DE3144219A1

DE3144219A1 - Photoelektrischer wandler

Info

Publication number: DE3144219A1
Application number: DE19813144219
Authority: DE
Inventors: Takatoshi Yokohama Ikeda; Yasuo Inoue; Hiromitsu Momoki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-11-08
Filing date: 1981-11-06
Publication date: 1982-06-24
Also published as: DE3144219C2; JPS6210464B2; US4472744A; JPS5780864A

Description

HITACHI, LTD.

5-1, Marunouchi 1-chome,

Chiyoda-ku, Tokyo, Japan

Photoelektrischer Wandler

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Lesen von Buchstaben, Zeichen, Symbolen und/oder graphischen Mustern bzw Vorlagen und ihre Umwandlung in elektrische Signale und insbesondere einen photoelektrischen Wandler für Bildlesesysteme, der Buchstaben, Zeichen und/oder graphische Vorlagen durch photoelektrische Umwandlung von Licht, das von einer Vorlage mit Buchstaben, Zeichen und/oder graphischen Mustern reflektiert und auf Bild-(Speicher)-Zellen eingestrahlt wird, in elektrische Signale umwandelt.

In Vorrichtungen zur Umwandlung von Zeichen und graphischen Mustern in elektrische Signale wie etwa Bildübertragungsgeräten oder optischen Zeichenlesern (OCR) wurden als photoelektrische Wandler des Lesesystems zur Umwandlung der Zeichen und graphischen Muster in elektrische Signale photoelektrische Wandlerschaltungen vom Ladungsspeichertyp oder ladungsgekoppelte

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Schaltungen (sog. charge coupled device, CCD) verwendet. Die photoelektrische Wandlerschaltung vom Ladungsspeichertyp kann typischerweise eine Photodiodenanordnung bzw ein Photodiodenfeld aufweisen, in dem Ladung . durch Lichteinstrahlung gespeichert wird.

Das Lesesystem weist eine Lichtquelle zur Beleuchtung einer Vorlage mit darauf aufgezeichneten Zeichen und/oder graphischen Mustern, einen photoelektrischen Wandler mit einer Anzahl linear angeordneter Photodioden und eine Leseschaltung zum seriellen Auslesen von in den Photodioden gespeicherten Ladungen auf.

Das von der Lichtquelle abgestrahlte und von der Vorlage reflektierte Licht wird von einer Linse gesammelt und auf die Photodiodenanordnung des photoelektrischen Wandlers gerichtet und auf dieser abgebildet. Nach einem vorgegebenen Zeitintervall zur Speicherung der Ladung wird die Ladung durch die Leseschaltung gelesen. Der obige Ablauf wird unter sequentieller Verschiebung der Vorlage mehrmals wiederholt.

Da eine weiße Fläche auf der Vorlage eine große Lichtmenge reflektiert, speichert eine einer weißen Fläche des Bildes gegenüberliegende Photodiode eine große Ladung. Andererseits speichert eine Photodiode, die einer dunklen Fläche des wiederzugebenden Bildes gegenüberliegt, eine kleine Ladung. Auf diese Weise wird ein elektrisches Signal erzeugt, das für die Informationsdichte der Vorlage repräsentativ ist.

Die Ladungsbeträge können in Form von Analoggrößen

verarbeitet werden. In vielen Fällen werden sie jedoch durch Vergleich des ermittelten Signales mit einem vorgegebenen Schwellenwert in "1" oder "0" (weiß/ schwarz)-Digitalsignale umgewandelt..

In herkömmlichen Geräten werden, wenn der photoelektrische CCD-Wandler vom Ladungsspeichertjp(nachfolgend als CCD-Wandler bezeichnet) angesteuert wird, überflüssige Ladungen, die in den entsprechenden Bildspeicherzellen der Diodenanordnung des Photodetektors gespeichert wurden, jeweils einmal bei jedem Beginn des Abtastbefehls zu einem CCD-Analog-Schieberegister übertragen, um die unnötig gespeicherten Ladungen aus der Diodenanordnung abzuleiten bzw in dieser zu löschen, worauf die ausgelesenen Vorlagedaten in der Diodenanordnung gespeichert werden. Sofern jedoch eine große Lichtmenge abgestrahlt wurde oder die Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Anfängen des Abtastbefehls (zu) lang ist, werden die Ladungen in der Photodiodenanordnung innerhalb einer vorgegebenen, kurzen Zeitspanne nicht vollständig gelöscht, und die Signalladungen können den unnötigen Ladungen, die in den entsprechenden Bildspeicherzellen zurückgeblieben sind, überlagert oder zu diesen addiert werden. Da die Kapazität jeder Speicherzelle des Schieberegisters kleiner ist als die der das Bild erfassenden Photodiodenanordnung, können die Speicherzellen des Schieberegisters daher gesättigt bzw übersteuert werden, falls die vom Bilddetektor übertragene Ladungsmenge groß ist. In diesen Fällen entsprechen die ausgelesenen Daten nicht genau den Daten der Vorlage.

In Treibersystemen für CCD-Wandler kann während vom Speicherintervall und Datenausgabeintervall verschiedenen Zeitintervallen ein Übertragungsgatter zur Löschung bzw Ableitung der Ladungen in den Bildspeicherzellen geöffnet werden, um nur die Speicherung der gewünschten Signalladungen zu ermöglichen und ein effektives, echtes Ausgangssignal zu erhalten. Hier wird das analoge Schieberegister angesteuert, um die übertragene Ladung sogar während der Speicherperiode abzuleiten oder zu löschen. Die Beseitigung unnötiger Daten aus dem Schieberegister erfordert die gleiche Zeitspanne wie die echte Datenausgabe aus dem Schieberegister. Wenn das Speicherzeitintervall der Photodiodenanordnung kürzer festgelegt wird als das Löschungs-Zeitintervall des Schieberegisters und die in der Photodiodenanordnung als effektive Daten gespeicherten Ladungen zum analogen Schieberegister übertragen werden, das nicht vollständig gelöscht worden ist, werden die zurückgebliebenen verfälschenden Daten den echten. Daten überlagert oder zu diesen addiert, weshalb die aus dem Schieberegister herausgelesenen Daten nicht getreu den auf der Vorlage vorhandenen Daten entsprechen (vgl in diesem Zusammenhang auch die US-PS 4 177 449).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,' einen weitgehend verfälschungsfreien photoelektrischen Wandler mit relativ kurzer Speicherzeit anzugeben, der eine Störung der Ausgangssignale aufgrund falscher bzw unnötiger Ladungen verhindert und es ermöglicht, gelesene Daten, die genau den auf einer Vorlage enthaltenen Daten entsprechen, am Ausgang zu erzeugen- Hierbei sollen

verfälschende oder unnötige Ladungen im photoelektrischen Wandler fortwährend, mit Ausnahme der Ausgabe— periode der notwendigen bzw echten ausgelesenen Daten, beseitigt werden. Der erfindungsgemäße photoelektrische Wandler soll ferner sogar bei einer verkürzten Löschungsperiode und einem verkürzten Speicherzeitintervall ausgelesene Daten ausgeben, die genau den Daten der Vorlage entsprechen.

Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Entsprechend einem Aspekt der Erfindung wird die Speicherung von Daten durch den Beginn eines Abtastsignales begonnen und der Schiebetakt eines analogen Schieberegisters im Speicherintervall· höher festgesetzt als der Schiebetakt zur Ausgabe der echten Daten, um verfälschende Daten bzw Ladungen im analogen Schieberegister schneller zu löschen, so daß das Zeitintervall zur Löschung der unerwünschten Daten aus dem Schieberegister verkürzt wird und dadurch das Speicherzeitintervall verkürzt werden kann.

Nächstehend wird die Erfindung anhand teilweise schematischer Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1: ein Lesesystem,

Fig. 2: eine Gesamtanordnung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen photoelektrischen Wandlers,

Fig. 3: den wesentlichen Teil einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen photoelektrischen Wandlers einschließlich eines CCD-Wandlers ,

Fig. 4: ein Signalformdiagramm zur Erläuterung

der Vermeidung von Ausgangssignalstörungen aufgrund unerwünschter Ladungen und

Fig. 5 (a), (b). Signalformdiagramme für verkürzte Loschungsintervalle.

Fig. 1 zeigt ein Lesesystem einer Faksimile- bzw Bxldübertragungsanordnung. Die Information (Bild) auf der zu übertragenden Vorlage 4_, die durch eine Leucht-. stoff lampe ,3 angestrahlt wird, wird durch eine Linse ^ zu einer photoelektrischen Wandlerschaltung 1 geleitet, wo die Information photoelektrisch umgewandelt wird. Die photoelektrisch umgewandelte Information wird zu einer entsprechend erforderlichen Empfangsstation übertragen.

Die photoelektrische Wandlerschaltung J^ ^nat herkömmlicherweise verwendete Photodioden oder Phototransistoren. Unter den Gesichtspunkten hoher Packungsdichte, und hoher Wirtschaftlichkeit werden jedoch zunehmend CCD-Wandler bzw CCD-Detektoren verwendet. CCDStfandler sind Halbleiterwandler und können miniaturisiert werden. Für CCD-Wandler sind verschiedene Strukturen und Treiber-Systeme vorgeschlagen worden.

Der CCD-Wandler weist einen CCD-Bilderzeuger bzw ■ CCD-Abbildner (Diodenanordnung bzw Diodenfeld) auf, der

eine Vielzahl von Bildspeicherzellen zur Speicherung photoelektrisch umgewandelter Ladungen, Übertragungsgatter zur Steuerung der übertragung der in den entsprechenden Speicherzellen des CCD-Wandlers gespeicherten Ladungen und ein Analog-Schieberegister zur Speicherung der durch das übertragungsgatter übertragenen Ladungen und zur sequentiellen Ausschiebung der Ladungen in Abhängigkeit von einem externen Schiebetakt umfaßt. Die ausgeschobenen Daten umfassen echte Daten und unerwünschte, vorfälschende Daten. Lediglich die echten Daten werden jedoch für die übertragung zur Empfangsstation ausselektiert.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des photoelektrischen Wandlers, der zur Bildübertragung verwendbar ist.

Der CCD-Wandler 5^ liest eine Abtast-Linie von Daten parallel ab und gibt die Daten seriell als Ausgangssignal ab. Im einzelnen speichert, überträgt und sendet (verschiebt) der CCD-Wandler .5 die Daten mit einer Treiberschaltung 6, die durch eine Steuerschaltung 7_ gesteuert wird. Die vom CCD-Wandler ^r> nusfjeschobenen seriellen Daten werden über einen Transistor 9 in Emitterfolgerschaltung (Impedanz-Wandlung) und einen an dessen Emitter gegen Masse liegenden Widerstand JO ausgegeben. Das Ausgangssignal wird dann an einen Kondensator Y\_ gelegt, um Gleichspannungskomponenten zu eliminieren, und danach einem Videoverstärker V2_ zugeführt. Da nach der Beseitigung der unnötigen Gleichspannungskomponente durch den Kondensator Y\_ die Wechselstromkomponente eine kleine Amplitude hat, wird bewußt durch eine Gleichspannungs-Rückstellschaltung 1_3, die durch die Steuerschaltung 7

gesteuert wird, eine Gleichspannungskomponente addiert. Das Ausgangssignal des Videoverstärkers X2_ wird zu einer Halteschaltung J_4_ (Abtast- und Halteschaltung) geleitet, wo das Signal abgetastet und gehalten bzw gespeichert wird. Die Halteschaltung 1_4_ digitalisiert die Eingangssignale in schwarze und weiße Binärsignale oder Vielpegelsignale in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal einer Schwarzpegel-Regelschaltung Vb_. ^Das Ausgangssignal der Halteschaltung J_4_ wird als ein Videosignal VIDEO verwendet. Die Steuerschaltung 1_ wird durch den Beginn des Linien-Abtastsignals (Abtastbefehlssignal) ^TSCAN' ^e^^{n s}P^ei^cnerzeitsignal T_ und ein Zeitsteuersignal t_ zur Datenausgabe von der Zeitsteuerschaltung 8^ gesteuert. Die Schaltung J_3 (restore circuit) kann zB die Gleichspannung wiederher- bzw zurückstellen.

Fig. 3 zeigt den Aufbau eines CCD-Wandlers 5^ und eines Treibersystems für den Wandler. Der CCD-Wandler umfaßt eine CCD-Photodiodenanordnung _1_6_ mit der Funktion des CCD-Bilderzeugers. Übertragungsgatter V7_, Analog-Schieberegister ^_8 und einen Ausgangsverstärker 19. Die Treiberschaltung 6^ weist MOS-Treiber 2OA, 2OB und 2OC und Dämpfungswiderstände 21A, 21B und 21C auf und erhält die Ausgangssignale 0_TG/ 0-i ^un(ä 0₂ ^^er Steuerschaltung 7. Die Treiberschaltung 6 erzeugt ein Übertragungsgatter-Signal 0 _G für die Übertragungsgatter und Schiebeimpulse 0. und 0» für die Analog-Schieberegister 2^· °i^e Ausgangs signale 0.. und 0„ haben zueinander entgegengesetzte Phasen, Die Photodiodenanordnung 1j5 hat die Kapazität der Daten einer Abtastlinie, zB von insgesamt 2048 bit, und ist in gerade und ungerade Gruppen zu 1024 bit unterteilt. In Fig.

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sind das obere Übertragungsgatter und Schieberegister und das untere Übertragungsgatter und Schieberegister der ungeraden Gruppe bzw der geraden Gruppe zugeordnet. Die Dämpfungswiderstände 21A, 21B und 21C werden zur Pegeleinstellung verwendet. Die Steuerschaltung 1_ weist Steuerschaltungen ^2 und 2J3 und eine Grundtakt-Generatorschaltung 2j4 auf. Die Steuerschaltung .2_2_ erhält die Signale T und T und erzeugt das Signal 0_TG- Die Steuerschaltung 23 erhält die Signale T , T^ und den Grundtakt und erzeugt die Signale 0.. und 0„. Im Beispiel sind zwei Gruppen mit je einem Schieberegister 18 und einem Übertragungsgatter V7 vorgesehen.

Zur Steuerung der über tr agungs gatter Λ1_ weist die Steuerschaltung 22^ im wesentlichen einen monostabilen Multivibrator auf und kann in der Praxis einen monostabilen Multivibrator und ein Flipflop zur synchronen Steuerung des monostabilen Multivibrators aufweisen. Die andere Steuerschaltung ^3 zur Steuerung des Schieberegisters weist im wesentlichen einen Frequenzteiler auf und kann in der Praxis einen Frequenzteiler aufweisen/ der durch das von der Speicherzeit-Steuerschaltung stammende Speicherzeitsignal angesteuert wird, um den von der Grundtakt-Generatorschaltung 2_4 stammenden Grundtaktimpuls zu teilen. Weiterhin weist die Steuerschaltung 2_3_ ein Flipflop mit Voreinstellungs- und Löschfunktion zur Unterbindung der Zuführung der Signale 0₁ und 0„ während des Zeitintervalls t_? auf, das später noch erläutert wird, innerhalb dessen das Signal 0_„ den hohen Pegel annimmt. Die Verbindung zwischen den S teuer schaltungen _2_2_ und Z3_ ist nicht dargestellt.

Fig. 4 zeigt ein Impulsformdiagramm zur Erläuterung

der Entladung bzw Löschung der unerwünschten Ladungen, um so Störungen des AusgangesignaIs zu unterbinden, wa:· unter anderem Ziel der Erfindung isb. Obwohl der Takt φ. nur während der Intervalle t₃ und t. dargestellt ist, werden ähnliche Impulse auch im Intervall t₁ erzeugt. Nachstehend wird die Betriebsweise des CCD-Wandlers S unter Bezug auf Fig. 4 erläutert. Der Anfang des Abtastsignals ^Tscan (L-Pegel, niedriger Pegel) wird zu Beginn jedes Abtastzugs erzeugt. Für ein Zeichen, das mit acht Abtastzügen bzw -linien abgetastet wirden werden acht Anfänge des Abtastsignals T- erzeugt, um .die Abtastung dieses Zeichens vollständig durchzuführen. Der von der Zeitsteuerschaltung 8 gelieferte Speicherzeitiffipuls T_c hat die gleiche Länge wie die Speicherzeit t,. für jedes Abtastintervall. Die Steuerschaltung 22_ erhält die Signale T_gCÄN und T_g und erzeugt das Signal 0_TG# das zu dem in Fig. 4 gezeigten Übertragungsgatter-Steuersignal 0^_c entgegengesetzte Phasenlage hat.

Das Übertragungsgatter-Steuersignal 0 „ wird nachstehend näher erläutert. Das Signal 0_TC weist für jeden Abtastzug im Zeitintervall t- einen Impuls mit L-Pegel, im Zeitintervall t„ einen Impuls mit Η-Pegel (hohem Pegel), im Zeitintervall t, einen Impuls mit L-Pegel und im Zeitintervall t. einen Impuls mit Η-Pegel auf.

Wenn der Anfang des Abtastsignals T_SGAN erzeugt wird, nimmt das Übertragungsgatter-Steuersignal 0„g den L-Pegel an, so daß das Übertragungsgatter ^Z 9^e~ sperrt wird, um die CCD-Bildspeicherzellen zu isolieren bzw abzuschalten. Die Ladungen (Daten), die bis zu diesem Zeitpunkt über das Übertragungsgatter V7_ zum Analog-Schieberegister 18 übertragen wurden, werden

durch die Schiebetaktsignale 0.. und 0~ (zB bei 500 kHz) über den Ausgangsverstärker \9_ während des Zeitintervalls t beseitigt bzw gelöscht, wobei das Intervall t die Zeit ist, die zur sequentiellen Ausgabe der Daten für eine parallel zum Schieberegister übertragenen' Abtastlinie erforderlich ist. Im vorliegenden Fall sollte t.. größer sein als t , um verfälschende Daten bzw Ladungen aus dem Schieberegister auszulöschen. Nach Ablauf der Speicherzeit t. nimmt das Übertragungsgatter-Steuersignal 0™ den Η-Pegel an; die während des Intervalls t₁ in der Zellenanordnung 16 gespeicherten Ladungen werden während des Intervalls t„ durch das Übertragungsgatter Y7_ zum Schieberegister _1_§_ übertragen. Nach Ablauf des Intervalls t„ nimmt das Steuersignal 0 „ zur Sperrung des Übertragungsgatters YT_ den L-Pegel an, um das Schieberegister J_8^ schaltungsmäßig von der Zellenanordnung J_6 zu trennen; die zum Schieberegister 18 übertragenen Ladungen werden synchron mit den Taktsignalen 0₁ und 0₂ verschoben, um während des Zeitintervalls t_ das Ausgangssignal V , über das Ausgangsgatter 19 zu

out

erzeugen. Das Intervall t_. ist dabei im wesentlichen gleich dem Intervall t .

Nach Ablauf des Intervalls t^, in dem das Ausgangs-V sequentiell ausgegeben wurde, nimmt das 0_r. den Il-Pogol an, r.o daß das Ubortragungs-(jatter 1_7 für das Intervall t. geöffnet wird und die Ladungen in der Zellenanordnung 1j5 über das Übertragungsgatter Y]_ zum Schieberegister j_8^ übertragen und während dieses Intervalls t. durch die Taktsignale 0₁ und 0₂ ausgeschoben werden, bis der nächste Anfang des

Abtastsignales Τ_ς^ erzeugt wird. Da das während des Intervalls t. erzeugte Signal kein echtes Datensignal ist, wird es als die verfälschende, unerwünschte Signalkomponente eliminiert.

Dementsprechend wird nur das im Intervall t-, erzeugte Ausgangssignal V (vgl Fig. 4) als normales Sendesignal verarbeitet. Die oben beschriebene Betriebsweise wird für jede Abtastlinie durchgeführt.

Fig. 5 zeigt ein Signalformdiagramm zur Erläuterung der Verkürzung des Löschungsintervalls, was ua einem Ziel der Erfindung entspricht. Die Betriebsweise des CCD-Wandlers 5^ wird nachfolgend unter Bezug auf Fig. 5 (a) erläutert. Der Beginn des Abtastsignals T _T (L-Pegel) wird am Anfang jeder Abtastlinie erzeugt. Für ein mit acht Abtastlinien abzutastendes Zeichen werden zur vollständigen Abtastung acht Anfänge von Abtastsignalen ΐ_{αηΛ T} erzeugt. Der Speicherzeitimpuls T„ hat eine Zeitdauer, die gleich dem Speicher-Intervall t. für jede Abtastlinie ist. Die Steuerschaltung 2^ erhält die Signale T und T_ und erzeugt das Signal 0_Tr, das zu dem in Fig. 5 (a) gezeigten Übertragungsgatter-Steuersignal 0_TG entgegengesetzte Phase hat.

Im folgenden wird das Übertragungsgatter-Steuersignal φ_ψσ im einzelnen erläutert. Das Signal 0_,_G besitzt für jede Abtastlinie, wie im Falle der Fig. 4, im Intervall t., einen Impuls mit L-Pegel, im Intervall t~ einen Impuls mit Η-Pegel, im Intervall t₃ einen Impuls

mit L-Pegel und im Intervall t. einen Impuls mit H-Pegel. Wenn der Anfang des Abtastsignals T erzeugt wird, nimmt das Übertragungsgatter-Steuersignal 0_m den L-Pegel an, so daß das Übertragungsgatter YT_ gesperrt wird. Die Ladungen (Daten), die bis zum Beginn jeder Abtastung über das Übertragungsgatter YJ_ zum Analog-Schieberegister J_8_ übertragen worden sind, werden während des Intervalls t,-, das dem Intervall t von Fig. 4 entspricht, sofern die Wiederholungsfrequenz der Signale 0₁ und 0' zB
500 kHz beträgt, mittels der Übertragungstaktsignale
0₁ und 0₂ über den Ausgangsverstärker J_9^ abgeleitet
bzw gelöscht. In Fig. 5 (a) ist die Wiederholungsfrequenz f₂ der Signale 0₁ und 0₂ während des Intervalls t.. höher als die Frequenz f.. während des Ausgabeintervalls t_. Daher wird das Schieberegister 1_8^ im Intervall t_ß gelöscht. Nach dem Speicherintervall t₁
nimmt das Übertragungsgatter-Steuersignal 0_m„ den
Η-Pegel an, worauf die in der Zellenanordnung Λ§_ während des Intervalls t.. gespeicherten Ladungen während des Intervalls t₂ durch das Übertragungsgatter V7 zum Schieberegister 18 übertragen werden. Nach dem Intervall ty nimmt das Steuersignal 0 den L-Pegel an, so daß das Übertragungsgatter Y7_ gesperrt wird, und die
zum Schieberegister übertragenen Ladungen werden in
Synchronisation mit den Taktsignalen 0₁ und 0„, wobei die Wiederholungsfrequenz f₁ kleiner als f₂ ist, verschoben, um über den Ausgangsverstärker ^l_9 das Ausgangssignal V zu erzeugen. Nach dem Intervall t.~,
in dem das Ausgangssignal V , sequentiell ausgegeben wird, nimmt das Signal 0 _.. den Η-Pegel an, so daß das Gatter 17 geöffnet wird und die Ladungen in der Anord-

nung JJj^ über das Übertragungsgatter J_7_ zum Schieberegister übertragen werden und während des Intervalls t₄ bis zur Erzeugung des nächsten Beginns des Abtastsignals ^TSCAN ^lurch ^^ie Taktsignale 0.. und 0~ ausgeschoben werden. Hier kann die Frequenz des Taktes 0₁ und 0„ f~ anstelle von f.. sein.

Da das während des Intervalls t. erzeugte Signal nicht das normale Sendesignal ist, wird es als nicht notwendiges Signal eliminiert. Dementsprechend wird das im Intervall t_ (vgl Fig. 5 (a) ) erzeugte Ausgangssignal V . als normale' Sendeinformation weiterverarbeitet. Die oben erläuterte Betriebsweise wird für jede Abtastlinie durchgeführt. Da die Frequenz f₂ des Taktes 0₁ und 0₂ während des Speicherintervalls t. höher ist als die Frequenz f.. des Taktes 0₁ und 0„ während des Ausleseintervalls t,, wird die zur Löschung der verfälschenden Daten aus dem Schieberegister erforderliche Zeitspanne verkürzt (zB von t^ auf t,). Dies ermöglicht die Verkürzung des Speicherzeitintervalls t., damit dieses kleiner ist als das Ausleseintervall t.,, wie es in Fig. 5 (b) dargestellt ist. Fig. 5 (b) zeigt einen Extremfall, in dem das Speicherzeitintervall t ' auf die gleiche Länge wie das Zeitintervall t_fi reduziert wurde, die zur Löschung des Schieberegisters erforderlich ist.

Die Erfindung weist die folgenden Vorteile auf. Nach dem Stand der Technik wird das Übertragungsgatter 17 gesperrt gehalten, da das Signal 0 _G während des Intervalls t. auf L-Pegel liegt. Als ein Ergebnis davon werden die verfälschenden Ladungen in der Zellen-

anordnung J_6^ während des Intervalls t, gespeichert, woraus drei Nachteile resultieren. Erstens wird während des Intervalls t. die Zellenanordnung 16 gesättigt bzw übersteuert, besonders wenn die Lichtintensität hoch ist. Zweitens wird bei der nächsten Linienabtastung, unabhängig davon, ob die Anordnung gesättigt ist oder nicht, eine Zeitspanne erforderlich, die lang genug ist, um die gespeicherten Ladungen zu eliminieren. Drittens wird demzufolge die normale Datenübertragung verschlechtert. Gemäß der Erfindung werden andererseits, da das Η-Pegel-Intervall aui d.is InI ervall "t_ folgend festgesetzt wird, die durch Photoionisation erzeugten Ladungen praktisch frei zum Schieberegister übertragen und aus ihm abgeleitet, wodurch die oben genannten Nachteile vollständig vermieden und die normalen Daten korrekt übertragen werden können.

Im dargestellten und erläuterten Ausführungsbeispiel liegt eine Zweiphasentakt-CCD-Anordnung zugrunde, es kann jedoch gleichermaßen auch eine Einphasentakt- oder eine Dreiphasentakt-CCD-Anordnung verwendet werden. Die Steuerschaltung 22 empfängt die Signale T_, T _c und t₃; sie kann entsprechend ohne weiteres auf drei ZeitSteuerungen und Wellenformen basierende Impulse0 „ erzeugen. Das Speicherzeitintervall t₁ und das Auslesezeitintervall· t^ werden in der Zeitsteuerungsschaltung S^ eingestellt, die ohne weiteres den Impuls T_c und einen Impuls, der das Ende des Intervalls t_ anzeigt, erzeugen kann.

Die obige Erläuterung betrifft die hauptsächlichen

Betriebsabläufe. Im erläuterten Ausführungsbeispiel sind die Frequenzen der Takte 0₁ und 0„ im Speicherintervall t,, von denen in den Intervallen t., (und t.) verschieden. Die Frequenz f„ im Intervall t.. ist höher festgelegt als die Frequenz f.. in den Intervallen t, (und t»); zB ist f₁ = 500 kHz und f„ = 2 MHz. Die Frequenzen f. und f₂ werden durch die Steuerschaltung 2J3 erzeugt. Mit dieser Anordnung wird die Beseitigung verfälschender Daten bzw Ladungen, die nach dem Stand der Technik die Zeit t_ erforderte, auf die Zeit t_ß, die kürzer als die Zeit t_ ist, reduziert. Da die Speicherzeit verkürzt wird, kann die Lichtmenge bzw Lichtstärke beim Lesen der Daten erhöht und die Lesegeschwindigkeit vergrößert werden.

Die Erfindung ist ferner nicht auf die im erläuterten Ausführungsbeispiel verwendete Zweiphasentaktung beschränkt. Die Steuerschaltung 2^ kann zwei Frequenzgeneratoren für f₁ und f_? umfassen, die bei bzw durch t., t, und t. geschaltet werden. Alternativ kann auch ein Frequenzteiler vorgesehen werden.

Gemäß der Erfindung können die ausgelesenen Daten, die die Daten auf der Vorlage korrekt wiedergeben, mit verkürzter Speicherzeit erzeugt werden.

Leerseite

Claims

3H4213 BEETZ-LAMPRECHT-BEETZ Patentanwälte Steinsdorfstr. 10 · D-8000 München 22 Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt Telefon (089) 227201 - 227244 - 295910 Dipl. Ing. R. BEETZ sen Talon 522 048 Toloomimn Allpaloiil MUnnhoti I)IpI. Iu(J. K. LAMt3TOCHI Dr.-Ing. R. BEETZ jr. Rechtsanwalt Dipl.-Phys. Dr. jur. U. HEIDRICH 81-33.OOOP Dr.-Ing. W. TIMPE Dipl.-Ing. J. SIEGFRIED Priv.-Doz. Dipl.-Chem. Dr. r.er. nat. W. SCH MITT-FUMIAN 6. November 1981 Ansprüche

1.) Photoelektrischer Wandler mit einer lichtempfindlichen Zellenanordnung, einem Übertragungsgatter und einem Analog-Schieberegister, in dem ein zu lesendes Muster über jede Abtastlinie abgetastet wird, um die ausgelesenen Daten in der Zellenanordnung parallel zu speichern, die gespeicherten Datenladungen über das Übertragungsgatter zum Analog-Schieberegister übertragen werden und die übertragenen Datenladungen durch Verschiebung des Inhalts des Analog-Schieberegisters durch Taktimpulse ausgeschoben werden,

dadurch gekennzeichnet , daß

- in jedem Abtastlinien-Intervall zu Beginn des Intervalls das Übertragungsgatter (17) für ein Speicherzeit-Tntervall, das zur Speicherung der Ladungen in der lichtempfindlichen Zellenanordnung (16) notwendig ist, gesperrt wird,

- das Übertragungsgatter (17) nach dem Speicherzeit-Intervall zur übertragung der in der Zellenanordnung (16) gespeicherten Ladungen zu dem Analog-Schieberegister (18) geöffnet wird,

- nach der Übertragung der Ladungen die Taktimpulse zum Ausschieben der übertragenen Ladungen auf das Analog-Schieberegister (18) gegeben werden und

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- das Übertragungsgatter (17) nach der Verschiebung der Ladungen geöffnet wird, so daß die durch die Zellenanordnung (16) erfaßten Ladungen als unnötige Daten über das Übertragung^gatter (17) und das Analog-Schieberegister (18) beseitigt werden.

2. Photoelektrischer Wandler mit einer lichtempfindlichen CCD-Zellenanordnung, einem Übertragungsgatter und einem Analog-SchieberogisLer, in dem oine zu lesende Vorlage abtastlinienweise abgetastet wird, um die ausgelesenen Daten parallel in der CCD-Zellenanordnung zu speichern, die gespeicherten Datenladungen über das übertragungsgatter zu dem Analog-Schieberegister übertragen werden und die übertragenen Datenladungen durch Verschiebung des Inhalts des Analog-Schieberegisters durch Taktsignale ausgeschoben werden,

dadurch gekennzeichnet,

daß in jeder AbLastiinien-Periode die Frequenz der Taktsignale, die während der Speicherzeit zur Speicherung der ausgelesenen Daten in der CCD-Zellenanordnung (16) auf das Analog-Schieberegister (18) gegeben werden, höher eingestellt wird, als die Frequenz der Taktsignale, die während einer anderen Zeitperiode als der Speicherzeit auf das Analog-Schieberegister (18) gegeben werden.

3. Photoelektrischer Wandler,
gekennzeichnet durch

einen CCD-Wandler (5) mit einem eine Anzahl von Bildzellen aufweisenden Bilddetektor (16),

einem Schieberegister (18) zum parallelen Empfang, von Bildsignalen von den Bildzellen und zur Erzeugung eines seriellen Ausgangssignals und mit einem Übertragungsgatter (17) zur parallelen Verbindung der Bildzellen mit dem Schieberegister (18),

eine erste Steuerschaltung (7), die das Übertragungsgatter (17) während einer ersten Periode zur Speicherung der Bildsignale sperrt, während einer zweiten Periode zur Übertragung der Bildsignale zum Schieberegister (18) öffnet, während einer dritten Periode zum Verschieben des Inhalts des Schieberegisters (18) zur Erzeugung eines Ausgangssignals davon sperrt und es während einer vierten Periode öffnet, wobei die erste, zweite, dritte und vierte Periode in dieser Reihenfolge wiederholt ablaufen, und

eine zweite Steuerschaltung (23) zum Verschieben des Inhalts des Schxeberegxsters (18) mit einer ersten Frequenz (f..) mindestens während der dritten Periode und zum Verschieben des Inhalts des Schxeberegxsters (18) mindestens während der ersten Periode mit einer zweiten Frequenz (f„), die höher ist als die erste Frequenz (f.).