DE19533361C1 - Bilderfassungssystem mit einem als Interline-Transfer-Sensor ausgebildeten CCD-Sensor und Verfahren zum Steuern eines solchen CCD-Sensors - Google Patents
Bilderfassungssystem mit einem als Interline-Transfer-Sensor ausgebildeten CCD-Sensor und Verfahren zum Steuern eines solchen CCD-SensorsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bilderfassungssystem gemäß Oberbegriff
Patentanspruch 1. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auch auf ein Verfahren zum
Steuern oder Schalten eines als Interline-Transfer-Sensor ausgebildeten CCD-Sensors
(Charge Coupled Device-Sensor) gemäß Oberbegriff Patentanspruch 14.
Unter Bilderfassungssysteme sind im Sinne der Erfindung u. a. Kameras mit CCD-Sensoren
oder wenigstens eine solche Kamera aufweisende Systeme zu verstehen.
Bilderfassungssysteme gemäß der Erfindung sind aber auch andere Systeme, die
wenigstens einen CCD-Sensor besitzen, mit dem ein auf seiner Bildebene erzeugtes
optisches Bild in elektrische Bildsignale umgesetzt werden soll. CCD-Sensoren,
insbesondere auch in ihrer Ausbildung als Interline-Transfer-Sensoren sind dem Fachmann
bekannt.
CCD-Bildsensoren sind bekannt (DE-OS 40 01 072 und EP-OS 0 501 333) und zeichnen
sich durch eine Reihe von Vorteilen aus, beispielsweise durch die Möglichkeit einer
relativ preiswerten Herstellung, durch eine robuste Bauform usw. CCD-Bildsensoren
werden hauptsächlich in Kamera-Systemen verwendet, und zwar in der Weise, daß die an
den Belichtungsbereichen erzeugten Ladungen jeweils am Ende einer Bildphase, die
beispielsweise bei nach der CClR-Norm arbeitenden bekannten Systemen ein Halbbild
ist, durch Aktivierung entsprechender Transferkanäle an den zugehörigen Speicherbereich
eines vertikalen Schieberegisters weitergeleitet werden. Im Anschluß daran werden die
Ladungen vertikal und zeilenweise in ein Ausleseregister geschoben, aus dem sie dann
jeweils seriell ausgelesen werden. Es besteht hierbei die Möglichkeit, die Belichtungszeit
(Verschlußöffnungszeit), d. h. diejenige Zeit, in der an den Belichtungsbereichen
Ladungen erzeugt werden, zu verändern, und zwar dadurch, daß in einem dieser
Belichtungszeit entsprechenden zeitlichen Abstand vor dem Transfer der Ladungen von
den Belichtungsbereichen in die abgedunkelten Speicherbereiche sämtliche Ladungen an
den Belichtungsbereichen durch einen Substrat-Steuerimpuls zunächst gelöscht werden,
so daß dann nur noch die nach Beendigung dieses Substrat-Steuerimpulses und vor dem
Beginn des Transfer-Signals verbleibende Zeit für die Bildung von Ladungen an den
Belichtungsbereichen zur Verfügung steht.
Bekannt ist es insbesondere auch, die vorstehend erwähnten CCD-Bildsensoren so
anzusteuern, daß die Entladung der Belichtungsbereiche jeweils periodisch durch Impulse
während des horizontalen Bildrücklaufes erfolgt, wobei diese Entladung für die Dauer der
jeweiligen Belichtungszeit unterbrochen ist. Durch die Verlegung der Entladungsimpulse
in den horizontalen Zeilenrücklauf wird die im bekannten Fall angestrebte kontinuierliche
Videowiedergabe nicht gestört. Auch bei dieser Ansteuerung werden die während der
Belichtungszeit gesammelten Ladungen durch Aktivierung des jeweiligen Transferkanals
erst nach der Belichtungszeit an den zugehörigen Speicherbereich des vertikalen
Schieberegisters weitergeleitet.
Mit diesen bekannten Systemen lassen sich allerdings keine Belichtungszeiten oder
kurzzeitige Änderungen der Empfindlichkeit unter 1 µs erreichen. In vielen
Anwendungen sind wesentlich kürzere Belichtungszeiten oder Änderungen der
Lichtempfindlichkeit eines Bilderfassungssystems erwünscht. Hierfür mußten bisher
aufwendige Systeme mit Bildverstärkern usw. verwendet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bilderfassungssystem sowie ein Verfahren zur Steuerung
eines CCD-Sensors aufzuzeigen, welches trotz Verwendung des CCD-Sensors extrem
kurze Belichtungszeiten bzw. ein sehr schnelles Schalten der Lichtempfindlichkeit dieses
Sensors ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind ein Bilderfassungssystem entsprechend dem
kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 und ein Verfahren entsprechend dem
kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 14 ausgeführt.
Die Erfindung sieht eine völlig neue Art des Schaltens oder der Steuerung des CCD-
Sensors vor, die (Ansteuerung) in überraschender Weise extrem kurze Belichtungszeiten
oder Änderungen der Lichtempfindlichkeit ermöglicht, und zwar bis zu 10ns.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in vereinfachter Darstellung ein Ranging-System mit Laser-Puls-Beleuchtung und
einer einen CCD-Bildsensor aufweisenden Kamera;
Fig. 2 zur Erläuterung des Systems der Fig. 1 in vereinfachter Darstellung ein
Zeitdiagramm eines vom Laser ausgesandten Lichtimpulses und des an die Kamera
zurückgeführten Lichtes;
Fig. 3 in sehr vereinfachter Darstellung eine Grundeinheit der Belichtungs- und
Speicherbereiche eines Interline-Transfer-CCD-Sensors;
Fig. 4 in den Positionen a-c den grundsätzlichen Aufbau des Interline-Transfer-CCD-
Sensors mit Belichtungs- und Steuerbereichen sowie die grundsätzliche
Arbeitsweise beim Verschieben der Ladungen aus den Belichtungsbereichen in das
vertikale Schieberegister, beim Auslesen der Ladungen aus den vertikalen
Schieberegistern in das horizontale Ausleseregister und beim seriellen Auslesen
der Ladungen aus diesem Ausleseregister;
Fig. 5 den zeitlichen Verlauf des die Transferkanäle sämtlicher aktivierter Pixeleinheiten
ansteuerten Transfersignals TS sowie den zeitlichen Verlauf des das Entladen der
Belichtungsbereiche über das Substrat des CCD-Sensors steuerenden
Substratsteuersignals S und die sich durch diese Ansteuerung ergebenden
Belichtungszeiten bzw. Bildfenster B;
Fig. 6 in zeitlicher Vergrößerung eine der Unterbrechungen des Substratsteuersignals.
In der Fig. 1 ist ein System dargestellt, welches es ermöglicht, einen Körper 1 mit einer
Videokamera 2 mit Ansteuerschaltung 3 zu erfassen, obwohl sich der Körper 1 in einer
Umgebung oder in einem Medium 4 mit Licht reflektierenden Partikeln, beispielsweise in
einer trüben Flüssigkeit oder im Nebel, und/oder vor einem reflektierenden Hintergrund 5
befindet.
Das System weist einen impulsbetriebenen Laser 6 auf, der in einer vorgegebenen Folge
Lichtimpulse L (Fig. 2) zur Beleuchtung des Körpers 1 aussendet. Das an die Kamera 2
rückgeführte Licht ist in der Fig. 2 mit R bezeichnet und stammt nur zum Teil (Bereich r)
von dem Körper 1. Zum größten Teil handelt es sich hierbei um Streu-Licht, welches von
den Partikeln des Mediums 4 und vorn Hintergrund 5 stammt und welches dem Bild des
Körpers 1 überlagert ist, so daß dieser von einer normalen Videokamera nicht oder aber
nur sehr gestört erfaßt werden könnte. Um diesen Nachteil zu beheben wird die
Videokamera 2 bzw. deren CCD-Sensor 7, der als Interline-Transfer-Sensor ausgebildet
ist, synchron mit den vorn Laser gelieferten Lichtimpulse L bzw. deren Impulsfolge in der
nachstehend noch näher beschriebenen Weise für extrem kurze Belichtungszeiten
angesteuert.
Die Fig. 3 zeigt in vereinfachter Funktionsdarstellung einen Teil des CCD-Sensors, dessen
aktiver Bereich in Belichtungsbereiche 8 und Speicherbereiche 10 unterteilt ist, wobei bei
der dargestellten Ausführungsform jedem Speicherbereich jeweils ein Be- lichtungsbereich
8 zugeordnet ist und zusammen mit diesem eine Grundeinheit 11 bildet. Diese sind in
einer Zeilen-Reihen-Anordnung in horizontaler und vertikaler Richtung angeordnet,
wobei die Speicherbereiche 10 in jeder vertikalen Reihe ein vertikales Schieberegister 12
bilden (hierzu auch Fig. 4).
Die Belichtungsbereiche 8 sind in der Bildebene des Sensors 7 angeordnet und wandeln
das auf sie auftreffende Licht in eine von der Intensität des Lichtes abhängige Ladung Q
um.
Über Steuerleitungen 13 sind die Belichtungsbereiche 8 bzw. diesen zugeordnete
Transferkanäle 15 für eine Übertragung der Ladung Q aus dem jeweiligen
Belichtungsbereich 8 an den zugehörigen Speicherbereich 10 steuerbar, und zwar durch
ein Transfer-Signal TS. Die Ansteuerung erfolgt in der Weise, daß bei jeder Bildphase die
Transferkanäle sämtlicher Belichtungsbereiche 8 des Sensors für eine Übertragung der
Ladungen Q an die zugehörigen Speicherbereiche 10 aktiviert bzw. geöffnet werden. Für
die nachfolgenden Erläuterungen wird davon ausgegangen, daß die Transferkanäle 15 für
eine Ladungsübertragung von dem jeweiligen Belichtungsbereich 8 an den zugehörigen
Speicherbereich 10 immer dann aktiviert oder geöffnet sind, wenn das Transfer-Signal
einen positiven Signalwert H aufweist.
Mit 16 ist ein für alle Pixel oder Belichtungsbereiche 8 gemeinsames Substrat 16
bezeichnet. Dieses ist über eine Steuerleitung 17 mit einem Substrat-Steuersignal S
ansteuerbar, welches die beispielsweise als Dioden ausgebildeten Belichtungsbereiche 8
in einen leitenden Zustand überführt, so daß dann, wenn dieses Substrat-Steuersignal S
anliegt, also beispielsweise einen positiven Signalwert H aufweist, die Ladungen Q der
Belichtungsbereiche 8 unmittelbar an das Substrat 16 über einen niederomigen Strompfad
abgeführt werden oder sich Ladungen Q an den Belichtungsbereiche 8 überhaupt nicht
bilden können.
Die Ansteuerung des Substrates 16 mit dem Substrat Steuersignal S erfolgt wiederum für
sämtliche Pixel oder Belichtungsbereiche 8 gleichzeitig.
Bestandteil des CCD-Sensors 7 ist auch noch ein Ausleseregister 18 (Fig. 4). Wie dort in
den Positionen b und c angedeutet ist, ist die grundsätzliche Arbeitsweise des CCD-
Sensors 7 so, daß die Ladungen Q, die während der Belichtungszeit, also bei nicht
anliegendem Substratsteuersignal S in einer Bildphase an den Belichtungsbereichen 8
erzeugt wurden, am Ende dieser Bildphase an den jeweiligen Speicherbereichen 10 zur
Verfügung stehen, dann Zeile für Zeile in das Ausleseregister 18 geschoben (Position b
der Fig. 4) und dabei seriell aus dem Ausleseregister 18 ausgelesen werden.
Bei der herkömmlichen Ansteuerung des CCD-Sensors 7, beispielsweise entsprechend
CCIR-Norm, wird erst am Ende jeder Bildphase (in diesem Fall Halbbild) durch Aktivieren
der entsprechenden Transferkanäle 15 ein paralleles Übertragen der Ladungen Q an die
Speicherbereiche 10 durchgeführt (Dauer ca. 2,5 µs). Die Belichtungszeit kann bei dieser
herkömmlichen Ansteuerung nur dadurch geändert werden, daß in jeder Bildphase die für
das Erzeugen der Ladungen Q zur Verfügung stehende Zeit entsprechend geändert wird,
und zwar durch Anlegen des Substrat-Steuersignales S vor dem Aktivieren der
Transferkanäle 15. Extrem kurze Belichtungszeiten lassen sich hiermit allerdings nicht
erreichen.
Überraschenderweise sind aber solche extrem kurze Belichtungs- oder
Verschlußöffnungszeiten, und zwar Zeiten bis zu 10ns mit einer Folgefrequenz bis zu
40 MHz mit der in der Fig. 5 angedeuteten erfindungsgemäßen Ansteuerung des CCD-
Sensors 7 möglich. Bei dieser Betriebsweise sind während jeder Bildphase die den
Belichtungsbereich 8 zugeordneten Transferkanäle 15 ständig oder aber periodisch
während einer größeren Zeit T, beispielsweise während einer Zeitdauer von
1-5 ms geöffnet oder aktiviert. Weiterhin liegt das Substratsteuersignal S ständig an und
wird lediglich kurzzeitig, beispielsweise periodisch unterbrochen (Unterbrechung u) bzw.
abgeschaltet, und zwar jeweils für eine sehr kurze Zeitdauer. Das Transfersignal TS und
das Substratsteuersignal S sind derart synchronisiert, daß bereits vor und auch während
der Unterbrechung u die Transferkanäle 15 geöffnet sind.
Nur während der Unterbrechungen u können die Belichtungsbereiche 8 dem
auftreffenden Licht entsprechende Ladungen Q erzeugen, die dann über die aktivierten
Transferkanäle 15 sofort an die Speicherbereiche 10 weitergeleitet werden. Mit dem Ende
jeder Unterbrechung u und mit dem dann wieder anliegenden Substrat-Steuersignal S
wird die Erzeugung von elektrischen Ladungen Q an den Belichtungsbereichen 8 sofort
beendet, so daß dann auch die Übertragung weiterer Ladungen Q aus den
Belichtungsbereichen 8 an die Speicherbereiche 10 nicht mehr möglich ist.
Durch diese Arbeitsweise, bei der die Transferkanäle 15 während der Belichtungszeiten
bzw. Unterbrechungen u ständig aktiviert sind, lassen sich die vorstehend genannten
extrem kurzen Belichtungszeiten bis zu 10ns bei hohen Folgefrequenzen bis zu 40 Mhz
erreichen.
Auch bei den erfindungsgemäßen System erfolgt am Ende jeder Bildphase das Auslesen
der Ladungen Q aus den von den Speicherbereichen 10 gebildeten vertikalen
Schieberegistern 12 jeweils zeilenweise in das Ausleseregister 18 und das serielle
Auslesen der Zeilen aus diesen Ausleseregister.
Erfolgt bei dem erfindungsgemäßen System während einer Bildphase eine mehrfache
Unterbrechung des Substratsteuersignales S, wie dies in der Fig. 5 dargestellt ist, so
werden die während jeder Unterbrechung u unmittelbar an den zugehörigen
Speicherbereich 10 übertragenden Ladung Q dort gesammelt bzw. addiert.
In der Fig. 5 sind mit B die Bildfenster bzw. Belichtungszeiten angegeben. Für das in der
Fig. 1 dargestellte System bedeutet dies, daß durch entsprechende Synchronisation
zwischen dem Laser 6 und den von der Ansteuerschaltung 3 erzeugten Signalen,
insbesondere auch der Transfersignale TS und des Substratsteuersignals S, sichergestellt
ist, daß jedes Bildfenster B zeitlich mit dem Bereich r zusammenfällt, so daß mit der
Videokamera 2 tatsächlich der Körper 1 erfaßt wird, und zwar trotz des diesen Körper
umgebenden lichtreflektierenden Mediums 4 und Hintergrundes 5. Die Synchronisation
erfolgt beispielsweise über einen Kanal, der ein einstellbares Verzögerungsglied 19
enthält, so daß die Bildfenster B genau auf den Bereich r eingestellt werden können.
Eine Besonderheit der Erfindung besteht auch darin, daß die Transferkanäle 15 nur
langsam geschaltet werden müssen, die kurzen Belichtungszeiten aber durch das schnelle
Schalten des Substrates 16 erreicht werden, und daß auch der zeitliche Versatz zwischen
der Erzeugung der Ladungen Q an den Belichtungsbereichen 8 und dem Übertragen der
Ladungen Q an die Speicherbereiche 10 entfällt.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es
versteht sich, daß Änderungen oder Abwandlungen möglich sind. So ist es beispielsweise
auch möglich, während der jeweiligen Bildphase die Transferkanäle 15 ständig zu
aktivieren. Dies kann aber zu einer Bildverschlechterung insbesondere durch thermisches
Rauschen der Transferkanäle 15 führen, so daß die in der Fig. 5 dargestellte periodische
Aktivierung jeweils über eine Zeitdauer T von maximal 1-5 ms von Vorteil ist.
Das erfindungsgemäße System eignet sich nicht nur für das in der Fig. 1
wiedergegebene Ranging-System-Laser-Puls-Beleuchtung, sondern auch andere
Anwendungen, die kurze Belichtungszeiten oder Änderungen der Lichtempfindlichkeit
erfordern, so beispielsweise 3 D-Sehen, Fluoreszenz-Lifetime-Messungen,
Hochgeschwindigkeitskameras usw.
"Bildphase" ist im Sinne der Erfindung ein Zeitbereich, beispielsweise das Halbbild der
CClR-Norm oder der RS170-Norm oder das Vollbild der VGA-Norrn bzw. -Darstellung.
Durch die Möglichkeit des sehr schnellen Schaltens des CCD-Sensors 7 mit hoher
Folgefrequenz erlaubt die Erfindung auch eine Steuerung der Empfindlichkeit dieses
Sensors durch Impulsbreitenmodulation. Eine Beispiel für eine solche Steuerung ist in der
Fig. 6 angedeutet, die eine der Unterbrechungen u des Substratsteuersignals nochmals in
zeitlicher Vergrößerung wiedergibt. Mit den Linien 20 sind innerhalb dieser
Unterbrechung u Impulse angedeutet, die eine im Vergleich zu der Unterbrechung u sehr
kleine Impulsbreite bei hoher Impulsfolgefrequenzen besitzen und dem
Substratsteuersignals derart überlagert sind, daß innerhalb der Unterbrechung u ein
mehrfaches kurzzeitiges Schalten des Substratsteuersignals S zwischen O auf H mit der
hohen Folgefrequenz erfolgt. Bei diesem Schalten werden jeweils Teilladungen von den
Belichtungsbereichen an das Substrat abgeführt, so daß ohne Änderung der
Belichtungszeit, ohne Änderung der Unterbrechung u durch Impulsbreitenmodulation der
Impulse 20 die Teilentladungen und dadurch auch die Empfindlichkeit des CCD-Sensors
gesteuert werden können.
Das Ausgangssignal der Videokamera 2 wird beispielsweise einem nicht dargestellten
Bildspeicher bzw. dem am Eingang dieses Bildspeichers vorgesehenen Analog-Digital-
Wandler zugeführt, wobei dieser Bildspeicher dann an seinem Ausgang bzw. an den
dortigen Digital-Analog-Wandler ein Bildsignal liefert, welches die unterschiedlichsten
Normen erfüllen kann.
Bezugszeichenliste
1 Körper
2 Videokamera
3 Videosystem
4 umgebendes Medium
5 Hintergrund
6 Laser
7 CCD-Interline-Transfer-Sensor
8 Belichtungsbereich
10 Speicherbereich
11 Grundeinheit
12 Schieberegister
13 Steuerleitung für Transfersignal TS
15 Transferkanal
16 Substrat
17 Steuerleitung für Substratsteuersignal S
18 Ausleseregister
19 Verzögerungsglied
20 Impulse
u Unterbrechung
B Bildfenster
T,t Zeitdauer
TS Transfersignal
S Substratsteuersignal
Q Ladung
2 Videokamera
3 Videosystem
4 umgebendes Medium
5 Hintergrund
6 Laser
7 CCD-Interline-Transfer-Sensor
8 Belichtungsbereich
10 Speicherbereich
11 Grundeinheit
12 Schieberegister
13 Steuerleitung für Transfersignal TS
15 Transferkanal
16 Substrat
17 Steuerleitung für Substratsteuersignal S
18 Ausleseregister
19 Verzögerungsglied
20 Impulse
u Unterbrechung
B Bildfenster
T,t Zeitdauer
TS Transfersignal
S Substratsteuersignal
Q Ladung
Claims (24)
1. Bilderfassungssystem, mit wenigstens einem als Interline-Transfer-Sensor
ausgebildeten CCD-Sensor (7), der in einer Bildebene mehrere, Bildpunkte oder Pixel
bildende Belichtungsbereiche (8) zur Umwandlung von Licht in elektrische Ladung
(Q) aufweist, denen jeweils ein Speicherbereich (10) zugeordnet ist, mit steuerbaren
Transferkanälen (15), die für eine Übertragung der Ladungen (Q) aus den
Belichtungsbereichen (8) an die zugehörigen Speicherbereiche (10) aktivierbar sind,
mit einem Substrat (16), über welches bei einer Aktivierung einer Entladung der
Belichtungsbereiche (8) deren Ladungen (Q) abführbar sind, und mit einer
Ansteuerschaltung (3), über die die Transferkanäle (15) und das Substrat (16) jeweils
mit vorgegebener Zeitdauer und in vorgegebener Zeitfolge aktivierbar sind, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Erzielung kurzer Belichtungszeiten (B) oder Änderungen der
Lichtempfindlichkeit des CCD-Sensors (7) die Ansteuerschaltung (3) die Entladung der
Belichtungsbereiche (8) zumindest in einer jeden Bildphase ständig aktiviert und nur
für die Dauer der jeweiligen Belichtungszeit (B) oder Änderung der
Lichtempfindlichkeit deaktiviert bzw. unterbricht, und daß die Transferkanäle (1 5)
hierbei jeweils bereits vor der Deaktivierung der Entladung und während dieser
Deaktivierung durch die Ansteuerschaltung (3) aktiviert sind.
2. Bilderfassungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Ansteuerschaltung (3) ein Transfersignal (TS) zur Aktivierung der Transferkanäle (15)
sowie ein Substratsteuersignal (S) zur Aktivierung der Entladung oder Ableitung der
Ladungen (Q) an das Substrat (16) mit vorgegebener Zeitdauer und in vorgegebener
Zeitfolge liefert, und daß Substrat-Steuersignal (S) nur während der jeweiligen kurzen
Belichtungszeit (B) oder Änderung der Lichtempfindlichkeit unterbrochen ist und das
Transfersignal (TS) bereits vor dem Beginn jeder Unterbrechung (u) des Substrat-
Steuersignals (S) und während der gesamten Dauer einer solchen Unterbrechung
ansteht.
3. Bilderfassungssystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen ersten
Steuereingang (13) für das Transfersignal (TS) und wenigstens einen zweiten
Steuereingang (17) für das Substratsteuersignal (S).
4. Bilderfassungssystem nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Belichtungsbereiche (8) Gruppen bilden, von denen jede Gruppe mehrere
derartige Belichtungsbereiche (8) und zugehörige Speicherbereiche (10) mit
Transferkanälen (15) aufweist, und daß die Speicherbereiche (10) jeder Gruppe ein
gemeinsames Schieberegister (12) bilden, aus welchem die Ladungen (Q) der
einzelnen Speicherbereiche (10) in zeitlicher Folge nacheinander auslesbar sind.
5. Bilderfassungssystem nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Transfersignal (TS) ständig ansteht.
6. Bilderfassungssystem nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ansteuerschaltung (3) die Transferkanäle (1 5) periodisch aktiviert, und zwar
jeweils über eine Zeitdauer (T) die größer ist als die jeweilige Belichtungszeit (B) oder
die Dauer der Änderung der Lichtempfindlichkeit.
7. Bilderfassungssystem nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ansteuerschaltung (3) die Entladung der Belichtungsbereiche (8) in der Bildphase
wenigstens einmal für die Dauer der jeweiligen Belichtungszeit (B) oder Änderung
der Lichtempfindlichkeit deaktiviert bzw. unterbricht.
8. Bilderfassungssystem nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ansteuerschaltung (3) die Entladung der Belichtungsbereiche (8) in der Bildphase
wenigstens zweimal für die Dauer der jeweiligen Belichtungszeit (B) oder Änderung
der Lichtempfindlichkeit deaktiviert bzw. unterbricht.
9. Bilderfassungssystem nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß
durch die Ansteuerschaltung (3) die Entladung der Belichtungsbereiche (8) über das
Substrat (6) innerhalb einer Bildphase vielfach unterbrochen wird.
10. Bilderfassungssystem nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ansteuerschaltung (3) die Entladung der Belichtungsbereiche (8) über das Substrat
(16) synchron mit einer Lichtimpulse abgebenden Lichtquelle, beispielsweise Impuls-
Laser (6) steuert.
11. Bilderfassungssystem nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (19)
zur Änderung der Phasenlage zwischen den Lichtimpulsen der Lichtquelle (6) und
der Unterbrechung der Entladung der Belichtungsbereiche (8) bzw. des diese
Entladung steuernden Substratsteuersignals (S).
12. Bilderfassungssystem nach einem der Ansprüche 4 - 11, dadurch gekennzeichnet,
daß den Schieberegistern (12) ein gemeinsames Ausleseregister (18) zugeordnet ist, in
welches die Ladungen (Q) gleicher Speicherbereiche (10) der Schieberegister (12)
zeilenweise einlesbar und aus welchem die Ladungen (Q) jeder Zeile seriell auslesbar
sind.
13. Bilderfassungssystem nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dauer der Unterbrechung (u) der Entladung der Bildbereiche (8) über das
Substrat (16) kleiner 1 µs ist, beispielsweise 10ns beträgt.
14. Verfahren zum Steuern eines als Interline-Transfer-Sensor ausgebildeten CCD-Sensors
(7) mit in einer Bildebene angeordneten, Bildpunkte oder Pixel bildenden
Belichtungsbereichen (8) zur Umwandlung von Licht in elektrische Ladung, denen
jeweils ein Speicherbereich (10) zugeordnet ist, mit steuerbaren Transferkanälen (15),
die für eine Übertragung der Ladungen (Q) aus den Belichtungsbereichen (8) an die
zugehörigen Speicherbereiche (10) aktivierbar sind, sowie mit einem Substrat (16),
über welches bei einer Aktivierung der Entladung der Belichtungsbereiche (8) deren
Ladungen abführbar sind, wobei die Transferkanäle (15) und das Substrat (16) jeweils
mit vorgegebener Zeitdauer und in vorgegebener Zeitfolge aktivierbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung kurzer Belichtungszeiten (B) oder
Änderungen der Lichtempfindlichkeit des CCD-Sensors (7) die Entladung der
Belichtungsbereiche (8) zumindest in einer jeden Bildphase ständig aktiviert und nur
für die Dauer der jeweiligen Belichtungszeit (B) oder Änderung der
Lichtempfindlichkeit deaktiviert bzw. unterbrochen wird, und daß die Transferkanäle
(15) jeweils bereits vor der Deaktivierung der Entladung und während dieser
Deaktivierung für eine Ladungsübertragung geöffnet oder aktiviert werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aktivierung der
Transferkanäle (15) ein Transfersignal (TS) und zur Aktivierung der Ableitung der
Ladungen an das Substrat (16) ein Substratsteuersignal (S) jeweils mit vorgegebener
Zeitdauer und in vorgegebener Zeitfolge verwendet werden, und daß Substrat-
Steuersignal (S) nur während der jeweiligen kurzen Belichtungszeit (B) oder der
Dauer der jeweiligen Änderung der Lichtempfindlichkeit unterbrochen wird und das
Transfersignal (TS) bereits vor dem Beginn jeder Unterbrechung (u) des Substrat-
Steuersignals (S) und während der gesamten Dauer einer solchen Unterbrechung
ansteht.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14-15, dadurch gekennzeichnet, daß die
Belichtungsbereiche (8) Gruppen bilden, von denen jede Gruppe mehrere derartige
Belichtungsbereiche (8) und zugehörige Speicherbereiche (10) mit Transferkanälen
(15) aufweist, wobei die Speicherbereiche (10) jeder Gruppe ein gemeinsames
Schieberegister (12) bildet, aus welchem die Ladungen der einzelnen
Speicherbereiche (10) in zeitlicher Folge nacheinander ausgelesen werden.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das
Transfersignal (TS) ständig ansteht.
18. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
Transferkanäle (15) periodisch aktiviert werden, und zwar jeweils über eine Zeitdauer
(T) die größer ist als die Belichtungszeit (B) oder die Dauer der jeweiligen Änderung
der Lichtempfindlichkeit.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14-18, dadurch gekennzeichnet, daß die
Entladung der Belichtungsbereiche (8) in jeder Bildphase wenigstens einmal für die
Dauer der jeweiligen Belichtungszeit (B) oder Änderung der Lichtempfindlichkeit
deaktiviert bzw. unterbrochen wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14-18, dadurch gekennzeichnet, daß die
Entladung der Belichtungsbereiche (8) in jeder Bildphase wenigstens zweimal für die
Dauer der jeweiligen Belichtungszeit (B) oder Änderung der Lichtempfindlichkeit
deaktiviert bzw. unterbrochen wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14-18, dadurch gekennzeichnet, daß die
Entladung der Belichtungsbereiche (8) über das Substrat (16) innerhalb einer
Bildperiode vielfach unterbrochen wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14-21, dadurch gekennzeichnet, daß die
Entladung der Belichtungsbereiche (8) über das Substrat (16) synchron mit den
Lichtimpulsen einer Lichtimpulse abgebenden Lichtquelle, beispielsweise Impuls-
Laser (6) erfolgt.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14-22, dadurch gekennzeichnet, daß den
Schieberegistern (12) ein gemeinsames Ausleseregister (18) zugeordnet ist, in welches
die Ladungen gleicher Speicherbereiche (10) der Schieberegister (12) zeilenweise
eingelesen und aus welchem die Ladungen jeder Zeile seriell ausgelesen werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 - 23, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtempfindlichkeit des CCD-Sensors (7) durch Impulsbreitenmodulation der
Unterbrechung (u) gesteuert wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19533361A DE19533361C1 (de) | 1995-09-09 | 1995-09-09 | Bilderfassungssystem mit einem als Interline-Transfer-Sensor ausgebildeten CCD-Sensor und Verfahren zum Steuern eines solchen CCD-Sensors |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19533361A DE19533361C1 (de) | 1995-09-09 | 1995-09-09 | Bilderfassungssystem mit einem als Interline-Transfer-Sensor ausgebildeten CCD-Sensor und Verfahren zum Steuern eines solchen CCD-Sensors |
Publications (1)
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| DE19533361C1 true DE19533361C1 (de) | 1996-10-31 |
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|---|---|---|---|
| DE19533361A Expired - Fee Related DE19533361C1 (de) | 1995-09-09 | 1995-09-09 | Bilderfassungssystem mit einem als Interline-Transfer-Sensor ausgebildeten CCD-Sensor und Verfahren zum Steuern eines solchen CCD-Sensors |
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