DE2834761A1

DE2834761A1 - Festkoerper-bildaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE2834761A1
Application number: DE19782834761
Authority: DE
Inventors: Tokio Hachioji; Norio Koike; Masaharu Kubo; Shusaku Nagahara
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-08-10
Filing date: 1978-08-08
Publication date: 1979-02-15
Also published as: US4212034A; JPS585627B2; JPS5429517A; FR2400296B1; FR2400296A1; CA1111549A; DE2834761C2; GB2002618A; NL7808186A; GB2002618B

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, bei welcher eine große Anzahl von photoelektrischen Wandlerelementen und Abtastschal—.-■"- tungen. zur Herleitung optischer Information der einzelnen Elemente auf einem Halbleitersubstrat integriert sind. Eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung wandelt'in einem zweidimensionalen Raum vorliegende optische Infor- mation in zeitlich aufeinanderfolgende elektrische Signale um und weist eine photoelektrische Wandlerfunktion und eine Abtastfunktion auf.

Eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung muß mit einem Auflösungsvermögen versehen sein, die dem einer in einer üblichen Fernsehkamera verwendeten Aufnahmeröhre entspricht. Deshalb muß sie wenigstens 500 χ 500 photoelektris.che Wandlere lernen te in Form einer Matrix, Schalter zur Auswahl von den Elementen entsprechenden (XY)-Koordinaten, sowie eine X- (Horizontal·-) Abtastschaltung, sowie eine Y-(Vertikal-)Abtastschaltung aufweisen, welche die Schalter ein- und ausschalten und von denen jede aus wenigstens 500 Stufen besteht. Dementsprechend wird eine solche Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung üblicherweise unter Verwendung.

der MOS-LSI-Technologie hergestellt, mit welcher sich vergleichsweise einfach eine hohe Integrationsdichte verwirklichen läßt.

Beim Standardfernsehformat wird zur Verschmälerung der Video-Bandbreite und zur Erzielung einer flackerarmen Bildwiedergabe ein Halbbild jede horizontale Abtastzeile (in vertikaler Richtung) der verschachtelten Abtastung unterworfen, und ein Vollbild ist aus zwei Halbbildern aufgebaut.

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Als Formate der verschachtelten Abtastung wurde (i) ein Format vorgeschlagen/ bei welchem jede zweite Horizontalabtastleitung in jedem Halbbild ausgewählt wird und (ii) ein Format/ bei welchem immer zwei aufeinanderfolgende Horizontalabtastleitungen in einer von Kombinationen ausgewählt werden, die sich für die einzelnen Halbbilder unterscheiden (vgl. japanische Offenlegungsschrift 51-57123). Diese beiden Formate wurden durch die Erfinder experimentell bewertet. Dabei hat sich hinsichtlich des ersteren Formats gezeigt, daß die Zeitdauer, für die die optische Information der einzelnen Bildelemente gespeichert wird, eine Vollbildperiode wird, entsprechend hoch ist die Empfindlichkeit, daß aber, weil die Ladungen von Bildelementen, welche nicht im ersten Halbbild abgetastet und ausgelesen werden, erst später im nächsten Halbbild herausgenommen werden, ein starkes Nachziehen bei einem Bild auftritt, welches eine größere Fläche als ein Bildelement hat. Üblicherweise wird bei einer Bildaufnahmeröhre die Signalgröße des dritten Halbbilds bei unterbrochenem Lichteinfall das Nachziehen bzw. Nachhängen genannt. Die vorgenannte Nachzieherscheinung kann jedoch als das Nachziehen des Anfangs- (ersten) Halbbilds betrachtet und als ein "durch das Abtastformat induziertes Nachziehen" bezeichnet werden. Es stört das Auge erheblich.

Der Grund für die Nachhängerscheinung besteht darin, daß, weil Lichtladungen in im wesentlichen gleichen Mengen im ersten und im zweiten Halbbild ausgelesen werden, das Ersthalbbildnachhängen 100% wird. Im Falle der Bildaufnahmeröhre wird das Verschachteln durch die Elektronenstrahlabtastung bewirkt. Es ist nicht garantiert, daß die Lichtladüngen der Bildelemente für das nachfolgende Halbbild nicht im vorhergehenden Halbbild ausgelesen werden. Es wird vielmehr eine nennenswerte Komponente der Ladungen ausgelesen, da der Durchmesser eines Elelektronenstrahls verhältnis-

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mäßig groß ist. Aus diesem Grund wird das Nachhängen des ersten Halbbilds weniger als 100%. Bei der Festkörper-Bildaufnahmeröhre bleiben die Lichtladungen der Bildelemente für das nächste Halbbild in vollkommener Weise ungelesen, so daß sich das Nachhängen des ersten Halbbilds auf 100% beläuft.

Was das letztere Format für die verschachtelte Abtastung anbelangt, bei welchem immer zwei horizontale Abtastleitungen ausgewählt werden, hat sich gezeigt, daß die Zeitdauer, die die optische Information gespeichert ist, eine Halbbilddauer wird und dementsprechend die Empfindlichkeit auf die Hälfte der Empfindlichkeit des ersteren Formats absinkt, daß sich aber das Nachziehen beseitigen läßt und eine sehr gute Bildqualität erhalten wird.

Dieses verschachtelte Abtastformat wurde jedoch erst kürzlich vorgeschlagen. Vertikalabtastschaltungen, die das Format verwirklichen, haben alle einen komplizierten Schaltungsaufbau, und die Anzahl der Bestandelemente jeder Stufe der Vertikalabtastschaltung wird groß, was ein ernstes Hindernis für die praktische Verwendung einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, die mit der auf diesem Format basierenden Abtastfunktion ausgestattet ist, darstellt. Die Verschachtelungsabtastschaltung (Vertikalabtastschaltung), die die große Anzahl von Bestandelementen aufweist, ist es nämlich, die die Anzahl der Bildelemente bestimmt, die in Y-(Vertikal-)Richtung angeordnet werden können. Eine Verbesserung des Auflösungsvermögens läßt sich nur erreichen, wenn die Anzahl der Bestandelemente der Verschachtelungabtastschaltung (Vertikalabtastschaltung) aufs äußerste vermindert und gleichzeitig die Integrationsdichte der anzuordnenden Bildelemente erhöht wird,

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so daß sich der Abstand der Bildelemente in der Anordnung verringert.

Die Erfindung schafft eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, welche mit einer einfachen Verschachtelungsabtastschaltung mit einer kleinen Anzahl von sie bildenden Elementen zur Durchführung, eines Verschachtelungsabtastformats, mit welchem eine hohe Bildqualität erreichbar ist (ein Format, bei welchem zwei Horizontalabtastleitungen in einer von verschiedenen Kombinationen jedes Halbbild ausgewählt

10" werden), ausgestattet ist.

Gemäß der Erfindung ist die erforderliche Minimalzahl (4) von Schaltelementen, welche in einer bestimmten Kombination in jedem Halbbild ein- und ausschalten, für jede der Schaltungseinheiten, die die Vertikalabtastschaltung bilden, mit ihrem Ausgang verbunden, wodurch es möglich wird, eine verschachtelte Abtastung durchzuführen, bei welcher immer zwei Reihen in einer von Kombinationen, die sich für die einzelnen Halbbilder unterscheiden, abgetastet werden.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser zeigt

Fig. 1 eine Aus führ un'gs form der Bildaufnahmevorrichtunggemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm, welches Vorgänge der in Fig. 1 gezeigten Bildaufnahmevorrichtung wiedergibt,

Fig. 3 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Bildaufnahmevorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 4 ein Zeitdiagramm, welches Vorgänge der in Fig. 3 gezeigten Bildaufnahmevorrichtung wiedergibt.

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Fig. 1 ist ein Schaltbild, welches den Aufbau einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der Erfindung • zeigt. In -der Figur bezeichnet 1 eine ilorizontalabtastschaltung, welche Abtastimpulse zum Ein- und Ausschalten von MOS-Feldefiekttransistoren (im folgenden als "MOSTs" - abgekürzt) 2 ais Horizontalschaltern liefert. 3 bezeichnet eine Vertikalabtastschaltung. 4 (4-1, 4-2, 4-3 und 4-4) bezeichnet Verschachtelungsumschalter {im folgenden einfach "Schalter" genannt) gemäß der Erfindung. Als Schalter werden MOSTs verwendet, welche an 'einem Ende (beispielsweise den Sources S) mit Ausgängen Gy-] , 0„2 und 0y_M von Schaltungseinheiten, die die Vertikalabtastschaltung 3 -bilden, und am anderen Ende {beispielsweise den Drains D) mit vertikalabtastimpulsbeaufschlagten Leitungen L_y (L_v1 , L_v2, L_v3, L_y4, L_v5, ---'^(2M _ -))'

L /2M) ^un^ ^Lv(2M +" D^ ' ^{an we}l^cne die Gates von MOSTs für Vertikalschalter 5 gemeinsam angeschlossen sind, verbunden sind. Ein Vollbild ist aus zwei Halbbildern, nämlich einem ersten Halbbild und einem zweiten Halbbild zusammengesetzt. Die Schalter 4-1 und 4-2 werden durch einen ersten Halbbildimpuls F-i , der das es ten Halbbild bildet und auf einen Eingang 6 gegeben wird, ein- und ausgeschaltet, während die Schalter 4-3 und 4-4 durch einen zweiten Halbbildimpuls F2/ der das zweite Halbbild bildet und auf einen Eingang 7 gegeben wird, ein- und ausgeschaltet werden. Ein Generator (nicht gezeigt) zur Erzeugung des ersten Halbbildimpulses Ff und des zweiten Halbbildimpulses F2 kann einfach durch die Verwendung von Flip-Flop-Schaltungen usw. aufgebaut sein. PD bezeichnet Phötodioden, welche die Sources der MOSTs 5 ausnützen. L^. (Ly -j , L_y2 / L_y3 ...) bezeichnet Vertikalsignalausgangsleitungen, mit denen die Drains der MOSTs 5 gemeinsam verbunden sind, und L_x bezeichnet

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eine HorizontalsignaLausgangsleitung, mit denen die Drains der MOSTs 2 gemeinsam verbunden sind.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung unter Bezugnalime auf das Zeitdiagramm der Fig. 2 beschrieben. Es wird hier der Fall betrachtet, daß die bildenden Elemente •P-Kanal-MOSTs sind, und die Beschreibung basiert auf negativer Logik (bei welcher eine hohe Spannung negativer Polarität als "1" und Erd- bzw. Massepotential als "0" definiert ist). Bei Umkehrung der Polarität gilt genau dasselbe für N-Kanal-MOSTs.

Die Vertikalabtastschaltung 3 liefert aufeinanderfolgend Abtastimpulse V -j , Vy₂' ··· ^{und v}yN' welche sich in festen Zeitabständen auf die Ausgänge O₁, 0_y2' --· ^und 0_yM der entsprechenden Stufen der Schaltung 3 während eines Halbbilds auf der Basis von Taktimpulsen zum Betreiben der Schaltung 3 verschieben. Beim Arbeiten mit der Standard-TV-Frequenz beträgt die Ausgangsfrequenz der Abtastimpulse Vy₁, V_y2, ... und V _M 15,73 kHz (64 \xs) , und die Wiederkehrfrequenz der Halbbildimpulse F^ und F₂ ist 60 Hz (16,7 ms). Andererseits liefert die Horizontalabtastschaltung 1 Abtastimpulse V_x-], ν_χ2, ν_χ3, ν_χ4 .... an die Ausgänge O_x-j , 0 ~/ 0_χ3 / 0χ4 ··· ^^er einzelnen Stufen der Schaltungseinheiten, die die Schaltung 1 ausmachen. Die Ausgangsfrequenz (f_c) der Abtastimpulse V_x-], V_x2, V_X3, V_X4 ... hängt von der Anzahl (N) der in horizontaler Richtung angeordneten Bildelemente ab und ergibt sich als der Kehrwert eines Werts, den man so erhält, daß eine Zeitdauer, die sich durch Abziehen einer Horizontalaustastzeit (T_BL) von der Horizontalabtastzeit (64 \is) ergibt, durch die Anzahl der Bildelemente dividiert wird (f_c = 1/(). Sine Lage (X, Y) wird durch die zwei , Vertikal- und Horizontal-

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Abtastimpulse zugeordnet, und die Lichtsignalladungen, welche die Photodioden PD während einer Halbbildpariode gespeichert haben, werden sequentiell auf die gemeinsame. Ausgangsleitung L_x über die Vertikalschalter 5 sowie die Horizontalschalter 2 ausgelesen.

- Hier werden beim ersten Halbbild die ersten HaIb- * bildimpulse F₁ .über den Eingang 6 auf die Gates der . Schalter 4-1 und 4-2 gegeben. Daher werden die Schalter 4-1 und 4-2 im leitenden Zustand gehalten und ein Paar von abtas timpul sbeauf schlagten Leitungen (L_v-] , L_v2) / ^(Lv3' ^Lv4^J ' "* ^(Lv(2M - D' ^Lv(2M)^{)mit den} Ausgängen O -, O-' °_V3 ··· bzw. 0 _M der Stufen der Vertikalabtastschaltung gekoppelt. Im ersten Halbbild werden dem-

1 1 1 entsprechend Summensignale (S₁ , -j + So - -j) r (S₁ 2 ⁺ '

1 -j A Λ Λ

^ ^S2, 2^ ' (^S1 3 ^{+ S}2 3^' ^1 4 ^{+ S}2, 4^··· zugehöriger zwei Photodioden (PD- - ^, PD₂ <), (PD- ₂' ^PD2 2*'

(PD₁^ ₃, PD_{2 3}), (PD_{1f 4}, PD₂^₄)... sequentiell auf die gemeinsame Signalausgangsleitung L_x während der Zeit „_n abgenommen, in der der Vertikalabtastimpuls V- angelegt wird.

Summensignale (S₃^₁ + s\ *), (S₃^₂ + s\_f2)?

(S_{3 3} + S^ 3>.f (S₃ _r ₄ + S₄^ 4) der Photodioden

(PD_{3 f} -,, PD_4/ «), (PD_{3 f 2}, PD_4/2), PD_3/3, PD_{4/ 3}) , (PD_{3 4}, PD_{4 4}) ... werden sequentiell auf die gemeinsame Signalausgangsleitung L„ in der Zeitdauer abgenommen, in der der Abtastimpuls V_y2 angelegt ist.

1 11

Summensignale (S_2M - 1, 1 ^{+ S}2M, 1^^f ^^S2M - 1, 2

1 1*1 1

^{+ S}2M 3^J(S2M 1 4 ^{+ S}2

1 1 1*1

^S2M, 2>' ^(S2M -1,3 ^{+ S}2M, 3^J' ^(S2M - 1, 4

2M,

der Photodioden (PD₂M _ -] , f ^PD2M 1^' (^pD2M - 1/ 2' ^PD2M, 2> ' (^pD2M - 1, 3' ^PD2M, 3^'*^PD2M ~ 1,4' ^PD2M, 4) werden sequentiell auf die gemeinsame

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Signalausgangsleitung L in der Zeitdauer abgenommen, in der der Abtastimpuls V _M angelegt ist. Auf der anderen Seite wird im zweiten Halbbild der zweite Halbbildimpuls F₂ auf die Gates der Schalter 4-3 und 4-4 über den Eingang 7 gelegt. Daher werden die Schalter 4-3 und 4-4 im leitenden Zustand gehalten (die Schalter 4-1 und 4-2 werden im nicht-leitenden Zustand gehalten), und ein Paar von abtastimpulsbeaufschlagten Leitungen (L_v2/ ^L _V3^' ^^Lv4' ^Lv5^' *** ^v2M' ^V2M + 1^ ^wer(ien auf die entsprechenden Ausgänge 0_v-i , 0 2' ^v3' ··· ^vM^^{er stu}f^en ^er Schaltung 3 gelegt. Im zweiten Halbbild werden dementsprechend durch ähnliche Vorgänge, wie sie im Zusammenhang mit dem ersten Halbbild

0 7 1 erläutert wurden, Summensignale (S₂* -j ^{+ S}3 1) r ^S2 2 ⁺

⁵3, 2⁾ ' ^(S2 3 ^{+ S}3, 3^} ' ^(S2, 4 ^{+ S}3,- 4) ··- sequentiell '

auf die Signalausgangsleitung L_x in der Zeitdauer des Anlegens des Abtastimpulses Vy₁ gelegt. Summensignale

⁵4, 1 ⁺ ⁵I 1>' ^(Sl 2 + S\_t ₂), is\_t 3 ₊ S§, 3), (Sj_{r 4 +}

Sr >,) ... werden sequentiell auf die Signalausgangslei-

tung L„ in der Zeitdauer des Anlegens des Abtastimpulses

V 2 abgenommen. Summensignale (S_2M -j + S^ ₊ -j -]) ι

^(S2M, 2 ^{+ S}2M + 1, 2)''(^S2M, 3 ^{+ S}2M + 1, 3^' ^(S2M, 4 ⁺ 2
^2M +1 4) ··· werden sequentiell auf die Signalausgangsleitung L„ in der Zeitdauer des Anlegens des Abtastimpulses

V _M abgenommen.

Entsprechend obiger Vorgänge werden Bildelemente in der (2M + 1)-ten Seihe und Bildelemente in der ersten Reihe im ersten Halbbild bzw. im zweiten Halbbild nicht ausgewählt, Deshalb wird die Zeit, für die die erste Reihe und die (2M + 1)-ten Reihe optische Information speichern doppelt so groß, und es erscheinen Signale, die größer als diejenigen von Bildelementen in anderen Reihen sind.

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Hinsichtlich dieser Signale ergibt sich kein Problem, weil die Auswahlzeit sowohl für die erste als auch für .die (2M + 1}-te Reihe innerhalb der für jedes Salbbild vorgesehenen Vertikalaustastzeit (üblicherweise ungefähr 3 ms = üblicherweise ungefähr 40 Abtastzeilen) abgedeckt werden kann.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Festkörper—Bildaufnahmevorrichtung. Der Einfachheit halber ist hier zur Veranschaulichung des Aufbaus der Vorrichtung nur eine Spalte der Photodioden PD und der MOSTs 5 gezeigt^ während die anderen Spalten weggelassen sind. Gleiche Symbole wie in Fig. 1 geben die gleichen oder entsprechende Teile an. Die Gates der Verschachtelungsumschalter 4 (4-1, 4-2, 4-3 und 4-4) ' sind mit den Ausgängen 0 -, 0 ~# ... und 0_νΜ der entsprechenden Schaltungseinheiten, die die Vertikaläbtastschaltung bilden, verbunden und werden durch die Vertikalabtastimpulse V·,, V 2* -·· ^un<3 V - j aufeinanderfolgend ein- und ausgeschaltet. Ein erster Halbbildimpuls F* ' wird auf den Eingang 6 gegeben,, während ein zweiter Halbbildimpuls F2' auf den Eingang 7 gegeben wird. Die Schalter 4-1 und 4-2 sind an einem Ende {beispielsweise den 'Sources) mit dem Eingang 6 für den ersten Halbbildimpuls und am anderen Ende (beispielsweise den Drains) mit den vertikalabtastimpulsbeaufschlagten Leitungen L_v verbunden. Die· Schalter 4-3 und 4-4 sind an einem Ende (beispielsweise den Sources) mit dem Eingang 7 für den zweiten Halbbildimpuls und am anderen Ende (beispielsweise den Drains) mit den vertikalabtastimpulsbeaufschlagten Leitung L_v verbunden. Bei dieser Ausführungsform muß, wenn das Auslesen des letzten Bildes einer ausgewälten Reihe beendet ist, der Schalter der ausgesesenen Photodiode in den nicht leitenden Zustand zurück-

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geführt werden, damit die Photodiode eine optische Information speichern kann, die in der nächsten Halbbildperiode eingeht/ und die Spannung der entsprechenden abtastimpulsbeauf schlagten Leitung L_v muß auf "0"-Pegel zurückgeführt werden. Wie im Zeitdiagramm der Fig. 4 gezeigt, müssen die Spannungen der Halbbildimpulse F^' und F2' eine bestimmte Zeitdauer T_F, bevor die "1"-Pegeldauern der Abtastimpulse Vy-] , V2' '·· ^un(3· ^vyM enden, zum "O"-Pegel gemacht werden. Die Zeitdauer T„ kann eine Zeit sein, die

ausreicht, die Spannung der abtastimpulsbeaufschlagten Leitung vom "1"-Pegel über die Schalter 4 auf "O"-Pegel zu entladen. Sie kann auf einen Wert eingestellt werden, welcher innerhalb einer Horizontalaustastdauer {ungefähr 10 \xs) liegt, die jede Horizontalabtastperiode vorgesehen ist. Die Zeitbeziehungen der Horizontalabtastimpulse .und der Vertikalabtastimpulse sind die gleichen wie im Falle der Fig. 2, und man erhält zusammengesetzte Signale S und S von immer zwei aufeinanderfolgenden Reihen in einer von Kombinationen, die für die betreffenden Halbbilder unterschiedlich sind, durch den selben Vorgang·, wie er im Zusammenhang mit der Ausführungsform der Fig. 1 erläutert wurde.

Wie oben im einzelnen unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben, sind bei der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der Erfindung die die Ver-Schachtelungsumschalter 4-1 bis 4-4 bildenden MOSTs für jede Schaltungseinheit, die zusammen die Vertikalabtastschaltung aufbauen, vorgesehen und mit ihrem Ausgang verbunden, wobei der erste (4-1) und zweite (4-2) MOST bzw. der dritte (4-3) und vierte (4-4) MOST im ersten bzw. im zweiten Halbbild in den leitenden Zustand gesetzt werden, wodurch das verschachtelte Abtasten möglich wird, bei welchem immer zwei Reihen in einer von Kombinationen ausgewählt werden, die sich für die einzelnen Halbbilder unterscheiden.

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Obwohl bei der Erfindung die Anzahl der Verschachtelungsumschalter für jede Schaltungseinheit, die zusammen die Vertikalabtastschaltung ausmachen, auf 4 zunimmt, ist die Anzahl der Stufen von Schaltungseinheiten, die die Vertikalabtastschaltung bilden, durch die Durchführung der Verschachtelung auf die Hälfte vermindert, weshalb die Anzahl ■ der- Bestandteile der Vertikalabtastschaltung insgesamt, ... _ einschließlich der Verschachtelungsschaltung, abnimmt. Der. Abstand der Bildelemente im Feld wurde bislang dadurch erniedrigt, daß man die Abstände einer Stufe der Vertikalabtastschaltung, die eine große Anzahl von Bestandteilen enthält, verminderte. Da sich durch den Aufbau gemäß der Erfindung der Abstand pro Stufe der Vertikalabtastschaltung vermindern läßt, nimmt der Abstand der Bildelemente ■ im Feld ab und das Auflösungsvermögen verbessert sich.

Der verfügbare Prozentsatz im Herstellungsverfahren wird ebenfalls verbessert.

Hinsichtlich der geometrischen Anlage der Verschachtelungsabtastschaltung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der Erfindung wurden ebenfalls Versuche angestellt. Das Ergebnis war, daß im Falle einer Verwendung der 3 μm-Herstell·ungstechnologie, die gegenwärtig im allgemeinen herangezogen wird (eine geometrische Anlage, bei welcher die Kanallänge eines MOST zu 3 μΐη gemacht wird), die sich wiederholenden Abmessungen in Y-Richtung durch Anordnung der vier Schalter in zwei Reihen und zwei Spalten . bis auf 12 μια gedrückt werden konnten. Als der Anlageversuch mit der gleichen Anlagemethode durchgeführt wurde, wurden die sich wiederholenden Abmessungen wegen der Zunahme eines einzelnen MOST ui 4 μΐΐι größer. In einem Fall, wo 500 Bildelemente in einer Bildabtastfläche untergebrächt sind, was einem gegenwärtig in der Fernsehübertragung verwendeten 2/3-Inch-Vidicon (mit einer Halbbildab-

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messung von 8,5 mm (X-Richtung) χ 6,4 mm (Y-Richtung)) entspricht, wird der in Y-Richtung zugelassene Abstand der Bildelemente 12,8 μΐη oder weniger. Der Layout-Abstand der Verschachtelungsschaltung gemäß der Erfindung beträgt nur 12 μια, so daß es möglich wurde, 500 Bildelemente in der Bildabtastfläche von 2/3 Inch zufriedenstellend anzuordnen'. Deshalb hat die 'erfindungsgemäße' Festkörper—Bildaufnahmevorrichtung, die das Verschachteln mit einem extrem einfachen Aufbau durchführen kann, einen erheblichen praktischen Wert.

Als Bestandteile wurden bei den vorstehenden Ausführungsformen MOS-Feldeffekttransistoren angenommen, selbstverständlich können jedoch die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen auch unter Verwendung von Sperrschicht-Feldeffekttransistoren, bipolaren Transistoren usw., hergestellt sein.

Ki/fg

Leerseite

Claims

pat ErTA'-i v;Ä ·_τε SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCn ÜBi£L-HO PF EBSINGH.AUS FINCK MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 Ο16Ο, D-8OOO MÖNCHEN 95 HITACHI, LTD. S. August 1973 DEA-5675 Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung PATENTANSPRÜCHE

1. Bildaufnahmevorrichtung mit photoelektrischen Wandlerelementen, welche in einem zweidimensionalen Muster . angeordnet sind, mit Horizontal- und Vertikalschalteinrichtungen zur Auswahl der photoelektrischen Wandlerelemente und mit Horizontal- und Vertikalabtasteinrichtungen zur Steuerung der entsprechenden Schalteinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalabtasteinrichtung (3) Einrichtungen zur Auswahl von zwei aufeinanderfolgenden Leitungen (L_v^, L-^₊ -, ), von denen jede aus einer Schaltungseinheit mit vier Schaltern (4-1,

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4-2, 4-3, 4-4) aufgebaut ist, und eine Einrichtung zum Anlegen eines ersten und eines zweiten Halbbildumschaltsignals (F-, 1^2' ^Fi'i ^2'^ aufweist und daß zwei der vier Schalter durch das erste Halbbildumschaltsignal und daß die anderen beiden Schalter durch das zweite Halbbildumschaltsignal betrieben werden.

2. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, bei welcher photoelektrische Wandlerelemente, welche in einem zweidimensionalen Muster angeordnet sind, Gruppen von Horizontal- und Vertikalschaltern zur Auswahl der photoelektrischen Wandlerelemente, eine Horizontalabtastschaltung und eine Vertikalabtastschaltung für das Ein- und Ausschalten der Schalter monolithisch auf einem identischen HaIbleitersubstrat integriert sind und die Vorrichtung eine Funktion einer verschachtelten Abtastung, bei welcher zwei aufeinanderfolgende Leitungen gleichzeitig in einer von Kombinationen, die sich für betreffende Halbbilder unterscheiden, durch Halbbildimpulse'ausgewählt werden, aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß erste bis vierte Schalter (4-1, 4-2, 4-3, 4-4) für jede Schaltungseinheit, die zusammen die Vertikalabtastschaltung (3) bilden, mit deren Ausgang verbunden sind, daß ein erster und ein zweiter Halbbildumschaltimpuls (F-] , F2; F-j ' , F2') auf einen Satz von ersten und zweiten Schal-

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tern bzw. einen Satz von dritten und vierten Schaltern gegeben werden, und daß der erste und zweite Schalter und der dritte und vierte Schalter in einem ersten Halbbild bzw. einem zweiten Halbbild durch die Umschaltimpulse - und Abtastimpulse (V_yi) , die von der Vert-ikalabtastschaltung in zeitlicher Aufeinanderfolge geliefert werden, betrieben werden, um so die Gruppen von Vertikalschaltern (5) zu schalten.

3. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten bis vierten Schalter (4-1, 4-2, 4-3, 4-4) und die Vertikalschalter (5) aus MOS-Feldeffekttransistoren aufgebaut sind.

4. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch

3, dadurch gekennzeichnet , daß Sources der ersten bis vierten Schalter (4-1, 4-2, 4-3, 4-4) mit dem Ausgang (O ^) der entsprechenden der die Vertikalabtastschaltung (3) bildenden Schaltungseinheit verbunden sind, daß eine Drain des ersten Schalters, Drains des zweiten und dritten Schalters und eine Drain des vierten Schalters mit den Gates von Gruppen von Vertikalschaltern (5) in einer ersten Reihe, einer zweiten Reihe bzw. einer dritten Reihe, die der Schaltungseinheit entsprechen, verbunden sind, und daß die Halbbildumschaltimpulse (F-] , F2) auf Gates

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der ersten bis vierten Schalter gegeben werden (Fig. 1).

5. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Gates der ersten bis vierten Schalter (4-1, 4-2, 4-3, 4-4) mit dem Ausgang der entsprechenden der die Vertikalabtastschaltung (3) bildenden Schaltungseinheit verbunden sind, daß Sources des ersten und zweiten Schalters und Sources des dritten und vierten Schalters mit einem Anschluß zur Aufgabe eines ersten Halbbxldumschaltimpulses (F.,') bzw. einem Anschluß zur Aufgabe eines zweiten Halbbildumschaltimpulses (E^¹) verbunden sind, und daß eine Drain des ersten Schalters, Drains des zweiten und dritten Schalters und eine Drain des vierten Schalters mit Gates von Gruppen von Vertikalschaltern (5) in einer ersten Reihe, einer zweiten Reihe bzw. einer dritten Reihe, die der Schaltungseinheit entsprechen, verbunden sind (Fig. 3).