info

Publication number: DE69307947T2
Application number: DE69307947T
Authority: DE
Inventors: Masaharu Hamasaki
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-05-06
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1997-05-22
Anticipated expiration: 2013-05-01
Also published as: US5420631A; EP0569202B1; JPH05316431A; EP0569202A3; KR100262789B1; KR930024465A; EP0569202A2; DE69307947D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Festkörper-Abbildeverfahren und -einrichtungen, und insbesondere auf eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, die mit einer Elektronik- Verschlußfunktion, wie beispielsweise Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen vom MOS-Typ und JFET-Typ aufweist, bei denen die Bildelemente in jeder gesammelten Ladung ein Bildsignal vertreten.
Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen, wie beispielsweise Bildaufnahmeeinrichtungen vom MOS-Typ und JFET-Typ, enthalten einen Bildsensorabschnitt, bei dem mehrere Bildelemente in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind, so daß die Bildelemente beides, horizontal und vertikal, angeordnet sind. Vertikal ausgerichtete Bildelemente benutzen eine gemeinsame vertikale Signalzeile. Im Betrieb werden Horizontal-Zeilen von Bildelementen getrennt ausgewählt, so daß die in jedem Element der gewählten Horizontal-Zeile gesammelte Ladung über ihre entsprechende Vertikal- Signalzeile gelesen wird. Typischerweise wird der Lesevorgang mittels einer ... wird, dann wird das Element zurückgesetzt, und schließlich wird ein "Leer-Signal" von dem Element gelesen, das von dem vor dem Rücksetzen gelesenen Bildsignal abzuziehen ist (im folgenden als "Leserücksetzen" bezeichnet). Das Leer-Signal ist eine Schwarz- Referenz, und durch Abziehen des Leer-Signales von dem zuvor gelesenen Bildsignal wird der Effekt eines Dunkelstrompegels in dem jeweiligen Bildelement beseitigt.
Zuvor vorgeschlagene Festkörper-Abbildeeinrichtungen setzen eine erste Vertikal- Abtastschaltung ein, die mit den verschiedenen Horizontal-Zeilen von jedem Bildsensorabschnitt auf einer ersten Vertikalseite darauf gekoppelt sind, über mehrere jeweilige Treiber und Schalttransistoren. Die erste Vertikal-Abtastschaltung wählt die Horizontal-Zeilen nacheinanderfolgend zum Lesen. Eine zweite Vertikal-Abtastschaltung ist mit den Horizontal-Zeilen auf einer zweiten Vertikal-Seite des Bildsensorabschnittes über eine unterschiedliche jeweilige mehrere Treiber und Schalttransistoren gekoppelt. Die zweite Vertikal-Abtastschaltung dient für beides, um die Horizontal-Zeile auszuwählen, die ebenfalls von der ersten Schaltung zum Lesen gewählt wurde, um die Bildelemente dieser Zeile zwischen dem Lesen des Bildsignales und dem Leer-Signal auszuwählen. Die zweite Vertikal-Abtastschaltung führt ebenfalls ein zweites Rücksetzsignal einer zweiten Horizontal-Zeile zu, die von der Horizontal-Zeile beabstandet ist, die von einer vorbestimmten Anzahl von Zeilen gelesen wurde. Dieses zweite Rücksetzen bestimmt einen "Elektronik-Verschluß", da, nachdem jedes der Elemente von dem zweiten Rücksetzsignal zurückgesetzt wurde, es eine Ladung ansammelt, die proportional zu einer Lichtmenge ist, die damit empfangen wurde, ist, daß jedesmal die somit rückgesetzte Zeile wieder zum Lesen ausgewählt wurde.
Bei der früher vorgeschlagenen Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, die zuvor beschrieben wurde, enthält die erfaßte Impedanz während des Lesens und Rücksetzens von jeder Horizontal-Zeile den Ein-Widerstand von beiden Treibern genauso wie den Ein- Widerstand von beiden Umschalttransistoren auf beiden Seiten der gelesenen und rückgesetzten Zeile. Der verhältnismäßig hohe Pegel der somit erfaßten Impedanz beschränkt die Betriebsgeschwindigkeit der Bildaufnahmeeinrichtung nachteilig.
Gemäß eines Gesichtspunktes der Erfindung ist eine Festkörper-Abbildeeinrichtung vorgesehen, mit: einem Bildsensor, der eine zweidimensionale Matrix aus Bildelementen, die horizontal und vertikal angeordnet sind, um mehrere Zeilen und Spalten von Bildelementen zu bilden, und mehrere Vertikal-Signalleitungen beinhaltet, die die Bildelemente der jeweiligen Spalten verbinden, wobei die zweidimensionale Matrix aus Bildelementen erste und zweite gegenüberliegende vertikale Seiten aufweist;
einer ersten Vertikal-Abtasteinrichtung, um ein gelesenes Abtastsignal den Horizontal- Leitungen der Bildelemente zuzuführen, um die Horizontal-Leitung in einer vorbestimmten Folge mit einer vorbestimmten Umschaltgeschwindigkeit auszuwählen, um Bildsignale von den Bildelementen auszulesen;
einer Horizontal-Abtasteinrichtung, um einzelne Bildelemente auf jeder Horizontal- Leitung auszuwählen, die mittels der ersten Vertikal-Abtasteinrichtung ausgewählt sind, um die Bildsignale, die darin angesammelt sind, über die mehreren Vertikal- Signalleitungen auszulesen; und
einer zweiten Vertikal-Abtasteinrichtung, um ein erstes Rücksetzsignal den Horizontal- Leitungen der Bildelemente zuzuführen, um die Bildelemente der Horizontal-Leitungen, die zum Lesen mit der ersten Vertikal-Abtasteinrichtung ausgewählt sind, zurückzusetzen, und um ein zweites Rücksetzsignal den Horizontal-Leitungen der Bildelemente zuzuführen, um die Bildelemente einer Horizontal-Leitung, die von einer vorbestimmten Anzahl von Zeilen von der durch die erste Vertikal-Abtasteinrichtung ausgewählte Zeile beabstandet ist, zurückzusetzen, wobei das erste und das zweite Rücksetzsignal die Horizontal-Leitungen in vorbestimmter Folge mit einer im wesentlichen vorbestimmten Umschaltgeschwindigkeit zugeführt wird;
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Umschalteinrichtung enthält, die mehrere Ausgänge aufweist, die über jeweilige Treiber mit jeweiligen der Horizontal- Leitungen der Bildelemente verbunden sind, um selektiv die erste und die zweite Vertikal-Abtasteinrichtung mit der ersten Vertikal-Seite der zweidimensionalen Matrix von Bildelementen zu verbinden, wodurch das gelesene Abtastsignal und das erste und das zweite Rücksetzsignal selektiv den Horizontal-Leitungen der Bildelemente über die Treiber zugeführt werden.
Die Erfindung sieht weiterhin ein Verfahren zum Lesen und Rücksetzen einer Festkörper- Abbildeeinrichtung vor, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Zuführen des Lese-Abtastsignales zu den Horizontal-Leitungen der Bildelemente, um die Horizontal-Leitungen in einer vorbestimmten Folge mit einer vorbestimmten Umschaltgeschwindigkeit auszuwählen, um Bildsignale aus den Bildelementen auszulesen;
Auswählen einzelner Bildelemente in jeder Horizontal-Leitung, die zum Lesen ausgewählt ist, um die Bildsignale, die darin angesammelt sind, über die mehreren Vertikal-Signalleitungen auszulesen;
Zuführen des ersten Rücksetzsignales zu den Horizontal-Leitungen der Bildelemente, die zum Lesen ausgewählt sind, um die Bildelemente darin rückzusetzen; und
Zuführen des zweiten Rücksetzsignales zu den Horizontal-Leitungen der Bildelemente, um die Bildelemente einer Horizontal-Leitung, die um eine vorbestimmte Anzahl von Zeilen von der zum Lesen ausgewählten Zeile beabstandet ist, zurückzusetzen, wobei die ersten und die zweiten Rücksetzsignale, die den Horizontal-Leitungen in der vorbestimmten Folge mit der vorbestimmten Umschaltgeschwindigkeit zugeführt werden; bei dem das Lese-Abtastsignal und das erste und das zweite Rücksetzsignal selektiv der ersten Vertikal-Seite der zweidimensionalen Matrix aus Bildelementen über die Treiber der Umschalteinrichtung zugeführt werden.
Da das Lese-Abtastsignal und das erste und das zweite Rücksetzsignal jeweils mit der Umschaltschaltung zu derselben der zweidimensionalen Matrix von Bildelementen auf der Vertikal-Seite zugeführt werden, ist es möglich, zu verhindern, daß die Treiber und zugeordnete Schaltungen auf beiden Seiten der Matrix benötigt werden, wodurch die erfaßte Impedanz beim Lesen und Rücksetzen der Bildelemente vermindert ist. Genauso wie die benötigte Anzahl der Treiber und damit verbundenen Schaltungen dadurch vermindert ist, läßt weiterhin der erhöhte Raum zu, daß die Anzahl der eingesetzten Bildelemente im Bildsensor erhöht ist.
Bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele übergehen die Mängel und Nachteile der früher vorgeschlagenen Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen.
Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist die Anzahl der Treiber und damit verbundenen Schaltungen, die zum Abtasten einer Festkörper-Abbildeeinrichtung benötigt ist, vermindert.
Ebenfalls lassen erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele eine Erhöhung der Anzahl der Bildelemente zu, die auf einem einzelnen Substrat einer Festkörper-Abbildeeinrichtung hergestellt sind, wodurch die Bildauflösung, die damit erzielbar ist, verbessert ist.
Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist weiterhin die erfaßte Impedanz beim Abtasten einer Festkörper-Abbildeeinrichtung vermindert, wodurch die Betriebsgeschwindigkeit verbessert ist.
Wie hierin verwendet, werden Ausdrücke, wie beispielsweise "abwärts", "aufwärts", "obere", "untere", "oberhalb" "unterhalb", "horizontal" und "vertikal", wenn sie sich auf Elemente der Einrichtung und Verfahren, die offenbart und/oder beansprucht sind, in dieser Anmeldung verwendet, um verhältnismäßige Lagen und Richtungen anstatt Lagen und Richtung bezüglich eines festen Bezugs verwendet. Es ist beabsichtigt, daß diese Ausdrücke breit eingesetzt sind. Ihr Gebrauch hierin dient der Erleichterung und dem Vorantreiben eines klaren Verständnisses der Erfindung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die dazugehörenden Zeichnungen erläutert, wobei:
Fig. 1 eine graphische Darstellung eines Bildsensorabschnittes einer Festkörper- Abbildeeinrichtung zusammen mit der dazugehörenden Vertikal-Abtastschaltung in Form eines Blockdiagrammes gemäß eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles vorsieht;
Fig. 2 eine teilweise schematische und teilweise Blockdarstellung ist, die die Schaltungsanordnung, die in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 angewendet ist, darzustellen, um Bildsignale, die in den Bildelementen des Bildsensorabschnittes daran gesammelt sind, zu lesen;
Fig. 3 ein Zeitdiagramm ist, das die Horizontal-Abtastsignale darstellt, die zum Lesen der Bildelemente der jeweiligen Horizontal-Leitung des Bildsensorabschnittes in Folge erzeugt werden; und
Fig. 4 ein Zeitdiagramm ist, um es beim Erläutern des Betriebs der Vertikal- Abtastfunktionen zu verwenden, die bei beidem, dem Lesen und Rücksetzen der Bildelemente des Bildsensorabschnittes des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 ausgeführt werden.
Es wird nun auf die Zeichnungen und zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, wobei der Bildsensorabschnitt 2 einer Festkörper-Abbildeeinrichtung gemäß eines vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles mehrere Bildelemente (Pixel) aufweist, die einzeln die Funktionen eines Photosensors und eines MOS- oder JFET-Transistors kombinieren. Bildelemente 1 sind symbolisch in Fig. 1 als mehrere vertikal und horizontal verteilte Kreise zur Vereinfachung und Klarheit dargestellt. Insbesondere die Pixel 1 sind in vertikalen Spalten oder Linien und horizontalen Zeilen oder Linien angeordnet, so daß die Bildelmente 1 von jeder Spalte mit einer jeweiligen gemeinsamen Vertikal-Leitung 7 gekoppelt sind, und die Bildelemente 1 von jeder horizontalen Linie oder Reihe aus der Matrix sind in mehreren Horizontal-Leitungen angeordnet, wobei jeweils eine davon durch Vertreter m und n dargestellt sind.
Eine erste Vertikal-Abtastschaltung 3 erzeugt ein Lese-Abtastsignal, das dazu dient, jede der Horizontal-Leitungen der Bildelemente während einer entsprechenden Horizontal- Leitungsperiode eines Videosignales in einer vorbestimmten Folge auszuwählen, um die Bildelemente 1 von jeder ausgewählten Leitung zu lesen. Eine zweite Vertikal- Abtastschaltung erzeugt ein Paar von Rücksetz-Abtastsignalen, um sie beim Zurücksetzen der Bildelemente von ausgewählten Paaren der Horizontal-Leitungen entsprechend einer Korrelations-Doppelabtastung zu verwenden, genauso um eine Elektronik- Verschlußfunktion auszuführen. Insbesondere das erste Paar der Rücksetz-Abtastsignale, das von der zweiten Vertikal-Abtastschaltung 4 erzeugt ist, dient zum Rücksetzen der Bildelemente auf einer ausgewählten Horizontal-Leitung, die um eine vorbestimmte Anzahl von Leitungen von einer Horizontal-Leitung beabstandet ist, die zum Lesen während derselben Horizontal-Leitungsperiode von der Schaltung 3 ausgewählt ist. Während derselben Leitungsperiode und nachdem die ausgewählte Leitung somit ausgelesen ist, wird es von dem zweiten Paar von Rücksetz-Abtastsignalen von der Schaltung 4 zurückgesetzt, und dann wieder gelesen, um ein Leer-Signal von jedem Bildelement davon auszulesen, um somit ein Lesen des Bildelementes mittels Korrelations-Doppelabtastung durchzuführen.
Die Bildelemente 1 des Ausführungsbeispieles von Fig. 1 erzeugen jeweilige Bildsignale durch Sammeln einer Ladung, die ein damit empfangenes Lichtausmaß darstellt. Beim Rücksetzen verriegelt jedes der Bildelemente 1 ihre angesammelte Ladung. Die zweite Vertikal-Abtastschaltung 4 arbeitet als ein Elektronik-Verschluß durch Rücksetzen der Bildelemente von jeder Leitung infolge mittels des ersten Paares der Rücksetz- Abtastsignale und einer vorbestimmten Anzahl von Leitungen (und somit einer vorbestimmten Zeitperiode), bevor die Bildelemente darauf gelesen werden. Während der vorbestimmten Zeitperiode sammelt jedes Bildelement eine Ladung an, die dem Lichtausmaß proportional ist, das damit nach dem Rücksetzen mit dem innersten Rücksetz-Abtastsignal bis zum Zeitpunkt, zu dem sie gelesen werden, empfangen wurde.
Die erste und die zweite Abtastschaltung 3 und 4 weist jeweilige Schieberegister auf. Dem in der ersten Vertikal-Abtastschaltung 3 enthaltenen Schieberegister wird ein Startimpuls φVin zugeführt, während dem in der zweiten Vertikal-Abtastschaltung 4 enthaltenen Schieberegister Startimpulse φReset-in zugeführt werden, um somit die Abtastsignale zu initiieren, wenn die jeweiligen Startimpulse in die Schieberegister getaktet werden. Jedem Schieberegister werden dieselben Schiebe-Taktimpulse φVSR zum Durchschieben der Abtastsignale zugeführt. Demgemäß werden die Signale mit derselben Rate durch die zwei Schieberegister geschoben.
Das Schieberegister der Vertikal-Abtastschaltung 3 enthält mehrere Ausgänge A&sub1;, A&sub2;, ... An, ..., wobei jedes mit einer nachfolgend angeordneten Stufe des Schieberegisters entspricht und eine entsprechende Anzahl der Horizontal-Leitungen. Ein einzelner Schiebeimpuls wird über das Schieberegister der Schaltung 3 getaktet, so daß nur einer der Ausgänge (in Fig. 1 mit An bezeichnet) einem "1"-Zustand zu einem gegebenen Zeitpunkt ist, wobei die verbleibenden in einem "0"-Zustand sind. In Fig. 1 ist zur Einfachheit und Verständlichkeit nur Ausgang An dargestellt.
Das Schieberegister der Schaltung 4 enthält mehrere Ausgänge B&sub1;, B&sub2;, ..., Bm, ..., Bn, ..., wobei jedes mit einer nachfolgend angeordneten Stufe des Schieberegisters und einer gleichnummerierten Horizontal-Leitung entspricht. Zwei getrennte Schiebeimpulse werden über das Schieberegister der Schaltung 4 getaktet, wobei ein erster Schiebeimpuls das erste Paar der Rücksetz-Abtastsignale bildet und der zweite das zweite Paar bildet. Folglich sind der erste und zweite der Ausgänge der Ausgänge Bm und Bn des Schieberegisters zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt in einem 1-Zustand, wobei die Verbleibenden in einem 0-Zustand sind. Nur Ausgänge Bm und Bn der Schaltung 4 sind in Fig. 1 zur Vereinfachung und Klarheit dargestellt.
Jeder der Ausgänge A&sub1;, A&sub2;, ..., An, ... der ersten Vertikal-Abtastschaltung 3 ist mit jeweils einem eines ersten Satzes von Eingängen eines Logikgatters 5 verbunden, während jeder der Ausgänge B&sub1;, B&sub2;, ..., Bn, ... Bm, ... mit jeweils einem eines zweiten Satzes von Eingängen des Logikgatters 5 verbunden sind. Das Logikgatter 5 weist mehrere Ausgänge auf, wobei jeder einem der Horizontal-Leitungen der zweidimensionalen Matrix von Bildelementen entspricht und mit dieser über einen Treiber 6 verbunden ist. Das Logikgatter 5 wird betrieben, entweder die jeweiligen Ausgänge der ersten Abtastschaltung 3 oder die jeweiligen Ausgänge der zweiten Abtastschaltung 4 mit einer der gleichnummerierten Horizontal-Leitungen des Bildabschnittes 2 zu verbinden. Das Logikgatter 5 weist einen Steuereingang auf, an dem er ein Umschaltsignal φR empfängt und der auf einen niedrigen Pegel des Signales φR hin die Ausgangssignale A&sub1;, A&sub2;, ..., An, ... den jeweiligen Horizontal-Leitungen über die Treiber 6 zuführt, und um auf einen hohen Pegel des Umschaltsignales φR die Ausgänge B&sub1;, B&sub2;, ..., Bm, ... Bn, ..., mit den Horizontal-Leitungen über die jeweiligen Treiber 6 zu verbinden. Da die den Ausgängen Bm und Bn zugeführten ersten und zweiten Rücksetz-Abtastsignale den jeweiligen Leitungen gleichzeitig zugeführt werden, wird der Rücksetzbetrieb während des Korrelations-Doppelabtastens ausgeführt, der durch das Abtastsignal bewirkt wird, das dem Ausgang Bn zugeführt wird, der zum selben Zeitpunkt wie das Elektronik- Verschlußrücksetzen auftritt, das durch das Abtastsignal bewirkt wird, das dem Ausgang Bm zugeführt wird.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, in der Bildsignal-Leseschaltung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 zum Lesen der Bildsignale, die in den Bildelementen durch Korrelations-Doppelabtasten dargestellt ist. Jede der Vertikal-Signalleitungen 7 ist über eine untere Horizontalseite des Bildabschnittes 2 mit einem Knoten N1 einer jeweiligen von mehreren Leseschaltungen verbunden, wobei ein Vertreter davon nachfolgend beschrieben ist.
Der Knoten N1 der dargestellten Leseschaltung ist mit einem ersten Anschluß der Source- Drain-Schaltung eines n-Kanal-Transistors Q1 verbunden, wobei der zweite Anschluß der Source-Drain-Schaltung des Transistors Q1 mit einer Versorgungsspannung VDD verbunden ist. Der Knoten N1 ist ebenfalls mit einem ersten Anschluß der Source-Drain- Schaltung eines p-Kanal-Transistors Q2 verbunden, wobei der zweite Anschluß seiner Source-Drain-Schaltung mit Masse verbunden ist. Der Transistor Q1 dient als Gatter für das Ausgangssignal der jeweiligen Vertikal-Signalleitung 7 unter der Steuerung eines Signales φS, das seinem Gate-Ahschluß zugeführt ist. Der Transistor Q2 dient als eine Last für die jeweilige Signalleitung 7 und empfängt eine geeignete Vorspannung VGG1 an seinem Gate-Anschluß.
Ein Rausch-Beseitigungskondensator CC weist einen ersten Anschluß auf, der mit dem Knoten N1 verbunden ist und ein zweiter Anschluß ist mit einem Knoten N2 verbunden und dient dazu, ein Ausgangssignal von der jeweiligen Signalleitung 7 unter der Steuerung des Gatter-Transistors Q1 zusammen. Der erste Anschluß der Source-Drain- Schaltung eines MOS-Transistors Q3 ist mit dem Knoten N2 verbunden, wobei der zweite Anschluß der Source-Drain-Schaltung angeschlossen ist, um eine Klemm-Spannung Vclp zu empfangen. Der Gate-Anschluß des Transistors Q3 ist mit einem Klemm-Impuls φclp versehen, der den Transistor Q3 einschaltet, um am Knoten N2 Vclp anzuklemmen, so daß Rauschen, wie beispielsweise Rücksetzrauschen, in einem Bildsignal, das durch Korrelations-Doppelabtasten gelesen ist, unterdrückt wird.
Der Knoten N2 ist ebenfalls mit dem Eingangsanschluß eines Puffers 8 verbunden, der dazu dient, das Bildsignal selektiv mit dem ersten Anschluß eines Paares von Kondensatoren C1 und C2 über die Source-Drain-Schaltung eines jeweiligen eines Paares von MOS-Umschalttransistoren Q4 und Q5 zu koppeln. Der zweite Anschluß von jedem der Kondensatoren C1 und C2 ist mit Masse verbunden. Jeder der Kondensatoren C1 und C2 bildet zusammen mit seinem jeweiligen Umschalttransistor Q4 und Q5 eine Abtast- und Halteschaltung für ein Bildsignal, das von einem entsprechenden Bildelement einer ausgewählten Horizontal-Leitung gelesen ist. Die Steuerung von jedem Umschalttransistor Q4 und Q5 wird ein jeweiliges eines Paares von Abtast- und Haltesignalen SH1 und SH2 ausgeübt, die den Gate-Anschlüssen zugeführt werden. Während nacheinanderfolgender Horizontalperioden wird abwechselnd einer der Transistoren Q4 und Q5 während des Horizontal-Löschintervalles durch ein jeweiliges Signal SH1 und SH2 eingeschaltet, so daß der Kondensator C1 dazu dient, Bildsignale von Geradzahligen der Horizontal-Leitungen zusammen ... während der Kondensator C2 dazu dient, Bildsignale von Ungeradzahligen der Horizontal-Leitungen zusammenzuhalten.
Der erste Anschluß des Kondensators C2 ist mit einem ersten Anschluß der Source-Drain- Schaltung eines MOS-Transistors Q7 verbunden, während der erste Anschluß des Kondensators C1 mit dem ersten Anschluß der Source-Drain-Schaltung eines weiteren MOS-Transistors Q6 verbunden ist. Der zweite Anschluß der Source-Drain-Schaltung jedes der Transistoren Q6 und Q7 ist gemeinsam mit dem Gate-Anschluß eines weiteren MOS-Transistors Q9 verbunden. Ein erster Anschluß der Source-Drain-Schaltung des Transistors Q9 ist mit der Spannungsquelle VDD verbunden, während der zweite Anschluß davon mit einem eines Paares von Horizontal-Signalleitungen 9&submin;&sub1; und 9&submin;&sub2; verbunden ist. Jede der Horizontal-Signalleitungen 9&submin;&sub1; und 9&submin;&sub2; ist abwechselnd mit einem der mehreren der Leseschaltungen über die Source-Drain-Schaltungen jeweiliger Transistoren Q9 verbunden und ist ebenfalls mit einem ersten Anschluß der Source-Drain-Schaltung eines jeweiligen MOS-Lasttransistors Q10&submin;&sub1; und Q&submin;&sub2; verbunden. Der zweite Anschluß der Source-Drain-Schaltung von jedem der Transistoren Q10&submin;&sub1; und Q10&submin;&sub2; ist mit Masse verbunden, während die Gate-Anschlüsse davon beide mit einer Spannungsquelle VGG2 verbunden sind. Jede der mehreren der Leseschaltungen weist ebenfalls einen MOS- Rücksetztransistor Q8 auf, der einen ersten Anschluß seiner Source-Drain-Schaltung aufweist, der mit dem Gate-Anschluß des Transistors Q9 verbunden ist und einem zweiten Anschluß, der mit Masse verbunden ist.
Eine Horizontal-Abtastschaltung 10 weist mehrere Ausgänge auf, wobei jeder mit den Gate-Anschlüssen der Transistoren Q6 und Q7 von jedem eines ersten Paares von einem benachbarten der mehreren Leseschaltungen verbunden ist, genauso mit den Gate- Anschlüssen der Transistoren Q8 mit jedem benachbarten des zweiten Paares der mehreren Leseschaltungen, die links vom ersten Paar, wie in Fig. 2 dargestellt ist, angeordnet sind. Zur Vereinfachung und Klarheit sind nur zwei nacheinanderfolgende der Ausgänge φK und φK+1 der Horizontal-Abtastschaltung 10 in Fig. 2 dargestellt. Mit Bezugnahme auch auf Fig. 3 führt die Horizontal-Abtastschaltung 10 einen Abtastimpuls nacheinanderfolgend zu ihren Ausgängen von links nach rechts voranschreitend während jeder Horizontal-Abtastperiode zu, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, wird der Abtastimpuls demgemäß dem Ausgang φK der Schaltung 10 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während jeder Horizontal-Abtastperiode zugeführt, so daß die Transistoren Q6 und Q7 eines jeweiligen Paares der mehreren Leseschaltungen, die mit den Ausgängen φK verbunden sind, dann eingeschaltet werden, um das entweder im Kondensator C1 oder Kondensator C2 von jedem des Paares der Leseschaltung der Leitung angesammelte Bildsignal auszugeben. Das somit ausgelesene Bildsignal wird dem Gate-Anschluß des Transistors Q9 zugeführt, der als Source-Folger dient, um das Bildsignal danach einer jeweiligen der Horizontal-Leitungen 9&submin;&sub1; und 9&submin;&sub2; zuzuführen. Zum selben Zeitpunkt werden die Transistoren Q8 des direkt vorhergehenden Paares der Leseschaltungen durch den Impuls eingeschaltet, der durch den Ausgang φK zugeführt wird, um somit die Transistoren Q9 des vorhergehenden Paares der Leseschaltungen auszuschalten. Danach wird der Ausgang φK herabgesetzt, während der Ausgang φK+1 heraufgesetzt wird, wenn der Abtastimpuls angelegt wird. Folglich wird das nächste nachfolgende Paar der Leseschaltungen veranlaßt, die gespeicherten Bildsignale an die Horizontal-Signalleitungen 9&submin;&sub1; und 9&submin;&sub2; auszugeben, während die Transistoren jQ8 des Paares der Leseschaltungen, von denen die Bildsignale durch den zuvor dem Ausgang φK zugeführten Impuls gelesen wurde, durch den nachfolgenden Impuls am Ausgang φK+1 eingeschaltet werden, um somit die Transistoren Q9 auszuschalten.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird nun beides, die Korrelations-Doppelabtastung- Lesefunktion und die Elektronik-Verschlußfunktion, die durch das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und 2 ausgeführt werden, in Verbindung damit erläutert. Im Betrieb liest die Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach Fig. 1 und 2 die nte Horizontal-Leitung mittels des Lese-Abtastsignales und ein erstes der Rücksetz-Abtastsignale, die von der ersten und zweiten Vertikal-Abtastschaltungen 3 und 4 jeweils während einer nten Horizontal- Abtastperiode erzeugt werden und während derselben Horizontal-Abtastperiode setzt die mte Horizontal-Leitung mittels des zweiten Rücksetz-Abtastsignales, das von der zweiten Vertikal-Abtastschaltung 4 erzeugt ist, um die Elektronik-Verschlußfunktion auszuführen. Während der nächsten nachfolgenden Horizontal-Leitungsperiode wird die n+1te Horizontal-Leitung auf gleiche Weise wie die nte Leitung gelesen, während die m+1te Horizontal-Leitung gemäß der Elektronik-Verschlußfunktion auf gleiche Weise wie die mte Horizontal-Leitung während der vorangegangenen Horizontal-Leitungsperiode rückgesetzt wurde, zurückgesetzt.
Insbesondere und unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird eine erste Horizontal- Leitungsperiode durch Zeitsegmente t1 bis t4 überbrückt. Die Horizontal-Löschperiode der ersten Horizontal-Leitungsperiode tritt während des Zeitsegmentes t1 auf, wobei zu diesem Zeitpunkt die Lese- und Rücksetz-Abtastsignale von den Schaltungen 4 und 5 verschoben werden, um die nte Horizontal-Leitung zu lesen und um die mte Horizontal- Leitung zurückzusetzen. Es ist zu sehen, daß während des nachfolgenden Zeitsegmentes t&sub2; der Rücksetzimpuls φR auf niedrigem Pegel ist, so daß die Ausgangssignale der ersten Vertikal-Abtastschaltung 3 von dem Logikgatter 5 an die Treiber 6 angelegt werden, und das Lese-Abtastsignal An wird über einen jeweiligen Treiber 6 an die nte Horizontal- Leitung während des Zeitsegmentes t&sub2; angelegt. Folglich werden die Bildsignale in allen Bildelementen 1 in der nten Horizontal-Leitung in die jeweilige Vertikal-Signalleitung 7 gelesen, um in einem geeigneten der Kondensatoren C1 und C2 der jeweiligen Leseschaltung gespeichert zu werden.
Während des nachfolgenden Zeitsegmentes t&sub3; als Folge der Klemmimpulse φclp an die Puffer 8 angeklemmt, und der Rücksetzimpuls φR wird auf hohen Pegel gebracht, so daß die Ausgänge der zweiten Vertikal-Abtastschaltung von dem Logikgatter ausgewählt werden, um mit den Treibern 6 verbunden zu werden. Folglich werden zu diesem Zeitpunkt die ersten und zweiten Rücksetz-Abtastsignale Bm und Bn über die Treiber 6 den mten und nten Horizontal-Leitungen jeweils zugeführt, um die Bildelemente darauf zurückzusetzen. Es ist zu beachten, daß derselbe Spannungspegel für die ersten und die zweiten Rücksetz-Abtastsignale Bm und Bn ausgewählt ist, der als ein Pegel ausgewählt ist, der höher als der Pegel des Lese-Abtastsignales An ist, um ein Rücksetzen des Bildelementes in der gewählten Horizontal-Leitung zu bewirken. Das zweite Rücksetz- Abtastsignal Bn, das an der nten Horizontal-Leitung anliegt, setzt alle Bildelemente 1 darauf zurück, um zuzulassen, daß die Bildelemente in der nten Horizontal-Leitung während des Zeitsegmentes t&sub4; gelesen werden, um Leer-Signale daraus zu lesen, die Dunkelstrom-Pegel von jeweiligen Elementen gemäß der Korrelations-Doppelabtast- Lesetechnik darstellen. Das Rücksetzen des Bildelementes 1 auf der mten Horizontal- Leitung während des Segmentes t&sub3;, führt die Elektronik-Verschlußfunktion aus, so daß die Bildelemente von dieser Leitung nacheinanderfolgend Ladung im Verhältnis zum ... zwischen dem Rücksetzen und nachfolgenden Lesen gesammelten Lichtmenge anzusammeln. Es ist daraus zu sehen, daß das Elektronik-Verschluß-Rücksetzen der mten Horizontal-Leitung gleichzeitig mit dem Leserücksetzen der nten Horizontal-Leitung auftritt.
Wie zuvor beachtet, werden während des Segmentes t&sub4; die Leer-Signale der Bildelemente in der nten Leitung gelesen. Demgemäß wird der Impuls φR auf niedrigen Pegel für das Segment t&sub4; umgekehrt, um erneut die Ausgänge der ersten Vertikal-Abtastschaltung 3 über die Treiber 6 mit den Horizontal-Leitungen zu verbinden, so daß der Pegel des Lese- Abtastsignales An dann an der nten Horizontal-Leitung anliegt, um die Leer-Signale aus den Bildelementen daraus zu lesen, die, wie zuvor beschrieben, rückgesetzt sind.
Wie in Fig. 4 zu sehen ist, wird zum Beginn der nächsten Horizontal-Leitungsperiode der Verschiebetakt φVSR hochgesetzt, um Abtastsignale mit der ersten und zweiten Vertikal- Abtastschaltung 3 und 4 zu lesen und rückzusetzen, so daß der Lese-Abtastimpuls von Leitung An zur Leitung An+1 verschoben wird, und die ersten und zweiten Rücksetz- Abtastsignale werden zu den Leitungen Bm+1 und Bn+1 jeweils verschoben. Während der Zeitsegmente t&sub6; bis t&sub8; werden die Bildelemente in n+1ten Horizontal-Leitungen durch Korrelations-Doppelabtasten gelesen, während die Bildelemente auf der m+1ten Horizontal-Leitung gemäß der Elektronik-Verschlußfunktion in derselben Weise wie zuvor in Verbindung mit den nten und mten Horizontal-Leitungen zurückgesetzt werden.
Es ist aus dem Vorangegangenen zu sehen, daß die Elektronik-Verschlußperiode eine Funktion der Anzahl der Horizontal-Leitungen zwischen der nten und mten Horizontal- Leitungen ist. In der Darstellung nach Fig. 1 ist die Anzahl der Horizontal-Leitungen, die zwischen der mten Leitungen, die zurückgesetzt ist, und der nten Leitung, die gelesen wird, gleich (a+b), so daß die niedrige Anzahl der Horizontal-Leitungen, die somit dazwischenliegt, die Verschlußperiode verkürzt. Die Anzahl (a+b) kann als irgendeine Zahl gewählt werden, die eine ausreichend lange Verschlußperiode vorsieht, die vorsieht, daß die Leitungen n und m nicht übereinstimmen.
Es ist aus dem Vorangegangenen zu sehen, daß, da die erste und zweite Vertikal- Abtastschaltung 3 und 4 mit derselben Seite der zweidimensionalen Matrix aus Bildelementen verbunden ist, nur ein Satz von Treibern 6 benötigt werden, um somit die beim Lesen und Rücksetzen der Leitungen der Bildelemente bemerkbare Impedanz zu vermindern. Demgemäß ist eine verbesserte Betriebsgeschwindigkeit erzielbar. Durch Vermindern benötigte Schaltungsanordnung zum Lesen und Rücksetzen des Bildsensorabschnittes der Einrichtung ist es somit möglich, einen zusätzlichen Raum für den Bildsensorabschnitt vorzusehen, auf dem die Schaltung nach Fig. 1 auf einem einzigen Substrat hergestellt ist, um somit die Anzahl der Bildelemente, die darauf herstellbar sind, zu erhöhen, und um folglich die Auflösung des Bildsignales, das produzierbar ist, zu erhöhen.
Da die zweite Vertikal-Abtastschaltung 4 beide, die ersten und zweiten Rücksetz- Abtastsignale erzeugt, wird die Rücksetzfunktion gemäß der Korrelations-Doppelabtast- Lesetechnik ausgeführt, und die Elektronik-Verschluß-Rücksetzung kann zur gleichen Zeit ausgeführt werden.
Obwohl ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen hierbei unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Zeichnungen beschrieben ist, ist zu verstehen, daß die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, und daß verschiedene Änderungen und Modifikationen vom Fachmann daran durchgeführt werden können, ohne vom Erfindungsgedanken, wie er durch die anhängenden Ansprüche bestimmt ist, abzuweichen.

Claims

1. Festkörper-Abbildeeinrichtung mit:

- einem Bildsensor (2), der eine zweidimensionale Matrix aus Bildelementen (1), die horizontal und vertikal angeordnet sind, um mehrere Zeilen und Spalten von Bildelementen (1) zu bilden, und mehrere Vertikal- Signalleitungen (7) beinhaltet, die die Bildelemente (1) der jeweiligen Spalten verbinden, wobei die zweidimensionale Matrix aus Bildelementen (1) erste und zweite gegenüberliegende vertikale Seiten aufweist,

- einer ersten Vertikal-Abtasteinrichtung (3), um ein gelesenes Abtastsignal den Horizontal-Leitungen der Bildelemente (1) zuzuführen, um die Horizontal-Leitung in einer vorbestimmten Folge mit einer vorbestimmten Umschaltgeschwindigkeit auszuwählen, um Bildsignale von den Bildelementen auszulesen,

- einer Horizontal-Abtasteinrichtung (10), um einzelne Bildelemente (1) auf jeder Horizontal-Leitung auszuwählen, die mittels der ersten Vertikal- Abtasteinrichtung (3) ausgewählt sind, um die Bildsignale, die darin angesammelt sind, über die mehreren Vertikal-Signalleitungen (7) auszulesen, und

- einer zweiten Vertikal-Abtasteinrichtung (4), um ein erstes Rücksetzsignal den Horizontal-Leitungen der Bildelemente (1) zuzuführen, um die Bildelemente (1) der Horizontal-Leitungen, die zum Lesen mit der ersten Vertikal-Abtasteinrichtung ausgewählt sind, zurückzusetzen, und um ein zweites Rücksetzsignal den Horizontal-Leitungen der Bildelemente (1) zuzuführen, um die Bildelemente (1) einer Horizontal-Leitung, die von einer vorbestimmten Anzahl von Zeilen von der durch die erste Vertikal- Abtasteinrichtung (3) ausgewählte Zeile beabstandet ist, zurückzusetzen, wobei das erste und das zweite Rücksetzsignal den Horizontal-Leitungen in vorbestimmter Folge mit einer im Wesentlichen vorbestimmten Umschaltgeschwindigkeit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Umschalteinrichtung (5) enthält, die mehrere Ausgänge aufweist, die über jeweilige Treiber (6) mit jeweiligen der Horizontal- Leitungen der Bildelemente verbunden sind, um selektiv die erste und die zweite Vertikal-Abtasteinrichtung (3, 4) mit der ersten Vertikal-Seite der zweidimensionalen Matrix von Bildelementen zu verbinden, wodurch das gelesene Abtastsignal und das erste und das zweite Rücksetzsignal selektiv den Horizontal-Leitungen der Bildelemente über die Treiber (6) zugeführt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der der Bildsensor (2), die erste und die zweite Vertikal-Abtasteinrichtung (3, 4) und die Horizontal- Abtasteinrichtung (10) auf einem gemeinsamen Substrat hergestellt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die erste und die zweite Vertikal-Abtasteinrichtung (3, 4) betrieben werden, um die Horizontal-Leitungen auszuwählen, um jeweils gemäß einer Korrelations- Doppelabtasttechnik zu lesen und rückzusetzen.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Umschalteinrichtung (5) ein Logik-Gatter aufweist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die zweite Abtasteinrichtung betrieben wird, um die ersten und zweiten Rücksetzsignale gleichzeitig dem Paar beabstandeter Horizontal-Leitungen zuzuführen, um die Bildelemente darauf zurückzusetzen.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mehreren Speichereinrichtungen, um die Bildsignale zu speichern, die über eine jeweilige der mehreren Vertikal-Signalleitungen (7) gelesen sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, bei der jede der Speichereinrichtungen eine Kapazität (C&sub1;, C&sub2; ) aufweist, um eine Ladung zu speichern, die das Bildsignal darstellt, das vom entsprechenden Bildelement gelesen ist.

8. Verfahren zum Lesen und Rücksetzen einer Festkörper-Abbildeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

- Zuführen des Lese-Abtastsignals zu den Horizontal-Leitungen der Bildelemente (1), um die Horizontal-Leitungen in einer vorbestimmten Folge mit einer vorbestimmten Umschaltgeschwindigkeit auszuwählen, um Bildsignale aus den Bildelementen auszulesen,

- Auswählen einzelner Bildelemente (1) in jeder Horizontal-Leitung, die zum Lesen ausgewählt ist, um die Bildsignale, die darin angesammelt sind über die mehreren Vertikal-Signalleitungen (7) auszulesen,

- Zuführen des ersten Rücksetzsignals zu den Horizontal-Leitungen der Bildelemente (1), die zum Lesen ausgewählt sind, um die Bildelemente (1) darin rückzusetzen, und

- Zuführen des zweiten Rücksetzsignals zu den Horizontal-Leitungen der Bildelemente (1), um die Bildelemente (1) einer Horizontal-Leitung, die um eine vorbestimmte Anzahl von Zeilen von der zum Lesen ausgewählten Zeile beabstandet ist, zurückzusetzen, wobei die ersten und die zweiten Rücksetzsignale, die den Horizontal-Leitungen in der vorbestimmten Folge mit der vorbestimmten Umschaltgeschwindigkeit zugeführt werden,

- bei dem das Lese-Abtastsignal und das erste und das zweite Rücksetzsignal selektiv der ersten Vertikal-Seite der zweidimensionalen Matrix aus Bildelementen über die Treiber (6) der Umschalteinrichtung (5) zugeführt werden.