DE2930180C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrische In­ formationseingabeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Photoelektrische Informationseingabeeinrichtungen werden beispielsweise bei Fernsehkameras eingesetzt oder können als Eingabeeinheit von Faksimilegeräten, digitalen Kopier­ geräten usw. oder als sonstige Bildleseeinrichtung dienen. Hierbei sind Informationseingabeeinrichtungen bekannt, die mit Kombinationen aus Photodioden und Metalloxid-Halblei­ ter-Feldeffekttransistoren oder mit Ladungsübertragungs­ einrichtungen arbeiten. Allerdings unterliegt die maximale Größe solcher Informationseingabeeinrichtungen herstel­ lungstechnisch bedingten engen Grenzen, so daß zur Abbil­ dung einer Vorlage auf der Informationseingabeeinrichtung eine Verkleinerungsoptik notwendig ist, die nicht nur den erforderlichen Aufwand erhöht, sondern auch das maximale Auflösungsvermögen herabsetzt. Würden andererseits zur Vermeidung dieses Nachteils mehrere Informationseingabe­ einrichtungen nebeneinander gesetzt, so erfordert auch dies größeren Aufwand. Darüber hinaus ist in den Grenzbe­ reichen zwischen den einzelnen Informationseingabeeinrich­ tungen keine Bilderfassung möglich, so daß Informationen verloren gehen.

Aus der US-PS 41 00 573 ist eine Informationseingabeein­ richtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 be­ kannt, mit der das Wärmestrahlungsbild des interessieren­ den Objekts erfaßt werden soll. Hierbei besteht die keil­ förmige Umsetzerschicht aus ferroelektrischem Material, dessen lokale Polarisation durch ein rampenförmiges Signal auf der Gegenelektrode fortschreitend umgekehrt wird. Die notwendige Polarisationsspannung ist dabei abhängig von der Intensität des die jeweiligen Abschnitte der Informa­ tionseingabeeinrichtung bestrahlenden thermischen Bilds. Da die Informationseingabeeinrichtung allerdings nur zur Erfassung eines thermischen Bilds ausgelegt ist, ist ihr Einsatzbereich beschränkt.

Weiterhin ist aus der DE-PS 12 14 720 eine Umsetzeinrich­ tung zur Umwandlung eines Lichtsignals in ein entsprechen­ des elektrisches Signal bekannt, deren Wandlereinheit aus mehreren parallelen Halbleiterschichten besteht, zwischen denen sich zwei parallele ebenen Sperrübergänge entgegenge­ setzter Polung ausbilden. Die einfallenden Lichtstrahlen bewirken hierbei eine lokale Beseitigung der Sperrwirkung des einen Sperrübergangs, so daß in diesen Bereichen ein Stromfluß quer zur Wandlereinheit erfolgen kann. Zur Er­ zielung einer aufeinanderfolgenden Abfragung der einzelnen Wandlereinheitsbereiche ist an die durchgehende obere Deckschicht ein kontinuierlich in Längsrichtung der Wand­ lereinheit abnehmendes elektrisches Potential angelegt, während an die rückseitige, ebenfalls durchgehende Schicht eine Rampenspannung angelegt wird.

Schließlich zeigt die DE-AS 21 31 342 einen Bildaufnehmer mit matrixförmig angeordneten Aufnahmeelementen, deren lichtempfindliche Bereiche jeweils durch Transistoren gebildet werden. Die Transistoren sind mit den Zeilen- und Spaltenelektroden nicht direkt, sondern kapazitiv über zwischenliegende Isolierschichten gekoppelt. Bei dieser Transistor-Informationseingabeeinrichtung können sich al­ lerdings die eingangs bereits diskutierten Probleme erge­ ben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Informa­ tionseingabeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 zu schaffen, die sich bei verhältnismäßig großer Abtastfläche durch hohes Auflösungsvermögen und hohe Empfindlichkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.

Durch den lichbestrahlten Ladungserzeugungsabschnitt und den Ladungstransportabschnitt wird bei der erfindungsge­ mäßen photoelektrischen Informationseingabeeinrichtung ein dem einfallenden Licht entsprechender Ladungsfluß er­ reicht, der durch die Isolierschichten in Ladeströme umge­ setzt wird. Hierdurch wird bei großem Auflösungsvermögen eine hohe Empfindlichkeit erzielt. Die Wandlereinheit läßt sich hierbei großflächig ausbilden, so daß eine entspre­ chende große Abtastfläche bereitgestellt ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische An­ sicht eines Ausführungbeispiels der photoelektrischen Wandlereinheit der Informationseingabeeinrichtung,

Fig. 2A, 2B und 2C Diagramme, die Ausführungs­ beispiele für den Aufbau der photoelektrischen Umsetzer­ schicht der photoelektrischen Wandlereinheit gemäß Fig. 1 veranschaulichen,

Fig. 3 Schaubilder, die Funktion und Wirkungs­ weise der photoelektrischen Wandlereinheit gemäß Fig. 1 veranschaulichen, wobei die Fig. 3A und 3D zeitliche Diagramme von Eingangssignalen, die Fig. 3C ein zeitli­ ches Diagramm von Ausgangssignalen und die Fig. 3B eine schematische Darstellung eines Vorlagenbildmusters zeigen,

Fig. 4 ein Schaltbild mit Ausführungsformen wesentlicher Bestandteile der Informationseingabeein­ richtung,

Fig. 5 eine schematische perspektivische An­ sicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der photoelek­ trischen Wandlereinheit der Informationseingabeeinrich­ tung,

Fig. 6 ein Schaltbild mit weiteren Ausführungs­ formen wesentlicher Bestandteile der Informa­ tionseingabeeinrichtung und

Fig. 7 Signalverläufe von Signalen der Schal­ tungsanordnung gemäß Fig. 6, wobei sich die Fig. 7A, 7D und 7E auf Eingangssignale und die Fig. 7B und 7C auf Ausgangssignale beziehen.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer photo­ elektrischen Wandlereinheit 101 dargestellt, die ein Substrat 102 einer gewünschten Länge und Breite so­ wie eine aufeinanderfolgend darauf aufgebrachte Schicht­ anordnung aus einer länglichen Gegenelektrode 103, einer Isolierschicht 104, einer photoelektrischen Umsetzer­ schicht 105, einer Isolierschicht 108 und getrennt von­ einander als ebene Reihe auf der Isolierschicht 108 an­ geordneten Bildelementelektroden 109 (E 1, E 2, . . . En) umfaßt.

Die photoelektrische Umsetzerschicht 105 weist auf der Seite der Isolierschicht 104 einen Ladungserzeugungs­ abschnitt 106 zur Erzeugung von Ladungsträgern bei Ab­ sorption von aktinischem Licht und auf der Seite der Iso­ lierschicht 108 einen Ladungstransportabschnitt 107 zur Erzielung eines effektiven Abtransportes der in dem La­ dungserzeugungsabschnitt 106 gebildeten Ladung zu den Bildelementelektroden 109 auf.

Bei der photoelektrischen Wandlereinheit 101 gemäß Fig. 1 wird das die Information tragende Licht 112 durch das Substrat 102 hindurchgeführt, da der Ladungserzeu­ gungsabschnitt 106 auf der Seite des Substrats 102 ange­ ordnet ist. Das Substrat 102, die Gegenelektrode 103 und die Isolierschicht 104 bestehen daher aus Stoffen, die für das aktinische Licht transparent sind, so daß dieses in ausreichendem Maße von dem Ladungserzeugungsabschnitt 106 absorbiert wird.

Für aktinisches Licht im sichtbaren Wellenlängen­ bereich kann das Substrat 102 z. B. aus Glas, transparen­ ten keramischen Materialien, wie Magnesiumoxid bzw. Magnesia, Berylloxid, Spinell oder Yttriumoxid, einzelnen Kristallplatten sowie transparenten Kunststoffen, wie Acrylharz, bestehen, während die Elektrode 103 aus dem sogenannten ITO (In₂O₃ : SnO₂ = 85 bis 98 : 15 bis 2), SnO₂, In₂O₃, Au, NiCr oder Al bestehen kann.

Beispiele für Stoffe, die zum Aufbau der Isolier­ schicht 104 verwendet werden können, sind Poly-p-Xylol, Polyurethan, Polycarbonat, Polyäthylen, SiO₂, Si₃N₄ und SiNO.

Der Aufbau der photoelektrischen Umsetzerschicht 105 ändert sich gleichmäßig von einem Ende der Gegen­ elektrode 103 bis zu ihrem anderen Ende, und zwar derart, daß die elektrischen Felder zwischen den Bildelementelek­ troden 109 und der Gegenelektrode 103 abgestuft verlau­ fen, obwohl das Potential zwischen den Elektroden gleich­ förmig ist. Hierbei bestehen der Ladungserzeugungsab­ schnitt 106 und der Ladungstransportabschnitt 107 aus Stoffen, die derart gewählt sind, daß zwischen ihnen ei­ ne steile Potentialschwelle gebildet wird.

Die Bildung einer solchen Potentialschwelle in der photoelektrischen Umsetzerschicht 105 fördert das Auf­ treten einer Schwellenspannung Vth in der Charakteristik des Photostroms Ip als Funktion der anliegenden Spannung.

Das Auftreten dieser Schwellenspannung Vth bewirkt die Beseitigung eines eventuellen Störstroms zwischen der Gegenelektrode 103 und den jeweiligen Bildelement­ elektroden.

Die photoelektrische Umsetzerschicht 105 mit der steilen Potentialschwelle zwischen dem Ladungserzeugungs­ abschnitt 106 und dem Ladungstransportabschnitt 107 läßt sich z. B. in der in den Fig. 2A und 2B dargestellten Wei­ se erhalten, indem der Ladungserzeugungsabschnitt 106 aus einer äußerst dünnen Schicht aus SeTe mit einem Telluranteil von 5 bis 50 Atom% und der Ladungstrans­ portabschnitt 107 aus Selen hergestellt werden. In die­ sem Falle muß der Ladungserzeugungsabschnitt 106 nicht notwendigerweise auf der Lichteintrittsseite der photo­ elektrischen Umsetzerschicht 109 angeordnet sein, son­ dern kann auch in der in Fig. 2C dargestellten Weise in­ nerhalb der photoelektrischen Umsetzerschicht 105 eine Position einnehmen, bei der das aktinische Licht die SeTe-Schicht in zufriedenstellendem Umfang erreicht.

Die Wärmebeständigkeit der photoelektrischen Um­ setzerschicht 105 läßt sich verbessern, indem z. B. Ar­ sen mit einem Anteil von 0,2 bis 10 Atom% bei der Bil­ dung des Ladungserzeugungsabschnitt 106 und des Ladungs­ transportabschnitts 107 hinzugesetzt wird, oder indem dünne Schichten mit einer Stärke von 0,025 µm bis 0,1 µm aus einer Selen-Arsen-Legierung, die Arsen mit einem An­ teil von 0,2 bis 5 Atom% enthält, an den Grenzflächen zwischen der photoelektrischen Umsetzerschicht 105 und den Isolierschichten 104, 108 vorgesehen werden.

In den Fig. 2A, 2B und 2C ist jeweils über der Abszisse die Dicke t der photoelektrischen Umsetzer­ schicht 105 als Funktion des über der Ordinate in Atom% aufgetragenen Selengehaltes A dargestellt, wobei die Lichteinfallsseite durch einen Pfeil x gekennzeichnet ist.

Die Isolierschicht 108 muß nicht notwendigerweise Transparenz für das aktinische Licht aufweisen und kann aus jedem der vorstehend bereits in Verbindung mit der Isolierschicht 104 beschriebenen Stoffe bestehen.

Die Bildelementelektroden 109 sind entsprechend der Anzahl n der erforderlichen Bildelemente aufgeteilt und können aus aufgedampftem Aluminium oder Gold bestehen.

Die unterteilte Anordnung der Bildelementelektro­ den 109 kann entweder durch Verwendung einer Metallmaske mit dem gewünschten Anordnungsmuster der getrennten Elektroden oder durch gleichmäßiges Aufdampfen, dem die Bildung des Musters durch ein Photo-Ätzverfahren folgt, erhalten werden. Falls die Isolierschicht 108 in uner­ wünschter Weise durch die bei dem Photo-Ätzverfahren ver­ wendeten Chemikalien angegriffen wird, kann es erforder­ lich sein, die Elektrode 103 in Form der Bildelement­ elektroden auszubilden, wobei die Elektroden 109 dann als kontinuierliche Gegenelektrode ausgebildet werden.

Außerdem muß die Elektrode 109 transparent sein, wenn das Substrat 102 aus einem lichtundurchlässigen Ma­ terial, wie z. B. Aluminium, besteht.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3A, 3B, 3C und 3D näher auf die Funktion und Wirkungs­ weise der photoelektrischen Wandlereinheit 101 gemäß Fig. 1 eingegangen.

In Fig. 3A ist ein stufenförmiges Steuersignal S 10 dargestellt, das über einen Eingangsanschluß 110 der photoelektrischen Wandlereinheit 101 zugeführt wird und aus einer Folge von n Spannungsimpulsen besteht, die je­ weils den Schwellenspannungen zwischen der Gegenelektrode 103 und den Bildelementelektroden 109 entsprechen. Hier­ bei ist die erste Stufenspannung gleich der Schwellen­ spannung V 1 zwischen der Gegenelektrode 103 und einer Bildelementelektrode E 1, während die zweite Stufenspan­ nung gleich der Schwellenspannung V 2 zwischen der Gegen­ elektrode 103 und einer Bildelementelektrode E 2 und die n-te Stufenspannung gleich der zwischen der Gegenelek­ trode 103 und einer Bildelementelektrode En herrschenden Schwellenspannung Vn ist, wobei gilt: V 1 < V 2 < . . . < Vn. Die Stufenspannungen V 1, V 2, . . . Vn können durch kontinuierliche und gleichmäßige Steigerung der Dicke der photoelektrischen Umsetzerschicht 105 derart ge­ wählt werden, daß sie durch V 1 = V 1, V 2 = V 1 + Δ V -1, . . ., Vn = V 1 + Δ Vn - 1 gegeben sind. Das einen regel­ mäßigen Anstieg der Spannung innerhalb einer Zeit Δ t (= t _k - t _{k - 1}) zeigende Steuersignal S 10 kann somit als Eingangssignal bzw. Treibersignal zur Ansteuerung der photoelektrischen Wandlereinheit 101 verwendet werden.

Wenn das Steuersignal S 10 gemäß Fig. 3A dem Ein­ gangsanschluß 110 der photoelektrischen Wandlereinheit 101 zugeführt wird und diese mit dem durch ein Vorlagen­ muster gemäß Fig. 3B hindurchtretenden Licht beauf­ schlagt wird, wobei L einen hellen Bereich und D einen dunklen Bereich bezeichnen, werden über den Ausgangsan­ schluß 111 zeitserielle Impulssignale W 1, W 2 . . ., Wn in der in Fig. 3C dargestellten Weise entsprechend der Anzahl der hellen Bereiche L erhalten.

Im einzelnen wird durch ein dem Eingangsanschluß 110 während einer Zeitdauer t 0 - t 1 zugeführtes Span­ nungssignal P 1 mit der Spannung V 1 ein Photostrom Ip zwischen der Gegenelektrode 103 und der Bildelement­ elektrode E 1 erzeugt, da der Bereich der Bildelement­ elektrode E 1 dem Licht ausgesetzt und die Spannung V 1 gleich der Schwellenspannung zwischen den Elektroden ist. Dieser Photostrom Ip tritt jedoch nicht als statio­ närer Strom, sondern als Ausgleichsstrom auf, da die photoelektrische Umsetzerschicht 105 an ihren beiden Enden durch die Isolierschichten 104 und 108 elektrisch gesperrt ist.

Auf diese Weise gibt die Bildelementelektrode E 1 aufgrund des Anliegens der Schwellenspannung V 1 und des Lichteinfalls einen Photostrom Ip ab, der wiederum die elektrische Aufladung der Isolierschichten 104 und 108 bewirkt und bei Sättigung der Aufladung unterbrochen wird bzw. endet. Dieser Photostrom wird nicht an ande­ ren Bildelementelektroden erzeugt, da in diesem Stadium die Schwellenwerte nicht erreicht werden. Dementspre­ chend wird über den Ausgangsanschluß 111 das in Fig. 3C dargestellte Ausgangssignal W 1 während der Zeitdauer von t 0 bis t 1 abgegeben und repräsentiert die Informa­ tion an der Bildelementelektrode E 1.

Während der darauffolgenden Eingabe eines Span­ nungssignals P 2 mit der Spannung V 2 über den Eingangs­ anschluß 110 während der Zeitdauer von t 1 bis t 2 wird an der Bildelementelektrode E 2, deren Schwellenspannung gleich V 2 ist, ein Photostrom Ip erzeugt, jedoch erfolgt keine Erzeugung eines Photostroms in anderen Bereichen als den Bildelementelektroden E 1 und E 2, da an den ande­ ren Bildelementelektroden die Schwellenwerte nicht er­ reicht sind.

Obwohl an der Bildelementelektrode E 1 die deren Schwellenwert übersteigende Spannung V 2 anliegt und außerdem Lichteinfall erfolgt, ist der in Abhängig­ keit von dem Spannungssignal P 2 auftretende Photostrom vernachlässigbar klein, da die Aufladung der Isolier­ schichten 104 und 108 durch den aufgrund des Spannungs­ signals P 1 erzeugten Photostrom bereits abgeschlossen ist.

Während der Zeitdauer von t 1 bis t 2 wird über den Ausgangsanschluß 111 somit das in Fig. 3C dargestellte Ausgangssignal W 2 als Informationssignal bezüglich der Bildelementelektrode E 2 abgegeben. In Abhängigkeit von dem dem Eingangsanschluß 110 zugeführten Steuersignal S 10 gibt somit jede den hellen Bereichen zugeordnete Bildelementelektrode einen Photostrom Ip ab, wenn das der Schwellenspannung der Bildelementelektrode entspre­ chende erste Spannungssignal Pk anliegt, so daß auf die­ se Weise die Ausgangssignale W in zeitserieller Folge über den Ausgangsanschluß 111 abgegeben werden. Durch Belichtung der photoelektrischen Wandlereinheit 101 mit dem durch eine Bildvorlage mit einem Muster ge­ mäß Fig. 3B hindurchtretenden Licht und Anlegen des Steuersignals S 10 gemäß Fig. 3A an den Eingangsanschluß 110 werden somit diesem Muster entsprechende Signale S 11 über den Ausgangsanschluß 111 erhalten.

Die Dauer Δ t des Spannungssignals P ist länger als die für die Beendigung bzw. bis zum Abklingen des zwi­ schen der Gegenelektrode 103 und einer jeweiligen Bild­ elementelektrode E fließenden Photostromes Ip erforder­ liche Zeit (Ladezeit) gewählt, damit die Bildung von Störsignalen in den dunklen Bereichen vermieden wird.

Das der photoelektrischen Wandlereinheit 101 zuge­ führte Signal ist nicht zwangsläufig auf das stufenarti­ ge Steuersignal S 10 gemäß Fig. 3A beschränkt, sondern kann auch die Form des in Fig. 3D dargestellten Steuer­ signals S 12 annehmen, das aus direkten Spannungsimpuls­ signalen Q besteht, die jeweils eine Impulspause Δ t 1 aufweisen.

Wie im Falle des Steuersignals S 10 werden n Span­ nungsimpulse (Q 1, Q 2, . . ., Qn) des Steuersignals S 12 derart gewählt, daß sie jeweils den Schwellenspannungen zwischen der Gegenelektrode 103 und den einzelnen Bild­ elementelektroden der photoelektrischen Wandlereinheit 101 entsprechen.

Wie Fig. 3D zu entnehmen ist, ist das Spannungssignal Q 1 gleich der Schwellenspannung V 1 zwi­ schen der Gegenelektrode 103 und der Bildelementelektro­ de E 1 gewählt, während das Spannungssignal Q 2 gleich der Schwellenspannung V 1 + Δ V 1 zwischen der Gegenelektrode 103 und der Bildelementelektrode E 2 gewählt ist.

Bei dem Steuersignal S 12 ist die Dauer Δ t jedes Spannungsimpulses Q 1, Q 2, . . ., Qn in ähnli­ cher Weise wie die Dauer jeder Stufenspannung bei dem Steuersignal S 10 gewählt, während die Impulspause Δ t 1 zwischen den aufeinanderfolgenden Spannungsimpul­ sen Q kürzer als die zum Entladen der von dem Photostrom zwischen der Gegenelektrode 103 und einer jeweiligen Bildelementelektrode 109 angesammelten Ladung zwischen den Isolierschichten 104 und 108 erforderliche Zeit ge­ wählt ist.

Obwohl bei der photoelektrischen Wandlereinheit 101 gemäß Fig. 1 die photoelektrische Umsetzerschicht 105 auf beiden Seiten durch die einschließenden Isolier­ schichten 104 und 108 elektrisch gesperrt ist, kann die Isolierschicht zur Verhinderung eines stationären Photo­ stromes in der photoelektrischen Umsetzerschicht 105 auch nur auf der Lichteinfallsseite vorgesehen sein. In diesem Falle muß die Isolierschicht natürlich für das aktinische Licht durchlässig sein, da sie näher bei der Lichtquelle als der Ladungserzeugungsabschnitt 106 angeordnet ist.

In Fig. 4 ist eine Treiberschaltung zur Ansteue­ rung der photoelektrischen Wandlereinheit 101 gemäß Fig. 1 dargestellt, die einen Impulsgenerator OSC 1, ei­ nen mit dem Impulsgenerator OSC 1 verbundenen Zähler CNT 1, der zeitserielle Signale über eine Vielzahl von Ausgangsanschlüssen in Abhängigkeit von den von dem Impulsgenerator OSC 1 zugeführten Eingangsimpulssignalen abgibt, ein ebenfalls mit dem Ausgang des Impulsgenera­ tors OSC 1 verbundenes Verzögerungsglied DLY 1, das die von dem Impulsgenerator OSC 1 zugeführten Eingangssigna­ le um eine bestimmte Zeitdauer verzögert, einen Opera­ tionsverstärker OP 1, ein UND-Verknüpfungsglied AND 1 und Widerstände Ri aufweist.

Wenn n Impulssignale entsprechend der Anzahl P 1, P 2 . . ., Pn der Bildelementelektroden von dem Impuls­ generator OSC 1 in Form des Signals S 10 abgegeben werden, werden eine entsprechende Anzahl der Schalter des Zäh­ lers CNT 1 aufeinanderfolgend geschlossen, so daß auf­ einanderfolgend Ausgangssignale entsprechend dem Signal S 10 über die Ausgangsanschlüsse O 1-On abgegeben wer­ den, die mit dem negativen Eingangsanschluß des Opera­ tionsverstärkers OP 1 jeweils über n Widerstände R 1, R 2, . . ., Rn verbunden sind, welche unterschiedliche Wider­ standswerte aufweisen, die in Abhängigkeit von den Schwellenspannungen Vth zwischen der Gegenelektrode 103 und den jeweiligen Bildelementelektroden E 1, E 2, . . ., En der photoelektrischen Wandlereinheit 101 bestimmt sind.

In Abhängigkeit von den aufeinanderfolgend über die Ausgangsanschlüsse O 1-On des Zählers CNT 1 abgege­ benen Signalen gibt der Operationsverstärker OP 1 das stufenförmige Steuersignal S 10 gemäß Fig. 3A oder das Signal S 12 gemäß Fig. 3D ab, das der photoelektrischen Wandlereinheit 101 über deren Eingangsanschluß zuge­ führt wird.

Wenn die photoelektrische Wandlereinheit 101 z. B. mit dem durch das Vorlagenmuster gemäß Fig. 3B hindurch­ getretenen Licht belichtet wird, wird von der photoelek­ trischen Wandlereinheit 101 das in Fig. 3C dargestellte Signal S 11 erhalten, das aus einer Folge zeitseriel­ ler Impulse W 1, W 2, . . ., Wn besteht.

Das derart erhaltene Signal S 11 wird dem negativen Eingangsanschluß eines weiteren Operationsverstärkers OP 2 zugeführt, dessen Ausgangssignal wiederum einem Ein­ gang des UND-Verknüpfungsgliedes AND 1 zugeführt wird.

Dem anderen Eingang des UND-Verknüpfungsgliedes AND 1 werden die von dem Impulsgenerator OSC 1 abgegebe­ nen Signale zugeführt, so daß über den Ausgang des UND- Verknüpfungsgliedes AND 1 die dem Bildmuster der Vorlage entsprechenden Signale zeitlich aufeinanderfolgend abgegeben werden.

Wie vorstehend erläutert, gibt die photoelektri­ sche Informationseingabeeinrichtung in Abhängigkeit von dem über ihren gesamten Lichtempfangsbereich bzw. ihre gesamte Lichtaufnahmefläche erfolgenden Lichteinfall die photoelektrisch umgesetzten Signale zeitseriell über den Ausgangsanschluß 111 bei Anliegen des Steuer­ signals gemäß Fig. 3A oder 3D ab und eignet sich daher insbesondere als optische Informationseingabeeinrichtung für zeitserielle Datenausgabegeräte, wie z. B. für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, ein digitales Ko­ piergerät oder ein Faksimile-Gerät.

Fig. 5 zeigt in schematischer perspektivischer Dar­ stellung eine weitere, vorzugsweise verwendete Ausfüh­ rungsform der photoelektrischen Wandlereinheit.

Die photoelektrische Wandlereinheit gemäß Fig. 5 weist einen Aufbau auf, der insbesondere den Erforder­ nissen einer Hochgeschwindigkeits-Bildreproduktion an­ gepaßt ist, die sich mit der lediglich einen Ausgangsan­ schluß aufweisenden photoelektrischen Wandlereinheit ge­ mäß Fig. 1 nur bedingt erzielen läßt.

Der Aufbau der photoelektrischen Wandlereinheit ge­ mäß Fig. 5 entspricht demjenigen der photoelektrischen Wandlereinheit gemäß Fig. 1, jedoch mit der Ausnahme, daß die Gegenelektrode 503 elektrisch in k Abschnitte unterteilt ist, die jeweils mit einem Ausgangsanschluß 511-1, 511-2, . . ., bzw. 511-k versehen sind, und daß m Eingangsanschlüsse 510-1, 510-2 . . ., 510-m vorge­ sehen sind, die gemeinsam mit einer Vielzahl von der derart unterteilten Gegenelektrode jeweils gegenüber­ liegenden Bildelementelektroden verbunden sind, so daß das Funktionsprinzip dieser Anordnung grundsätzlich das gleiche wie im Falle der photoelektrischen Wandlerein­ heit gemäß Fig. 1 ist.

Bei der photoelektrischen Wandlereinheit gemäß Fig. 5 werden in Abhängigkeit von der gleichzeitigen Zuführung der Steuersignale zu den m Eingangsanschlüssen 510-1, 510-2, . . ., 510-m und dem von der Seite des Sub­ strats 502 her einfallenden optischen Informationsträger­ signal 512 über die k Ausgangsanschlüsse 511-1, 511-2 . . ., 511-k die entsprechenden Ausgangssignale erhalten, die einer Ausgabeeinrichtung, wie z. B. einem Tinten­ strahl-Schreiber oder -drucker, mit oder ohne zeitlich aufeinanderfolgende bzw. serielle Neuanordnung zugeführt werden.

In Fig. 6 ist eine weitere, vorzugsweise verwende­ te Ausführungsform der Informationseingabeeinrichtung in Verbindung mit einem Schaltbild schematisch darge­ stellt.

Im allgemeien läßt sich eine Verbesserung des Auf­ lösungsvermögens durch Vergrößerung der Anzahl der Bild­ elementelektroden je Einheitslänge erzielen, jedoch hat die sich aus einer solchen Vergrößerung der Elektroden­ zahl ergebende Verringerung des Elektrodenabstands im allgemeinen eine höhere Störsignaleinstreuung zwischen den Elektroden, eine Vergrößerung der Gefahr des Auftre­ tens von elektrischen Leckverlusten zwischen den Elek­ troden und erhöhte Schwierigkeiten bei der Anbringung von Zuleitungen an den Elektroden zur Folge. Die Schal­ tungsanordnung gemäß Fig. 6 dient insbesondere zur Ver­ meidung solcher Nachteile.

Die photoelektrische Wandlereinheit 601 gemäß Fig. 6 entspricht mit der Ausnahme, daß sie mit zwei Eingangsanschlüssen A und B versehen ist, im wesentli­ chen der photoelektrischen Wandlereinheit 101 gemäß Fig. 1 und basiert daher im wesentlichen auf dem gleichen Funktionsprinzip wie die photoelektrische Wandlereinheit 101. In Fig. 6 ist mit DIV ein Impulsteiler zur Fre­ quenzteilung der eine bestimmte Frequenz aufweisenden Impulssignale bezeichnet, während die anderen Symbole die gleiche Bedeutung wie im Falle der Schaltungsanord­ nung gemäß Fig. 4 haben.

Bei Anliegen eines von einem Impulsgenerator OSC 2 abgegebenen Steuersignals S 20 gemäß Fig. 7A, das aus 2n Impulsen entsprechend der Anzahl 2n der Bildelement­ elektroden 607 (a 1, a 2, . . ., an, b 1, b 2, . . ., bn) be­ steht, gibt der Impulsteiler DIV durch jeweils abwech­ selnde Auswahl der Impulse Signale S 21 und S 22 ab, die jeweils aus n zeitseriellen Impulsen bestehen und einem Zähler CNT 2 bzw. einem Zähler CNT 3 zugeführt wer­ den.

Durch die Zuführung der n Impulse zu dem Zähler CNT 2 werden die darin angeordneten n Schalter aufeinan­ derfolgend geschlossen, so daß entsprechende zeit­ serielle Signale über die Ausgangsanschlüsse 11 - 1 n des Zählers CNT 2 abgegeben werden.

Gleichermaßen werden durch die Zuführung der n Impulse zu dem Zähler CNT 3 die darin vorgesehenen n Schalter aufeinanderfolgend geschlossen, so daß ent­ sprechend zeitserielle Signale über die Ausgangs­ anschlüsse 21 - 2 n des Zählers CNT 3 abgegeben werden.

Die Ausgangsanschlüsse 11 - 1 n des Zählers CNT 2 sind mit dem negativen Eingangsanschluß eines Operations­ verstärker OP 3 jeweils über Widerstände R 1, R 2, . . ., Rn verbunden, die unterschiedliche Widerstandswerte auf­ weisen, welche in Abhängigkeit von den Schwellenspannun­ gen Vth zwischen der Gegenelektrode 603 und den jeweili­ gen Bildelementelektroden a 1, a 2, . . . an der photo­ elektrischen Wandlereinheit 601 festgelegt sind.

Gleichermaßen sind die Ausgangsanschlüsse 21 - 2 n des Zählers CNT 3 mit dem negativen Eingangsanschluß ei­ nes weiteren Operationsverstärkers OP 4 jeweils über Wi­ derstände R 1′, R 2′, . . ., Rn′ verbunden, die ebenfalls verschiedene Widerstandswerte aufweisen, welche in Ab­ hängigkeit von den Schwellenspannungen Vth zwischen der Gegenelektrode 603 und den jeweiligen Bildelementelek­ troden b 1, b 2, . . ., bn der photoelektrischen Wandler­ einheit 601 festgelegt sind.

Bei Zuführung der zeitseriellen Ausgangs­ signale über die Ausgangsanschlüsse 11 - 1 n des Zählers CNT 2 gibt somit der Operationsverstärker OP 3 das aus Impulsen unterschiedlicher Beträge bestehende Signal S 23 gemäß Fig. 7D ab und führt es dem Eingangsanschluß A der photoelektrischen Wandlereinheit 601 zu.

Gleichermaßen gibt bei Zuführung der zeit­ seriellen Ausgangssignale über die Ausgangsanschlüsse 21 - 2 n des Zählers NCT 3 der Operationsverstärker OP 4 das aus Impulsen unterschiedlicher Beträge bestehende Signal S 24 gemäß Fig. 7E ab und führt es dem Eingangs­ anschluß B der photoelektrischen Wandlereinheit 601 zu, wobei die Impulse des Signals S 24 sich von denjenigen des Signals S 23 unterscheiden.

Die Signale S 23 und S 24 lassen sich folgender­ maßen definieren. Das Signal S 23 besteht aus n Span­ nungsimpulsen, deren Spannungswert sich ausgehend von einer Anfangsspannung V aufeinanderfolgend um Δ , Δ , . . . erhöht, wobei die Ausgangsspannung V gleich der Schwellenspannung an der Bildelementelektrode a 1, die Spannung V + Δ V 2 gleich der Schwellenspannung an der Bildelementelektrode a 2 und schließlich die Spannung V + Δ V _{n - 1} (n ist hierbei ungeradzahlig und gleich oder größer als 3) gleich der Schwellenspannung an der Bild­ elementelektrode an a _n sind.

Das Signal S 24 besteht gleichermaßen aus n Span­ nungsimpulsen, deren Spannungswert sich ausgehend von einer Anfangsspannung V + Δ V 1 aufeinanderfolgend um Δ , Δ , . . ., erhöht, wobei die Anfangsspannung V + Δ V 1 gleich der Schwellenspannung an der Bildele­ mentelektrode b 1, die Spannung V + Δ V _{n - 1} (n ist hierbei ge­ radzahlig und gleich oder größer als 2) gleich der Schwellenspannung der Bildelementelektrode b _n sind. Außerdem ist die zeitliche Steuerung der Zuführung des Signals S 24 zu dem Eingangsanschluß B mit der Beendi­ dung der Zuführung des Signals S 23 zu dem Eingangsan­ schluß A synchronisiert.

Die photoelektrische Wandlereinheit 601 gibt so­ mit über ihren Ausgangsanschluß in Abhängigkeit von den Signalen S 23 und S 24 dem Bildmuster entsprechende Aus­ gangssignale ab, die dem negativen Eingangsanschluß ei­ nes Operationsverstärkers OP 5 zugeführt werden.

In Abhängigkeit von diesen Signalen führt der Operationsverstärker seinerseits Ausgangssignale einem jeweiligen Eingang eines UND-Verknüpfungsgliedes AND 2 und eines UND-Verknüpfungsgliedes AND 3 zu.

Dem jeweils anderen Eingang der UND-Verknüpfungs­ glieder AND 2 und AND 3 werden die Ausgangssignale des Impulsteilers nach einer geeigneten Verzögerung durch ein Verzögerungsglied DLY 2 und DLY 3 zugeführt.

Auf diese Weise werden die von dem Operationsver­ stärker OP 5 abgegebenen Signale und die Signale der Verzögerungsglieder über die UND-Verknüpfungsglieder AND 2 und AND 3 in synchronisierter Form über ein ODER- Verknüpfungsglied OR einer Ausgabeeinrichtung oder ei­ ner Speichereinrichtung zugeführt.

Claims (4)

1. Photoelektrische Informationseingabeeinrichtung mit einer photoelektrischen Wandlereinheit (101; 501; 601), die eine photoelektrische Umsetzerschicht (105; 505; 605) aufweist, welche zwischen einer linearen Anordnung von n Bildelementelektroden (109; 509; 607) und einer der Anord­ nung der Bildelementelektroden gegenüberliegenden Gegen­ elektrode (103; 503; 603) angeordnet ist und eine gleich­ mäßig sich von einem Ende zu dem anderen Ende der Gegen­ elektrode ändernde Dicke besitzt und mit einer Steuerein­ richtung (Fig. 4; Fig. 6), die den Elektroden Steuerspan­ nungen veränderlicher Amplitude derart zuführt, daß ent­ sprechend der jeweiligen Spannungsamplitude nur die dem Bereich einer jeweils bestimmten Bildelementelektrode zugeordnete Schwellenspannung überschritten wird und somit den von dem photoelektrischen Umsetzerabschnitt aufgenom­ menen optischen Signalen entsprechende elektrische Signale erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die photo­ elektrische Umsetzerschicht (105; 505; 605) aus einem auf der Seite einer für einfallendes Licht durchlässigen Elek­ trode befindlichen Ladungserzeugungsabschnitt (106; 506) und einem zur Erzielung eines effektiven Transportes der in dem Ladungserzeugungsabschnitt erzeugten Ladung dienen­ den Ladungstransportabschnitt (107; 507) besteht und daß zwischen der photoelektrischen Umsetzerschicht und der Gegenelektrode oder/und den Bildelementelektroden Isolier­ schichten ( 104, 108; 504, 508; 604, 606) angeordnet sind.

2. Photoelektrische Informationseingabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegen­ elektrode (503) in eine Vielzahl von Abschnitten unter­ teilt ist, die jeweils einer Vielzahl von Bildelement­ elektroden (509) gegenüberliegend angeordnet sind.

3. Photoelektrische Informationseingabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils Gruppen aus n Bildelementelektroden gemeinsam elektrisch miteinander verbunden sind.

4. Photoelektrische Informationseingabeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Impulsgeneratorschaltung OSC 1; OSC 2, DIV) zur Erzeugung einer Anzahl der Bildelementelektroden entsprechenden Anzahl von zeitlich seriellen Impulsen, einen Zähler (CNT 1; CNT 2, CNT 3), der in Abhängigkeit von den Ausgangsimpulsen der Impulsgene­ ratorschaltung über n Ausgangsanschlüsse (0₁-0 _n ; 1 ₁ - 1 _n , 2 ₁ - 2 _n ) zeitlich aufeinanderfolgende Ausgangssigna­ le abgibt, eine Anzahl n von Widerständen (R 1 - R _n ; R′ 1 - R′n), die jeweils mit einem Ausgangsanschluß des Zählers verbunden sind und Widerstandswerte aufweisen, welche jeweils an den Schwellenspannungen zwischen der Ge­ genelektrode und einer zugeordneten Bildelementelektrode entsprechen, und einen mit den Widerständen in Reihe ge­ schalteten Operationsverstärker (OP ₁; OP ₃, OP ₄) zur Zu­ führung der Ausgangssignale zu den Bildelementelektroden aufweist.