DE2650475C2 - Verfahren und Anordnung zum Betreiben eines Bildabtasters mittels eines Festkörper-Bildaufnehmers - Google Patents

Description

Der so erhaltene, photoempfindliche CdS-Halbleiterkörper weist sowohl geringe elektrische Leitfähigkeit als auch eine größere Anzahl von Trapzentren in oberflächennahen Bereichen auf. Diese Eigenschaften sind zur Verwendung als hier in Frage kommender Speicher zweckmäßig, wobei Licht auf einen derartigen Halbleiterkristall zur Einwirkung gebracht wird, um die hierin enthaltenen Elektronen anzuregen, so daß einige von ihnen an Fremdatomstellen im CdS-Halbleiterkristall eingefangen werden. Im Anschluß an diese Lichtanregung wird dem CdS-Halbleiterkristall ein hochfrequenter Impuls mit Frequenzen im Bereich von 10² MHz bis 10⁵ MHz zugeführt, der in eine Schallwelle gleicher Frequenz umgesetzt wird. Die sich im CdS-Halbleiterkristal! ausbreitende Schallwelle beeinflußt jedoch nicht die durch das Anregungslicht herbeigeführte Ladungsträgertrennung. Während der Einwirkungsdauer des sich ausbreitenden Schallwellenimpulses wird der CdS-Halbleiterkristall dem Feld eines zweiten, an den CdS angelegten, hochfrequenten Impulses ausgesetzt. Das mit der im CdS-Halbleiterkristall ausgelösten Schallwelle einhergehende, elektrische Feld des ersten hochfrequenten Eingangssignalimpulses tritt mit dem elektrischen Feld des zweiten Eingangssignalimpulses derart in Wechselwirkung, daß- die eingefangenen Elektronen in ein Raumladungsmuster umverteilt werden, das in seiner räumlichen Verteilung der Ladungsträger dem Amplitudenverlauf der durch den ersten hochfrequenten Eingangssignalimpuls ausgelösten Ultraschallwelle entspricht. Dementsprechend wird also die in einem oder in beiden hochfrequenten Eingangssignalimpulsen enthaltene Information im durch die angeregten Elektronen gebildeten Raumladungsmuster gespeichert. Die derart im CdS-Halbleiterkristall gespeicherte Information läßt sich auslesen, wenn ein dritter hochfrequenter Impuls zugeführt wird, der die im Raumladungsmuster vorliegende Elektronenverteilung veranlaßt, eine Ausgangsschallwelle in Rückwärtsrichtung relativ zur Ausbreitungsrichtung der Eingangsschallwelle zusammen mit der zuvor gespeicherten Information abzugeben. Mit Hilfe des auf der CdS-Halbleiterkristall angebrachten Umsetzerbelages läßt sich so die zuvor gespeicherte Information erfassen.

Zur Ausbildung des Raumladungsgitters im CdS-Halbleiterkristall erzeugt der erste hochfrequente Eingangsimpuls über den piezoelektrischen Effekt eine elastische Welle in Form von Phononen. Während der Einwirkung des zweiten hochfrequenten Eingangssignalimpulses entspricht die elektrische Gesamtfeldstärke im CdS-Halbleiterkristall der Summe aus dem piezoelektriscnen Feld, hervorgerufen durch die vom ersten hochfrequenten Eingangssignalimpuls ausgelöste elastische Welle und dem durch den zweiten hochfrequenten Signalimpuls angelegten elektrischen Feld.

Die Wahrscheinlichkeit für von Zuständen der Trapzentren ausgehende, feldinduzierte Tunnelung ist eine Funktion der obenerwähnten elektrischen Gesamtfeldstärke. Wenn hierdurch auch in gewisser Weise eine zeitliche Unabhängigkeit gegeben ist, so liegt doch, bedingt durch die Raumladungsverteilung der an den Trapzentren eingefangenen Elektronen, eine räumliche Abhängigkeit vor. Das mit dem zum Auslesen angelegten, dritten, hochfrequenten Impuls einhergehende, elektrische Feld wirkt derart auf das Raumladungsgitter ein, daß ein,; sich rückwärts sowie vorwärts ausbreitende Ausgangsschallwelle ausgelöst wird, die sich mittels an der CdS-Halbleiterkristalloberfläche angebrachten Schallaufnahme-Umsetzerbelägen erfassen läßt. Unter der Einwirkung einer sich vorwärts ausbreitenden, elastischen Welle im CdS-Halbleiterkörper, welche piezoelektrisch an der Halbleiterkristalloberfläche durch Anlegen des hochfrequenten Leseims pulses ausgelöst wird, ergibt sich außerdem, daß das Raumladungsgitter ein homogenes elektrisches Feld herbeiführt.

Unter Anwenden oben beschriebener Anordnungen und Verfahren besteht nun die Aufgabe der Erfindung

ίο darin, einen bei Raumtemperatur betriebsbereiten Festkörper-Bildaufnehmer zu schaffen, der relativ einfach ist und es bei hoher Bildauflösung gestattet, hierauf projizierte Bildinformation, die auch farbig vorliegen kann, in hochfrequente Signale umzuwandeln,

)5 so daß anschließend unmittelbare Übertragung über einen Daten-Übertragungskanal ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, wie es dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist. Die dem erfindungsgemäßen Festkörper-Bildauf nehmer inhärente Verzögerungseigenschaft der sich hierin ausbreitenden Oberflächenschallwellen wird zum seriellen Auslesen der auf den Festkörper-Biidaufnehmer projizierten Bildinformation ausgelöst. Das Bildauflösungsvermögen wird dabei unter Ausnutzen von Phononenechos durch Bandbreite und Oberflächenschallgeschwindigkeit bestimmt. Da das über dem Festkörper-Bildaufnehmer angelegte HF-Feld mit dem durch eine Schallwelle je nach Vorliegen oder Fehlen von Ladungen im Raumladungsgitter in unterschiedlichen Beträgen ausgelösten, elektrischen Wechselfeld in Wechselwirkung tritt, sowie von der jeweiligen Ladungsmenge pro Raumeinheit in der Wechselwirkungszone des piezoelektrischen Substrats abhängig ist, ermöglicht die Erfindung sowohl voneinander getrennte als auch miteinander vermengte piezoelektrische und halbleitende Eigenschaften aufweisende Substanzen zum Erzielen der parametrischen Wechselwirkung zu verwenden, um eine derartige Ausgangsschallwelle auslösen zu können.

In dem Ausmaß, wie der photoempfindliche Halbleiterkörper zu besetzende und zu entladende Trapzentren aufweist, gestattet der erfindungsgemäße Festkörper-Bildaufnehmer auch Langzeitspeicherung eines der Bildinformation entsprechenden Ladungsmusters im photoempfindlichen Halbleiterkörper.

Gegenüber den obengenannten US-Patentschriften 38 26 865 und 38 26 866 unterscheidet sich der erfindungsgemäße Festkörper-Bildaufnehmer in vorteilhafter Weise wie folgt:

a) Gemäß beiden Patentschriften moduliert ein transversales elektrisches Feld die Eigenschaften des photoempfindlichen Halbleiters, der dann entsprechend das Dämpfungsmaß der zum Auslesen verwendeten Schallwelle gemäß dem durch die Bildinformation festgelegten Ladungsmuster bestimmt Demgegenüber steht das transversale hochfrequente elektrische Feld gemäß der Erfindung direkt in parametrischer Wechselwirkung mit der zum Auslesen dienenden Schallwelle, wenn ein durch die Bildinformation hervorgerufenes Raumladungsmuster vorliegt

b) Gemäß den obengenannten US-Patentschriften verhindert das angelegte elektrische Feld die Modulation der zum Auslesen dienenden Schallwelle. Demgegenüber wird gemäß der Erfindung eine sich rückwärts ausbreitende Elastizitätswelle ausgelöst, deren Amplitude durch das auf die

Halbleiteroberfläche projizierte Lichtintensitätsmuster moduliert ist. Diese Rückwärtsschallwelle entsteht durch parametrische Wechselwirkung zwischen sich in Vorwärtsrichtung ausbreitender Schallwelle und angelegtem hochfrequenten Wechselfeld. Die Stärke der hierdurch bedingten parametrischen Kopplung ist dabei proportional dem auf die Halbleiteroberfläche projizierten Lichtintensitätsmuster.

c) Während in den vorgenannten US-Patentschriften die zum Auslesen dienende Schallwelle dem auf die Halbleiteroberfläche projizierten Lichtintensitätsmuster erst dann ausgesetzt wird, wenn das angelegte elektrische Feld abgeschaltet ist, ergibt sich hierbei gemäß der Erfindung keine parametrische Wechselwirkung und infolgedessen auch keine Ausbildung einer sich nach rückwärts ausbreitenden Ausgangsschallwelle, die mit der Bildinformation moduliert ist.

Der erfindungsgemäße Festkörper-Bildaufnehmer läßt sich sowohl zu zeilenweiser Abtastung als auch für zweidimensionale Bildabtastung ausbilden. Werden lineare Festkörper-Bildaufnehmer jeweils so ausgelegt, daß sie nur für einen bestimmten, vorgegebenen Spektralbereich des sichtbaren Spektrums empfindlich sind, dann läßt sich auch Aufnahme und Erfassung farbiger Bildinformation durchführen.

Vorteilhafte Weiterbildung und Ausgestaltung der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anschließend anhand einer Ausführungsbeispielsbeschreibung mit Hilfe unten aufgeführter Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. IA eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Bildabtasters gemäß der Erfindung,

F i g. 1B eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Bildabtasters gemäß der Erfindung,

F i g. IC die Kurve eines zeitabhängigen Amplitudenverlaufs für ein elektrisches Ausgangssignal am linken Umsetzerbelag des Festkörper-Bildaufnehmers in Fig. IA im Ansprechen auf die bildbedingten, räumlichen Intensitätsschwankungen entsprechend dem Amplitudenverlauf 14 in F i g. IA,

F i g. 1D die Kurve eines Amplitudenverlaufs eines elektrischen Ausgangssignals am rechten Schallaufnahme-Umsetzerbelag, ebenfalls im Ansprechen auf den in F i g. IA gezeigten Amplitudenverlauf 14,

Fig.2 eine graphische Darstellung mit zeitlichem Ablauf der art den beireffeiiuen Uinseizerbeiägen auftretenden Signale bei Verwenden eines einzigen Umsetzerbelags für Schallgebung und Schallaufnahme,

Fig.3A und 3B graphische Darstellungen zur Erläuterung eines jeweiligen Auslesevorgangs nach vorherigem Speichern der Bildinformation, wobei nach Fig.3A das elektrische Ausgangssignal am linken Umsetzerbelag und nach Fig.3B das elektrische Ausgangssignal am rechten Umsetzerbelag betroffen ist,

F i g. 4A eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei Umsetzung von in zwei Zeilen zugeführten parallelen Eingangsschallwellen in eine serielle elektrische Ausgangsschallwelle unter vorheriger Speicherung der Bildinformation Anwendung findet,

Fig.4B eine graphische Darstellung für eine Kurve des zeitabhängigen Amplitudenverlaufs einer vom Ausführungsbeispiel 4A abgegebenen, elektrischen Ausgangssignalfolge.

Zur Bildabtastung gemäß der Erfindung dient z. B. ein Festkörper-Bildaufnehmer 15 (Fig. IA), bestehend aus einem piezoelektrischen Substrat 34 mit darüberliegendem, zwischen auf dem piezoelektrischen Substrat 34 angebrachten Umsetzerbelägen 44 und 52 angeordnetem photoempfindlichem Halbleiterkörper 14, auf den ein dem abzutastenden Bild in Form des Objekts 12 entsprechendes Lichtintensitätsmuster mit räumlichen Intensitätsschwankungen gemäß dem Amplitudenverlauf 14 projiziert wird, so daß die Besetzung von Fremdatomzuständen in Trapzentren des photoempfindlichen Halbleiterkörpers 34 in ihrer Dichte entsprechend dem hierauf projizierten Lichtintensitätsmuster variiert. Der Bildabtastungsvorgang beruht auf parametrischer Wechselwirkung einer sich im piezoelektrischen Substrat 34 vorwärts ausbreitenden Eingangsschallwelle mit einem sowohl über photoempfindlichen Halbleiterkörper 14 als auch piezoelektrisches Substrat 34 an impulsmäßig angelegten, hochfrequenten, elektrischen Feld. Aufgrund der parametrischen Wechselwirkung des durch die Eingangsschallwelle ausgelösten Elastizitätsfeldes mit dem angelegten, hochfrequenten, elektrischen Feld entsteht als Ausgangsschallwelle unter anderem eine sich nach rückwärts ausbreitende Schallwelle, deren Amplituden durch die jeweilige Dichteanzahl der in den Trapzentren besetzten Fremdatomzustände, so daß das elektrische Ausgangssignal des die Ausgangsschallwelle aufnehmenden Umsetzerbelags entsprechend dem Lichtintensitätsmuster 14 moduliert ist. Es wird dabei vorausgesetzt, daß das vom Objekt 12 auf den photoempfindlichen Halbleiterkörper 20 projizierte Lichtintensitätsmuster zeilenweise abgetastet wird, wobei jede Zeile aufeinanderfolgend dem Abtastvorgang unterworfen wird. Wie weiter unten noch ausgeführt, ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung auch eine flächenhafte Abtastung mit Hilfe eines Festkörper-Bildaufnehmers gemäß der Erfindung möglich.

Aufgrund parametrischer Wechselwirkung wird aber im Ansprechen auf die Eingangsschallwelle nicht nur eine sich nach rückwärts ausbreitende Ausgangsschallwelle, sondern auch eine sich nach vorwärts ausbreitende Ausgangsschallwelle erzeugt. Beide Ausgangsschallwellen lassen sich durch die an den Enden des piezoelektrischen Körpers 34 angebrachter. Umsetzerbeläge 44 und 52 erfassen. Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens genügt an sich jedoch ein einziger Umsetzerbelag 44, der an der linken Seite des piezoelektrischen Substrats 34 angebracht ist, als Schallgeber zum Einkoppeln der Eingangsschallwellen und zur Schallaufnahme der in elektrische Signale umzusetzenden Ausgangsschallwelle.

Im einzelnen ist zum Betrieb des Bildabtasters eine im vorliegenden Falle ein transparentes Objekt 12 beleuchtende Lichtquelle 10 erforderlich, um das schematisch dargestellte Lichtintensitätsmuster 14 mit seinen Maxima XA, 2Λ 3A 4Λ mittels der angedeuteten Lichtstrahlen 22, 24, 26, über einen transparenten, oberhalb des photoempfmdlicnen Halbleiterkörpers 20 liegenden Feldbelag 28, auf die Halbleiteroberfläche zu projizieren. Der transparente Feldbelag' 28 ist über Leitung 30 mit dem HF-Feld-Schwingungsimpuls-Ge-

nerator 32 verbunden, der andererseits an Masse liegt, so daß sich im Zusammenwirken mit einem zweiten, über Leitung 40 ah Masse hegenden Feldbelag 36 ein impulsförmiges HF-Feld über dem Festkörper-Bildauf-

nehmer 15 transversal zur Ausbreitungsrichtung der sich im piezoelektrischen Substrat 34 ausbreitenden Schallwellen anlegen läßt. Feldbeläge, Halbleiterkörper und piezoelektrisches Substrat sind mit jeweiligem Abstand zueinanderliegend dargestellt. Durch entsprechendes Anbringen dielektrischer Schichten lassen sich geringe Abstände zwischen den einzelnen Bauelementen einhalten, wobei lediglich dafür Sorge zu tragen ist, daß der im Strahlengang liegende dielektrische Belag ebenfalls transparent ausgebildet ist.

Am linken äußeren Ende des piezoelektrischen Substrats 34 ist ein Schallwellenabsorber 46 angeordnet. Die Funktion des benachbarten Umsetzerbelags 44 besteht einmal darin, im Ansprechen auf ein über Leitung 50 vom Schwingungsimpuls-Generator 48-i zugeführtes, hochfrequentes, elektrisches Signal im piezoelektrischen Substrat 34 eine entsprechende Eingangsschallwelle auszulösen und andererseits darin, die bei Betrieb des Festkörper-Bildaufnehmers 15 ausgelöste und sich im piezoelektrischen Substrat 34 nach rückwärts ausbreitende Ausgangsschallwelle zu erfassen und in eine entsprechende hochfrequente, elektrische Spannung umzusetzen, die dem ersten Hochfrequenzempfänger 48-1 zugeführt wird.

Alternativ zu dieser Betriebsweise läßt sich an der rechten Kante des piezoelektrischen Substrats 34 ein zweiter Umsetzerbelag 52 anbringen, so daß sich auch eine im piezoelektrischen Substrat 34 ausgelöste, nach vorwärts ausbreitende Ausgangsschallwelle hierdurch erfassen läßt, die nach Umsetzen in ein entsprechendes elektrisches hochfrequentes Signal über Leitung 56 einen zweiten Hochfrequenzempfänger 58 beaufschlagt. Unabhängig davon ist außerdem an der rechten Kante des piezoelektrischen Substrats 34 ein weiterer Schallabsorber 34 angeordnet, so daß dank der an den Substratenden angebrachten Schallabsorber 46 und 54 unerwünschte Schallwellenreflexionen und damit verbunden unerwünschte Schallwellenausbreitung im piezoelektrischen Substrat 34 unterdrückt werden.

Wird zunächst der Betrieb des erfindungsgemäßen Festkörper-Schallaufnehmers 15 mit nur einem Umsetzerbelag nämlich dem linken Umsetzerbelag 44, zur Erfassung einer sich nach rückwärts ausbreitenden Ausgangsschallwelle berücksichtigt, dann lassen sich zwei verschiedene Betriebsweisen der Erfindung unterscheiden. Bei der einen Betriebsweise wird mit Bestrahlen der Oberfläche des photocmpfindüchen Halbleiterkörpers 20 zwecks entsprechender Ladungsträgerverteilung auf hierin enthaltene Trapzentren ein sich im piezoelektrischen Substrat 34 nach vorwärts ausbreitender Eingangs-Schallwellenimpuls über Urnsetzerbelag 44 zusammen mit einem HF-Feld-Schwingungsimpuls an den Feldbelägen 28 und 36 ausgelöst Infolge oben beschriebener, unmittelbar einwirkender parametrischer Wechselwirkung ergibt sich im Ansprechen hierauf eine sich nach rückwärts ausbreitende, mit dem Lichtintensitätsmuster modulierte Ausgangsschallwelle, die sich am Umsetzerbelag 44 erfassen läßt, um ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal auf den Hochfrequenzempfänger 48-2 zu Obertragen. Das Auslösen einer einzigen Eingangsschallwelle und das Erfassen der im Ansprechen hierauf durch parametrische Wechselwirkung sich ergebenden Ausgangsschallwelle stellen dabei unmittelbar aufeinanderfolgende Vorgänge dar.

Bei der zweiten Betriebsweise dient zunächst eine über Umsetzerbelag 44 ausgelöste, sich nach vorwärts ausbreitende Eingangsschallwelle im Zusammenwirken mit einem bei Belichten der photoempfindlichen Halbleiteroberfläche angelegten HF-Feld-Schwingungsimpuls dazu, gewissermaßen ein Raumladungsgitter durch Umverteilen der Ladungsträger in betreffende Trapzentren entsprechend dem hierauf projizierten Lichtintensitätsmuster herbeizuführen. Das auf den photoempfindlichen Halbleiterkörper einwirkende, transversale, elektrische Feld bewirkt eine Ladungsträgerumverteilung entsprechend dem auf den photoempfindlichen Halbleiterkörper projizierten Lichtintensitätsmuster, so daß eine Abbildung des Objektes 12 in Form des Raumladungsgitters gespeichert ist. Zu einem späteren Zeitpunkt, dessen maximaler Abstand zum Anlegen des ersten Eingangsschallwellenimpulses von der Lebensdauer des im photoempfindlichen Halbleiterkörper 20 gespeicherten Raumladungsgitters abhängig ist, wird ein zweiter HF-Feld-Schwingungsimpuls über das Feldbelags-Plattenpaar 28,36 als Transversalfeld an den Festkörper-Bildaufnehmer 15 angelegt, um das Raumladungsgitter zu erregen, so daß sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung ausbreitende Ausgangsschallwellen ergeben. Auch hier wiederum lassen sich eine oder beide Ausgangsschallwellen durch die an den Enden des piezoelektrischen Substrats 34 angebrachte Umsetzerbeläge 44,52 erfassen.

Während bisher davon ausgegangen ist, daß der erfindungsgemäße Festkörper-Bildaufnehmer 15 aus einem besonderen photoempfindlichen Halbleiterkörper 20 und einem besonderen piezoelektrischen Substrat 34 besteht, läßt sich gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1B auch ein integrierter Festkörper vorsehen, in welchem die Oberfläche 42ß und der eigentliche Festkörper in Form eines halbleitenden piezoelektrischen Substrats 345 die entsprechenden Rollen von photoempfindlicher Halbleiteroberfläche und piezoelektrischem Substrat übernehmen. In jeder anderen Hinsicht ist der Festkörper-Bildaufnehmer 15ß in F i g. 1B identisch mit dem Festkörper-Bildaufnehmer 15 in Fig. IA. Die in das halbleitende piezoelektrische Substrat 34ß mit Hilfe des Umsetzerbelags 44ß eingegebene Eingangsschallwelle wirkt an der Bildaufnahmefläche auch hier wiederum zugleich mit dem elektrischen Transversalfeld, hervorgerufen durch den entsprechend zugeführten HF-Feld-Schwingungsimpuls vom HF-Feld-Schwingungsimpuls-Generator 32B über Feldbelagspaar 2SB und 36ß, ein. Aufgrund parametrischer Wechselwirkung ergibt sich auch hier wie bei der ersten Betriebsweise eine sich nach rückwärts ausbreitende Ausgangsschallwelle mit aufmodulierter Bildin-

formation, die sich durch Umsetzerbelag 445 erfassen läßt, je nach dem ir.it der Bildabtastung zu verfolgenden Zweck lassen sich also gemäß der Erfindung zwei Ausführungsformen vorsehen, wovon eine, nämlich die mit vom piezoelektrischen Substrat getrennt vorgese-

henen Halbleiterkörper, gewisse Justierungen zum Abtasten gestattet Außerdem kann je nach Ausführungsform die Betriebsweise auf eine akustische Oberflächenwelle oder auf die Ausbreitung einer Körperschallwelle gestützt werden.

Fig. IC zeigt den zeitabhängigen Kurvenverlauf eines als Beispiel dargestellten elektrischen Ausgangssignals, wie es sich am Ausgang des Umsetzerbelags 44 (Fig. IA) mit den Maxima IC 2C 3C 4C(Fig. IC) entsprechend den auf die Halbleiteroberfläche projizierten Lichtintensitätsschwankungen in räumlicher Abhängigkeit von den Maxima IA, 2A, 3A, 4A des Lichtintensitätskurvenverlaufs 14 (Fig. IA) einstellt

_v Das Signaldiagramm entsprechend dem Kurvenverlauf

nach F i g. 2 umfaßt den Zeitraum, während dem die Eingangs- und Ausgangssignale am linken Umsetzerbelag 44 am linken Ende des piezoelektrischen Substrats 34 (Fig. 1) auftreten. Gemäß diesem Kurvenverlauf wird die Bildinformation auf die photoempfindliche Halbleiteroberfläche während oder kurz vor Eintreffen der Eingangsschallwelle vom Umsetzerbelag 44 bei gleichzeitigem Anlegen des HF-Feld-Schwingungsimpulses als parametrisches Pumpfeld über dem photoempfindlichen Halbleiterkörper 20 und piezoelektrischen Substrat 34 projiziert. Die parametrische Wechselwirkung zwischen der Eingangsschallwelle und dem Pumpfeld führt, wie bereits erläutert, zu einer sich nach rückwärts ausbreitenden Ausgangsschallwelle, und zwar mit Amplituden in denjenigen Gebieten, in denen jeweils eine starke Lichtintensität im aufprojizierten Lichtintensitätsmuster vorgelegen hat. Diese sich nach rückwärts ausbreitende Ausgangsschallwelle enthält dann die so umgesetzte Bildinformation.

Beim Auslesen der gespeicherten Information, was sowohl im Ansprechen auf den gleichen Eingangsschallwellenimpuls oder auf einen zweiten, später angelegten Eingangsschallwellenimpuls erfolgen kann, werden, wie gesagt, sowohl eine sich vorwärts als auch eine sich rückwärts ausbreitende Ausgangsschallwelle erzeugt. Beide Ausgangsschallwellen sind mit der gespeicherten Information moduliert und lassen sich demgemäß sowohl durch den Umsetzerbelag 44 als auch durch den Schallaufnahme-Umsetzerbelag 52 erfassen. Bei oben im einzelnen beschriebener erster Betriebsweise soll die sich rückwärts ausbreitende Ausgangsschallwelle im Ansprechen auf die angelegte Eingangsschallwelle mehr oder weniger unverzögert erzeugt werden, also nicht einer irgendwie gearteten Informationsspeicherung unterworfen werden.

Die Betriebsweise mit Informationsspeicherung soll anhand der graphischen Darstellung nach F i g. 3A unter Verwenden der Ausführungsbeispiele nach F i g. 1A und F i g. 1B zwecks Erhaltens eines die Bildinformation enthaltenden, elektrischen Ausgangssignals aus dem Festkörper-Bildaufnehmer 15 bzw. i5A beschrieben werden, wobei die Bildinformation in Form eines Raumladungsgitters als quasi-Permanentform im photoempfindlichen Halbleiterkörper 20 bzw. im photoempfindlichen piezoelektrischen Halbleitersubstrat 34ß gespeichert vorliegt Bei einer derartigen Betriebsweise ergeben sich vier charakteristische Zeitabschnitte, wie sie in Fig.3A angedeutet sind. Es handelt sich dabei zunächst um den mit dem an den Umsetzerbelag 44 angelegten Eingangsschwingungsimpuls 62 einhergehenden Zeitraum, der von dem den HF-Feld-Schwingungsimpuls begleitenden Zeitraum 64 gefolgt wird, dem seinerseits der Zeitraum 66 folgt, der für den zweiten HF-Feld-Schwingungsimpuls eingeräumt ist, wobei zum Abschluß der Zeitraum 68 vorliegt, der das am linken Umsetzerbelag auftretende elektrische Ausgangssigna] mit der hierin enthaltenen Bildinformation aufweist Die sich nach Umsetzen der Ausgangsschallwellen ergebenden Hochfrequenzsignalmaxima IC, 2C, 3C, 4Csollen dabei den Lichtintensitätsmaxima IA 2Λ 3Λ 4Λ des Kurvenverlaufs 14 in F i g. IA entsprechen.

Die Formelzeichen in dieser graphischen Darstellung haben folgende Bedeutung:

t = Zeit,

L = Länge der Bildaufnahmefläche auf der Halbleiteroberfläche.

V₅
D,
T

Schallgeschwindigkeit bei Ausbreitung der Schallwellen,

Abstand zwischen linkem Umsetzerbelag und linker Bildaufnahmeflächenkante,
Zeitpunkt des Anlegens des zweiten HF-Feld-Schwingungsimpulses über Halbleiterkörper und piezoelektrisches Substrat.

ίο Fig.3B zeigt die graphische Darstellung zur Erläuterung des Auslesens einer sich vorwärts ausbreitenden Ausgangs-Schallwelle mit darin enthaltener, zuvor gespeicherter Bildinformation, entsprechend dem Lichtintensitätsmuster des Kurvenverlaufs 14 in Fig. IA Fig.3B ist identisch mit Fig.3A, mit der Ausnahme allerdings, daß nunmehr die Reihenfolge der Hochfrequenzsignalmaxima 4D, 3D, 2D, ID im Ausgangssignal in umgekehrter Folge zu den Maxima des Kurvenverlaufs 14 in Fig. IA vorliegen. Das in der graphischen Darstellung nach Fig.3B verwendete Formelzeichen Di entspricht dem Abstand von rechter Kante der Bildaufnahmefläche zu rechtem Schallaufnehmer-Umsetzerbelag auf dem piezoelektrischen Substrat.

Fig.4A zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei eine optische Abbildung auf die Oberfläche des photoempfindlichen Halbleiterkörpers 20 bzw. des halbleitenden piezoelektrischen Substrats 34/? projiziert wird und serielles Auslesen aus dem Festkörper-Bildaufnehmer 15 bzw. 15B vorgesehen ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von Umsetzerbelägen zum Abtasten von zwei untereinanderliegenden Informationszeilen vorgesehen. Es handelt sich dabei um die Schallgeber-Umsetzerbeläge 44-1 mit darunterliegenden Schallgeber-Umsetzerbelägen 44-2 und um die Schallaufnahme-Umsetzerbeläge 52-1 mit darunterliegenden Schallaufnehmer-Umsetzerbelägen 52-2. Zur Veranschaulichung des entsprechenden Betriebes werden vier beispielhafte Datenpunkte entsprechend den Stellen 1, II, III, IV auf der Bildaufnahmefläche 20 angedeutet Durch abgestufte Anordnung von versetzt zueinander angeordneten Schallaufnahme-Umsetzerbelägen 52-1 und 52-2 lassen sich die elektrischen Ausgangssignale über einen einzigen Ausgangskanal in serieller Darstellung bei zuvor parallel mittels entsprechender Projektion auf die Oberfläche des photoempfindlichen Halbleiters 18-3 eingegebener Bildinformation übertragen. Dies ist im Kurvenverlauf nach Fig.4B veranschaulicht wo die Lichtintensitätsmaxima Iß, 2ß, 3B, 4B, entsprechend den Intensitätsmaxima an den Stellen I, II, III, IV in der projizierten Bildinformation auftreten.

Bei Betrieb der erfindungsgemäßen Anordnung sowohl für den Fall, bei dem ein Raumladungsgitter vor Auslesen im photoempfindlichen Halbleiter gespeichert wird, als auch für den Fall, daß die Bildinformation in Form eines Ladungsbildmusters nur während der Projizierung des Lichtintensitätsmusters zur Verfügung steht wird in einem der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals eine sich rückwärts ausbreitende Ausgangsschallwellc mit der hierin enthaltenen Bildinformation ausgenutzt

Den Ausführungsbeispielen der Erfindung liegt ein einfaches und schnelles Verfahren zugrunde, das hohe Bildauflösung bei Umsetzung von Bildinformation in entsprechend modulierte Hochfrequenzsignale aufweist, die zur unmittelbaren Datenübertragung über einen Obertraguneskanal geeignet sind. Bei der einen

Betriebsweise von Ausführungsbeispielen der Erfindung wird durch projezierte Lichtintensitätsmuster gesteuerte parameirische Wechselwirkung einer Elastizitätswelle mit einem transversal angelegten hochfrequenten elektrischen Feld ausgenutzt um Bildinfomiation jn entsprechend modulierte hochfrequente elektrische Signale umzusetzea Bei der anderen Betriebsweise der Ausführungsbeispiele der Erfindung dient die Umverteilung von Ladungsträgern an Trapzentren innerhalb eines Raumladungsgitters, hervorgerufen durch nichtlineare Wechselwirkung einer Elastizitätswelle mit einem hochfrequenten elektrischen Feldimpuls, zum Erzeugen einer entsprechend modulierten Ausgangsschallwelle, die demgemäß in modulierte, hochfrequente, elektrische Ausgangssignale umgesetzt wird.

Die Ausnutzung des parametrischen Wechselwirkungseffekts erlaubt den erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnehmer bei Raumtemperatur mit einfachen Mitteln zu betreiben. Nachstehend genannte Veröffentlichungen dürften in dieser Hinsicht als Stand der Technik von Bedeutung sein:

»Parametric Electric Field Echoes in CdS«, R. L. MeI-cher und N. S. Shiren, erschienen 1974 in »Ultrasonics Symposium Proceedings«, in »IEEE Cat.« Nr. 74 CHO 896-ISU und »New Class of Polarization Echoes« von R. LMelcher und N. S. Shiren, erschienen in »Phys. Rev. Letters« Bd. 34, Seite 731 (1975). Jegliche Art von lichtgesteuerter parametrischer Wechselwirkung ausgelöst durch eine sich vorwärts ausbreitende Eingangsschallwelle mit einer Frequenz ωι und einem elektrischen Feld mit einer Pumpfrequenz W2 läßt sich für vorliegende Erfindung unter Verwendung der Ausführungsbeispiele nach Fig. IA und IB verwenden. Es lassen sich darüber hinaus auch andere parametrische Wechselwirkungen mit ωι = ü)2odercü2 = 2ωι ausnutzen, wobei sich ωι, £02 auf die Trägerfrequenzen der Schall- bzw. HF-Feldschwingungsimpulse beziehen.

Unter Ausnutzen parametrischer Wechselwirkung bei einer sich vorwärts ausbreitenden Eingangsschallwelle mit einem hochfrequenten, elektrischen Feld, wodurch eine sich rückwärts ausbreitende Ausgangsschallwelle ohne Ladungszwischenspeicherung entsteht, beruht die Stärke der parametrischen Wechselwirkung auf die sich nach rückwärts ausbreitende Ausgangsschallwelle auf der Anzahldichte von besetzten Fremdatomzuständen in Trapzentren des betreffenden Halbleiterkörpers. Die jeweilige örtliche Anzahldichte für vorgegebene Stellen im Halbleiterkörper ergibt sich aus der einfallenden Lichtintensität. Hierdurch werden dit Amplituden der sich rückwärts ausbreitenden Ausgangsschallwellen durch das auf die Halbleiteroberfläche projizierte Lichtintensitätsmuster mit der Bildinformation moduliert. Zum Betrieb des erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnehmers 15 (Fig. IA) wird der Schwingungsimpuls-Generator 48-1 durch hier nicht gezeigte Mittel periodisch angesteuert, so daß der Umsetzerbelag 44 entsprechend erregt wird. Nach unvermeidlicher Verzögerung, bedingt durch die Ausbreitungszeitdauer der hierdurch ausgelösten Eingangsschallwelle, bis zum Durchlaufen des Festkörper-Bildaufnehmers 15 zwischen dem Feldbelagspaar 28 und 36, wird der HF-Feld-Schwingungsimpuls-Generator 32 ausgelöst, um so gleichzeitig mit dem Eingangsschallwellenimpuls das erforderliche hochfrequente elektrische Feld über photoempfindlichem Halbleiterkörper 20 und piezoelektrischem Substrat 34 zur Einwirkung zu bringen. Dies führt zu einer parametrisch erzeugten, sich rückwärts ausbreitenden Ausgangsschallwelle, die nach Erfassen durch den Umsetzerbelag 44 in ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal umgesetzt : wird Bei der zweiten Betriebsweise wird der in oben · angegebenen Literaturstellen und in der DE-OS 25 31783 beschriebene »holographische-elektrische ?'' Feldechoeffekt« ausgenutzt, von dem entsprechend der f; aufgenommenen Bildinfcrmation eine Ladungsträger- ,,· speicherung an Trapzentren in oberflächennahen « Fremdatomzuständen aufgrund der Interferenz zwi- ti sehen einer sich ausbreitenden Eingangsschallwelle mit i einem HF-Feld-Schwingungsimpuls zum Anlegen eines :.;■ elektrischen Transversalfeldes herbeigeführt wird Die i örtliche Amplitudenverteilung im Raumladungsgitter J entspricht dabei dem Lichtintensitätsmuster des auf die Halbleiteroberfläche projizierten Objektes 12.

In der Anordnung nach F i g. 1A wird eine Eingangsschallwelle an der Oberfläche eines piezoelektrischen Substrats 34 ausgelöst, das entweder von einem photoempfindlichen Halbleiterkörper 20 bedeckt sein

kann oder, wie in Fig. IB vorausgesetzt, zusätzlich photoempfindliche Halbleitereigenschaften besitzt Das Projizieren der Bildinformation auf die Oberfläche des phctoempfindlichen Halbleiterkörpers 20 bewirkt das Einfangen freigesetzter Ladungsträger an Fremdatom-

stellen im photoempfindlichen Halbleiterkörper in einer dem Kurvenverlauf 14 des einfallenden Lichtintensitätsmusters entsprechenden räumlichen Verteilung des Raumladungsgitters. Bei Ausbreitung der Eingangs- , schallwelle an der Oberfläche des piezoelektrischen

Substrats 34 an im Bereich der Bildaufnahmefläche vorhandenen Raumladungsgitterverteilung vorbei wird gleichzeitig mit dem Projizieren des Lichtintensitätsmusters auf die Oberfläche des photoempfindlichen Halbleiterkörpers 20 ein kurzer HF-Feld-Schwingungsimpuls vom H F-Feld-Schwingungsimpuls-Generator 32 an das Feldbelagspaar 28 und 36 angelegt. Die Raumladung im photoempfindlichen Halbleiterkörper 20 wird unter Einfluß nichtlinearer Wechselwirkung zwischen dem elektrischen Feldimpuls Ei, der mit der durch den Umsetzerbelag 44 ausgelösten Eingangsschallwelle einhergeht und den über die Feldbeläge 28 und 36 angelegten hochfrequenten Feld E₂ in ein Raumladungsgitter umverteilt. Dieses Raumladungsgitter existiert nur in den Bereichen des photoempfindli- ^:

chen Halbleiterkörpers 20, die belichtet sind und ist angenähert proportional der Intensität des auf die Halbleiteroberfläche eingefallenen Lichts, da davon auszugehen ist, daß nur in den Bereichen, an denen die Halbleiteroberfläche belichtet ist, elektrische Ladungsträger auftreten, die durch die Wechselwirkung zwischen der elastischen Welle und dem elektrischen ;',, Feld umverteilt werden können. '■

Um eine derart gespeicherte, der Bildinformation entsprechende Ladungsverteilung im photoempfindlichen Halbleiterkörper 20 auszulesen, wird nach einem gewissen Zeitablauf ein weiterer HF-Feld-Schwingungsimpuls vom HF-Feld-Schwingungsimpuls-Generator 32 an das Feldbelagspaar 28 und 36 angelegt, so daß im piezoelektrischen Substrat eine sich rückwärts ausbreitende Ausgangsschallwelle ausgelöst wird, die mittels des Umsetzerbelags 44 in ein die gespeicherte Bildinformation enthaltendes, hochfrequentes, elektrisches Ausgangssignal umgesetzt wird. Gleichzeitig wird aber auch eine mit der Bildinformation modulierte, sich in Vorwärtsrichtung ausbreitende Ausgangsschallwelle erzeugt, die dann am Schallaufnahmeumsetzer 52 in ein entsprechendes, hochfrequentes, elektrisches Ausgangssignal umgesetzt werden kann. Das jeweilige elektrische

ίο

15

Ausgangssignal am Umsetzerbelag 44 oder am Schallaufnahme-Umsetzerbelag 52 besteht in einem amplitudenmodulierten Signal.

Wird ein elektrisches Ausgangssignal im Ansprechen auf eine sich im piezoelektrischen Substrat 34 in Rückwärtsrichtung ausbreitende Ausgangsschallwelle mit Hilfe des Umsetzerbelags 44 erfaßt dann ergibt sich ein elektrischer Signalverlauf, dessen Amplituden gemäß Fig. IC gegenüber der in einem Signalverlauf gemäß F i g. 1D eines elektrischen Ausgangssignals auftretenden Amplituden in umgekehrter Reihenfolge vorliegen, wobei vorausgesetzt ist, daß der Signalverlauf gemäß Fig. ID durch den Schallaufnahme-Umsetzerbelag 52 im Ansprechen auf eine sich im piezoelektrischen Substrat 34 in Vorwärtsrichtung ausbreitende Schallwelle umgesetzt ist

Durch sorgfältige Auswahl eines Halbleiters mit jeweils zweckmäßigem Bandabstand für den zu verwendenden photoempfindlichen Halbleiterkörper 20 bzw. 20ß ist es möglich, den erfindungsgemäßen Festkörper-Bildaufnehmer nur für ein relativ schmales Band des sichtbaren Spektralbereichs des Lichtes empfindlich zu machen, so daß infolgedessen der hiermit zu realisierende Bildabtaster auf Farbempfindlichkeit abgestellt werden kann. Durch gleichzeitiges Projizieren eines vorgegebenen farbigen Lichtintensitätsmusters auf drei besondere Bildaufnehmer, von denen jeweils einer auf Rot Grün und Blau empfindlich ist läßt sich dann Farbinformation zusammen mit Intensitätsinformation in entsprechende hochfrequente Ausgangssignale umsetzen. Durch Ausnutzen von Oberflächen-

25 Schallwellenverzögerung in einem Festkörper-Bildaufnehmer gemäß der Erfindung, gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4A, kaim die gesamte Intensitäts- und Farbinforniation, die auf einer Bildaufnahmefläche enthalten ist, in Form serieller hochfrequenter Ausgangssignale (Fig.4B) unmittelbar über eine einzige Übertragungsleitung ausgegeben werden. Der Festkörper-Bildaufnehmer gemäß der Erfindung ist damit also auch für Farbfernsehzwecke geeignet

Das piezoelektrische Substrat kann aus LiNbOi LiTaO3, ZnO, CdS, GaAs oder anderen Substanzen bestehen, die gleichartige piezoelektrische und/oder halbleitende Eigenschaften aufweisen.

Die Abmessungen der Bildaufnahmefläche auf der Oberfläche eines photoempfindlichen Halbleiterkörpers hängen von der Breite sowie von der Länge des abzubildenden Objektes 12 ab. Der Festkörper-Bildaufnehmer gemäß der Erfindung besteht im einfachsten Falle aus einer eindimensionalen Anordnung, d. h. die Amplituden einer sich nach rückwärts ausbreitenden Ausgangsschallwelle entsprechen jeweils einer speziellen Stelle in der Längsrichtung der Bildaufnahmefläche als Hauptausdehnungsrichtung des entsprechend ausgebildeten Festkörper-Bildaufnehmers. Die jeweilige Amplitude des Ausgangssignals stellt dabei jeweils die Summe der Wechselwirkungen über der Breite des Bildaufnehmers an der jeweils betreffenden Stelle dar, so daß das elektrische Ausgangssignal eines linearen Festkörper-Bildaufnehmers aus einer getreuen Wiedergabe einer Abtastzeile besteht

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bereitstellen von elektrischen Signalen, die Bildinformationen für Datenfernübertragung enthalten, am Ausgang eines Bildabtasters, mit einem über eine Abbildungsoptik auf seiner Aufnahmefläche zu belichtenden, zwischen zwei Feldbelägen liegenden, sowohl halbleitenden als _t0 auch piezoelektrischen Festkörper-Bildaufnehmer, der einerseits durch einen hierauf angebrachten, an einem Schwingungsimpuls-Geherator angeschlossenen, als Schallgeber dienenden Umsetzerbelag periodisch mit sich parallel zur Aufnahmefläche ausbreitenden Eingangsschallwellen beaufschlagt wird und andererseits durch einen an den Feldbelägen angeschlossenen HF-Feld-Schwingungsimpuls-Generator zwecks Ladungsträgerbesetzung von als Trapzentren wirkenden Störstellen im Halbleiter des Festkörper-Bildaufnehmers periodisch einem senkrecht zur Eingangsschallwellen-Ausbreitungsrichtung ausgerichtetem HF-Feld ausgesetzt wird, so daß durch die sich aufgrund der — entsprechend der örtlich verschieden belichteten Aufnahmefläche sich einstellenden — unterschiedlich besetzten Trapzentrenanzahl ausbildenden Ausgangsschallwellen am zur Schallaufnahme dienenden Umsetzerbelag des Festkörper-Bildaufnehmers (Bildabtasterausgang) die die Bildinformation enthaltenden elektrischen Signale erzeugt werden, mit nachstehend genannten, in der angegebenen Reihenfolge durchgeführten Verfahrensschritten, dadurch gekennzeichnet, V

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— daß im an seinen Enden mit Schallwellenabsorbern (46, 54 oder 465, 54B) bestückten Festkörper-Bildaufnehmer (15 oder 15B) die Ladungsträger von den im Innern des dotierten Halbleiters gelegenen Trapzentren eingefangen werden,

— daß im Festkörper-Bildaufnehmer (15 oder i5B) sich parallel zur gesamten Aufnahmefläche ausbreitende Eingangsschallwellen-Schwingungsimpulse ausgelöst werden, und

— daß nach einem Eingangsschallwellen-Schwingungsimpuls jeweils zumindest ein kurzer HF-Feld-Schwingungsimpuls (64) dem Feldbelagspaar (28, 36 oder 285, 36£t; zugeführt wird, welcher in, bedingt durch die Verteilung der besetzten Trapzentren, nichtlineare Wechselwirkung mit der auf die gleiche Frequenz abgestimmten Eingangsschallwelle tritt, so daß eine Ausgangsschallwelle ausgelöst und vom zur Schallaufnahme dienenden Umsetzerbelag (44 bzw. 52, 445 bzw. 52B) eine elektrische, mit der Bildinformation amplitudenmodulierte HF-Ausgangsspannung unmittelbar bereitgestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

— daß zur zweidimensionalen Bildabtastung (Fig.4A) mehreren, an einer Kante des Festkörper-Bildaufnehmers (18-3) auf dessen Oberfläche nebeneinanderliegend angeordneten, als Schallgeber dienenden Umsetzerbelä

60 gen (44-1,44-2) gleichzeitig Schwingungsimpulse vom Schwingungsimpuls-Generator (48-1, 48-lß; F i g. 1) zugeführt werden,

— daß nach jeweiligem Anlegen eines Eingangsschallwellen-Schwingungsimpulses ZW31 kurze HF-Feld-Schwingungsimpulse (64, 66; F i g. 3B) in kurzer Aufeinanderfolge zugeführt werden, und

— daß die Ausgangsschallwellen von nebeneinanderliegenden, in jeweils unterschiedlichen Abständen zu den als Schallgeber dienenden Umsetzerbelägen (44-1,44-2; F i g. 4A) auf dem Festkörper-Bildaufnehmer (18-3) angeordneten, zur Schallaufnahme dienenden Umsetzerbelägen (52-1,52-2) erfaßt und in die mit in Serie aufmodul'erteti Bildsignalen erzeugten HF-Ausgangswechselspannungen umgesetzt werden.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder 2, mit einem flachen, piezoelektrischen Substrat zwischen einem ersten Feldbelag und einem flachen, sich zwischen auf dem piezoelektrischen Substrat angebrachten Umsetzerbelägen erstreckenden Halbleiterkörper, der seinerseits mit einem zweiten Feldbelag überdeckt ist, dadurch gekennzeichnet,

— daß zur Bildung eines Festkörper-Bildaufnehmers (15, \5B) zwischen dem ersten, auf Massepotential liegenden Feldbelag (36, 36B) und dem piezoelektrischen Substrat (34, 3AB), an dessen senkrecht zur Schallwellen-Ausbreitungsrichtung und einander gegenüber liegenden Kanten je ein Schallabsorber (46, 54; 465, 54B) angebracht ist,

— daß zwischen dem piezoelektrischen Substrat (34) und dem Halbleiterkörper (20)

— sowie zwischen dem Halbleiterkörper (20) und dem zweiten, transparent ausgebildeten Feldbe-'ag (28) je eine dielektrische Schicht liegt.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper-Bildaufnehmer (i5B) aus einem piezoelektrischen Substrat (34B) mit halbleitenden Eigenschaften besteht, dessen eine Fläche mit einem auf Massepotential liegenden Feldbelag (36B) und dessen andere Fläche mit einem sich hierüber zwischen hierauf angebrachten, als Schallgeber dienenden Umsetzerbelägen (44ß und 52B) erstreckenden, transparenten Feldbelag (2SB) überdeckt ist, und daß an dessen senkrecht zur Schallwellen-Ausbreitungsrichtung ausgerichteten, einander gegenüberliegenden Kanten je ein Schallabsorber (46B,54B) angebracht ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Halbleiter einen Bandabstand entsprechend einem vorgebbaren engen Spektralbereich des Lichtwellenspektrums besitzt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der drei Grundfarben je ein besonderer photoelektronischer Halbleiter gewählt ist.

7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper-Bildaufnehmer (15, \5B)zus mit Schwefel dotiertem Cadmiumsulfid mit

einem spezifischen Widerstand von >100000Ωαη besteht

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, wie sie dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist

In der US-PS 38 26 865 wird ein Bildabtastungsverfahren unter Verwendung eines Halbleiterkörpers mit auf seiner Oberfläche vorgesehener Bildaufnahmefläche beschrieben, welcher benachbart zu einem piezoelektrischen Substrat in möglichst geringem Abstand hierzu angeordnet ist Mit Hilfe eines Feldbelagspaars wird der Halbleiterkörper sowie das piezoelektrische Substrat einem elektrischen Transversalfeld ausgesetzt Eine zum Auslesen dienende Eingangs-Oberflächenschallwelle relativ großer Impulsdauer breitet sich im piezoelektrischen Substrat in der einen Richtung und ein relativ kurzer Abtastschallwellenimpuls in hierzu entgegengesetzter Richtung aus. Die Amplitude der zum Auslesen dienenden Oberflächenschallwelle wird durch den Abtast-Schallwellenimpuls an der Stelle, wo beide Impulse miteinander in Wechselwirkung treten, moduliert Durch die auf die Halbleiteroberfläche projizierte Bildinformation wird deren Oberflächenleitfähigkeit durch Paarbildung von Ladungsträgern entsprechend örtlich unterschiedlich ausgebildet, so daß der zum Auslesen dienende Ausgangs-Schallwellenimpuls nach Wechselwirkung mit dem Abtastschallwellenimpuls mit der Bildinformation moduliert ist und nach Erfassen durch einen Schallaufnahme-Umsetzerbelag die Bildinformation im hieran abgenommenen elektrischen Ausgangssignal in Form eines entsprechenden Amplitudenverlaufs enthalten ist Zweidimensionale Abtastung ergibt sich durch entsprechendes Relativverschieben der abzutastenden, über eine Abbildungsoptik belichteten Bildaufnahmefläche.

US-PS 38 26 866 beschreibt ebenfalls die Bildabtastung eines auf die Bildaufnahmefläche einer Halbleiteroberfläche projizierten Bildmusters, um die hierin enthaltende Bildinformation als entsprechendes elektrisches Ausgangssignal mit Hilfe elektroakustischer Umsetzung bereitzustellen. Auch hier wiederum ist ein piezoelektrisches Substrat mit einem Halbleiterkörper bedeckt. Durch Anlegen eines hochfrequenten Schwingungsimpulses senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Schallwellen im piezoelektrischen Substrat über Halbleiter und piezoelektrischem Substrat bei ausreichender Feldstärke und mit gegenüber der Ladungsträgerlebensdauer in den Trapzentren der Oberflächenzustände kurzer Periodendauer wird die Anzahl der hierbei mit eingefangenen Ladungsträgern besetzten Trapzentren unabhängig von örtlich unterschiedlich einwirkenden Lichtstärken gleichmäßig über der gesamten Aufnahmefläche verteilt, so daß eine Randschicht gleichmäßiger Dicke unterhalb der Halbleiteroberfläche entsteht, welche an Ladungsträgern verarmt ist. so daß mit anderen Worten eine Verarmungsrandschicht konstanter Dicke vorliegt. Nach Abklingen des hochfrequenten Wechselfeldes mit Abfall des hochfrequenten Schwingungsimpulses werden dann die Trapzentren unter Einwirkung des auf die Halbleiteroberfläche projizierten Bildmusters und damit bedingter unterschiedlich einwirkender Lichtstärken ortsabhängig mehr oder weniger entladen, so daß sich entsprechende Verarmungsrandschicht- Dickenschwankungen ergeben.

Wird anschließend eine Eingangsschal|welle durch das parallel zum Halbleiterkörper und im Abstand hiervon liegende piezoelektrische Substrat übertragen, dann entstehen entsprechend der an den verschiedenen Trapzentren jeweils eingefangenen Ladungsträgeranzahl Phasengeschwindigkeits- und Dämpfungskoeffizientenänderungen, die sich in Störungen des Ausbreitungskoeffizienten der sich hierüber ausbreitenden Schallwelle auswirken. Ein sich über die so in jeweils unterschiedlicher Anzahl geladenen Trapzentren ausbreitender Eingangsschallwellenünpuls integriert mit jedem Punkt auf der Eingangsschallwelle den jeweiligen

ίο Dämpfungskoeffizienten längs des akustischen Weges auf, der mit der Verarmungsrandschicht-Dickenänderung variiert Das nach Erfassen der Schallwelle am Schallaufnahme-Umsetzerbelag auf dem piezoelektrischen Substrat umgesetzte elektrische Ausgangssignal

folgt demgemäß dem Integral der Störungen des A.usbreitungskoeffizienten. Das Signal stellt eine ununterbrochene Stufenfolgenkurve dar, aus dem erst durch Differentiation eine entsprechend der Bildinformation modulierte Schwingung entsteht Nachteilig hierbei ist, daß das am Schallaufnahme-Umsetzerbelag entstehende elektrische Ausgangssignal nicht ohne weiteres zur Übertragung über ein Übertragungsmedium geeignet ist Als Trapzentren dienen Oberflächenzustände, die äußerste Sorgfaltsmaßnahmen beim Einstellen eines derartigen Festkörper-Bildaufnehmers erfordern. Außerdem wird die hiermit erhaltene Bildauflösung allein aufgrund unterschiedlich besetzter Trapzentren von Oberflächenzuständen längs des akustischen Weges begrenzt, wenn »Verschmierungs«-Effekte vermieden werdensollen.

Mit der DE-OS 25 31 783 wird ein Festkörperspeicher vorgeschlagen, bei dem ein piezoelektrischer, photoempfindlicher Halbleiterkörper dazu vorgesehen ist, Hochfrequenzsignale zu speichern oder zu übertragen. Die Speicherung erfolgt im Halbleiterkörper mittels eines über einem mehr oder weniger langen Zeitraum aufrechtzuerhaltenden Raumladungsmusters, gebildet durch an betreffenden Trapzentren eingefangenen Elektronen als Ladungsträger bei gleichzeitig

stattfindender Überlagerung zweier hochfrequenter Eingangssignalimpulse unter Belichtung des Halbleiterkristalls, so daß die Ladungsträger in entsprechender Verteilung an oberflächennahe Donatorstellen gebracht werden. Eine durch den ersten hochfrequenten Ein-

gangssignalimpuls ausgelöste Ultraschallwelle bewirkt zusammen mit dem elektrischen Feld des zweiten hochfrequenten Eingangssignalimpulses, daß die eingefangenen Elektronen in ein Raumladungsmuster umverteilt werden, das in seiner räumlichen Verteilung dem

so Amplitudenverlauf der Ultraschallwelle entspricht. Damit ist dann die in der Eingangsschallwelle enthaltene Information im Halbleiterkörper gespeichert. Der grundlegende Mechanismus, wodurch in oberflächennahen Donatorstellen eingefangene Ladungsträger in ein Raumladungsmuster, das in seiner räumlichen Ladungsträgerverteilung der in einer Ultraschallwelle enthaltenen Information entspricht, umverteilt werden können, besteht in HF-feldinduzierter Ionisation von den Donatoren aus in das Leitungsband. Um eine derartige Wirkung herbeizuführen, wird ein Cadmiumsulfidkristall, der einen hohen spezifischen Widerstand, nämlich >100 000ncm besitzt und mit Fremdatomen als Donatorstellen in oberflächennahen Bereichen dotiert ist, bei den in der Veröffentlichung »Ultrasonic Amplification in Sulfur Doped CdS« von D. L White in »Proceedings of the I.E.E.E.« Dezember 1965, auf Seiten 2157 und 2158 beschriebenen Verfahren in Schwefeldampf aufgeheizt und behandelt.