DE2834761C2

DE2834761C2 - Steuerschaltung für eine Bildaufnahmeeinrichtung

Info

Publication number: DE2834761C2
Application number: DE2834761A
Authority: DE
Inventors: Norio Tokio Koike; Masahuru Kubo; Shusaku Hachioji Tokio Nagahara
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-08-10
Filing date: 1978-08-08
Publication date: 1982-04-01
Also published as: JPS585627B2; NL7808186A; JPS5429517A; DE2834761A1; CA1111549A; GB2002618B; FR2400296B1; US4212034A; FR2400296A1; GB2002618A

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Gattung jo zur »verschachtelten« Abtastung der in einer Bildaufnahmeeinrichtung vorliegenden optischen Information. Die »Verschachtelung« der Abtastung besteht dabei darin, daß immer jeweils zwei aufeinanderfolgende Matrixzeilen der Bildaufnahmeeinrichtung gleichzeitig j> abgetastet werden. Eine derartige Abtastung ergibt eine sehr hohe Bildqualität.

Bei solchen Steuerschaltungen zur verschachtelten Abtastung einer Bildaufnahmeeinrichtung kommt es auf die Realisierung der Schaltung mit möglichst wenig Bauelementen an. Eine Abtast-Steuerschaltung, die für jede einzelne Matrixzeile eine große Anzahl von Schaltungselementen benötigt, beschränkt den minimalen Abstand zwischen den einzelnen Matrixzeilen, damit die Dichte der in der Matrix angeordneten Wandlerelemente und somit das Auflösungsvermögen der Bildaufnahmeeinrichtung.

Die aus Fig. 7 der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 28 30 911 bekannte Steuerschaltung der eingangs bezeichneten Gattung kommt mit einer minimalen Anzahl von vier MOSFET-Schaltern zur Ansteuerung jeweils zweier aufeinanderfolgender Matrixzeilen aus und gestattet es daher, die Matrixzeilen mit geringem Abstand voneinander anzuordnen und dadurch ein hohes Auflösungsvermögen zu erreichen.

Bei der bekannten Steuerschaltung werden die MOSFET-Schalter an ihren Gate-Elektroden mit den Halbbildsignalen beaufschlagt, während die Ausgänge der Vertikai-Tasteinrichtungen über die Source-Drain-Strecken der MOSFET-Schalter mit den Matrixleitun- _bo gen verbunden sind. Die von den Vertikai-Tasteinrichtungen abgegebenen Tastimpulse liegen bei dieser Schaltungsweise an der gesamten Länge der jeweiligen Matrix-Zeilenleitungen. Mit der Größe der Bildaufnahme-Matrix und somit auch der Länge der Matrixleitun- b5 gen steigen die auf diesen Leitungen auftretenden Verluste sowie die Möglichkeit von Kurzschlüssen zwischen den Matrixleitungen und dem Substrat, die durch bei der Herstellung unvermeidbar auftretende nadelfeine Löcher verursacht werden. Derartige Verluste oder gar Kurzschlüsse verursachen Störungen oder Fehler im Abtastbetrieb.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerschaltung der eingangs bezeichneten Gattung derart weiterzubilden, daß sie bei der gewünschten minimalen Anzahl von pro Matrixzeile benötigten Schaltelementen eine störungsfreie verschachtelte Abtastung gestattet

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Patentanspruchs angegeben. Danach enden die Ausgänge der Vertikai-Tasteinrichtungen an den Gate-Elektroden der MOSFET-Schalter, so daß die auf den Matrixzeilen unvermeidbar vorhandenen Verluste sowie möglicherweise auftretenden Kurzschlüsse den Tastbetrieb selbst nicht beeinträchtigen. Aus dem gleichen Grund kommen die Vertikai-Tasteinrichtungen gleichzeitig mit einem geringeren Energiebedarfaus.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen

F i g. 1 ein Schaltbild eines Teils einer Bildaufnahmeeinrichtung mit zugehörigen Horizontal- und Vertikal-Schalteinrichtungen sowie Horizontal- und Vertikai-Tasteinrichtungen zeigt, während

F i g. 2 ein Diagramm der auf verschiedenen Leitungen der Schaltung nach F i g. 1 auftretenden Signale wiedergibt.

In F i g. 1 ist der Einfachheit halber nur eine Matrixspalte der Bildaufnahmeeinrichtung gezeigt. Mit 1 ist eine Horizontal-Tasteinrichtung bezeichnet, die Tastimpulse zum Ein- und Ausschalten von Horizontal-Schalteinrichtungen bildenden MOS-Feldeffekttransistoren (im folgenden kurz als »MOSTs« bezeichnet) 2 liefert. 3 bezeichnet eine Vertikal-Tasteinrichtung. 4-1, 4-2, 4-3 und 4-4 sind Verschachtelungs-Umschalter (im folgenden kurz als »Schalter« bezeichnet). Auch diese Schalter bestehen gemäß F i g. 1 aus MOSTs, deren Gate-Elektroden mit den Ausgängen QyI, Oy 2... OyM der Vertikai-Tasteinrichtungen 3 verbunden sind. Die Drain-Elektroden der Schalter 4-1 ...4-4 sind mit den Matrixleitungen Lv i,

Lv2... L\{2M-\)... Lv(2M+ 1) verbunden. Über die Source-Elektroden sind die Schalter 4-1... 4-4 an jeweils eine von zwei Leitungen 6, 7 angeschlossen, die von einem (nicht gezeigten) Generator mit einem ersten Halbbildimpuls FV bzw. einem zweiten Halbbildimpuls F2' versorgt werden.

Mit PD 1.1... PD2MX sind die die Wandlerelemente der ersten Matrixspalte bildenden Fotodioden bezeichnet, die die Source-Elektroden von die Vertikal-Schalteinrichtungen bildenden MOSTs 5 benützen. Die MOSTs 5 sind mit ihren Drain-Elektroden an die betreffende Matrix-Spaltenleitung oder Vertikalsignal-Ausgangsleitung Ly 1 sowie mit ihren Gate-Elektroden an die Matrix-Zeilenleitungen Lv 1 ... Lv{2M+1) angeschlossen. Die Vertikal-Signalausgangsleitungen (Ly I...) sind über jeweils eine zugehörige Horizontal-Schalteinrichtung 2 mit einer gemeinsamen Horizontal-Signalausgangsleitung Lx verbunden.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm der F i g. 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\i, V_}2,... und V,m welche sich in festen Zeitabständen auf die Ausgänge O_vi, O>2, - - - und OyM der entsprechenden Stufen der Schaltung 3 während eines Halbbildes auf der Basis von Taktimpulsen zum Betreiben der Schaltung 3 verschieben. Beim Arbeiten mit der Standard-TV-Frequenz betrag' die Ausgangr/requenz der Abtastimpulse V,i, V_}2,...und VyM 15,73 kHz (64 ^s), und die Wiederkehrfrequenz der Halbbildimpulse Fi und F₂ ist 60 Hz (16,7 ms). Andererseits liefert die Horizontalabtastschaltung 1 Abtastimpulse V_x], V»2, ν_Λι V',4... an die Ausgänge O, i, O, 2, 0,3, 0,4... der einzelnen Stufen der Schaltungseinheiten, die die Schaltung 1 ausmachen. Die Ausgangsfrequenz (fc) der Abtastimpulse V, 1, V, 2, V, ₃, K, ₄... 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 (Tbl) von der Horizontalabtastzeit (64 μ< >) ergibt, durch die Anzahl der Bildelemente dividiert wird

64 - T_B

Eine Lage (X, Y) wird durch die zwei, Vertikal- und Horizontal-Abtastimpulse zugeordnet, und die Lichtsignalladungen, welche die Photodioden PD während einer Halbbildperiode 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 Halbbildimpulse 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 abtastimpulsbeaufschlagten Leitungen (Z.,.,, L_r7UL_vh L₁₄) ... (L,.,2._w-i), L_rt2M)), mit den Ausgängen 0,i, 0,2, Oy₃ ... bzw. O,,i,der Stufen der Vertikalabtastschaltung gekoppelt. Im ersten Halbbild werden dementsprechend Summensignale (S\ 1 + S₂ 1), (S\ ₂ + S\ ₂), (Sj 3 + S₂ ₃), (S\ 4 + S₂ ₄)... zugehöriger zwei Photodioden (PD₁₁, PD₂^), (PD₁₂, PD₂.₂), (H),.,, PD₂₃), (/©,,4, PD₂₄) ... sequentiell auf die gemeinsame Signalausgangsleitung L_x während der Zeit abgenommen, in der der Vertikalabtastimpuls '/,., angelegt wird.

Summensignale (S₃ , + S₄ ,), (S] ₂ + S\ 2). (S_{3 3} + S\ 3), (S] 4 + S_{4 4}) ... der Photodioden (PD₃ ,, PZ)₄ ,), (/©3,2,PD₄,;,), (PZ)₃.3, PZ)₄.3), (PD₃₄, PZ)₄.₄) ... werden sequentiell auf die gemeinsame Signalausgangsleitung L_x in der Zeitdauer abgenommen, in der der Abtastimpuls V_y2 angelegt ist. Summensignale (S_2h,-, , + S₂X₁ \), (S₂U- 12 + S₂A₁^X ($2 ,W-1.3 + S_2M3), (S_2M- i₄ + S₂-,,.,,) ... der Photodioden (ΡΖ)_2Λ/-ι ,, PD_2MA), (ä^v-i.j, PD₂U₂), (PZ)_2Ai_,,₃, /D₂JHj), (PZ)_2W_|4, PD₂U₄) ... werden sequentiell auf die gemeinsame Signalausgangsleitung L_x in der Zeitdauer abgenommen, in der eier Abtastimpuls K₁ „angelegt ist. Auf der anderen Seite wird im zweiten Halbbild der zweite Halbbildimpuls F₂ aufdi» 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 nichtleitenden Zustand gehalten), und ein Paar von abtastimpulsbeaufschlagten Lei-tungen (L₀, L_x,), (Z.,₄, Z,₅)... (Z,,, _Λ> £-,: ν- ι) werden

ι» auf die entsprechenden Ausgänge 0,,, 0_}2, O₁₃ ... O ,, der Stufen der Schaltung 3 gelegt. Im zweiten Halbbild werden dementsprechend durch ähnliche Vorgänge, wie sie im Zusammenhang mit dem ersten Halbbild erläutert wurden, Summensignale (Si , + S₃ ,), (Si ι +

r. Si:), (S]_-3 + Sj_-3), (S]_-4 + S{₄) ... sequentiell auf die Signalausgangsleitung L _λ in der Zeitdauer des Anlegens des Abtastimpulses Κ,ι gelegt. Summensignale (S₄ , + Si₁), (Si₂ + Si₂), [Si₃ + S;_-3), (Sl₄ + Si,)... werden sequentiell auf die Signalausgangsleitung L_x in der

.11 Zeitdauer des Anlegens des Abtastimpulses V_a abgenommen. S'jmmensignale (S]_n, _t + Si₁/+1.1), (i'iw.2 + •S2.1/+ 1.2K (-S₂Ai.3 ⁺ ^2U+1.3)» (-^2.1/.4 ⁺ S₂M- I_-4) ·· · werden sequentiell auf die Signalausgangs-leitung Z_n in der Zeitdauer des Anlegens des Abtastimpulses K, _w abge-

2Ί nommen.

Entsprechend obiger Vorgänge werden Bildelemente in der (2M+ 1 )-ten Reihe 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 (2Λ·/+ 1)-ten Reihe optische Information speichern doppelt so groß, und es erscheinen Signale, die größer als diejenigen von Bildelementen in anderen Reihen sind. Hinsichtlich dieser Signale ergibt sich kein Problem, weil die Auswahlzeit sowohl für die erste als

.π auch für die (2A/+l)-te Reihe innerhalb der für jedes Halbbild vorgesehenen Vertikalaustastzeit (üblicherweise ungefähr 3 ms = üblicherweise ungefähr 40 Abtastzeilen) abgedeckt werden kann.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Schaltung muß, wenn das

4(i Auslesen der letzten Photodiode einer gewählten Zeile beendet ist, der Schalter dieser ausgelesenen Photodiode in den nicht-leitenden Zustand zurückgeführt werden, damit die Photodiode die optische Information speichern kann, die in der nächsten Halbbildperiode eingeht, und die Spannung der entsprechenden tastimpuls-beaufschlagten Leitung Lv muß auf den »O«-Pegel zurückgeführt werden. Wie in dem Diagramm nach F i g. 2 gezeigt, müssen die Spannungen der Halbbildimpulse FY und F2' eine bestimmte Zeitdauer TF, bevor die »1«-Pegeldauer der Abtastimpulse VyX, Vy2, ...und VyM enden, zum »O«-Pegel gemacht werden. Die Zeitdauer TF 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 \&) liegt, die jede Horizontalabtastperiode vorgesehen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Steuerschaltung für eine von einer Matrix aus photoelektrischen Wandlerelementen (PD 1.1,...) bestehende Bildaufnahmeeinrichtung, mit Horizontal- und Vertikal-Schalteinrichtungen (2, 5) sowie Horizontal- und Vertikai-Tasteinrichtungen (1, 3) zur Steuerung der entsprechenden Schalteinrichtungen (2, S), wobei die Vertikai-Tasteinrichtungen (3) über aus jeweils vier mit ihren Drain-Elektroden (D) an Leitungen (Lv \...) der Matrix ange^cchlossenen MOSFET-Schaltern (4-1... 4-4) bestehende Schaltstufen (4) jeweils zwei aufeinanderfolgender Matrixleitungen (Lvt...) ansteuern, und wobei zwei der vier MOSFET-Schalter (4-1, 4-2) durch ein erstes Halbbildsignal (Fi) und die anderen beiden MOS-FCT-Schalter (4-3, 4-4) durch ein zweites Halbbildsignal (F2) betätigbar sind, dadurch gekennzeichne t, daß die MOSFET-Schaiter (4-1... 4-4) an ihren Source-Elektroden (S) mit den Halbbildsignalen (Fi, F2) beaufschlagbar und mit ihren Gate-Elektroden (G) an die Vertikai-Tasteinrichtungen (3) angeschlossen sind.