DE3008858A1

DE3008858A1 - Photoelektrischer wandler

Info

Publication number: DE3008858A1
Application number: DE19803008858
Authority: DE
Inventors: Fumihiko Ando
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1979-03-08
Filing date: 1980-03-07
Publication date: 1980-09-11
Anticipated expiration: 2000-03-08
Also published as: US4363963A; DE3008858C2; FR2451107B1; GB2044996B; GB2044996A; JPS5850030B2; FR2451107A1; JPS55120182A

Description

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NIPPON HOSO KYOKAI
Tokyo / JAPAN

Photoelektrischer Wandler

Die Erfindung betrifft einen photoelektrischen Wandler, der ausgezeichnete Fähigkeiten besitzt, mit Hilfe eines Festkörperelementes eine optische Information in ein elektrisches Signal umzuwandeln; die Erfindung betrifft außerdem eine Abbildungsvorrichtung in Festkörperform unter Verwendung derartiger photoelektrischer Wandler.

Auf vielen Gebieten der Technik sind bereits verschiedene Arten von photoelektrischen Wandlereinrichtungen bekannt, die für die unterschiedlichsten Verwendungszwecke verschiedene Konstruktionen und Eigenschaften aufweisen. Speziell für das Umsetzen eines optischen Bildes in ein elektrisches Signalbild in einer Fernsehkamera wird in hohem Maße die Eigenschaft benötigt, daß mit einem hohen ümwandlungswirkungsgrad und einem sehr guten Signal-zu-Rausch-Verhältnis eine sehr kleine Menge ankommenden Lichtes in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, und außerdem müssen in einer weiten Spanne der Wellenlängen des auftreffenden Lichtes mit ausgezeichneten Spektraleigenschaften nach der Umwandlung Ausgangssignale gleichmäßig erhalten werden. Wegen ihrer Möglichkeit 'zur Miniaturisierung, der hohen Stabilität und der hohen Zuverlässigkeit trachtet man nach derartigen Wandlereinrichtungen in Festkörperform.

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Im Hinblick auf die vorstehend genannten Punkte wurden in letzter Zeit für die aufgezählten Anwendungszwecke anstelle von Photoröhren und Kameraröhren, die dafür bisher während langer Zeit benutzt worden sind, Photodioden, die p-n-Ubergänge besitzen. Auch hat man sich bemüht, Fernsehkameras auf Festkörperbasis zu entwickeln, den photoelektrischen Wandlereinrichtungen also Festkörperform zu geben. Derartige Versuche haben jedoch bisher noch nicht zum Erfolg geführt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine photoelektrische Wandlereinrichtung in Festkörperform zu schaffen, die einen hohen Umwandlungswirkungsgrad vom auftreffenden Licht zum elektrischen Ausgangssignal und außerdem ausgezeichnete Spektraleigenschaften hat.

Ferner soll mit einer Matrix derartiger photoelektrischer Festkörperwandler eine Festkörper-Fernsehkamera geschaffen werden mit einem hohen Umwandlungswirkungsgrad, einem hohen Signalzu-Rausch-Verhältnis und exzellenten Spektraleigenschaften.

In einer Photodiode, die aus einem Silizium-p-n-Übergang gebildet und üblicherweise als photoelektrisches Wandlerelement verwendet wird, werden durch das auf treffende Licht in der -■ r Nähe des p-n-überganges Paare von Elektronen und Löchern erzeugt, und Minoritätsträger zwischen ihnen werden in der Sperrschichtkapazität gesammelt, wodurch die photoelektrische Umwandlung bewirkt wird, wobei ein Paar aus Elektron und Loch durch ein in den Bereich der Sperrschicht geratendes Photon erzeugt wird. Diese Paare haben unterschiedliche Energien aufgrund der Wellenlängenunterschiede des auftreffenden Lichtes, so daß verschiedene Eindringtiefen der auftreffenden Photonen in die Siliziumschicht durch diese unterschiedlichen Energien bewirkt werden. Folglich sind die Stellen, an denen die Paare aus Elektronen und Löchern entstehen, in der Siliziumschicht nahe der Sperrschicht verteilt. Die Ungleichförmigkeit bei der

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photoelektrischen Umwandlung ist also durch den Unterschied des Sammelwirkungsgrades der Minoritätsträger bedingt, wofür die Zeit- und Abstandsunterschiede maßgebend sind, die sich beim Einfangen in die obengenannte Sperrkapazität ergeben. So ist zum Beispiel die spektrale Empfindlichkeit einer üblichen Photodiode im Bereich kurzer Wellenlängen des auftreffenden Lichtes einschließlich des blauen Lichtes gering, während sie für Licht längerer Wellenlängen einschließlich des roten Lichtes höher ist.

Daraus ergibt sich, daß der Umwandlungswirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung bei gewöhnlichen Photodioden unter eins bleibt, und außerdem ist die praktisch erzielbare Spektralempfindlichkeit recht ungleichmäßig, während gerade dafür Gleichmäßigkeit im gesamten Bereich des sichtbaren Lichtes anzustreben ist, wenn ein solches Wandlerelement beispielsweise für eine Fernsehkamera eingesetzt werden soll. Der Umwandlungswirkungsgrad und die spektrale Empfindlichkeit von Photodioden sind deshalb noch ungenügend.

Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß ein photoelektrischer Festkörperwandler geschaffen wird, der diese wesentlichen Mängel nicht zeigt, vielmehr einen hohen Umwandlungswirkungsgrad besitzt und ausgezeichnete Spektralempfindlichkeitseigenschaften hat, was sich dadurch erreichen läßt, daß in einem Festkörpermaterial ein darin ausgebildeter photoelektrischer Wandlerabschnitt mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften hinsichtlich spektraler Empfindlichkeit mit einem Festkörperverstärkerabschnitt in einem einheitlichen Aufbau kombiniert wird, der das von dem Wandler direkt abgenommene elektrische Ausgangssignal bereits verstärkt hat.

Anhand von in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachfolgend in Einzelheiten näher

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_ Q —

erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a, b und c Draufsicht, Schnittdarstellung und

elektrisches Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2a bis: 6b Schnitte durch den räumlichen Aufbau

verschiedener weiterer Ausführungsformen bzw. deren elektrisches Schaltbild;

Fig. 7 das Schemabild des Grundaufbaus einer

Festkörper-Fernsehkamera unter Verwendung von photoelektrischen Festkörperwandlern gemäß der Erfindung;

Fig. 8a und 8b eine Schnittdarstellung und ein Schaltbild eines herkömmlichen photoelektrischen Festkörperwandlers; und

Fig. 9 bis 19 schematisierte Schaltbilder in Blockform

von verschiedenen bevorzugten Ausführungsbeispielen von Festkörper-Bilderzeugungseinrichtungen, bei denen photoelektrische Festkörperwandler nach der Erfindung eingesetzt werden.

Zunächst soll der Grundaufbau eines photoelektrischen Festkörperwandlers in erfindungsgemäßer Ausbildung anhand der Fig. 1a und 1b beschrieben und am Schaltbild nach Fig. 1c erläutert werden. Dabei ist der Schnitt der Fig. 1b entlang der Linie A-A¹ in Fig. 1a gelegt. Im Wandler wird von einer auf die photoelektrische Wandlerschicht 5, die aus einem photoleitenden Material besteht, durch eine transparente Elektrode hindurch auftreffenden Lichtmenge unter der photoelektrischen Wandlerschicht 5 eine Signalspannung induziert, wodurch ein Gate-Kanal 3 eines p-Kanal FET Q_Q erzeugt wird, der mit einer

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Drain-E.iektrode 2, einer Gate-Elektrode 3" und einer Source-Elektrode 4 ausgestattet ist, die zum Beispiel auf einem n-Siliziumsubstrat durch eine'dünne Isolationsschicht 3¹ aus zum Beispiel Siliziumoxid herausgebildet sind. Die dabei auftretende Signalspannung, deren Höhe abhängig von der Eingangsinformation (unterschiedliche Stärke des auftreffenden Lichtes) schwankt, wird der Gate-Elektrode 3" des FET Q_Q dadurch zugeführt, daß die Drain-Elektrode 2 mit einer Spannungsquelle über einen Widerstand und die Source-Elektrode 4 mit Erdpotential verbunden sind, so daß ein elektrisches Informationssignal, das durch die Änderung des durch den Feldeffekt des FET Q_Q verstärkten Stroms hervorgerufen wird, von der Drain-Elektrode als Ausgangswert einer Abbildungseinrichtung abgenommen werden kann, die einen derartigen Wandler für das Umsetzen des auftreffenden Lichtbildes in ein Videosignal benützt.

Im obengenannten Fall läßt sich die Signalspannung auch durch eine kapazitive Verbindung zwischen der Unterfläche der Photoleiterschicht 5 und der Oberfläche der Gate-Elektrode 3" auf die Gate-Elektrode 3" des FET Q_Q durch eine zwischen diese beiden Flächen eingefügte Isolationsschicht übertragen, von der diese beiden Flächen für Gleichspannungspotential voneinander isoliert werden. Dadurch läßt sich erreichen, daß beide Spannungen, die der transparenten Elektrodenschicht 6 vom photoelektrischen Wandlerabschnitt und den Elektroden des aus dem FET Q_Q bestehenden Verstärkerabschnitt aufgeprägt werden, voneinander getrennt gehalten werden.

Nachdem das elektrische Informationssignal in der oben beschriebenen Weise gewonnen worden ist, wird der Gate-Elektrode 3" des FET Q_Q durch Schließen eines Löschschalters S₁ im Ersatzschaltbild der Fig. 1c eine Löschspannung zugeführt, wodurch die Signalspannung, die auf der Unterfläche der Photoleiterschicht 5 aufgrund des durch die transparente Elektrodenschicht 6 auftreffenden Lichtes induziert worden ist, d. h.,

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die Potentialänderung aufgrund des auftreffenden Lichts, augenblicklich beseitigt und der Ausgangszustand für die folgende Lichtsignalumwandlung wiederhergestellt ist.

Bei dem in der Fig. 1a gezeigten Element bilden zwei Leiterschichten, zum Beispiel zwei Aluminiumschichten 2' und 4', die mit den zwei p-Diffusionsschichten von Drain 2 und Source 4 in Verbindung stehen, welche in Fig. 1a gestrichelt angedeutet sind, die herausleitenden Elektrodenanschlüsse für Drain und Source, die dann gemeinsam für eine ganze Gruppe dieser Elemente vorgesehen sind, wie in Fig. 1c angedeutet.

In einem photoelektrischen Festkörperwandler gemäß der Erfindung mit Grundaufbau gemäß Fig. 1 und den oben beschriebenen Eigenschaften wird die in der photoelektrischen Wandlerschicht induzierte Signalspannung nicht direkt als Ausgangssignal abgenommen, sondern dem Verstärker FET Q_Q als Gate-Spannung unmittelbar zugeleitet, der das Signal dann in ausreichendem Maße verstärkt, womit ein Wandlerausgangssignal mit äußerst hohem Wandlerwirkungsgrad im Vergleich zu herkömmlichen Photodioden erhalten wird.

Die Menge der elektrischen Ladung, die man von einem herkömmlichen Photowandler, z. B. einer Photodiode, abnehmen kann, nimmt von einem Anfangszeitpunkt bis zu einem Endzeitpunkt einer bestimmten Dauer der photoelektrischen Umwandlung ab, weil die elektrische Ladung in Form eines Ladestroms von der Umwandlungsvorrichtung zu einem Kondensator abgeführt wird, und außerdem sollte die Ladung völlig zu Null gemacht werden, damit auf den folgenden Vorgang einer erneuten Umwandlung eine noch vorhandene Restladung keinen Einfluß ausüben kann. Folglich ist die Gesamtladungsmenge Q_A, die von einem Umwandlungselement während einer bestimmten Zeit zwischen zwei Zeitgrenzen t.j und t» abgenommen werden kann, durch folgende Gleichung bestimmt:

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Q_A =

Hierin bezeichnet I(t) den Ausgangsstrom eines herkömmlichen Wandlerelements, der über die Zeitdauer allmählich abnimmt.

Im Gegensatz dazu kann von einem photoelektrischen Wandlerelement nach der Erfindung ein konstanter elektrischer Ladungsbetrag abgenommen werden, der sich zwischen den beiden Zeitgrenzen t^ und tj nicht ändert, wofür der Einsatz des Verstärker-FET maßgebend ist, von dem der Ausgangsstrom des photoelektrischen Wandlerelements verstärkt wird, so daß sich ein konstanter Ausgangsstrom I_ erzielen läßt und folgende Gesamtladungsmenge Q„ erhalten wird:

^QB = C ¹O = ¹O

Es ist zwar bei bekannten Wandlereinrichtungen der Ausgangsstrom am Ende der für den Umwandlungsvorgang vorgesehenen Zeit, nämlich im Punkte t~, der Ausgangsstrom Null, wie oben erwähnt, doch läßt sich auch bei der Wandlereinrichtung nach der Erfindung der Rückstell- oder Löschvorgang durchführen, um in einem beliebigen Zeitpunkt den konstanten Ausgangsstrom zu Null zu machen, so daß auch bei einer Hochgeschwindigkeitsabtastung der Wandlereinrichtung für ein hochauflösendes Fernsehbild die Einwirkung einer elektrischen Restladung auf den nachfolgenden Ablauf bei wiederholten Umwandlungen hinreichend unterdrückt werden kann.

Die photoelektrische Wandlerschicht 5 im Grundaufbau nach Fig. V kann unabhängig vom Substrat 1 und der Siliziumoxidschicht 3¹

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aus jedem beliebigen geeigneten Material bestehen/ während die bei herkömmlichen Wandlereinrichtungen auf nur wenige Arten von Materialien eingeschränkt ist. Man kann deshalb bei der Erfindung ein ausgezeichnetes Verhalten der Spektralempfindlichkeit durch Auswahl der geeignetsten Materialien erzielen, z.B. mit den Chalcogenen Se-As-Te, Antimontrisulfid SbS₃ und amorphem Silizium als Substanzen für die photoelektrische Wandlerschicht.

Ein Beispiel für den genauen Aufbau eines photoelektrischen Wandlerelementes mit den erfindungsgemäßen Merkmalen, die in ihrer Grundstruktur in Fig. 1 wiedergegeben sind, zeigt die Fig. 2a mit dem dazugehörigen elektrischen Schaltschema in Fig. 2b. Der photoelektrische Festkörperwandler in Fig. 2a besitzt eine Drain-Elektrode 12, einen Gate-Kanal 13 und eine Source-Elektrode 14, die in einem n-Siliziumsubstrat 11 ausgebildet sind. Eine gewöhnliche Gate-Elektrode 13' und eine zusätzlich vorgesehene leitende Elektrode 17, die mit der Gate-Elektrode 13' in Verbindung steht, liegen, durch eine dünne Isolationsschicht 15 getrennt, dem Gate-Kanal 13 gegenüber. Diese Isolationsschicht ist z. B. Siliziumdioxid (SiO₂). Eine photoelektrische Wandlerschicht 18 aus einem Photoleitermaterial überdeckt die leitende Elektrode 17, die nahezu über den gesamten Flächenbereich des Wandlerelementes ausgebreitet ist. Eine weitere, vorzugsweise lichtundurchlässige Isolationsschicht 16 befindet sich zwischen der Siliziumdioxidschicht und der photoelektrischen Wandlerschicht 18 und trennt sowohl elektrisch als auch optisch die obere photoelektrische Wandlerschicht und den darunter befindlichen Verstärkerabschnitt, welcher aus dem p-Kanal-FET besteht. In diesem Fall ist es möglich, auch die Gate-Elektrode 13' und die leitende Elektrode durch Einfügen einer weiteren dünnen Isolationsschicht galvanisch zu trennen, so daß deren Koppelung lediglich kapazitiv erfolgt, was den Vorteil hat, daß schädliche Kapazitäten verringert werden und die Herstellung einfacher wird. Durch das

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Einfügen dieser Isolationsschicht 16 und dergleichen kann die Streukapazität zwischen der Unterfläche der Photoleiter schicht 18 und den Elektroden 12 und 14 und der Substanz 1 des FET Q₀ verringert werden, wodurch eine Herabsetzung des induzierten Spanniingssignals und eine Verschlechterung der Spannung-zu-Frequenz-Eigenschaf ten vermieden werden.

Im Ersatzschaltbild nach Fig. 2b ist durch den gestrichelten Rahmen der schaltungsmäßige Anteil des photoelektrischen Festkörperwandlerelement-s nach Fig. 2a angedeutet. Die Gate-Elektrode 13' des FET Q_Q, die für die Verstärkung der in der Photoleiterschicht 18 hervorgerufenen Signalspannung sorgt, ist mit einer Drain-Elektrode eines FET Q₁ 24 verbunden, der dazu dient, mit einem ihm zugeleiteten Löschimpuls den Verstärker FET Q- zu löschen. Die Drain-Elektrode 12 des Verstärker-FET Q₀ ist weiterhin mit einem FET Q„ 25 verbunden, dessen Gate-Elektrode 21 ein Auslesesignal zugeleitet erhält, womit das Ausgangssignal aus dem gestrichelt umrahmten Wandlerelement der Fig. 2b ausgelesen wird. Das dann an einem gewöhnlichen Abschlußwiderstand R_Q auftretende Ausgangssignal kann von einer Ausgangsklemme 22' abgenommen werden.

In einem photoelektrischen Wandlerelement gemäß vorangehender Beschreibung, in welchem der transparenten Elektrode 19 und der Drain-Elektrode 12 des FET Q₀ geeignete Spannungen zugeführt werden, wird die Signalspannung auf der ünterflache der Photoleiterschicht 18 in Abhängigkeit von der Stärke des in die Photoleiterschicht 18 durch die transparente Elektrode 19 hindurch von einem abzubildenden Objekt her eindringenden Lichtes erzeugt, so daß sie dadurch der leitenden Elektrode zugeführt wird, die die gesamten Signalladungen sammelt, welche auf der gesamten Unterfläche auftreten, die zu dem Wandlerelement gehört.

Wenn ein Ausleseimpuls auf die Gate-Elektrode 21 des Auslese-FET Q₂ gegeben wird, wird dieser FET Q₂ leitend, so daß der

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Verstärker-FET Q_Q mit seinen Drain-12,' Gate-13'und Source-Elektroden 14 so beeinflußt wird, daß der Signalstrom durch die FET Q₀ und Q₁ fließt, dessen Größe der Signalspannung entspricht, die der Gate-Elektrode 13' von der unteren Fläche der Photoleiterschicht 18 durch die leitfähige Sairanelelektrode 17 zugeführt wird. Am Abschlußwiderstand R- wird von diesem Signalstrom dann eine Ausgangssignalspannung hervorgerufen, die an der Ausgangsklemme 22' abgenommen werden kann. Danach wird aufgrund eines der Gate-Elektrode 23 des Lösch-FET Q₁ zugeführten Löschimpulses dieser FET Q- leitend und verbindet die Gate-Elektrode 13' und die leitfähige Sammelelektrode 17, die damit verbunden ist, mit Erde, wodurch der Verstärker-FET Q„ gelöscht ist, so daß anschließend das Auslesen eines Ausgangssignals wiederholt werden kann, dessen Spannung um vieles höher als bei bisher bekannten Wandlerelementen ist.

In dem beschriebenen Aufbau des Wandlerelementes dient der Lösch-FET Q₁ dazu, das Element wieder in seinen Äusgangszustand zu versetzen. Es ist jedoch auch möglich, als ein einfaches Mittel an dessen Stelle ein Widerstandselement anzuordnen, über das die auf der Unterfläche der Photoleiterschicht 18 sich ansammelnde elektrische Ladung abgeführt wird. In der ins einzelne gehenden Darstellung der Fig. 2a und 2b wird die Signalladung oder die durch die auftreffende Lichtmenge hervorgerufene Signalspannung nicht unmittelbar von der photoelektrischen Leiterschicht abgenommen, sondern mit Hilfe des Verstärker-FET, durch dessen Verstärkung ein überaus hoher Umwandlungswirkungsgrad und ein ausreichend starkes Ausgangssignal gewonnen werden.

Außerdem ist es aufgrund des beschriebenen Aufbaus möglich, die Signalspannung mit extrem hohem Verstärkungsfaktor zu verstärken, was auf die bemerkenswert verringerte Eingangskapazität des Verstärker-FET Q_Q zurückzuführen ist, der unmittelbar mit der photoelektrischen Leiterschicht 18 verbunden ist, was einen

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erheblichen Vorteil im Vergleich zu einem FET-Verstärker darstellt, der üblicherweise außerhalb des photoelektrischen Wandlerelements angeordnet ist, so daß ein äußerst starker Ladungsstrom vom Verstärker-FET Q_ abgenommen werden kann, dessen Gate nur von einer sehr kleinen Signalladung gesteuert wird. Zusätzlich können, wie es die Fig. 2a erkennen läßt, die gesamten Signalladungen, die in der ganzen Fläche induziert werden, von der unteren Fläche der Photoleiterschicht abgenommen und zusammengefaßt verstärkt werden, wofür die leitende Elektrodenschicht maßgebend ist, die die ganze Fläche einnimmt, so daß sich leicht mit einem ausgezeichneten Signal-zu-Rausch-Verhältnis unter effektiver Nutzung des gesamten Bereichs der das Licht auffangenden Fläche des Wandlerelements ein äußerst hoher Umwandlungswirkungsgrad erzielen läßt. Diese das Licht auffangende Fläche ist jedem Bildeinheitselement des Targets der Bildröhre zugeordnet.

Schließlich läßt sich auch die photoelektrische Festkörperwandlereinrichtung vergleichsweise leicht herstellen, indem die jeweiligen Schichten übereinander ausgebildet werden, wobei der etwas kompliziert scheinende Aufbau kein Hinderungsgrund ist.

Eine weitere Ausführungsform des photoelektrischen Wandlerelements, bei welchem der Verstärker-FET gemäß Fig. Ib durch einen bipolaren Transistorverstärker ersetzt ist, ist in der Fig. 3a wiedergegeben; das zugehörige Ersatzschaltbild zeigt die Fig. 3b.

Der grundlegende Aufbau der Siliziumoxidschicht 15, der Isolationsschicht 16, der Photoleiterschicht 18 und der transparenten Elektrodenschicht 19 ist dem in den Fig. 1b und 2a gezeigten Aufbau gleich. Es wird jedoch anstelle des FET Q_Q, der in den letztgenannten Figuren erscheint, ein bipolarer Transistor 30 verwendet, der aus einem Kollektor 32 aus η-Silizium, einer

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Basis 33 aus p-Silizium und einem Emitter 34 aus n-Silizium besteht.

Die durch das auftreffende Licht in der Unterfläche der Photoleiterschicht 1-8 induzierte Signalladung wix'd der Baais 33 des bipolaren Transistors 30 zugeleitet. Ein mit dem Emitter 34 des Transistors 38 verbundener Emitter-Elektrodenanschluß 34' erhält eine geeignete Source-Spannung in Entsprechung zu der der Basis 33 aufgedrückten Spannung, wodurch ein passender Basisstrom erhalten wird, und ferner wird ein Streukondensator, der auf dem Kollektor 32 ausgebildet ist, durch Anlegen einer Source-Spannung von einer Ausgangsklemme 22' über einen geschlossenen Schalter S„ auf einen derartigen Zustand aufgeladen, daß der Kollektor 32 eine Gleichspannung hat, die ausreichend höher ist als die Gleichspannung der Basis 33 und des Emitters 34. Folglich wird die Änderung des Basisstroms entsprechend der Stärke des auftreffenden Lichtes durch die Signalladung hervorgerufen, die durch Umwandlung des auftreffenden Lichtes in der Photoleiterschicht 18 entsteht, so daß die Änderungen des Kollektorstroms, die sich um den Faktor ß vom Basisstrom unterscheiden, wobei ß der Stromverstärkungsfaktor ist, hervorgerufen werden, was zur Folge hat, daß die Stärke der Abnahme der in dem Streukondensator gespeicherten elektrischen Ladung abhängig von der Änderung des Kollektorstroms geändert wird. Wenn also der Schalter S~ für eine kurze Zeitspanne in einem bestimmten Intervall geschlossen wird, dann entspricht die Veränderung des Ladestroms, der von der Ausgangsklemme 22' durch den geschlossenen Schalter S₂ zum Streukondensator fließt, der Größe der während dieses bestimmten Zeitintervalls auftreffenden Lichtmenge, und wird vom Transistor verstärkt, so daß die Menge des auftreffenden Lichtes mit hohem Umwandlungswirkungsgrad durch den beschriebenen Prozeß umgewandelt wird.

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Aufgrünet des beschriebenen Aufbaus hängen die Spektralempfindlichkeitseigenschaften des Wandlerelementes hauptsächlich von den Eigenschaften der Photoleiterschicht 18 ab, so daß eine ausgezeichnete Spektralempfindlichkeit durch geeignete Materialwahi für die Photowandlerschicht 18 erzielt werden kann.

Aufgrund des beschriebenen Aufbaus strömt die durch das auftreffende Licht in der Photoleiterschicht 18 induzierte Signalladung so ab, daß sie den Basisstrom für den Transistor 30 bildet, so daß eine Löscheinrichtung zum Löschen der Signalladung gemäß des Lösch-FET, wie er beim Element nach Fig. 2a benutzt wird, welches mit einem Verstärker-FET arbeitet, überhaupt nicht benötigt wird, was eine erhebliche Vereinfachung im Aufbau des photoelektrischen Festkörperwandlerelementes bedeutet .

Ein ins einzelne gehendes Ausführungsbeispiel des den bipolaren Transistorverstärker gemäß Fig. 3a und 3b verwendenden Grundaufbaus ist in den Fig. 4a und 4b in Schnittwiedergabe und Ersatzschaltbild gezeigt. Neben dem bipolaren Transistorverstärker, der bereits anhand der Fig. 3a beschrieben ist, ist dabei ein Verstärker-FET mit Drain 12, Source 14 und Gate 13" und ferner ein Lösch-FET 24 vorgesehen, der mit einem Löschanschluß 23 verbunden ist und als Löschschalter S^ dient. Diese Elemente befinden sich unter der n-Siliziumoxidschicht 15', die als Kollektor 32 des Transistors 30 ausgebildet ist, und sind miteinander verbunden, wie es die Fig. 4b zeigt.

Bei dem Aufbau gemäß Fig. 4a sind das Verhalten und die Arbeitsweise der Streukapazität aus Kollektor 32 und Transistor 30 und des Schalters S₂ gleich, wie in Verbindung mit den Fig. 3a und 3b beschrieben. Das Maß der Abnahme der in der Streukapazität gespeicherten Ladung in Beziehung zur Veränderung des Kollektorstroms jedoch wird der Gate-Elektrode 13" des Verstärker-FET als eine Veränderung der daran anliegenden Spannung

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zugeführt, so daß an der Ausgangskleirane 22' die verstärkte Signalspannung auftritt.

Mit anderen Worten, in dem in den Fig. 3a und 3b beschriebenen Element dient der Schalter S₂ dazu, das Ausgangssignal zu gewinnen und die Wandlervorrichtung wieder zu löschen, während im Element gemäß Fig. 4a und 4b der aus FET 24 gebildete Schalter S₁ für das Aufladen der auf dem Kollektor 32 des Bipolar-Transistors 30 gebildeten Streukapazität sorgt, um damit die Wandlereinrichtung zu löschen, während das vom Bipolar-Transistor 30 gewonnene Ausgangssignal über den Verstärker-FET und den Schalter S₂ abgenommen wird.

Wenn das auftreffende Licht nur sehr schwach ist und deshalb auch nur eine sehr geringe Signalladung in der Photoleiterschicht 18 induziert wird, dann wird der Transistor 30 gezwungen, in einem äußerst engen Bereich seines Basisstroms zu arbeiten. Allgemein heißt das, daß der Stromverstärkungsfaktor ß des Bipolar-Transistors in dem engen Bereich seines Basisstroms klein wird, so daß man dann befürchten muß, daß der Transistor 30 nicht die ausreichende Verstärkung bringen kann.

Aus diesem Grund enthält das in Fig. 4a gezeigte Verstärkerelement zusätzlich neben dem Bipolar-Transistorverstärker 30 den Verstärker-FET, wodurch aufgrund der Kombination dieser beiden Transistorverstärker ein hinreichend hoher Verstärkungsfaktor erreicht wird und damit das gewünschte photoelektrische Wandlerelement geschaffen ist, das den extrem hohen Umwandlungswirkungsgrad hat.

Ferner läßt sich durch geeignete Auswahl des als Photoleiterschicht verwendeten Materials bei dem Element gemäß Fig. 4a und 4b sehr gute Spektralempfindlichkeitseigenschaft erreichen, wie dies bereits in Verbindung mit den Elementen nach den

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Fig. 2 und 3 erläutert wurde.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Verwendung eines Bipolar-Transistorverstärkers ist in Fig. 5a und 5b in Schnittdarsteliung und Ersatzschaltbild gezeigt. Bei diesem Aufbau ist die Photoleiterschicht 18, die im Aufbau gemäß Fig. 4 enthalten war, weggelassen, während der Bipolar-Transistor, der aus Kollektor 42, Basis 43 und Emitter 44 besteht, sowohl als Transistorverstärker 30 als auch als Phototransistor 40 arbeitet.

In seiner Funktion als Phototransistor 40 können aufgrund des in den Bezirk der Basis eintretenden Lichtes Paare von Elektronen und Löchern erzeugt werden, und der Bipolar-Transistor verstärkt dann in seiner Funktion als Transistorverstärker den den erzeugten Paaren entsprechenden Basisstrom, wodurch die Veränderung des Kollektorstroms aufgrund des auftreffenden Lichtes hervorgerufen wird. Äußerlich gesehen ist der Betrieb des Wandlerelementes gemäß Fig. 5a dem des Wandlerelementes nach Fig. 4a gleich; d. h., die Ausgangssignalspannung, die von dem aus Drain 12, Gate 13' und Source 14 bestehenden FET verstärkt wird, kann am Ausgang 22' abgenommen werden.

Dadurch, daß die photoelektrische Leiterschicht entfallen ist, ist bei dem Wandlerelement nach Fig. 5a und b der Aufbau merklich vereinfacht, so daß er sich auch leichter herstellen läßt.

Andererseits hängt die spektrale Empfindlichkeit des Elements von dem Material ab, aus dem der Phototransistor 40 hergestellt ist, was auch das Material für den Verstärkertransistor 30 ist, so daß das Element den Nachteil hat, daß eine gleichmäßige spektrale Empfindlichkeit in dem gewünschten Spektralbereich kaum herzustellen ist. Es läßt sich als Wandlerelement deshalb nur in eingeschränktem Maße dort einsetzen, wo es auf ausgezeichnete Spektralempfindlichkeitseigenschaften nicht ankommt.

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Eine weiter vereinfachte Ausführungsform des in den Fig. 5a und b gezeigten Elements ist in den Fig. 6a und b dargestellt.

Hierin sind auch der Verstärker-FET und der Lösch-FET, die im Element nach Fig. 5a enthalten waren, weggelassen, so daß der nur noch vorhandene Phototransistor 40 sowohl die photoelektrische Umwandlung als auch die Verstärkung übernimmt.

Wie an früherer Stelle bereits erwähnt, hängt der Stromverstärkungsfaktor des Phototransistors von seinem Basisstrom ab. Wenn jedoch die auftreffende Lichtmenge verhältnismäßig groß ist und folglich der Basisstrom, von dem der Verstärkungsfaktor abhängt, einen bestimmten Wert übersteigt, dann ist das in Fig. gezeigte Element gut brauchbar, da es dann einen hohen Umwandlungswirkungsgrad hat und außerdem sehr einfach aufgebaut und damit leicht herzustellen ist.

Wie an früherer Stelle bereits erwähnt, soll mit der Erfindung eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung geschaffen werden, in der in einer Matrix die photoelektrischen Festkörperwandlerelemente benützt werden, die einen hohen Umwandlungswirkungsgrad und ausgezeichnete Spektralempfindlichkeitseigenschaften haben. .

Es sind zahlreiche Konstruktionen und Gestaltungsformen von Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen beschrieben, von denen auch einige in der Praxis verwendet worden sind. Eine davon, die wegen der Matrix-Anordnung ihrer photoelektrischen Wandlerelemente, deren Ausgangswerte mit Hilfe einer elektronischen Schalteranordnung abgenommen werden, eine gewissen Ähnlichkeit mit der Erfindung hat, soll nachstehend kurz beschrieben werden.

Bei den bekannten Festkörper-Abbildungsvorrichtungen werden zwei Arten von Bildumsetzeinrichtungen verwendet, die entweder

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aus einer eindimensionalen Anordnung oder aus einer zweidimensionalen Anordnung von photoelektrischen Wandlerelementen bestehen. Von diesen Bildumsetzeinrichtungen wird die zweidimensionale Anordnung der Wandlerelemente nachstehend in Verbindung mit der Fig. 7 beschrieben, die den Grundaufbau einer sogenannten X-Y-adressierbaren Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung zeigt, während in den Fig. 8a und 8b Schnitt und Ersatzschaltbild einer photoelektrischen Umwandlervorrichtung aus Wandlerelement und Schaltelement zeigen, die in der Bildplatte ein Bildelement darstellen.

Die in der Fig. 7 gezeigte Bildplatte weist eine Matrix aus vielen photoelektrischen Festkörperwandlerelementen auf, die in den Kreuzungspunkten von Zeilen und Spalten angeordnet sind und mit Hilfe einer vertikal angeordneten Y-Abtasttreiberschaltung 52 und einer horizontalen X-Abtasttreiberschaltung 51 abgetastet werden, womit ein Ausgangsbildsignal nach Verstärkung durch einen Verstärker 53 an der Ausgangsklemme abgenommen werden kann. Bis eine sehr schwache Signalladung, die im photoelektrischen Wandlerelement induziert worden ist, den Verstärker 53 erreicht, der sich normalerweise außerhalb der Bildplatte befindet, hat diese Signalladung durch den Prozeß des Abtastens eine beträchtliche Verfälschung oder Verschlechterung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses erfahren, wofür unter ande·* rem die große Kapazität der Signalleitung ausschlaggebend ist, die mit zahlreichen Wandlerelementen in Verbindung gebracht werden muß, während außerdem auch Schalts.törungen aufgrund der Schaltvorgänge in der X-Treiberschaltung 51 Einfluß nehmen. Mit anderen Worten, die photoelektrische Wandlereinrichtung nach den Fig. 8a und b, aus der die Festkörper-Bildplatte aufgebaut ist, enthält eine Photodiode mit einem p-Bereich 4 und einem n-Substrat 1 und einen p-Kanal MOS FET Q₂/ der aus dem p-Bereich 4 als Source, einem Gate 13" und einem Drain-Bereich gebildet ist und dazu dient, die in der Photodiode erzeugte Signalladung abzuführen. Damit wird am Abschlußwiderstand R_Q, der mit dem p-Drain-Bereich 2 des FET verbunden ist, in Ab-

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hängigkeit von der Stärke des auf die Photodiode D auftreffenden Lichtes ein Ausgangssignal erzeugt/ das über einen Schalt-FET Q₂ für die Y-Abtastung und einen weiteren Schalt-FET Q₃ für die X-Abtastung als Ausgangssignal in einer Bildsignalfolge aus der Bildplatte abgeleitet wird. Die geringe Menge der Signalladung/ die nach ihrem Entstehen in der Photodiode D kaum verstärkt werden kann, wird mit einem schlechten Umwandlungsfaktor der Photodiode und dem bereits erläuterten verschlechternden Signal-zu-Rausch-Verhältnis über diese Schalt-FETs herausgeleitet.

Im Gegensatz dazu besitzt eine mit den erfindungsgemäßen Merkmalen ausgestattete photoelektrische Festkörper-Bildplatte, die eine unmittelbare Kombination aus photoelektrischen Wandlerelementen mit Verstärker-FETs enthält, um ein Vielfaches bessere photoelektrische Wandlereigenschaften, d. h., einen überaus hohen Wandlerwirkungsgrad und ein sehr hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis. Speziell dieses sehr hohe Signal-zu-Rausch-Verhältnis wird anschließend noch näher beschrieben.

Es wurde bereits erwähnt, daß in einer Festkörper-Bildplatte, die aus einer Matrix vieler photoelektrischer Festkörperwandlerelemente besteht, die Signalladung, die in der Umwandlungsvorrichtung induziert wird, unweigerlich durch die große Kapazität der Ausgangsleitungen gedämpft und zusätzlich mit Schaltstörungen aus der X-Treiberschaltung überlagert wird. Bezeichnet man die von einer herkömmlichen Wandlervorrichtung abgeleiteten Signale mit S₁ und die entsprechenden Signale einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit S₃/ ferner die schließlich von der herkömmlichen Bildplatte gewonnenen Signale mit S¹.. und die von der erfindungsgemäßen mit S'₂, die den ursprünglich abgeleiteten AusgangsSignalen S₁ bzw. S₃ überlagerten Rauschsignale mit N¹.. bzw. N¹2 und den an den ursprünglichen Ausgangssignalen S₁ und S₉ wirksamen Dämpfungsfaktor mit K, so lassen sich folgende Gleichungen aufstellen!

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S .. — S j. — KS..

^S>2 ^{= S}2 ~ ^KS2

Entsprechend früherer Erläuterungen über die Wandlervorrichtungen gilt folgende weitere Beziehung:

S„ = 100 χ S₁.

Andererseits kann man bei einer herkömmlichen Abbildungsvorrichtung ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis von etwa 40 dB in der Praxis erzielen, so. daß die Größe des obengenannten Rauschens N¹.. durch nachstehende Gleichungen wiedergegeben werden kann:

S' 20 log TTT¹ = 40

d.h. N¹.,=

Der Rauschwert aus obiger Gleichung ist praktisch dem der erfindungsgemäßen Abbildungseinrichtung gleich. Folglich läßt sich das in letzterer erzielbare Signal-zu-Rausch-Verhältnis mit nachstehenden Gleichungen wiedergeben:

S· S' (1-K)S_O 10Ox(I-K)S₁ S·

£ _ £ _ £ _ L — inn L

N'₂-N^- N^₁ - N^₁ "¹⁰⁰N^

S' S'

d.h. 20 log^rr^ = 20 log (1 ΟΟ-ϊ^) = 80 dB ^N 2 ^N 1

Die obige Gleichung macht deutlich, daß das aus der erfindungsgemäßen Einrichtung zu gewinnende AusgangssignaT. ein extrem hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis im Vergleich zu dem Signal aus einer konventionellen Einrichtung hat. Außerdem kann man die mit der

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X-Abtastung in Verbindung stehende Streukapazität durch Gestaltung der Abbildungsplatte in einer Weise, wie sie in Verbindung mit den Figuren 13 und 18 noch gezeigt wird, beträchtlich vermindern, so daß es mit Hilfe der Erfindung zusätzlich noch möglich wird, das Signal-zu-Rausch-Verhäitnis noch weiter über das oben angegebene Verhältnis hinaus zu verbessern.

Es werden nun mehrere Ausführungsbeispiele von zweidimensionalen Festkörper-Bildumsetzvorrichtungen beschrieben, die in ihrer Matrix die bereits genannten photoelektrischen Wandlerelemente enthalten und einen n-Kanal-FET als Festkörperverstärker verwenden, der in erfindungsgemäßer Weise gemäß nachstehenden Ausführungen hinzugefügt ist.

In der Bildumsetzvorrichtung nach Fig. 9 sind in einer Matrix die Wandlerelemente entsprechend der Fig. 2b als Einheitsbildelemente angeordnet. Ferner ist eine X-Abtasttreiberschaltung 51 in Gestalt eines Schieberegisters oder dergleichen vorgesehen, mit der in Folge eine Horizontal-Abtastimpulskette mit den Horizontal-Abtastintervallen des Fernsehens erzeugt wird. Eine Y-Abtasttreiberschaltung 52 in Gestalt eines Schieberegisters oder dergleichen dient zur Erzeugung einer Vertikal-Abtastimpulskette in wiederholter Folge mit der Vertikal-Fernsehabtastfrequenz, und eine Löschabtasttreiberschaltung in Form eines Schieberegisters oder dergleichen erzeugt eine Löschimpulskette mit der Folge der Vertikal-Abtastfernsshfrequenz. In der Matrix sind die in den FET 25 des Ersatzschaltbildes der Fig. 2b enthaltenen Drain-Elektroden 22 gemeinsam mit den X-Abtastschalt-FET Q_x1/ Q_x2' 0_χ3' ^usw· ⁱⁿ Jeder Matrixspalte verbunden, wobei diese Schalt-FET der Reihe nach durch die X-Abtastimpulse aus der X-Abtasttreiberschaltung 51 mit einer Wiederholungsfrequenz getrieben werden, die gleich der Punktfolge der Bildelemente ist, so daß einer Ausgangsleitung jeder Spalte Elementarbildsignale aufeinanderfolgend in der X-Richtung, d.h. in horizontaler Richtung, zugeführt werden.

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Die Source-Elektroden 14 der Verstärker-FET Q_n und die Source-Elektroden der Lösch-FET 24 sind geerdet, und außerdem sind die Gates 21 der Auslese-FET 25 gemeinsam an die Y-Abtastschalt-FET Q₁, Qy₂/ Ωγ3' ^usw· einer jeden Zeile der Matrix angeschlossen, die nacheinander durch die Y-Abtastimpulse von der Y-Abtasttreiberschaltung 52 mit der Abtastfolge getrieben werden, die dem Zeilenintervall eines Fernsehbildes entspricht, so daß die Source-Spannung E mit dem Zeilenintervall geschaltet wird und die Spannung den Gates 21 der Auslese-FET 25 gemeinsam in jeder Zeile zugeführt wird, so daß als Ergebnis daraus die Einzelbildpunktsignale der Ausgangsklemme in jeder Zeile nacheinander in Y-Richtung, d.h. in vertikaler Richtung, zugeleitet wird. Außerdem sind die Gates 23 der Lösch-FET 24 gemeinsam mit den Löschabtastschaltungs-FET Q_D1,

Qr,_o, Q-cir usw. in jeder Zeile der Matrix verbunden. Die FET

KZ KJ

werden nacheinander durch die von der Löschabtasttreiberschaltung 54 erzeugten Löschabtastimpulse mit einer Folgefrequenz getrieben, die der Horizontal-Abtastfolge eines Fernsehbildes gleich ist, so daß die Lösch-Source-Spannung E_R bis zu dem Horizontal-Intervall geschaltet wird und die Spannung den Gates 23 der Lösch-FET 24 gemeinsam in jeder Zeile zugeführt wird, so daß dadurch das Potential der Gate-Elektrode 13' des Verstärker-FET Q_n über das Substrat auf Erdpotential gebracht wird. Dadurch sind für eine bestimmte Zeitspanne unmittelbar nach dem aufeinanderfolgenden Auslesen der Elementarbildsignale die Elementarwandlerelemente durch die Zuführung der Löschspannung E_n gelöscht und damit bereit für den nächsten Speichervorgang der induzierten Signalladung.

Es sei noch erwähnt, daß die Anzahl der Schalt-FET logischerweise der Zahl von Zeilen und Spalten der Matrix entspricht, in denen die Elementarordner angeordnet sind.

Als nächstes soll das Verhalten oder der Betriebsablauf der Festkörper-Bildumwandlungsvorrichtung im Hinblick auf die

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aufeinanderfolgenden Zeitpunkte t₁, t₂, ...., t ₊₁

t„ _Λ , erläutert werden, wobei die Zeitabstände zwischen diesen 2n+1

Zeitpunkten den Abständen der Bildelemente angepaßt sind. Im Anfangspunkt t.. der X-Y-Abtastung eines Bildrahmens des Fernsehbildes sind nur der X-Abtastschalt-FET Q₁ und der Y-Ab-

Xl

tastschalt-FET Q₁ leitend, während alle übrigen Schalt-FET abgeschaltet sind. Demnach erhalten über die Leitung Y₁ die Gates 21 der Auslege-FET 25, die gemeinsam mit der Horizontalleitung Y₁ der ersten Zeile verbunden·sind, gemeinsam die Auslese-Source-Spannung Ε_γ/ so daß diese Auslege-FET 25 leitend werden, während die Source-Elektroden 14 der Verstärker-FET Q₀ der Elementarwandler in der ersten Spalte der Matrix sämtlich mit der Vertikalleitung X₁ über die dazugehörigen Auslege-FET verbunden werden können. Andererseits erhalten alle transparenten Elektroden 19 der entsprechenden Wandlerelemente stets gemeinsam eine geeignete Gleichspannung, so daß sämtliche entsprechenden Wandlereinrichtungen betätigt werden. Damit werden die Elementarsignalladungen, die aufgrund des auftreffenden Lichtes erzeugt werden, ständig an alle Gate-Elektroden 13' der Verstärker-FET Q_Q über die zugehörigen Kollektorelektroden 17 geleitet. Dadurch wird in allen Wandlerelementen in der Matrix die Signalladung stets angesammelt mit Ausnahme der durch das Löschen in Anspruch genommenen Zeit.

Im Anfangspunkt t.. der X-Y-Abtastung sind, wie bereits gesagt, nur der X-Abtastschalt-FET 0_χ1 und der Y-Abtastschalt-FET Q_y1 leitend, so daß nur die Vertikalleitung X₁ der ersten Spalte die Signal-Source-Spannung E aufgedrückt erhält, wie auch nur die Horizontalleitung Y₁ der ersten Zeile mit der Auslege-Source-Spannung E versehen wird. Somit wird im Anfangszeitpunkt t₁ das in der oberen linken Ecke der Matrix angeordnete Wandlerelement, das zur ersten Spalte und zur ersten Zeile der Matrix gehört, in seiner Gesamtheit betätigt, so daß sein Verstärker-FET Q₀ aktiviert ist, die an der Gate-Elektrode 13' gespeicherte Signalladung in eine Bildausgangssignalspannung

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umzusetzen, die dann von der Ausgangsklemme über die Vertikalleitung X₁ und den X-Abtasttreiber-FET Q ausgelesen wird.

Im nächsten, auf den Anfangszeitpunkt t.. folgenden Zeitpunkt t₂ der X-Y-Abtastung bleibt der Y-Abtastschalt-FET Q_Y1 weiterhin leitend, während der X-Abtastschalt-FET Q anstelle des FET Q₁ nun leitend wird, wodurch das Fortschreiten in der horizontalen X-Richtung berücksichtigt wird. Dadurch wird im Zeitpunkt t₂ die zweite elementare Umwandlungsvorrichtung in der oberen Zeile Y₁ und der zweiten Spalte X_ als einzige in ihrer Gesamtheit angesteuert und liefert die Elementarbild-Signalspannung, die an der Ausgangsklemme ausgelesen werden kann.

Im Zeitpunkt t ₊₁, in dem alle Elementarumwandlungsvorr.ichtungen der ersten Zeile nacheinander in der beschriebenen Weise angesteuert worden sind, so daß alle Elementarbild-Signalspannungen nacheinander ausgelesen wurden, werden dann nur der " X-Abtastschalt-FET 0_χ1 und der Y-Abtastschalt-FET Q_y2 leitend, so daß in gleicher Weise, wie dies in Verbindung mit der ersten Zeile Y₁ beschrieben wurde, nun alle Elementarumwandlungsvorrichtungen/ die zur zweiten Zeile gehören, nacheinander von links nach rechts abgetastet werden und man nacheinander ihre Elementarbildsignale erhält. Wenn die Zahl der Leitungen in vertikaler Richtung, d.h. die Anzahl der Spalten der Matrix, mit η bezeichnet wird, welche bei der in Fig. 9 dargestellten Bildumwandlungsfläche gleich vier ist, dann wird im Zeitpunkt t_n+1 die Horizontalabtastung an den elementaren Wandlervorrichtungen, die zur zweiten Zeile Y_ gehören, eingeleitet, und es wird aufgrund des zugeführten Löschimpulses von der Löschabtasttreiberschaltung 54 gleichzeitig der Löschabtastschalt-

FET Q_. leitend, so daß sämtliche Gate-«-Elektroden 23 der κι *

Lösch-FET 24, die zu den Elementarwandlervorrichtungen der ersten Zeile gehören, von denen die Elementarbildsignale entnommen worden sind, gemeinsam mit der Lösch-Source-Spannung E_R

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beaufschlagt, wodurch diese Lösch-FET 24 leitend werden. Die noch an den Kollektor-Elektroden dieser Elementarwandlervorrichtungen vorhandenen Restsignalladungen werden dadurch über die Lösch-FET 24 zur Erde abgeleitet, so daß die Elementarwandlereinrichtungen der ersten Zeile, von denen die Elementarbildsignale bereits abgenommen worden sind, alle zugleich gelöscht werden.

Im Zeitpunkt t„ ., in dem die Horizontalabtastung der zweiten Zeile in der beschriebenen Weise durchgeführt ist, werden der Y-Abtastschalt-FET Q_Y2A' ^der X-Abtast schal t-FET (2_χ1 und der Löschschalt-FET Q „ leitend, beginnt die Horizontalabtastung der elementaren Wandlervorrichtungen der letzten Zeile Y , die in der Abbildung der Fig. 9 Y-. ist, und wird der Löschvorgang der Elementarwandlervorrichtungen der vorhergehenden Zeile Y _.. (in Fig. 9 die Zeile Y„) durchgeführt. Es sei erwähnt, daß für den Fall, daß die Widerstände R₁, R₂, die für die Ableitung der nach dem Auslesen noch verbliebenen Signalrestladungen vorgesehen sind, durch FET wie der FET Q_Yo_R für die letzte Zeile Y, ausgetauscht sind, die Ableitung der Signalrestladungen sehr schnell erfolgt, so daß sich eine überaus schnelle Abtastung der gesamten Bildplatte durchführen läßt.

Das in der Fig. 10 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Bildumwandlungsplatte mit erfindungsgemäßen Elementarwandlervorrichtungen entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 mit Ausnahme der folgenden Veränderungen.

Der mit 25 in dem Ersatzschaltbild der Elementarwandlervorrichtung der Fig. 4b bezeichnete Auslege-FET Q₁ ist durch eine Diode 26 ersetzt, die verhindert, daß das Bildsignal in umgekehrter Richtung fließt, wobei die Horizontalleitung Y, die jeweils mit der Gate-Elektrode 21 des Auslege-FET 25 in Fig. 9 verbunden ist, nun gemeinsam mit der Drain-Elektrode 24 des Verstärker-FET Q_Q und der Drain-Elektrode des Lösch-FET 24

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verbunden ist. Ferner sind die Signalspannungsquelle E und der Abschlußwiderstand R_Q, die den X-Abtastschalt-FET Q zugeordnet sind, durch die Signalspannungsquelle E , die auch als Auslesespannungsquelle dient, und den mit den Y-Abtastschalt-FET Q verbundenen Abschlußwiderstand R_n ersetzt/ während die Source-Elektroden der X-Abtastschalt-FET Q_v sämtlich an Erde gelegt sind. Darüber hinaus sind die für die Ableitung der Signalrestladungen in Fig. 9 verwendeten Widerstände R durch die FET Q_vnTD bis Q.._OT, ersetzt, womit eine schnelle Ableitung der Signalrestladungen möglich wird.

Das nächste Ausführungsbeispiel einer Festkörper-Bildumwandlungsvorrichtung unter Verwendung der elementaren Wandlervorrichtungen gemäß der Erfindung ist in der Fig. 11 dargestellt. Die Einrichtung unterscheidet sich durch folgende Veränderungen von derjenigen nach Fig. 9. In der Festkörper-Bildumwandlungseinrichtung nach Fig. 11 sind die Auslesespannungsquelle E und die Signalspannungsquelle E , die in der Einrichtung nach Fig. 9 auf Gate 21 bzw. Drain 22 des Auslege-FET 25 geführt sind, entgegengesetzt auf Drain 22 bzw. Gate 21 gelegt, und der Abschlußwiderstand R_Q, an dem das Ausgangsbildsignal erzeugt werden soll, ist in den Grad eingefügt, über den die Auslesequellenspannung E
lese-FET 25 geführt wird.

Auslesequellenspannung E an die Drain-Elektrode 22 des Aus-

Es sei hier noch erwähnt, daß die mit den X-Abtastschalt-FET Q verbundenen Widerstände R zum Ableiten der Signalrestladungen ähnlich wie der FET Q_v „, der mit dem letzten X-Abtastschalt-

An ο

FET Q_XnA verbunden ist, durch FET ersetzt werden können, um einen sehr schnellen Betrieb der Abbildungseinrichtung zu ermöglichen.

Die folgenden Ausführungen richten sich auf eine Festkörper-Abbildungseinrichtung unter Verwendung der erfindungsgemäßen elementaren Wandlervorrichtungen, wie sie in der Fig. 12 dar-

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gestellt ist. Die Horizontalleitungen Y₁ bis Y , die für das

im

Anlegen der Auslesequellenspannung E an die elementaren Wandlervorrichtungen vorgesehen sind, wirken genauso wie die für das Zuführen der Löschspannung E_. an jene Vorrichtungen anstelle der Horizontaiieitungen R. bis R in Fig. 9. D. h., die Horizontalleitungen Y₁ , Y„ und Y., sind jeweils mit den Gates 23 der Lösch-FET 24 der elementaren Wandlervorrichtungen verbunden, die zu der vorhergehenden Zeile gehören, und mit den Gates 21 der Auslese-FET 25 der Elementarwandlervorrichtungen der nachfolgenden Zeile, und außerdem sind die Spannungswerte der Auslesespannungsquelle E und der Löschspannungsquelle E_R derart unterschiedlich voneinander, daß die richtige Verteilung der von den beiden Spannungsquellen stammenden Spannung aufgrund der unterschiedlichen Pegelwerte der Gate-Spannungen zwischen den Auslese-FET 25 und dem Lösch-FET 24 möglich ist. Wenn beispielsweise die Elementarwandlervorrichtungen, die zur zweiten Zeile Y- gehören, in der Horizontalrichtung abgetastet werden, dann wird das Y-Abtastschalt-FET Qy_?R leitend gemacht, damit die Auslesespannungsquelle E mit den Gates 21 des Auslese-FET 25 jener Wandlervorrichtungen/ die zur zweiten Reihe Yp gehören, verbunden wird, wie auch der Y-Abtastschalt-FET Q_y0A gleichfalls leitend gemacht wird, so daß die Spannung der Löschspannungsquelle E_R, die höher gewählt wird als die Spannung der Auslesespannungsquelle E , den Gates 23 der FET 24 der elementaren Wandlervorrichtungen zugeführt wird, die zur ersten Zeile Y^ gehören, so daß diese zur gleichen Zeit gelöscht werden.

Die Festkörper-Abbildungseinrichtung nach Fig. 12 ist mit Ausnahme der nachfolgenden Abweichungen genauso ausgebildet wie diejenige nach Fig. 9. Die X-Abtastschalt-FET 0_χ, mit denen die Vertikalleitungen X., X₃₇ X₃, usw. der Reihe nach mit der Ausgangsklemme verbunden werden, sind aus Paaren von X-Abtastschalt-FET Q_{v Λ} und Q gebildet, um dadurch einen

ΧΠ.Α Xni3

schnellen X-Abtastschaltvorgang sicherzustellen.

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Als nächstes wird ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Festkörper-Abbildungseinrichtung beschrieben, das die erfindungsgemäßen Elementarumwandlungsvorrichtungen enthält und aufgebaut ist/ wie es die Fig. 13 zeigt, die sich von der Fig. 9 nur durch folgend aufgeführte Abwandlungen der X-Abtastschaltung unterscheidet. Die Vertikalleitungen X der Abbildungseinrichtung nseh Fig. 13 sind stets rät der Signalquellenspannung E über die Widerstände R verbunden, welchen Widerständen nacheinander Teile der Elementarbildsignalspannungen aufgeprägt werden, die von den zu den jeweiligen Zeilen gehörenden Elementarumwandlungsvorrichtungen abgeleitet sind, denen der Reihe nach über die Y-Abtastschaltung die Auslesespannung Ε_γ zugeführt wird. Diese Teilspannungen treten an den Widerständen R der Reihenschaltung aus den Widerständen R„, den Innenwiderständen der Auslese-FET ~25 und den Innenwiderständen der Verstärker-FET Q₀ auf und werden nacheinander durch die X-Abtastschalt-FET Q an die Ausgangsklemmen abgegeben, was eine schnelle Auslesung des Ausgangsbildsignals ermöglicht.

Es wird jetzt ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel· der Festkörper-Abbildungseinrichtung beschrieben, die Elementarumwandlungsvorrichtungen nach der Erfindung enthält. Die Einrichtung nach Fig. 14 unterscheidet sich von der nach Fig. 12 durch folgende Veränderungen: In der Festkörper-Abbildungseinrichtung der Fig. 14 werden die Auslesespannung E und die Signalspannung E , die der Gate-Elektrode 21 bzw. der Drain-

Ji.

Elektrode 22 des Auslese-FET 25 in Fig. 12 zugeführt werden, in umgekehrter Weise, also der Drain-Elektrode 22 bzw. der Gate-Elektrode 21 zugeleitet, so daß die am Abschlußwiderstand Ry₀/ der in den Pfad eingefügt ist, durch den die Auslesespannung E den Elementarumwandlungsvorrichtungen aufgeprägt wird, erscheinenden Elementarbildsignale an der Ausgangsklemme als Ausgangsbildsignalspannung der Abbildungseinrichtung ausgelesen werden. Wenn darüber hinaus die Widerstände Ry, die in Fig. 12 für das Ableiten der Restsignalladungen vorge-

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sehen sind, um die Quellenspannungen E und E , die auf die Horizontalleitung Y aufgeprägt werden, auf Erdpotential abzubauen , wenn die Y-Abtastschaltung durchgeführt worden ist/ durch FET Q_n ersetzt worden sind, wie dies in der vierten Zeile in der Fig. 14 durch den FET Qy^p dargestellt ist, dann ist mit einem größeren Ausgangsbildsignal zu rechnen, und es läßt sich ein noch schnellerer Betrieb der Abbildungseinrichtung verwirklichen.

Das nun beschriebene Ausführungsbeispiel einer Festkörper-Abbildungseinrichtung, in der Elementarumwandlungsvorrichtungen gemäß der Erfindung verwendet werden und das in der Fig. 15 gezeigt ist, unterscheidet sich von der Abbildungseinrichtung nach Fig. 12 folgendermaßen. Die Source-Elektroden des Lösch-FET 24 und des Verstärker-FET Q_n sind geerdet, d.h. gemeinsam mit dem Substrat der Umwandlungsvorrichtung in Fig. 12 und ebenfalls gemeinsam mit den Vertikalleitungen X verbunden, die während der Austastperiode der X-Abtastung über die X-Abtastschalt-FET Q_vr> geerdet sind, wodurch die Elementarumwandlungsvorrichtungen, welche zur vorhergehenden Zeile gehören und deren Elementarbildsignale ausgelesen worden sind, gelöscht werden, so daß die Restsignalladungen schneller auf Erdpotential abgebaut werden können, als dies durch direkte Erdung oder Verbindung mit dem Substrat möglich ist, wie es in Fig. 12 dargestellt ist, was einen besonders schnellen Betrieb der Abbildungseinrichtung ermöglicht.

In dem früher erwähnten Zeitpunkt t₂ jedoch, wenn der zweite X-Abtastschalt-FET Q_YO, leitend wird, nachdem der erste X-Abtastschalt-FET Q_x1A leitend gemacht worden ist, dann ist der letztere FET Q_yiA noch nicht augenblicklich abgeschaltet und bleibt noch leitend, bis die Horizontalabtastung der zweiten Zeile Y~ beendet ist. Wenn in diesem Zusammenhang die Diode zwischen die Vertikalleitung X und die Source-Elektroden des Lösch-FET 24 und des Verstärker-FET Q_Q in jeder der Elementar-

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Umwandlungsvorrichtungen eingefügt ist, dann kann die gewöhnliche Abtastung in gleicher Weise wie bei der Abbildungseinrichtung aus Fig. 10 durchgeführt werden.

Als nächstes wird ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Festkörper-Abbildungseinrichtung mit Verwendung der Elementarumwandlungsvorrichtung nach der Erfindung anhand der Fig. 16 betrachtet, die sich von derjenigen aus Fig. 14 nur durch folgende Veränderungen unterscheidet. Bei der in Fig. 16 gezeigten Festkörper-Abbildungseinrichtung sind die Source-Elektroden des Lösch-FET 24 und des Verstärker-FET Q_n, die verbindend mit den Substraten der Umwandlungsvorrichtungen geerdet sind, mit der Horizcntalleitung Y der vorhergehenden Zeile über die Diode 26 verbunden, um einen Rückfluß der Signalleitungen zu unterbinden, während weiter die Gate-Elektrode 23 des Lösch-FET 24 mit der Horizontalleitung Y zusammen mit der Drain-Elektrode des Auslese-FET 25 verbunden ist, was bedeutet, daß ein schnellerer und zuverlässiger Löschvorgang durchgeführt werden kann, als dies bei der Einrichtung nach Fig. 15 möglich ist. Durch die Abwandlung in der Anordnung der Elementarwandlervorrichtung ist die Leitfähigkeit des Y-Abtastschalt-FET Q„,, über den die Löschspannung E_n auf eine

YA ti

bestimmte Horizontalleitung Y gegeben wird, um zwei X-Abtastperioden gegenüber der Leitfähigkeit des anderen Y-Abtastschalt-FET Q zum Anlegen der Auslesespannung E_v an dieselbe Horizontalleitung Y verzögert, so daß die Zeitdifferenz von zwei X-Abtastperioden zwischen Anlegen der Löschspannung E_R und Anlegen der Auslesespannung E_v erreicht wird, die ansonsten gemeinsam derselben Horizontalleitung Y zugeführt werden. Bei den Elementarwandlervorrichtungen der zweiten Zeile der Matrix beispielsweise sind die Elementarbildsignale aufgrund der Zuführung der Auslesespannung E_y an die Drain-Elektrode des Auslese-FET 25 ausgelesen worden, und dann ist in der nachfolgenden X-Abtastperiode das Auslesen der Elementarbildsignale der Elementarumwandlungsvorrichtungen, die der dritten Zeile angehören, beendet, wobei die Elementarumwand-

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lungsvorrichtungen in der zweiten Zeile sämtlich auf einmal dann gelöscht werden, wenn dem Gate 23 des Lösch-FET 24 in der sich daran weiter anschließenden X-Abtastperiode die Löschspannung E_R zugeleitet wird, also zwei X-Abtastperioden nach dem Auslesen ihrer Elementarbildsignale.

Als nächstes folgt die Beschreibung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Festkörper-Abbildungseinrichtung mit Verwendung erfindungsgemäßer Elementarumwandlervorrichtungen anhand der Fig. 17, die sich dadurch von der Fig. 16 unterscheidet, daß die Gate-Elektrode 23 des Lösch-FET 24 und die Drain-Elektrode 12 des Verstärker-FET Q_Q in den einzelnen Elementarumwandlervorrichtungen miteinander verbunden sind, wobei die Abbildungseinrichtung in Fig. 17 praktisch genauso betrieben wird, wie die aus Fig. 16.

Da jedoch das Gate 23 des Lösch-FET 24 in seiner Elementarumwandlervorrichtung mit dem Drain 12 des Verstärker-FET Q-verbunden ist, d.h., die Source-Elektrode des Auslese-FET 25, wie oben erwähnt, werden, auch wenn auf die Horizontalleitung Y die Löschspannung E_n, wie in Fig. 16 gegeben ist, nicht alle Elementarumwandlervorrichtungen, die zu dieser Horizontalleitung Y gehören, sämtlich gleichzeitig gelöscht, sondern es wird aus dieser Gruppe der Elementarumwandlervorrichtungen nur diejenige, bei der die Gate-Elektrode 21 des Auslese-FET mit der Vertikalleitung X verbunden ist, der die Signalspannung E zugeführt wird, aufgrund der Zuführung der Löschspannung E_. gelöscht. Als Folge davon werden die Elementarwandler-

vorrichtungen, die zur Horizontalleitung Y gehören, der die Löschspannung E_x, zugeführt wird, nacheinander aufgrund der aufeinanderfolgenden Leitfähigkeit der X-Abtastschalt-FET Q_x gelöscht.

Als nächstes wird nochmals ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Festkörper-Abbildungseinrichtung mit Verwendung

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von Elementarwandlervorrichuungen gemäß der Erfindung anhand der Fig. 18 beschrieben/ welche sich von der Einrichtung nach Fig. 16 dadurch unterscheidet/ daß die Diode 26/ die den Fluß der Signalladung in Rückwärtsrichtung verhindern soll/ und der Lösch-FET 25 weggelassen sind/ während weiterhin der Vorgang der Y-Abtastung/ der X-Abtastung und des Auslesens der Ausgangsbildsignale so vorgenommen wird, wie in Verbindung mit Fig. 15 beschrieben. In diesem Zusammenhang ergibt sich der Betrieb der Abbildungseinrichtung nach Fig. 18 folgendermaßen.

Im Anfangspunkt der Bildrahmenabtastung erhalten die Vertikalleitungen X₁/ X₀/ Χ-,/ usw. die Signalspannung E_v über die Widerstände R_x-]/ ^Rx2' ^X3^{7 usw}· zugeführt, während lediglich der Y-Abtastschalt-FET Q_Y1A leitend ist, so daß die Horizontalleitung Υ nur über diesen geerdet ist/ so daß sämtliche Verstärker-FET Qq in den Elementarwandlervorrichtungen, die zur Horizontalleitung Y₁ gehören, in Betrieb sind. Dadurch sind die Hauptteile der Elementarbildsignale, die durch den Innenwiderstand des Verstärker-FET Q₀ und den Widerstand R aufgeteilt sind/ auf die Vertikalleitungen X geleitet. Diese Hauptteile der Elementarbildsignale auf den Vertikalleitungen X werden nacheinander durch die X-Abtastung der ersten Zeile in den Zeitpunkten t₁ - t an der Ausgangsklemme abgenommen .

Während der Horizontal-Austastzeit, die der obengenannten X-Abtastung der ersten Zeile folgt, wird der Y-Abtastschalt-FET Q_Y1A leitend gehalten, und nur während dieser Zeitspanne wird der nächste Y-Abtastschalt-FET Q,,_OT-, leitend, wodurch

X ZU

den Gate-Elektroden 23 der Lösch-FET 24 in den Elementarumwandlervorrichtungen, die der Horizontalleitung Y₁ angehören, gleichzeitig die Löschspannung E_R zugeführt wird. Daraus ergibt sich, daß diese Elementarumwandlungsvorrichtungen sämtlich gleichzeitig nur durch Zuführung der Löschspannung E_R

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gelöscht v/erden, da die Schwellwertspannung des Lösch-FET 24 höher gewählt ist als die Auslesespannung E , die gemeinsam

der Vertikalleitung X₁ zugeführt wird.

Danach werden im Anfangszeitpunkt t _ der Horizontalabtastung der zweiten Zeile die Y-Abtastschalt-FET Q_v17. und Q„_o„ ge-

x I A Y/Lo

sperrt, und es wird ein weiterer Y-Abtastschalt-FET Q_V?Ä leitend/ wonach die Horizontalabtastung der zweiten Zeile in den Zeitpunkten von t . bis t~ in der bereits beschriebenen

n+1 Zn

Weise ausgeführt wird.

Das letzte Ausführungsbeispiel einer Festkörper-Abbildungseinrichtung mit Elementarwandlervorrichtungen nach der Erfindung ist in der Fig. 19 wiedergegeben, die eine der Fig.10 vergleichbare Anordnung mit Abwandlungen in der Weise zeigt, daß das Lösch-FET 24 in den einzelnen Elementarwandlervorrichtungen durch einen Widerstand 27 ersetzt ist. Dieser Widerstand 27 in der Abbildungseinrichtung nach Fig. 19 liegt zwischen der leitenden Elektrode, an der die induzierten Signalladungen gesammelt werden, und Erdpotential, d.h., dem Substrat der Wandlervorrichtung, und nimmt dort den Platz des Lösch-FET 24 der Einrichtung nach Fig. 10 ein. Folglich wird der Hauptteil des Elementarbildsignals, welches aus den gesammelten Signalladungen besteht, der durch Aufteilung am Widerstand 27 und am Innenwiderstand der Photoleiterschicht gebildet ist, welcher Innenwiderstand abhängig von der Größe des auftretenden Lichtes schwankt, der sammelnden leitfähigen Elektrode 17 aufgeprägt. Aufgrund der Zuführung dieses Hauptteils des Elementarbildsignals, der abhängig vom auftreffenden Licht unterschiedlich ist, zur Gate-Elektrode 13* des Verstärker-FET Q_Q kann die Bildausgangssignalspannung, die aus dem Teil der Signalspannung E besteht, welche vom Widerstand R^, der mit der Vertikalleitung X verbunden ist, und dem Innenwiderstand des Verstärker-FET Q_Q aufgeteilt ist, der wiederum schließlich der Größe des auftreffenden Lichtes entspricht,

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von der Vertikalleitung X als elementares Ausgangsbildsignal ausgelesen werden. Die jeweiligen Elementarausgangssignale, die den Vertikalleitungen X aufgeprägt sind, können nacheinander durch aufeinanderfolgendes Leitendmachen der X-Abtastschalt-FET Q_x über die Ausgangsklemme abgenommen werden.

Wenn hier ein zusätzlicher FET-Verstärker 28 für die Verstärkung der Ausgangsbildsignale eingesetzt wird, ist es möglich, ein größeres Ausgangsbildsignal zu bekommen, das ein höheres Signal-zu-Rausch-Verhältnis besitzt. Dieser zusätzliche FET-Verstärker 28 kann bei allen vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen der Abbildungseinrichtung in ähnlicher Weise wie bei Fig. 19 eingesetzt werden.

Die an der sammelnden leitfähigen Elektrode 17 verbleibende Signalspannung in den einzelnen Elementarwandlervorrichtungen wird über den Widerstand 27 allmählich abgeleitet. Man kann außerdem die Diode 26 weglassen, die ein Rückwärtsfliessen des Elementarbildsignals verhindert, wie dies in der Fig. 19 in der letzten Zeile der Matrix dargestellt ist, wobei dann die übrigen Betriebsbedingungen der Elementarumwandlungsvorrichtungen in geeigneter Weise ausgewählt werden müssen.

Aus der Beschreibung wird deutlich, daß es mit den Mitteln der Erfindung möglich ist, von einer Festkörper-Abbildungseinrichtung eine Bildsignal-Ausgangsspannung zu erhalten, die im Vergleich mit herkömmlichen Einrichtungen ein- bis zweihundertmal größer ist und ein hervorragendes Signal-zu-Rausch-Verhältnis besitzt. Außerdem ist das Signal-zu-Rausch-Verhältnis des Ausgangsbildsignals, das mit Hilfe der Festkörper-Abbildungseinrichtung erhalten wird, im Vergleich zu allen bekannten Einrichtungen einschließlich der sogenannten Kameraröhre wesentlich verbessert.

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Claims

33 158

NIPPON HOSO KYOKAI
Tokyo / JAPAN

Photoelektrischer Wandler

Patentansprüche

1/ Photoelektrische Umwandlervorrichtung, bei der das auftreffende Licht in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die als Festkörper ausgebildete photoelektrische Umwandlervorrichtung wenigstens eine lichtdurchlässige Elektrodenschicht (6), wenigstens eine photoelektrische Wandlerschicht (5) und eine weglaßbare leitfähige Elektrodenschicht 2um Sammeln der Signalladungen auf v/eist, die durch Umwandlung des auf treffenden Lichtes in der photoelektrischen Wandlerschicht (5) gebildet sind, während Festkörperverstärkermittel (Q_Q) eine Steuerelektrodenschicht (3¹¹) aufweisen, die mit der leitfähigen Elektrodenschicht in Verbindung ist, um die Festkörperverstärkermj.ttel (Q^) in Abhängigkeit von den auf der leitfähigen Elektrodenschicht gesammelten Signalladungen zu steuern, lind daß eine Anzahl von Halbleiterschichten mit wenigstens einer Abschnittshalbleiterschicht vorgesehen ist, die einander zugeordnet sind, um eine Veränderung im Betrag der auf der leitfähigen Elektrodenschicht angesammelten Signalladungen unter Steuerung von der Steuerelektrodenschicht zu verstärken.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine photoelektrische Wandlerschicht (5) eine Photoleiterschicht ist und die Festkörperverstärkermittel (Q_Q) ein Feldeffekttransistorverstärker sind und daß eine Löschvorrichtung (Q₁) zum Löschen der photoelektrischen Wandlervorrichtung nach Abnahme eines Ausgangssignals über den Festkörperverstärker vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Wandlerschicht (5) mit der Gate-Elektrode des Feldeffekttransistorverstärkers unmittelbar in Verbindung ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Wandlerschicht mit der Gate-Elektrode des Feldeffekttransistorverstärkers kapazitiv gekoppelt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Photowandlerschicht aus einem Se-As-Te-Chalcogenid besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Photowandlerschicht aus einem SbS₃-Chalcogenid besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weglaßbare Leiterelektrodenschicht mit einer Gate-Elektrode des Feldeffekttransistorverstärkers über eine Kapazität gekoppelt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine photoelektrische Wandlerschicht eine Photowandlerschicht und die Festkörperverstärkermittel ein bipolarer Transistorverstärker sind.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Photowandlerschicht aus einem Se-As-Te-Chalcogenid besteht,
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Photowandlerschicht auf einem SbS₃-Chalcogenid besteht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine photoelektrische Wandlerschicht ein Photoleiter und die Festkörperverstärkermittel eine Kombination aus einem bipolaren Transistorverstärker und einem Feldeffekttransistorverstärker sind und daß Löschmittel zum Löschen der photoelektrischen Wandlervorrichtung nach Abnahme eines Ausgangssignals von den Festkörperverstärkermitteln vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Photowandlerschicht aus einem Se-As-Te-Chalcogenid besteht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Photowandlerschicht aus einem SbS₃-Chalcogenid besteht.
14. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschmittel als mit der Gate-Elektrode verbundenes Widerstandselement ausgebildet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschmittel als mit der Gate-Elektrode verbundenes Widerstandselement ausgebildet sind.
16. Festkörperabbildungseinrichtung, in der eine Vielzahl von photoelektrischen Wandlervorrichtungen gemäß Anspruch 1 in Matrixform angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von ersten Festkörperschaltmitteln, die der Anzahl von Zeilen der Matrix zugeordnet sind, um den photoelektrischen Wandlermitteln der Reihe nach eine Spannung zum Abtasten in Spaltenrichtung zuzuführen, eine Vielzahl von zweiten Festkörperschaltmitteln entsprechend der Vielzahl von Spalten der Matrix, um den photo-

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elektrischen Wandlervorrichtungen der Reihe nach eine Spannung zum Abtasten in Zeilenrichtung zuzuführen, eine erste Abtastschaltung zum Steuern der Vielzahl erster Festkörperschaltmittel in Folge und eine zweite Abtastschaltung zum Steuern der Vielzahl der zweiten Festkörperschaltmittel.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Zeilen der Matrix auf eine einzige beschränkt ist.
18. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine photoelektrische Wandlerschicht eine Photoleiterschicht und die Festkörperverstärkermittel ein Feldeffekttransistorverstärker sind und daß eine Vielzahl von dritten Festkörperschaltmitteln entsprechend der Vielzahl von Zeilen vorgesehen ist, um zum Löschen der photoelektrischen Wandlervorrichtungen der Reihe nach diesen eine Löschspannung zuzuführen, wobei zum Steuern der Vielzahl von dritten Festkörperschaltmitteln in der erforderlichen Reihenfolge eine Löschabtastschaltvorrichtung vorgesehen ist.
19. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung zum Abtasten in Spaltenrichtung und die Spannung zum Löschen der photoelektrischen Wandlervorrichtungen abwechselnd auf eine Vielzahl gemeinsamer Leitungen gegeben wird, die die photoelektrischen Wandlervorrichtungen gemeinsam in Zeilenrichtung mit einer Vielzahl von Paaren der ersten Festkörperschaltmittel über die Vielzahl von Paaren der ersten Festkörperschaltmittel unter Steuerung der ersten Abtastschaltung verbindet, wobei die Spannung zum Abtasten in Spaltenrichtung und die Spannung zum Löschen der photoelektrischen Wandlervorrichtungen sich stark voneinander unterscheiden.

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20. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine photoelektrische Wandlerschicht eine Photoleiterschicht und die Festkörperverstärkermittel ein Feldeffekttransistorverstärker sind und daß in den photoelektrischen Vvandlervorrichtungen als Löschmittel Widerstandselemente enthalten sind, die mit einem Ende mit den Gate-Elektroden der Feldeffekttransistorverstärker und mit der anderen Seite mit Erde verbunden sind.

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