DE3206620A1 - Fotodetektor - Google Patents

Fotodetektor

Info

Publication number
DE3206620A1
DE3206620A1 DE19823206620 DE3206620A DE3206620A1 DE 3206620 A1 DE3206620 A1 DE 3206620A1 DE 19823206620 DE19823206620 DE 19823206620 DE 3206620 A DE3206620 A DE 3206620A DE 3206620 A1 DE3206620 A1 DE 3206620A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
picture element
diode
voltage
group
conductors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19823206620
Other languages
English (en)
Other versions
DE3206620C2 (de
Inventor
Toru Kokubunji Baji
Naohiko Mobara Koizumi
Yasuharu Tokyo Shimomoto
Yasuo Kokubunji Tanaka
Toshihisa Tokyo Tsukada
Hideaki Tokorozawa Yamamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to NL8200719A priority Critical patent/NL8200719A/nl
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to DE19823206620 priority patent/DE3206620C2/de
Publication of DE3206620A1 publication Critical patent/DE3206620A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3206620C2 publication Critical patent/DE3206620C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/04Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
    • H04N1/19Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays
    • H04N1/191Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays the array comprising a one-dimensional array, or a combination of one-dimensional arrays, or a substantially one-dimensional array, e.g. an array of staggered elements
    • H04N1/192Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on one main scanning line
    • H04N1/193Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on one main scanning line using electrically scanned linear arrays, e.g. linear CCD arrays
    • H04N1/1931Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on one main scanning line using electrically scanned linear arrays, e.g. linear CCD arrays with scanning elements electrically interconnected in groups
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/40Picture signal circuits
    • H04N1/40056Circuits for driving or energising particular reading heads or original illumination means

Description

  • Fotodetektor
  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Fotodetektor, insbesondere zur Verwendung in Faksimilegeräten, optischen Zeichenerkennungssystemen u. dgl.
  • Es ist ein Faksimilesender bekannt, bei dem Information aus einem Ori#ginal oder Dokument mittels eines Foto- oder Bilddetektors ausgelesen wird, der in engem Kontakt mit dem Dokument angeordnet ist. Durch die Verwendung des Linearbilddetektors vom Kontakttyp ist es unnötig; das Dokument zu verkleinern, so daß eine sonst benötigte Optik entfallen kann.
  • Typische Beispiele für solche Bilddetektoren sind in den US-PS'en 4 227 078, 4 233 506 und anderen angegeben. Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Linearbilddetektor vom Kontakttyp mit einem Dokument 1, einer Beleuchtungsquelle 4 und einem Fotodetektor 8. Ein Pfeil 2 bezeichnet die Richtung, in der das -Dokument 1 abgetastet wird.
  • Die Fig. 2a und 2b zeigen einen bekannten Aufbau des Linearbilddetektors vom Kontakttyp, bei dem Lichtleitfasern 9 zur Aufnahme der Bildinformation verwendet werden. Die Figuren zeigen ein Dokument 1, eine Beleuchtungsquelle 4, eine Grundplatte bzw. ein Substrat 8, Fotodetektoren 10, integrierte Schaltungen bzw. IS 11 zum Ansteuern der Fotodetektorelemente 10 und eine drehbare Walze 13. Die Fig. 2c und 2d dagegen zeigen einen bekannten Aufbau des Linearbilddetektors vom Kontakttyp, bei dem anstelle der Lichtleitfasern als Informationsieseelemente Fotodioden 10 verwendet werden, die in direktem Kontakt mit dem Dokument positionierbar sind. Die Figuren zeigen ein Substrat 15, integrierte Schaltungen 11 zum Ansteuern der Fotodetektorelemente 10 und eine umlaufende ~Walze 13. Im Fall des Fotodetektoraufbaus nach den Fig. 2c und 2d sind in dem Substrat 15 lichtdurchlässige Fenster 14 gebildet, die zwischen den Fotodioden 10 in Ausrichtung damit angeordnet sind, so daß das Dokument 1 mit von einer Lichtquelle 4 ausgehendem Licht beleuchtet wird. Fig. 3 zeigt ein Beispiel für eine Abtastschaltung, die in Verbindung mit dem Linearbilddetektor nach den Fig.
  • 2a-d verwendet wird. In Fig. 3 weist jede Abtast-IS 11 MOS-Transistoren 16#auf, die als Gatter zum Ansteuern der Fotodioden dienen, und ein Schieberegister 17 zum sequentiellen Ansteuern dieser Gatter 16. Die Fotodiode, die in dieser Figur als Ersatzschaltbild dargestellt ist, ist mit einem Kreis 10 bezeichnet und besteht aus einer Fotostromquelle 18 zur Erzeugung eines Stroms, der sich in Abhängigkeit von der einfallenden Lichtmenge. ändert, sowie aus einem Aquivalentkondensator 19. Ferner ist eine Vorspannungsquelle 20 vorgesehen, die an die Fotodioden 10 eine Vorspannung anlegt.
  • Die fotoelektrische Umwandlung und das Auslesen der Information werden wie folgt durchgeführt. Unmittelbar nach der Aufnahme von Bildinformation von einem Dokument werden Schaltungspunkte 22 auf Erdpotential durch die Ansteuertransistoren 16 gesetzt, und infolgedessen werden die Kondensatoren 19 auf die Vorspannung VT durch die Vorspannungsquelle 20 geladen. Anschließend werden die Transistoren abgeschaltet, wodurch die Schaltungspunkte 22 vom Erdpotential getrennt werden. In dieser Phase werden die Kondensatoren 19 durch die Fotostdromquellen 18 entladen. Auf diese Weise werden erzeugte Ladungsträger in den Kondensatoren 19 gespeichert.
  • Die Signale, die die Mengen der in den einzelnen Kondensatoren 19 gespeicherten Ladungsträger bezeichnen, können durch eine gemeinsame Leitung 12 sequentiell ausgelesen werden, während die MOS-Transistoren 16 sequentiell unter der Steuerung der Schieberegister 17, 17' und 17" eingeschaltet werden. Das Abtastsystem dieses Typs benötigt eine Anzahl Transistoren 16, die der Anzahl Bildelemente entsprechend den Fotodioden gleich ist, sowie eine entsprechende Anzahl Ansteuerstufen 17 zum Ansteuern der Fotodioden. Z. B. werden im Fall des Bilddetektors vom Kontakttyp, der 1760 Bildelemente (Fotodioden) aufweist, 22 integrierte Schaltungen benötigt-, wobei angenommen wird, daß der einzelnen'IS 80 abzutastende Bildelemente zugeordnet sind, was den gesamten Bilddetektor sehr teuer macht. Ferner beläuft sich die Anzahl Kontaktstifte, die für jede Abtaster-IS benötigt wird, insgesamt auf ca. 90, also 80 Stifte zum Anschluß an die Bildelemente oder Fotodioden und ca. 10 Stifte zum Anschluß an die Spannungsversorgung u. dgl. Wenn unter diesen Umständen die 22 IS in den einzigen Bilddetektor des Kontakttyps einzubauen sind, sind 1980 (= 90 x 22) Anschlüsse erforderlich. Eine so hohe Dichte der für die IS-Packungen benötigten Anschlüsse erfordert wiederum extrem komplizierte und hochentwickelte Herstellungsverfahren und ist mit großen Schwierigkeiten bei der Realisierung des. Bilddetek.-tors für die praktische Anwendung verbunden. Dies ist um so besser verständlich, wenn man bedenkt, daß die Anzahl Anschlüsse in einer konventionellen IS-Packung höchstens zwanzig beträgt.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Fotodetektors, der von den Nachteilen der bekannten Fotodetektoren frei ist und der die Abtastoperation mit einer erheblich verringerten Anzahl von Bauteilen in einem einfachen und kostengünstigen Aufbau durchführen kann.
  • Der Fotodetektor nach der Erfindung umfaßt eine Anordnung aus einer Mehrzahl von Bildelementeinheiten, deren jedes durch eine Reihenschaltung einer Fotoleiterschicht mit einer Diode oder eine Kombination einer Fotodiode und einer Diode, die mit der Fotodiode in Antigleichrichtrichtung reihengeschaltet ist, gebildet ist, wobei die Mehrzahl Bildelementeinheiten in mindestens zwei Gruppen unterteilt ist und die zu den jeweiligen Gruppen gehörigen Bildelementeinheiten mit entsprechenden Spaltenverdrahtungsleitern (oder Zeilenverdrahtungsleitern), die den Gruppen jeweils zugeordnet sind, verbunden sind, während die den verschiedenen Gruppen zugehörigen Bildelementeinheiten, die in den verschiedenen Gruppen relativ zueinander an den gleichen Stellen liegen, miteinander an entsprechende Zeilenverdrahtungsleiter (oder Spaltenverdrahtungsleiter) angeschlossen sind. Der Fotodetektor weist Mittel auf zum Anlegen einer Spannung an den Spaltenverdrahtungsleiter (oder Zeilenverdrahtungsleiter), der mit dem Bildelement verbunden ist, von dem ein Signal auszulesen ist, wobei die Spannung zum Vorspannen der Diode des auszulesenden Bildelements in Durchlaßrichtung dient, während an die Spaltenverdrahtungsleiter (oder Zeile-nverdrahtungsleiter ), die mit den Bildelementeinheiten verbunden sind, von denen keine Signale auszulesen sind, keine Durchlaß-Vorspannung angelegt wird, und ferner sind Mittel vorgesehen für den Zeilenverdrahtungsleiter (oder Spaltenverdrahtungsleiter), der mit der auszulesenden Bildelementeinheit verbunden ist, um die Diode des auszulesenden Bildelements durch eine Kapazität zu erden oder in Durchlaßrichtung vorzuspannen, wodurch elektrische Ladungen, die an Knoten zwischen den Fotoleiterschichten und den Dioden bzw.
  • den Fotodioden und den Dioden gespeichert sind, sequentiell als Signale auslesbar sind.
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Perspektivansicht eines bekannten Linearbilddetektors vom Kontakttyp; Fig. 2a eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht von oben und 2b auf einen bekannten Linearbilddetektor vom Kontakttyp; .Fig. 2c eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht von oben und 2d auf einen weiteren bekannten Linearbilddetektor vom Kontakttyp; Fig. 3 das Schaltbild eines bekannten Lineardetektors vom Kontakttyp; Fig. 4a- eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht .eines matrixgesteuerten Fotodetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein Chip mit Diodenfeldern verwendet wird; Fig. 5a eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht eines und 5b weiteren matrixgesteuerten Fotodetektors, bei dem amorphe Siliziumdioden verwendet werden; Fig. 6a Ersatzschaltbilder von Bildelementeinheiten; und 6b Fig. 6c Ersatzschaltbilder, die die Funktionsweise eines Bildelements verdeutlichen; Fig. 7a Schaltbilder, die die Zusammenschaltung von und 7b Bildelementen in Matrixform zeigen; Fig. 8 ein Schaltbild einer Abtastschaltung des Fotodetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 9a Ersatzschaltbilder zur Verdeutlichung des bis 9e Arbeitsprinzips eines Lineardetektors nach der Erfindung; Fig. 10 ein Impulsdiagramm, das den Abtastbetrieb des linearen Fotodetektors nach der Erfindung verdeutlicht; Fig. 11 das Schaltbild einer Spannungsausleseschaltung; Fig. 12 Signalverläufe, die die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 11 verdeutlichen; Fig. 13 eine Teildraufsicht auf den Aufbau des Fotodetektors gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei ein Chip mit Diodenfeldern verwendet wird; Fig. 14 eine Schnittansicht des Fotodetektors nach Fig.
  • 13; Fig. 15 eine Draufsicht, die den Aufbau vonDiodenfeldern zeigt, die in dem Fotodetektor verwendet werden; Fig. 16 eine Schnittansicht durch die Diodenfelder; Fig. 17 ein Blockschaltbild, das den Schaltungsaufbau einer integrierten Schaltung des Abtasters zeigt; und Fig. 18 ein Schaltbild einer beispielsweisen konkreten Auslegung der integrierten Schaltung.
  • Nach der Lehre der vorliegenden Erfindung werden sämtliche Bildelemente in eine Mehrzahl Gruppen klassifiziert oder unterteilt, wobei die Abtastung auf Gruppenbasis erfolgt und die Abtastschaltung dementsprechend stark vereinfacht wird.
  • Es ist damit möglich, die Anzahl integrierter Schaltungen des Abtasters .(kurz: Abtaster-IS) zu verringern und die Anzahl Anschlußstifte erheblich zu vermindern, so daß ein Linearbilddetektor vom Kontakttyp realisierbar ist, der in bezug auf Herstellungskosten und Eignung für die Massenfertigung äußerst günstig ist.
  • Die Fig. 4a und b sowie die Fig. 5a und b zeigen Ausführungsbeispiele des Fotodetektors. Fig. 4b zeigt ein Glassubstrat 8, Lichtleitfasern 9 für die Leitung optischer Bildinformation, ein- Fotodiodenfeld 10 zur lichtelektrischen Erfassung (d. h. Erfassung durch lichtelektrische Umwandlung) und ein Diodenfeld 25, das das Auftreten von Einstreuungen zwischen benachbarten Bildelementen durch geeignete Steuerung der Signalflüsse verhindert. Jede Diode des Diodenfelds 25 ist mit einem Ende an die entsprechende Fotodiode des Fotodiodenfelds 10 angeschlossen, während die jeweils anderen Enden der Dioden des Diodenfelds 25 in eine Mehrzahl Gruppen unterteilt sind, wobei die anderen Enden der Dioden bei 26-1, 26-2, ..., 26-n (Fig. 4a) zusammengeschaltet-und über entsprechende Verdrahtungsleiter 27 an eine Abtaster-IS 23 angeschlossen sind. Die anderen Enden der Fotodioden 10, die nicht mit den Dioden des Diodenfelds 25 verbunden sind, sind so angeschlossen, daß die anderen Enden der Fotodioden, die zu den verschiedenen Gruppen von Dioden 25 gehören und an den gleichen Positionen in den Gruppen~relativ zueinander positioniert sind, miteinander an entsprechende Verdrahtungsleiter 28 angeschlossen sind, die zu einer weiteren Abtasterschaltung 24 führen. Nachstehend werden die Diodengruppen wie etwa die Gruppe 26 als Diodenzeilen bezeichnet, während die an den relativ dazu identischen Positionen in den verschiedenen Gruppen liegenden Dioden als Diodenspalten bezeichnet werden. Ferner wird die IS 23 als Zeilenabtaster-IS und die IS 24 als Spaltenabtaster-IS bezeichnet. Der gezeigte Fotodetektor kann somit als matrixgesteuerter Detektor bezeichnet werden, bei dem die Ausleseoperation durch Einzelabtastung der Zeilen- und der Spaltendipden durchgeführt wird. Die Ausleseoperation wird unter Bezugnahme auf Fig. 4a kurz erläutert.Zuerst wird durch einen Verdrahtungsleiter 27-1 die Diodenzeile 26-1 angesteuert, und den Verdrahtungsleitern 28-1 bis 28-5 wird sequentiell einzeln nacheinander Energie zugeführt. Damit werden die der D'iodenzeile 26-1 zugeordneten Fotodioden sequentiell einzeln nacheinander abgetastet. Dann wird durch einen Verdrahtungsleiter 27-2 die Diodenzeile 26-2 angesteuert, und den Verdrahtungsleitern 28-1 bis 28-5 wird sequentiell einzeln nacheinander Energie zugeführt. Damit werden, sämtliche Fotodioden des Fotodiodenfelds 10 sequentiell abgetastet. Der Detektor nach den Fig. 4a und 4b wird implementiert durch kompaktes Anordnen der IS der Diodenfelder, die in einem konventionellen Silizium-IS-Hers'te'llungsverfahren hergestellt wurden. Im Fall des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 5a und 5b wird ein Diodenfeld 29 entsprechend dem Diodenfeld 25 nach Fig. 4a mittels eines Verfahrens realisiert, das dem Verfahren zum Herstellen der Fotodioden 10 in vereinfachter Form im Vergleich zu der Ausbildung nach Fig. 4a ähnlich ist. Die Fig. 5a und 5b zeigen gemeinsame Elektroden 30 oder Zonen gleicher Leitfähigkeit (n- oder p-Leitfähigkeit) für die einzelnen. Gruppen von Dioden 29. Im ersteren Fall sind zwischen den gemeinsamen Elektroden und den Dioden 29 Metall-Halbleiter-0bergänge gebildet, oder alternativ sind in den Dioden 29 pn- oder pin-Übergänge gebildet, so daß eine Gleichrichterfunktion oder -fähigkeit erhalten wird. Im letzteren Fall sind zwischen den Zonen 30 und den Fotodioden pn- oder pin-Übergänge gebildet, um die Gleichrichtung zu ermöglichen.
  • Nachstehend wird das Grundkonzept des Operationsmechanismus des matrixgesteuerten Auslesesystems erläutert.
  • Zuerst wird der Operationsmechanismus einer Bildelementeinheit beschrieben.
  • Das Wesentliche des Operationsprinzips liegt darin, daß die fotoeiektrisch erzeugten elektrischen Ladungen an Knoten gespeichert werden, die zwischen den Dioden und den zueinander entgegengesetzt vorgesehenen Fotoleiterschichten oder zwischen den ebenfalls zueinander entgegengesetzt angeordneten Dioden und Fotodioden liegen, wobei diese Knoten in bezug auf die Umgebung (d. h. andere Schaltungsteile) elektrisch isoliert sind und die Dioden nur beim Auslesen der Signale eingeschaltet werden, wodurch die Signalladungen von den Knoten entnommen werden. Wenn dieses Prinzip in dem Matrixfeld zu realisieren ist, ist eine Spannungsversorgung zum Vorspannen der Dioden in Sperrichtung zur Vermeidung von ~Einstreuungen und für andere wesentliche Schaltungsteile erforderlich.
  • Die Fig. 6a und 6b zeigen Ersatzschaltbilder von Bildelementeinheiten, die Fig. 6c und 6d zeigen in Ersatzschaltbildern Operationen der Bildelemente, in denen ein Signal gespeichert ist, und die Fig. 6e und 6f sind Ersatzschaltbilder, die die Operationen der Bildelemente beim Auslesen der Signalladung verdeutlichen. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Fig. 6a, 6c und 6e die Bildelementeinheit zeigen, die durch eine Reihenschaltung einer Diode und einer Fotoleiter-Dünnschicht gebildet ist, wogegen die Fig.
  • 6b, 6d und 6f eine Bildelementeinheit zeigen, die durch eine antiserielle Verbindung einer Diode und einer Fotodiode gebildet ist. Dabei stellen mit a bezeichnete Teile die Diode dar, während mit b bezeichnete Teile den Fotodioden oder Fotoleitern (Fotoleiterschichten) entsprechen.
  • Wenn die Signalladung gespeichert wird, werden beide Enden der Bildelementeinheiten mit Erde verbunden (vgl. die Fig.
  • 6c und 6d). Da in den Knoten A zum Rücksetzzeitpunkt (d. h.
  • zum Zeitpunkt des vorhergehenden Auslesens) eine positive Ladung injiziert wurde, sind sämtliche Dioden in Sperrichtung vorgespannt und liegen im Stromsperrzustand, wenn beide Enden des Bildelements an Erde liegen. In diesem Zustand ist der Knoten A elektrisch vollständig von der Umgebung oder anderen Schaltungselementen mit Ausnahme von Dunkelströmen und kapazitiven Leckströmen der Diode und der Fotoleiterschicht (oder der Fotodiode) isoliert. Die am Knoten A gespeicherte Ladung kann nur durch den lichtelektrisch erzeugten Strom oder Fotostrom Iph entnommen werden, wodurch Information über die Lichtstärke am Knoten A in Form der Ladungsmenge gespeichert wird.
  • Wenn der Anfangsladungswert am Knoten A mit V0 bezeichnet wird, wird das am Knoten A nach Ablauf der Speicherzeit t vorhandene Potential Va wie folgt ausgedrückt: mit Ca = die Kapazität der Fotoleiterschicht oder der Fotodiode und Cd =die Kapazität der Diode.
  • Der Anfangsladungspegel oder das Potential V0 ist bestimmt durch den Wert des Potentials Va zum Rücksetzzeitpunkt.
  • Somit ist Va ~ VT ~ Vd mit VT = eine an das Oberende des Bildelements zum Rücksetzzeitpunkt angelegte Spannung und Vd - ein an der Diode erzeugter Abfall der Durchlaß spannung.
  • Wenn das Oberende des Bildelements dann geerdet wird, wird die'Diode abgeschaltet, wobei die Ladung zwischen den Kapazitäten C und Cd aufgeteilt wird. Der Anfangswert a Cd V0 kann somit gemäß dem folgenden Ausdruck bestimmt werden: Für die Signalausleseoperation wird die Spannung VT an das Oberende des Bildelements zum Anschalten der Diode angelegt, wodurch der Knoten A wieder geladen wird. Ein integrierter Wert Q5 eines während dieses Vorgangs fließenden Stroms (I) enthält die optische Signalladung Iph . Ts, wie aus dem folgenden Ausdruck ersichtlich ist: mit T5 = die Speicherdauer.
  • Nachstehend wird ein Verfahren zum Auslesen der optisch geladenen Signale einzeln nacheinander aus den in dem Matrixfeld angeordneten Bildelementen angegeben.
  • Fig. 7a zeigt den Zustand, in dem das bei (x, y = i,1) liegende Bildelement in der Schaltung angesteuert wird, wenn die vorstehend erläuterten Bildelemente in dem matrixgetriebenen Feld verdrahtet sind. Dabei sind mit C12, C11 und C22 parasitäre Kapazitäten der Zeilenverdrahtungsleiter bezeichnet. In diesem Zustand wird nicht nur das bei (1,1) liegende Bildelement, sondern auch das bei (2.1,) liegende Bildelement gleichzeitig angesteuert. Um eine solche Situation auszuschließen, ist der Zeilenverdrahtungs-l'eiter, der an der durchzuführenden Ausleseoperation nicht teilnimmt, mit der Sperrvorspannungsquelle Vb /vgl. Fig. 7b) verbunden). Auf diese Weise kann die Diode des bei (2,1) liegenden Bildelements ausgeschaltet werden. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß ein ähnliches Problem im Fall der übrigen Bildelemente bei (1,2) und (2,2) nicht auftritt, da die zugehörigen Dioden stark in Sperrichtung vorgespannt sind.
  • Die Fig. 7a und 7b zeigen eine Matrix aus zwei Zeilen und zwei Spalten als Beispiel für die Matrixkonfiguration zur Vereinfachung der Erläuterung der Funktionsweise. In diesem Fall ist eine Gruppe Bildelemente (1,1), (2,1) und die andere Gruppe Bildelemente (1,2), (2,2) jeweils den Diodenzeilen 26-1 bzw. 26-2 in Fig. 4a zugeordnet.
  • Fig. 8 zeigt beispielhaft eine vollständige Schaltungsanordnung der linearen Detektorvorrichtung vom Kontakttyp nach den Fig. 4a und 5a. 10 zeigt die Fotodiode in einer Ersatzschaltung, wobei eine Fotostromquelle mit 18 und ein Aquivalentkondensator 19 vorgesehen sind. Eine Abtaster-IS ist mit 23 und ein durch zwei MOS-Transistoren gebildeter Zweipolschalter mit 31 bezeichnet. Zum Ansteuern des Bildelements wird die Sperrdiode 25' in Durchlaßrichtung vorgespannt, so daß die Fotodiode 10 mit der Vorspannungsquelle 20 verbunden ist, während die Fotodiode 10 an Erde liegt, wenn das zugehörige Bildelement nicht angesteuert wird. Fig. 8 zeigt den Zustand, in dem die Spalte 27' von dem Zweipolschalter 31' angesteuert wird.. Ein Treiber 17 steuert diese Schalter einzeln nacheinander an. Zu diesem .Zweck kann z. B. ein dynamisches Zweiphasen-Schieberegister verwendet werden.
  • Eine Zeilenabtaster-IS ist mit 24 und ein Zweipolschalter aus einem Paar von MOS-Transistoren mit 32 bezeichnet, wobei der Zweipolschalter 32 den zugehörigen Zeilenverdrahtungsleiter 28 an die Ausgangsleitung 12 im Ansteuerbetrieb und an die Vorspannungsquelle 33 der Sperrdiode im Nichtansteuerbetrieb anschließt. Fig. 8 zeigt den Zustand, in dem der Zeilenverdrahtungsleiter 28' angesteuert ist. Das Signal des Bildelements 10' kann auf die Ausgangsleitung 12 über eine durch eine starke Vollinie bezeichnete Route ausgelesen werden.Der Zeilenverdrahtungsleiter 28 ist durch zwei Metallisierungsschichten gebildet. An Stellen, an denen die Verdrahtungsleiter einander schneiden, wie bei 28", sind zwischen den einander schneidenden Leitern Kapazitäten gebildet. Diese sind allgemein durch einen parasitären Kondensator 51 in Fig. 8 dargestellt. Wie nachstehend im einzelnen erläutert wird, bewirkt die parasitäre Kapazität das Auftreten einer Ausgangsgleichspannung, die höher als die Signalausgangsspannung auf der Ausgangsleitung 12 ist, was die folgenden Signalverarbeitungsschritte wie Intgration, Verstärkung u. dgl. erschwert. Zur Ausschaltung der störenden Ausgangsgleichspannung sind ein Kondensator 51' mit einer Kapazität gleich derjenigen des parasitären.
  • Kondensators 51, eine Spannungsquelle 33' zur Lieferung einer Spannung der gleichen absoluten Größe wie diejenige der Vorspannung 33, jedoch mit umgekehrter Polarität, ein Schalter 36' zum Verbinden der Spannungsquelle 33' mit der Ausgangsleitung unmittelbar vor der Signalauslesung und Kondensatoren 51''' , deren Kapazität gleich den parasi~ären Kapazitäten anderer Bildelemente ist, in der in Fig. 8 gezeigten Weise zusammengeschaltert. Der Ausgangskrels kann entweder in Form einer Spannungsausleseschaltung 34 oder in Form einer Stromausleseschaltung 35 realisiert werden.
  • Die Spannungsausleseschaltung 34 ist so ausgelegt, daß die Spannung auf der Ausgangsleitung 12, die in Abhängigkeit von der im Kondensator 19 der Fotodiode gespeicherten Signalladung ansteigt, an den Ausgang 39 durch einen Verstärker mit hoher Eingangsimpedanz geführt wird. Nach dem Auslesezyklus bleibt der Abtasterschalter in seinem Zustand, während das Bildelement 10' durch den Schalter 36 rückgesetzt wird. D.
  • h., dem Bildelement wird die Vorspannung 20 zugeführt, wodurch es in den Ausgangszustand zurückgebracht wird. Im Fall eines Detektors, der zum Lesen eines Dokuments der Standardgröße DIN A4 (21 cm breit) verwendet wird und eine Auflösung von 8 Zeilen/mm hat, beträgt die Signalladung, die im Bildelement 10' gespeichert ist, selbst im Sättigungsfall nicht mehr als ca. 1,7 pC. Andererseits betragen die Kapazitäten der Kondensatoren 51, 51' und 51'', die die Verbraucher bilden, bis zu ca. 100 pF. Infolgedessen beträgt die auf der Ausgangsleitung 12 auftretende Spannung 17 mV unter der Annahme, daß die vorhergehende Signalladung auf diese Kondensatoren 51, 51' und 51'' ubertragen wurde.
  • Die Stromausleseschaltung 35 besteht aus einem Stromintegrierglied 42, einem Integrationskondensator 41, einem Kapazitäts-Rücksetzschalter 43, einem Abtastschalter 52, einem Signalhaltekondensator 46 und einem Verstärker 47 mit hoher Eingangsimpedanz. Die gesamte im Bildelement 10' gespeicherte Ladung Qs wird der Stromausleseschaltung 35 in Form eines Stroms zugeführt und im Integrationskondensator 41 (Kapazität: CF) gespeichert. Am Ausgang des Integrationsglieds 42 erscheint eine Spannung -QS/QF in Abhängigkeit von der im Kondensator 41 gespeicherten Signalladung QS Z. B. sei angenommen, daß die Kapazität CF 1 pF beträgt, so ist die Signalspannung ca. 1,7 V im Sättigungsfall wie im Fall der oben erläuterten Spannungsausleseschaltung. Der folgende Abtast- und Haltekreis hat die Funktion, die Spannung -QS/CF bei Beendigung der Integration abzutasten und sie bis zum nächs.ten Abtastzeitpunkt zu speichern.
  • Nachstehend wird der Operationsmechanismus des matrixgesteu--erten Auslesesystems konkret unter Bezugnahme auf die Ersatzschaltbilder der Fig. 9a-e und das Impulsdiagramm von Fig. 10 erläutert. Zuerst ist (vgl. Fig. 9a) ein Ende der Diode 25 an die Vorspannungsquelle 20 angeschlossen, während das Ende des Kondensators 19 entgegengesetzt der Diode 25 über den Schalter 36 oder den Widerstand 40 an Erde gelegt ist. Infolgedessen ist die Diode 25 in Durchlaßrichtung vorgespannt und wird eingeschaltet, wodurch die Videovorspannung 20 in dem Kondensator 19 der Fotodiode 10 geladen wird. Anschließend wird der Schalter 32 umgeschaltet und stellt eine Verbindung mit der Spannungsversorgung 33 her (vgl. Fig. 9b). Dann ist die Diode 25 in Sperrichtung vorgespannt und sperrt den Stdromfluß. Die Diode kann dann in äquivalenter Weise als Kapazität gemäß 25' genutzt werden. In diesem Zustand ist der zwischen den Kondensatoren 25' und 19 liegende Knoten vollständig von den übrigen Schaltungsteilen mit Ausnahme der Fotostromquelle 18 getrennt. Da die Ladung des Knotens 57 durch die Fotostromquelle 18 in Abhängigkeit von dem auftreffenden Lichtsignal entladen wird, wird am Knoten 57 eine entsprechend.e fotoelektrisch erzeugte Ladung gespeichert. Wenn die fotoelektrisch erzeugte Ladung im Speicherzustand zum Auslesen weiterer Bildelemente gehalten wird, wird' der Schalter 31 umgeschaltet, um den Schaltungspunkt 58 an Erde zu legen (vgl. Fig. 9c), oder der Schalter 32 wird zusätzlich umgeschaltet, wodurch der Schaltungspunkt 59 an den Lastkondensator 51 oder den Lastwiderstand 40 angeschlossen wird unter Erdung des Schaltungspunkts 58 (vgl. Fig. 9d). Jedenfalls ist es notwendig, die Diode 25 während der Periode zu sperren, in der die gespeicherte Signalladung am Knoten 57 gehalten wirdj um dadurch das Auftreten von Einstreuungen mit anderen Bildelementen zu unterdrücken. Inzwischen wird die Diode 25 höchstwahrscheinlich eingeschaltet, unmittelbar bevor die Ausleseoperation stattfindet. Dieser Zustand ist in Fig. 9f gezeigt.
  • Zu diesem Zeitpunkt ist zwar der Zeilenverdrahtungsschalter 28 zur Vorspannung der Diode 25 in Sperrichtung an die Spannungsversorgung angeschlossen, aber der Spaltenverdrahtungsleiter 58 ist an die Spannungsversorgung 20 zum Vorspannen der Diode 25 in Durchlaßrichtung angeschlossen, während der Kondensator 19 im wesentlichen vollständig entladen ist zur Speicherung der Signalladung und im wesentlichen keinen Spannungsabfall erzeugt. In diesem Zustand besteht'die Tendenz, daß die Diode 25 unter der Vorwärtsvorspannung eingeschaltet wird. Unter diesen Umständen muß das Einschalten der Diode durch adäquates Erhöhen der Spannung VB der Spannungsquelle 33 verhindert werden. Wenn die gespeicherte Signalladung mit QS (Coulomb), der Wert des Kondensators 19 mit Ca, der Kapazitätswert der Diode 25 mit Cd und der bei Vorspannung der Diode 25 in Durchlaßrichtung erzeugte Spannungsabfall mit Vd bezeichnet wird, ergibt sich die an die Diode angelegte Vorwärtsspannung V durch den folgenden Ausdruck: Die folgende Bedingung muß erfüllt sein, damit die Spannung V nicht positiv ist: Im Fall der Fotodetektorvorrichtung, deren Fotoleiter-Dünnschicht aus amorphem Silizium (Si) gebildet ist und die eine Erfassungsbreite von 220 mm und eine Auflösung von 8 Zeilen /mm hat, ist der Höchstwert von QS ca. 1,7 pC, und der Wert von C ist ca. 0,17 pF. Wenn also die Diode 25 durch a ~eine Siliziumdiode gebildet ist, muß die Speisespannung VB größer als ~10,5 V sein, weil Vd = 0,5 V. Das Auslesen des Signals erfolgt durch Anschalten des Schaltungspunkts 58 an die Vorspannungsquelle 20, während der Schaltungspunkt 59 an die Ausgangsleitung 12 angeschlossen wird. Da die Spannungsquelle 33 mit der Ausgangsleitung 12 über die parasitäre Kapazität 51 gekoppelt ist, erfolgt zu diesem Zeitpunkt eine Erhöhung der Spannung auf der Ausgangsleitung.
  • Somit ist im einen Fall die Spannungsquelle 33 an die Diode, 25 über den Schalter 32 und im anderen Fall an die Ausgangsleitung durch den parasitären Kondensator 51 angeschlossen.
  • Zur Verdeutlichung dieser beiden Fälle zeigen die Fig. 9d und 9e jeweils zwei gesonderte Spannungsquellen 33. Der Anstieg der Ausgangsspannung ist im Vergleich zu der eigentlichen Signalkomponente sehr hoch, was die anschließende Signalverarbeitung schwierig macht. Um diese Schwierigkeit, zu beseitigen, wird der Anstieg der Ausgangsspannung durch den Kondensator 51' und die Spannungsquelle 33' in der in Verbindung mit Fig. 8 erläuterten Weise ausgeglichen.
  • Fig. 10 ist ein Impulsdiagramm, das die Steueroperation der Schaltung nach Fig. 8 zeigt, wobei zur Vereinfachung angenommen wird, daß die Matrix aus drei Spalten und vier Zeilen besteht. Y1,.Y2 unf Y3 sind an die Spaltenverdrahtungsleiter 27 angelegte Spannungsimpulse, wobei L den Erdpotentialpegel und H den Pegel der an de Fotodiode oder die Fotoleiter-Dünnschicht angelegten Vorspannung bezeichnet. Die Vorspannung 20 wird sequentiell an die Fotodiodengruppen oder Gruppen von Fotoleiter-Dünnschichten, die mit den jeweiligen Spaltenverdrahtungsleitern verbunden sind, angelegt, wie aus den Signalverläufen Y1, Y2 und Y3 ersichtlich ist. Andererseits werden Spannungsimpulse X1, X2, X3 und X4 gemäß Fig. 10 an die Zeilenverdrahtungsleiter 28 angelegt, wodurch sämtliche Reihen X1 ...., X4 während der Periode, in der jeder einzelne der Spaltenverdrahtungsleiter Y. den H-Pegel hat, abgetastet werden.
  • Es ist zu beachten, daß der Schalter 32 infolge des L-Pegels auf die Spannungsquelle 33 umgeschaltet wird, während der Schalter 32 infolge des H-Pegels auf die Ausgangsleitung 12 umgeschaltet wird. Unmittelbar nach der Ausleseoperation wird der Löschschalter 36 geschlossen, so daß die zugehörige Fotodiode zu dem durch CLR in Fig. 10 wiedergegebenen Zeitpunkt rückgesetzt wird. Am Schaltungspunkt 57 der Fotodiode an dem Schnittpunkt zwischen der ersten Spalte und der zweiten Reihe auftretende Änderungen des Potentials V57 sind in Fig. 10 ebenfalls gezeigt. Es ist ersichtlich, daß während einer Periode von t0 bis t1 die Fotodiode gelesen und rückgesetzt wird, während die Signalladung in der fotodiode während einer Periode von t1 bis t9 gespeichert wird, worauf eine Periode von t9 bis t10 folgt, in der die Signalladung wiederum ausgelesen und die Fotodiode rückgesetzt wird. Eine Strichlinienkurve 60 bezeichnet den Zustand, in dem kein optischer Eingang vorhanden ist. Andererseits entspricht eine Vollinienkurve 61 dem Fall, in dem der optische Eingang vorhanden ist und die Spannung V57 progressiv aufgrund der Speicherung der Signalladung gesenkt wird. Da sich der Schaltungszustand des Fotodetektors im Lauf der Zeit ändert, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 9a-e beschrieben ist, erfährt die Spannung V57 nach Fig. 10 entsprechende Änderungen. Es ist jedoch zu beachten, daß die am Knoten 57 gespeicherte Ladung nur den von Fotostrom hervorgerufenen Änderungen unterworfen ist, solange die Bedingung für die Speisespannung VB entsprechend der Gleichung (2) erfüllt ist. Ein Signalverlauf V59 bezeichnet die Spannung am Schaltungspunkt 59 unter der Annahme, daß das Spannungsausleseverfahren ohne Verwendung des Widerstands 40 angewandt wird. Die erhaltene Ausgangsspannung ist mit Vout bezeichnet.
  • Unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 wird die Stromausleseschaltung erläutert, mit der eine höhere Ausgangsspannung als mit der Spannungsausleseschaltung erhalten werden kann.
  • Wenn gemäß dem Impulsdiagramm von Fig. 12 Signal impulse 32' S32 ' #32"''' S52' S36' und S43 den H-Pegel haben, werden die Schalter 32, 32', 32'', 32''', 52', 36' und 43 in der nachstehend erläuterten Weise eingeschaltet.
  • Zuerst wird der Schalter 32 auf die Ausgangsleitung umgeschaltet, und gleichzeitig wird der Schalter 36' abgeschaltet, wodurch die Spannungssignalkomponente der im.Diodenkondensator 19 gespeicherten Ladung entsprechend dem sch.raffierten Bereich V12 auf die Ausgangsleitung 12 ausgegeben wird.Wenn die aus der Zweischichtverdrahtung resultierende parasitäre Kapazität 15'' gleich der Scheinkapazität 51 " ist, wenn ferner eine Summe der Kapazitäten 25' und 29' anderer Bildelemente, die an den Schaltungspunkt 59'angeschlossen sind, gleich der Scheinkapazität 51 " ist, und wenn schließlich absolute Größen der Speisespannungen 33 und 33' einander gleich sind, erscheint in diesem Fall nur die Signalkomponente am Anschluß 12 und wird durch einen Lastwiderstand R (der in Fig. 11 mit 40 bezeichnet ist) entladen, so daß sie schließlich 0 V beträgt. Inzwischen, wird der Rücksetzschalter 43 des Integrationsglieds 42 geöffnet, wodurch der Kondensator 41 mit dem durch den Lastwiderstand R(40) fließenden Strom aufgeladen wird. Da der Integrationsverstärker 42 durch den Kondensator 41 mit einer negativen Rückkopplung versehen ist, hat der negative Eingang 40' des Verstärkers 42 das gleiche Potential wie der positive Eingang (d. h. Erdpotential). Somit scheint der Strom I durch den Widerstand R zu Erde gezogen zu werden. Wegen der sehr hohen'Impedanz des Eingangs 40' fließt jedoch der gesamte Strom tatsächlich in den Kondensator 41 und lädt diesen auf. Dieser Strom ist in Fig. 12 bei I dargestellt.
  • Da die gesamte Signalladung QS die aus dem Fotodioden-Kondensator 19 entladen wird, durch den Lastwiderstand~- R(40) fließt, bezeichnet der Integrationswert des Stroms I (durch den schraffierten Bereich bezeichnet) die Signalladung QS.
  • Wenn der Wert des Integrationskondensators 41 mit CF bezeichnet wird, nimmt die am Ausgang 53 auftretende Spannung ein-en Wert an, der durch QS/CF gegeben ist. Zu dem Zeitpunkt, wenn, diese Ausgangsspannung stabilisiert ist, wird die Spannung an einen Haltekondensator 46 unter Steuerung durch den Abtastimpuls S52 übertragen. Die am Haltekondensator 46 auftretende Spannung wird von dem Verstärker 47 mit hoher Eingangsimpedanz empfangen, so daß ein Signal V48.in der gehaltenen Form (vgl. Fig. 12) am Ausgang des Verstärkers 47 auftritt.
  • Die Fig. 13 und 14 zeigen einen beispielsweisen Aufbau des Fotodetektors. Dabei sind vorgesehen ein vom Detektor zu lesendes Dokument 1, ein Glassubstrat 8, Lichtleitfasern 9, Fotoleiterschichten 10, die die Funktion von Fotodioden haben können, das Diodenfeld 25, auf der beleuchteten Seite der Fotodioden angeordnete lichtdurchlässige Nesa-Elektroden 62, eine Al-Verdrahtung 63 für die Spaltenabtastung, eine Al-Verdrahtung 64 für die Zeilenabtastung, eine Isolationsdünnschicht 65 für die Mehrschichtverdrahtung, Erhebungen 66 zum Befestigen und elektrischen Anschließen.der Diodenfelder 25, in der Isolationsschicht 65 gebildete Durchgangslöcher 68 und 68' zum Anschließen von Drähten oder Leitern 28 zu der Spaltenabtast-Al-Verdrahtung 63 und Durchgangslöcher 70 zum Anschließen der Diodenfelder 25 an Leiter 27. Nachstehend wird zuerst kurz ein Herstellungsverfahren des so aufgebauten Fotodetektors erläutert. In einem ersten Schritt wird die lichtdurchlässige Elektrode 62 über einer gesamten Oberfläche des Glassubstrats gebildet. Die lichtdurchlässige Elektrode kann durch Aufbringen von ITO (indiumhaltigem Zinnoxid) oder SuO2 mit einer Dicke von ca. 1000 t oder von halbdurchsichtigem Ta mittels HF-Zerstäubung gebildet werden. Anschließend werden durch Aufdampfen im Vakuum eine Ni-Cr-Schicht mit einer Dicke von 450 2 und eine Al-Schicht mit einer Dicke von 0,8 #um aufgebracht. Dann werden die ITO-und Al-Schichten durch Ätzen entfernt, so daß Muster der lichtdurchlässigen Nesa-Elektroden 62 und der Spaltenabtast-Al-Verdrahtung 63 gebildet werden. Dann wird die Al-Schicht nur an mit l2 bezeichneten Bereichen entfernt.
  • Anschließend wird amorphes Silizium mit einer Dicke von ca.
  • 2yum durch HF-Zerstäubung aufgebracht, um ~dadurch die Fotoleiterschichten 10 nur an den mit 10 bezeichneten Bereichen'unter Verwendung einer entsprechenden Maske zu bilden. Dann wird über der Schicht 10 mit Ausnahme von Bereichen, die rechts von den Fotodioden liegen, ein Al-Film mit einer Dicke von ca. 0,8 pm aufgebracht. Danach werden die rechts von den Fotodioden liegenden Bereiche mit Fotoresist bedeckt, und dann wird das Al-Muster über den Fotodioden und auf deren linker Seite durch Fotolithografie entfernt, so daß die Muster 27 und 26 gebildet werden. Ein Polyimid-Isolationsfilm (z. B. Polyimidisoindrokinasolindion ) mit einer Dicke von ca. 4 pm wird über die Gesamtoberfläche des Detektors aufgebracht. Dann werden in dem Polyimidharzfilm durch Fotolithografie Durchgangslöcher 70, 69 und 68 dort gebildet, wo Anschlüsse an die Diode 25 und an die Zweischichtverdrahtung 28 herzustellen sind. Schließlich werden Cr und Cu in Dicken von 0,07 um bzw. 0,05 Xm durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht, so daß die exponierten Erhebungen 66 zum Anschluß an den Diodenchip 25 und die exponierte Zweischichtverdrahtung 67 durch ein Belichtungs-Entwicklungs-Verfahren unter Verwendung entspre.chender Fotoresistmasken gebildet werden. In dieser Phase wird Cu in einer Dicke von 5 pm aufgebracht, worauf Pb in einer Dicke von 3 ,um und dann Su in einer Dicke von 5 ,um aufgebracht werden, und zwar sämtlich durch Galvanisieren. Anschließend werden nach dem Entfernen des Fotoresistmaterials die Cu-Schicht mit 0,5,um Dicke und die Cr-Schich.t mit 0,07 pm Dicke unter Verwendung des erwähnten Musters als Maske weggeätzt. Damit wird das fertige Muster erhalten. Schließlich wird das Diodenfeld 25 mit der fertigen Detektorbaugruppe in der in den Fig. 13 und 14 gezeigten Weise verbunden.
  • Es ist zu'beachten, daß auf der rechten Seite der Fotodioden 10 eine Zweischichtverdrahtung zum Anlegen der Diodenisolationsspannung gebildet ist; diese ist aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt.
  • Das Diodenfeld nach den Fig. 15 und 16, das in dem Fotodetektor. verwendet wird, umfaßt ein n-leitfähiges Halbleitersubstrat 72,. eine p-leitfähige Diffusionsschicht 73 und eine n-leitfähige Diffusionsschicht 74, wobei ein Obergang zwischen den Schichten 73 und 74 eine Diode bildet. Durch Anlegen der Sperrvotspannung zwischen das Substrat 72 und die p-leitfähige Diffusionsschicht 73 kann eine Einstreuung aufgrund der Diffusion von Trägern zu und von den Dioden unterdrückt werden. Ein durch Thermooxidation gebildeter Isolationsfilm 75 hat eine Dicke von 1 pm, ein Isola'tionsfilm 76 besteht aus phosphoriertem Gias mit einer Dicke von 0,8 m, ferner sind vorgesehen Elektroden 77 der Al-Verdrahtung, ein SiO-2-Isolationsfilm 78, der in einem chemischen Aufdampfverfahren aufgebracht wurde, Al-Elektroden 79 für Anschlußstreifen und Lotwarzen 80 zum Anschluß an das Substrat, deren jede durch einen Stapel von Cr,. Cr-Cu, Cu-Su und PbSu'(in dieser Reihenfolge von unten gesehen) durch Aufdampfen und Galvanisieren gebildet ist. In Fig. 15 sind mit 81, 81', 81 " etc. mit den Fotodioden verbundene Anschlüsse bezeichnet, ferner sind vorgesehen Anschlüsse 82, die an die Zeilenabtastleiter angeschlossen sind, und ein Anschluß 83 zum Anlegen einer Spannung an das Substrat 72.
  • Es ist nochmals darauf hinzuweisen, daß die Sperrvorspannung zwischen die Anschlüsse 83 und 82 gelegt wird, so daß eine zufriedenstellende Isolation der Diode erhalten wird.
  • Das Schaltbild nach Fig. 17 zeigt die Abtaster-IS, die in dem Fotodetektor verwendet wird. Es ist zu beachten, daß für Spalten- und für Zeilenabtastung jeweils die gleiche IS verwendet wird. Ein dynamisches Zweiphasen-Schieberegister 17 umfaßt Ausgänge X1, ..., Xn, die Ausgangsimpulse an den Anschlüssen X1, .., X synchron mit Zweiphasenn Taktimpulsen ol 1 und o, aufgrund eines an einen Anschluß 87 angelegten Startsignals erzeugen. Symbole X1, ..., Xn bezeichnen Ausgänge, an denen Signale auftreten, die denjenigen an den Anschlüssen X1, ..., Xn komplementär sind.
  • Die von den Ausgängen X1 und X1 abgeleiteten Ausgangssignale werden durch ein NOR-Glied 90 und ein Nichtglied 91 den Gateelektroden von MOS-Transistorschaltern 92 und 93 mit entgegengesetzten Polaritäten und ohne Qberlappung zugeführt, wodurch ein auf einen Eingang 94 gegebenes Signal an einen Anschluß 95 oder 96 weitergeleitet wird. Der Anschluß 96 ist an einen Ohmkreis 35 oder einen kapazitiven Lastkreis 34 innerhalb der IS angeschlossen. Diese Lastkreise 34 und 35 weisen Ausgänge 48 bzw. 39 auf. Die Arbeitsweise des IS wurde bereits erläutert.
  • Fig. 18- zeigt den konkreten Schaltungsaufbau der Schaltung von Fig. 17, die durch ein n-Kanalverfahren implementiert ist. Zur Erzielung eines geringen Energieverbrauchs und eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs sind MOS-Transistoren vom Verarmungstyp und vom Anreicherungstyp gemischt eingesetzt.
  • Die MOS-Transistoren vom Verarmungstyp sind durch Striche, die in ihre jeweiligen Kanalzonen eingezeichnet sind, gekennzeichnet. Die Kondensatoren 41 und 46 sind ebenfalls in Form von MOS-Kondensatoren verwirklicht. Ein MOS-Transistor 100, der als Stromquelle für die MOS-Verstärker 42, 47 und 43 die#nt, ist in einer p-leitfähigen Senke gebildet, wodurch an einen Anschluß 9 eine negative Spannung angelegt werden kann, was wiederum bedeutet, daß die dynamischen Bereiche dieser Verstärker vergrößert sind. Ein Anschluß 98 ist mit einer Stromversorgung für die Verstärker und das Schieberegister verbunden.
  • Aus der vorstehenden Erläuterung ist ersichtlich, daß der Fotodetektor mit dem angegebenen Ansteuerschema den Abtastvorgang mit einer im Vergleich zu dem bekannten Detektor mit sequentieller Ansteuerung erheblich reduzierten Anzahl von Einzelteilen durchführen kann und daß er außerordentlich einfach und kostengünstig herzustellen ist.
  • Es ist zu beachten, daß die Erfindung nicht auf die gezeigt ten Ausführungsbeispiele des Fotodetektoraufbaus beschränkt ist.

Claims (3)

  1. Ansprüche Fotodetektor mit einem Feld aus einer Mehrzahl von Bildelementeinheiten, deren jede durch eine Reihenverbindung einer Fotoleiterschicht und einer Diode oder durch die Kombination einer Fotodiode und einer Diode, die entgegengesetzt gleichricbtend mit der Fotodiode reihengeschaltet is#t, gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Bildelementeinheiten in mindestens zwei Gruppen unterteilt ist, wobei die den jeweiligen Gruppen zugehörigen Blldelementeinheiten mit einer entsprechenden ersten Leitergruppe (27), die den Gruppen zugeordnet ist, verbunden sind, während die zu den verschiedenen Gruppen gehörenden Bildelementeinheiten, die in den verschiedenen Gruppen relativ zueinander an den gleichen Positionen liegen,-miteinander an eine jeweilige zweite Gruppe von Leitern (28) angeschlossen sind, daß eine Einheit zum Anlegen einer Spannung an einen der ersten Gruppe von.Leitern (27), der mit dem Bildelement, von dem ein Signal auszulesen ist, verbunden ist, vorgesehen ist, wobei die Spannung zum Vorspannen der Diode (25) des auszulesenden Bildelements in Durchlaßrichtung dient, während an die erste Gruppe von Leitern (27), die mit den Bildelementeinheiten verbunden sind, von denen keine Signale auszulesen sind, keine Durchlaß-Vorspannung angelegt wird; und eine Einheit, die für einen der zweiten Gruppen von Leitern (28), der mit der auszulesenden Bildelementeinheit verbunden ist, vorgesehen ist zum Erden oder Vorspannen der Diode (25) des auszulesenden Bildelements in Durchlaßrichtung durch eine Kapazität, wodurch elektrische Ladungen, die an Knoten zwischen den Fotoleiterschichten und den Dioden bzw. zwischen den Fotodioden (10) und den Dioden (25) gespeichert sind, sequen-.
    tiell als Signale auslesbar sind.
  2. 2. Fotodetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelementeinheiten in einer eindimensionalen Anordnung angeordnet sind, wobei jede Gruppe durch die aneinandergrenzenden Bildelementeinheiten gebildet ist.
  3. 3. Fotodetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer zweiten Gruppe von Leitern (28) vorhandene.
    parasitäre Kapazität (51) gleich einer Kapazität (51') gemacht wird, die. mit einem Leiter der zweiten Gruppe (28), durch den das Auslesen erfolgen soll, gekoppelt ist, während eine an einen der zweiten Leiter (28), durch den kein Auslesen erfolgt, angelegte Spannung gleich dem Absolutwert der Spannung gemacht wird, die an einen der zweiten Gruppe von. Leitern durch den Kondensator für die Ausleseope-.
    ration angelegt wird, deren Polarität. jedoch derjenigen der letztgenannten Spannung entgegengesetzt ist.
DE19823206620 1982-02-24 1982-02-24 Fotodetektor Expired DE3206620C2 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8200719A NL8200719A (nl) 1982-02-24 1982-02-23 Foto-aftastinrichting.
DE19823206620 DE3206620C2 (de) 1982-02-24 1982-02-24 Fotodetektor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19823206620 DE3206620C2 (de) 1982-02-24 1982-02-24 Fotodetektor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3206620A1 true DE3206620A1 (de) 1983-09-08
DE3206620C2 DE3206620C2 (de) 1984-10-11

Family

ID=6156576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19823206620 Expired DE3206620C2 (de) 1982-02-24 1982-02-24 Fotodetektor

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE3206620C2 (de)
NL (1) NL8200719A (de)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3311917A1 (de) * 1982-04-02 1983-10-13 Hitachi, Ltd., Tokyo Optische bildaufnahmeeinrichtung
DE3521514A1 (de) * 1984-06-18 1985-12-19 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa Bildinformation-lesevorrichtung
DE3522314A1 (de) * 1984-06-21 1986-01-02 Kyocera Corp., Kyoto Leseeinrichtung und herstellungsverfahren dafuer
DE3435354A1 (de) * 1983-09-27 1986-01-23 Kyocera Corp., Kyoto Photoelektrische wandleranordnung
DE3538217A1 (de) * 1984-10-30 1986-05-22 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa Bildlesevorrichtung
EP0201234A2 (de) * 1985-05-03 1986-11-12 Ing. C. Olivetti & C., S.p.A. Digitale Lesevorrichtung für Faksimilegeräte
EP0299704A1 (de) * 1987-07-17 1989-01-18 Sharp Kabushiki Kaisha Bildsensor des Kontakttyps
EP0313231A2 (de) * 1987-10-22 1989-04-26 OIS Optical Imaging Systems, Inc. Lichtleitungssubstrat für Bildwiederholung vom Typ Kontakt
EP0391882A2 (de) * 1989-04-03 1990-10-10 Polaroid Corporation Integrierter faseroptischer Abtastkopf
DE3448323C2 (de) * 1983-09-27 1990-11-22 Kyocera Corp Photoelektrische Wandlereinrichtung
EP0402860A2 (de) * 1989-06-14 1990-12-19 Sharp Kabushiki Kaisha Bildabtaster des Kontakttyps

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3112907A1 (de) * 1980-03-31 1982-01-07 Canon K.K., Tokyo "fotoelektrischer festkoerper-umsetzer"

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3112907A1 (de) * 1980-03-31 1982-01-07 Canon K.K., Tokyo "fotoelektrischer festkoerper-umsetzer"

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3311917A1 (de) * 1982-04-02 1983-10-13 Hitachi, Ltd., Tokyo Optische bildaufnahmeeinrichtung
DE3448323C2 (de) * 1983-09-27 1990-11-22 Kyocera Corp Photoelektrische Wandlereinrichtung
DE3435354A1 (de) * 1983-09-27 1986-01-23 Kyocera Corp., Kyoto Photoelektrische wandleranordnung
DE3521514A1 (de) * 1984-06-18 1985-12-19 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa Bildinformation-lesevorrichtung
US4704638A (en) * 1984-06-18 1987-11-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Image information reading device
DE3522314A1 (de) * 1984-06-21 1986-01-02 Kyocera Corp., Kyoto Leseeinrichtung und herstellungsverfahren dafuer
DE3538217A1 (de) * 1984-10-30 1986-05-22 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa Bildlesevorrichtung
EP0201234A2 (de) * 1985-05-03 1986-11-12 Ing. C. Olivetti & C., S.p.A. Digitale Lesevorrichtung für Faksimilegeräte
EP0201234A3 (en) * 1985-05-03 1987-09-09 Ing. C. Olivetti & C., S.P.A. Digital reading device for facsimile apparatus
EP0299704A1 (de) * 1987-07-17 1989-01-18 Sharp Kabushiki Kaisha Bildsensor des Kontakttyps
US4942481A (en) * 1987-07-17 1990-07-17 Sharp Kabushiki Kaisha Contact-type image sensor
EP0313231A3 (de) * 1987-10-22 1990-08-08 OIS Optical Imaging Systems, Inc. Lichtleitungssubstrat für Bildwiederholung vom Typ Kontakt
EP0313231A2 (de) * 1987-10-22 1989-04-26 OIS Optical Imaging Systems, Inc. Lichtleitungssubstrat für Bildwiederholung vom Typ Kontakt
EP0391882A2 (de) * 1989-04-03 1990-10-10 Polaroid Corporation Integrierter faseroptischer Abtastkopf
EP0391882A3 (de) * 1989-04-03 1991-01-09 Polaroid Corporation Integrierter faseroptischer Abtastkopf
EP0402860A2 (de) * 1989-06-14 1990-12-19 Sharp Kabushiki Kaisha Bildabtaster des Kontakttyps
EP0402860A3 (de) * 1989-06-14 1991-09-18 Sharp Kabushiki Kaisha Bildabtaster des Kontakttyps
US5126859A (en) * 1989-06-14 1992-06-30 Sharp Kabushiki Kaisha Contact type image sensor

Also Published As

Publication number Publication date
NL8200719A (nl) 1983-09-16
DE3206620C2 (de) 1984-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4409835C2 (de) Festkörperbildsensor und Treiberverfahren dafür
DE2936703C2 (de)
DE2759086C2 (de)
DE69631932T2 (de) Halbleiter-Bildaufnahmevorrichtung
DE2551795C2 (de) Ladungsübertragungseinrichtung zur Verwendung in einem Bildaufnahmegerät
DE2736878C2 (de) Photoelektrisches Element fpr eine monolithische Bildaufnahmeeinrichtung
DE2609731A1 (de) Festkoerper-bilderfassungsvorrichtung
DE2331093A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum abtasten von strahlung und zur lieferung einer elektrischen ausgabe
DE10240471A1 (de) Hochdichte Zwischen-Chip-Zwischenverbindungsstruktur
DE2342684A1 (de) Signaluebertragungssystem
DE102016114416B4 (de) Fotoelektrisches Wandlungselement, fotoelektrische Wandlungsvorrichtung unter Verwendung desselben, Abstandsdetektionssensor, Informationsverarbeitungs-system und Fahrzeug
DE60307511T2 (de) Schaltung für bildsensoren mit lawinenphotodioden
DE2358672A1 (de) Halbleiter-anordnung zur abbildung eines bestimmten gebietes und verfahren zur herstellung einer solchen anordnung
DE3206620A1 (de) Fotodetektor
EP0026380B1 (de) Verfahren zur zeilenweisen Abtastung eines kontinuierlich bewegten Bildes unter Abtastung von Tilebildern nach dem Zeilensprungverfahren
DE3234044A1 (de) Festkoerper-abbildungsvorrichtung
EP0007384A1 (de) Eindimensionaler CCD-Sensor mit Überlaufvorrichtung
DE2804466B2 (de) Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung
DE4133748A1 (de) Ladungsgekoppelter (ccd) bildsensor
DE3529025C2 (de)
DE3515013C2 (de)
DE69634712T2 (de) Schalttransistor für eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung
DE3345135A1 (de) Festkoerper-bildaufnahmewandler
DE19519743A1 (de) Photodetektor mit schaltungsgesteuerten CCD-Elektroden
DE3612101C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee