DE3534186A1 - Aufbau fuer einen festkoerper-bildwandler - Google Patents

Aufbau fuer einen festkoerper-bildwandler

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DE3534186A1 DE19853534186 DE3534186A DE3534186A1 DE 3534186 A1 DE3534186 A1 DE 3534186A1 DE 19853534186 DE19853534186 DE 19853534186 DE 3534186 A DE3534186 A DE 3534186A DE 3534186 A1 DE3534186 A1 DE 3534186A1
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Description

EGA 81 218 Ks/Ri
U.S. Serial No. 65^,556
Piled: 26 September 1984
RCA Corporation 201 Washington Road, Princeton, N.J. (US)
Aufbau für einen Festkörper-Bildwandler
Die Erfindung bezieht sich auf die Anbringung von Bildwandlern, die als Festkörperplättchen ausgeführt sind, in einem optischen Aufbau. Vorzugsweise handelt es sich bei den betreffenden Bildwandlern um Festkörperplättchen mit einem Halbleitersubstrat verminderter Dicke.
Im allgemeinen wird eine Vielzahl einzelner Festkörper-Bildwandler, z.B. ladungsgekoppelte Elemente (abgekürzt CCD), auf einer gemeinsamen, relativ dicken (z.B. ungefähr 0,30 bis 0,38 mm) Halbleiterscheibe gebildet, indem die sogenannte Gate-Seite dieser Scheibe selektiv dotiert und mit einer Elektrodenstruktur bedeckt wird. Anschließend wird die Scheibe durch ein als "Dicing" bekanntes Verfahren zerteilt, um die einzelnen Bildwandler voneinander in individuelle Plättchen oder "Chips" zu trennen. Die durch diese herkömmlichen Verfahren in den Bildwandlerplättchen entstandenen elektronischen Bauelemente bilden photoempfindliche Bildzellen, welche in Potentialmulden im Halbleitersubstrat unterhalb der Elektrodenstruktur Ladungen entwickeln, die repräsentativ für Strahlungsenergie wie z.B. sichtbares Licht sind, das auf die Bildzellen fällt, wenn dort eine Szene optisch
abgebildet wird. Die Ladungen werden anschließend aus den Bildzellen ausgelesen, um für die Szene repräsentative elektrische Signale zu entwickeln. Bei solchen Bildwandlerplattchen wird die Strahlungsenergie von der Gate-Seite des Plättchens her auf die Bildzellen gerichtet und muß daher durch die Elektrodenstruktur treten (d.h. ein gewisser Teil der Energie tritt durch die Zwischenräume zwischen den Elektroden, und ein gewisser Teil dringt tatsächlich durch die Elektroden selbst). Wenn auch die Elektroden dünn genug sind, um ein gewisses Maß an sichtbarem Licht durchzulassen, so ist das Ansprechvermögen des Bildwandlers auf die kürzeren Wellenlängen des sichtbaren Lichts doch vermindert, wenn das Licht durch die Elektroden dringt. Dies gilt besonders für blaues Licht. Außerdem hält die Elektrodenstruktur etwas Licht zurück, wodurch die Empfindlichkeit vermindert wird.
Um sowohl das Ansprechvermögen als auch die Empfindlichkeit zu verbessern, sind Bildwandler entwickelt worden, worin die der Gate-Seite gegenüberliegende Seite des Halbleitersubstrats auf etwa 8 bis 10 Mikrometer dünner gemacht ist, z.B. durch chemisches Ätzen. Die Fig. 1a zeigt ein Bildwandlerplattchen 10 mit einem dünner gemachten Halbleitersubstrat. Bei einem Bildwandler mit dünnerem Substrat kann die Strahlungsenergie von der dünner gemachten Substratseite her auf die Bildzellen gerichtet werden. Die Strahlungsenergie erzeugt Elektronen, die in den unterhalb der Elektrodenstruktur gebildeten Potentialmulden des Substrats gesammelt werden.
Da die Strahlungsenergie in diesem Fall nicht durch eine Elektrodenstruktur oder durch deren Zwischenräume treten muß, spricht ein Bildwandler mit dünnerem Substrat besser auf sichtbares Licht an als der oben beschriebene Bildwandler mit dickem Substrat. Um dem ein dünneres Substrat aufweisenden Bildwandler eine körperliche Festigkeit zu geben, ist eine relativ dicke Glasplatte (z.B.
0,25 bis 0,5 mm) gleichmäßig mittels eines Optik-Klebstoffes auf das dünner gemachte Substrat geklebt, so daß sich ein Schichtaufbau ergibt. Einzelheiten eines Verfahrens zum Herstellen derartiger Bildwandlerplättchen mit dünnerem Substrat sind in der US-Patentschrift 4 266 334 beschrieben.
In den Figuren 1b und 1o ist die herkömmliche Art und Weise aufgezeigt, wie solche Dünnsubstrat-Bildwandler zur Bildung eines sog. "IC-Bausteins" gekapselt werden (die Abkürzung IC steht für "Integrierte Schaltung") und wie derartige Bausteine z.B. an einem lichtaufspaltenden Prisma 100 (einer nicht dargestellten Fernsehkamera) angebracht werden. Die Fig. 1b zeigt in Schnittansicht und die Fig. 1c in Draufsicht den insgesamt mit 110 bezeichneten IC-Baustein. Der Baustein 110 enthält einen elektrisch isolierenden keramischen Chip-Träger 112, der eine öffnung 110 aufweist und einen inneren Schulterteil 116 hat, der mit der öffnung 114 ausgerichtet ist. Der Schulterteil 116 hält das Dünnsubstrat-Bildwandlerplättchen so, daß in die öffnung 114 eintretendes Licht auf die dünner gemachte Substratseite des Bildwandlerplättchens 10 fällt. Die GlasBchicht 120 des Bildwandlerplättchens 10 ist an ihrem Rand mittels Epoxymaterial an der Schulter 116 befestigt, so daß der Lichteinfall auf das Plättchen 10 nicht gestört wird. Ein Glasfenster 122 ist ebenfalls mittels Epoxymatorial an seinem Umfangsrand auf den der Schulter 116 abgewandten Teil des Trägers geklebt, um den Bildwandler vor Schmutz und anderen Verunreinigungen zu schützen und dennoch einen Lichtdurchgang zum Bildwandlerplättchen 10 zu erlauben. Die elektrische Verbindung externer Ansteuer- und Signalverarbeitungsschaltungen (nicht dargestellt) zum.Bildwandlerplättchen 10 wird durch Anheften von Drähten 124 hergestellt, die von der Gate-Seite des Bildwandlerplättchens 10 zu einem im Träger 112 gebildeten Metallisierungsmuster (nicht dargestellt) führen, das seinerseits mit Anschlußstiften
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126 verbunden ist. Die AnSteuer- und Signalverarbeitungsschal tungen werden durch herkömmliche Technik gedruckter Schaltungen mit den Stiften 126 verbunden. Ein lichtundurchlässiger Deckel 128 vervollständigt den IC-Baustein 110 und ist mittels Epoxymaterial an der dem Fenster abgewandten Seite des Trägers befestigt, um den IC-Baustein 110 hermetisch abzudichten und äußeren Lichteinfall in den Baustein zu verhindern.
Die Positionierung und Anbringung des IC-Bausteins 110 am Prisma 100 kann entsprechend den Anweisungen erfolgen, die in der US-Patentschrift 4· 268 119 gegeben sind und wonach eine rechteckige Dichtung 130 verwendet wird, die eine allgemein rechteckige Durchtrittsöffnung von ungefähr der Größe und Form des Fensters 122 hat. Vorzugsweise ist die Dichtung 130 ein flexibler geschäumter Körper z.B. aus Schaumgummi und ist so dimensioniert, daß er rundum in Kontakt mit dem Fenster 122 des IC-Bausteins 110 und in Kontakt mit einem Lichtaustrittsteil 132 des Prismas 100 steht. Als nächstes ergreifen mechanische Mikromanipulatoren (nicht dargestellt) den IC-Baustein 110 und stellen seine Position genau in X-, Y- und Z-Ebenen ein, so daß die Abbildungsebene des BiIdwandlerplättchens 10 z.B. den richtigen Abstand und die gewünschte Parallelität zum Austrittsteil 132 hat und bezüglich der Optik des Lichtaustritts zentriert ist. Es sei erwähnt, daß die Parallelität der Ebene der Abbildungsfläche des Plättchens mit der Ebene des Fensters 122 beeinträchtigt werden kann, wenn beim Befestigen des Bildwandlerplättchens innerhalb des Bausteins 110 der benutzte Klebstoff ungleichmäßig aufgetragen wird. Außerdem darf das Bildwandlerplättchen 10 gegenüber den anderen Detektoren (nicht dargestellt), die an anderen Austrittsflächen (nicht gezeigt) des Prismas 100 angebracht sind, nicht verdreht Bein, damit der Raster der vom Bildwandlerplättchen 10 gelieferten Bildsignale in Deckung mit den Rastern der von den anderen Bildwandlern
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gelieferten Signale bei der Bilddarstellung auf einem Monitor ist.
Nachdem der IG-Baustein 110 richtig gegenüber dem Austrittsteil 132 positioniert ist, wird ein Klebstoff oder ein härtendes Bindemittel wie z.B. Epoxymaterial um die Dichtung 130 aufgetragen oder in die Dichtung zu deren Imprägnierung injiziert, während der IC-Baustein 110 in Stellung gehalten wird. Somit bildet das Epoxymaterial nach seiner Aushärtung einen starren Körper, der für eine feste Verbindung zwischen dem Baustein 110 und dem Austrittsteil 132 des Prismas sorgt.
Es sei erwähnt, daß die beschriebene Halterung des BiIdwandlerplättchens 10 im Iö-Baustein 110 nicht sicherstellt, daß die Position des Plättchens von Baustein zu Baustein auch wirklich genau gleich ist. Da nämlich der Schulterteil 116 des Trägers 112 größer ist als das Bildwandlerplattchen 10, ist die Position des Plättchens innerhalb der Schulter 116 nicht präzise bestimmt und kann sich während der Herstellung ändern. Außerdem kann sich die Parallelität der Abbildungsebene des Bildwandlerplättchens 10 gegenüber dem Fenster 122 während der Herstellung ändern, und zwar infolge ungleichmäßiger Auftragung von Klebstoff an den Rändern des Fensters 122 und/ oder des Plättchens 10. Daher muß das oben beschriebene Positionierungs- und Anbringungsverfahren für jeden IC-Baustein durchgeführt werden, der an einem optischen Aufbau wie z.B. an den Austrittsteilen des Prismas 100 befestigt werden soll.
Die Fig. 2 zeigt die Verkapselung (Baustein) 210 für ein Bildwandlerplattchen 200, das ein relativ dickes Halbleitersubstrat 202 hat. Der Baustein 210 enthält einen Träger 212, Stifte 226 und Verbindungsdrähte 224- ähnlich dem Baustein 110 nach Fig. 1b, nur daß der Träger 212 keine Öffnung in seiner Ausnehmung 216 benötigt, weil
das Bildwandlerplättchen 200 von seiner Gate-Seite her beleuchtet wird (da das Halbleitersubstrat 202 zu dick ist, um Licht durchzulassen). Dementsprechend ist das Substrat 202 des Bildwandlers 200 mittels Epoxymaterial in der Ausnehmung 216 des Trägers 212 befestigt, und ein Glasfenster 222 ist durch Epoxymaterial an seinem Rand am Träger 212 befestigt, um den Baustein hermetisch abzuschließen, gleichzeitig aber zu erlauben, daß Licht zu den Bildzellen durchdringen kann, die auf der Gate-Seite des Bildwandlerplättchens 200 gebildet sind. Der Baustein 210 kann in praktisch der gleichen Weise am Prisma 100 angebracht werden, wie es oben für die Anbringung des IC-Bausteins 110 beschrieben wurde, so daß das Fenster 222 dem Austrittsteil des Prismas 100 zügewandt liegt.
Es wurde gefunden, daß Kapselungen , wie sie vorstehend für Festkörper-Bildwandlerplättchen beschrieben wurden, aus verschiedenen Gründen unzweckmäßig sind. Erstens kann das Bildwandlerplättchen wie oben erwähnt während der Herstellung nicht präzise innerhalb der Verfcapselung positioniert werden, was zur Folge hat, daß die Position des Plättchens von Baustein zu Baustein variiert. Daher sind recht umständliche Befestigungsmethoden wie z.B.
die Verwendung einer nachgiebigen Schaumdichtung erforderlich, um den erwähnten Ungenauigkeiten in der Position der Plättchen Rechnung zu tragen und zu garantieren, daß beim Befestigen des IC-Bausteins die Abbildungsfläche in parallele Ausrichtung und genaue Lage
JO bezüglich z.B. des Austrittsteils eines Prismas kommt. Zweitens können, obwohl das Glasfenster die lichtempfindliche Oberfläche des Bildwandlerplättchens gegenüber Schmutz usw. aus äußeren Quellen schützt, nach einer gewissen Zeit im Inneron des Bausteins Partikel wie z.B. Flocken von Klebematerial und dergleichen abblättern und auf die lichtempfindliche Oberfläche des Bildwandlers fallen, wodurch Bildfehler entstehen. Drittens kann der
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Umstand, daß der Bildwandler vertieft in einer Ausnehmung sitzt, eine Vignettierung des Bildes zur Folge haben (d.h. eine allmähliche Abschattung an den Bildrändern, so daß keine definierte Randlinie bleibt} Dies gilt insbesondere für den Baustein 110 wegen der dort vorhandenen Öffnung 114. Viertens bildet der Spalt zwischen dem Bildwandler und dem Glasfenster des Bausteins einen Zwischenraum, wo Kondensation stattfinden kann, die das Bild verschlechtert. Außerdem gibt es in Verbindung mit dem Baustein 110 Probleme hinsichtlich der strukturellen Festigkeit und thermischen Stabilität, weil der Bildwandler 10 nur durch an seinem Umfang befindliches Epoxymaterial gehalten wird. Als letzter und vielleicht wichtigster Faktor sei noch folgendes erwähnt: Da für Bildwandler die Herstellungsverfahren immer besser und die Ausbeute immer größer wird, verringern sich die Kosten des Bildwandlerplattchens auf ein Maß, wo die Kosten der Einkapselung des Bildwandlerplättchen einen wesentlichen Teil der Gesamtkosten für den Baustein ausmachen. Daher ist es besonders erwünscht, die oben erwähnten Nachteile bekannter Kapselungen für Festkörper-Bildwandler zu beseitigen.
Eine diesen Wunsch erfüllende erfindungsgemäße Anordnung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die lichtempfindliehe Seite eines Festkörper-Bildwandlerplättchens direkt an einer ebenen Oberfläche eines lichtdurchlässigen Elementes befestigt. Das lichtdurchlässige Element hat einen Bereich, der wesentlich größer ist als der Bereich des Bildwandlerplattchens. Vorzugsweise ist das erwähnte EIement ein optisches Bauteil wie z.B. ein Prisma einer Kamera, für die das Bildwandlerplättchen ausersehen ist. Das Element trägt ein Motallisierungsmuster, das sich
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von seinem Rand zu einem Bereich erstreckt, wo das Bildwandlerplättchen befestigt ist, um elektrische Verbindung zum Bildwandlerplättchen herzustellen. Mit dem Metallisierungsmuster sind nahe am Rand des Elementes An-Schlußeinrichtungen wie z.B. Randanschlüsse verbunden, um das Bildwandlerplättchen elektrisch an externe Ansteuer- und SignalVerarbeitungsschaltungen des Bildwandlers anzuschließen. Auf diese Weise wird eine gesonderte Kapsel mit allen ihren Nachteilen vermieden. 10
Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Figuren 1a, 1b und 1c, auf die bereits eingegangen wurde, zeigen ein Festkörper-Bildwandlerplättchen mit dünner gemachtem Substrat und dessen Kapselung und Anbringung an einem Prisma, gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2, die ebenfalls schon behandelt wurde, zeigt die Kapselung eineaFestkörper-Bildwandlerplättchen mit relativ dickem Substrat und deren Anbringung an einem Prisma, gemäß dem Stand der Technik;
Figuren 3a, 3b und 3c zeigen die Anbringung eines Festkörper-Bildwandlorplättchens mit dünner gemachtem Substrat an einem farbteilenden Prisma gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4- zeigt die Anbringung eines Festkörper-Bildwandlerplättchens mit dünner gemachtem Substrat an einem lichtdurchlässigen Element gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung;
Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform eines lichtdurchlässigen Elementes für ein FestkÖrper-Bildwandlerplättchen mit dünner gemachtem Substrat in erfindungsgemäßer Anbringung; - 14· -
Fig. 6 zeigt eine Befestigungsvorrichtung für einen Festkörper-Bildwandler mit dickem Substrat gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung.
Die Figuren 3a, 3b und 3o zeigen einen eine Einheit bildenden Aufbau von Bildwandlerplättchen und Prisma gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. In der Fig. 3a ist ein farbteilendes Prisma zu erkennen, das insgesamt mit 310 bezeichnet ist und aus drei optisch durchlässigen PrismenabDohnitten 312, 314· und 316 besteht, zwischen denen sich dichroitisch« Trennflächen befinden, wie es an sich bekannt ist, um auf eine Eintrittsseite 318 fallendes Licht in seine roten, grünen und blauen Farbanteile aufzuspalten, doren jeder an einer zugeord-
15· neten Austrittsseite 320 bzw. 322 bzw. 324· erscheint. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist an jeder der Austrittsseiten 320, 322 und 324· die glasbeschichtete Seite eines ein dünner gemachtes Substrat aufweisenden Festkörper-Bildwandlerplättchens 10 direkt und in fester Lage am Prisma 310 befestigt, um Rot-, Grün- und Blau-Farbanteilsignale zu liefern, die repräsentativ für das auf die Eintrittsseite 318 gerichtete Licht einer Szene sind. Die Befestigung des Bildwandlerplättchens 10 an der Rot-Austrittsseite 320 ist detailliert in den Figuren 3b und 3c gezeigt. Die Befestigung der Bildwandlerplättchen an den Austrittsseiten 322 und 324- ist nicht dargestellt, sie gleicht jedoch im wesentlichen der Befestigung des Bildwandlerplättchens 10 an der Austrittsseite 320. Die direkte Befestigung des Bildwandlerplättchens am Lichtaustritt des Prismas gemäß der Erfindung ist vorteilhaft gegenüber der bekannten Befestigung von gekapselten IC-Bausteinen, da sich kein Luftraum vor der lichtempfindlichen Oberfläche des Plfittchons befindet, in den Schmutz oder Klebstofflocken fallen können oder in welchem eine Kondensation stattfinden kann, was die Betriebsqualität des Bildwandlers verschlechtern würde. Außerdem ist die
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Wahrscheinlichkeit gering, daß die lichtempfindliche Oberfläche des Bildwandlerplättchens nicht im wesentlichen parallel zur Bildebene "des Prismas ist, weil das Plättchen selbst direkt an der Austrittsseite des Prismas befestigt ist. Auch läßt sich das Bildwandlerplättchen viel sicherer am Prisma befestigen (was weiter unten erläutert wird), so daß die strukturelle Festigkeit und die thermische Stabilität verbessert werden, was beides wichtig für Bildwandler ist, die z.B. in tragbaren Videokameras benutzt werden. Schließlich besteht keine Möglichkeit einer Vignettierung des Bildes, da kein Fenster vorhanden ist wie im Falle des gekapselten Bausteins 110 nach Fig. 1b.
Wie in den Figuren 3b und 3c gezeigt, trägt die Austrittsseite 320 des Prismas ein durch Metallisierung aufgebrachtes Muster von Leitern. 326, die sich vom Rand der Austrittsseite 320 zu dem Bereich erstrecken, wo das Bildwandlerplättchen 10 anzuheften ist. Während der'Herstellung des integralen Bildwandlerplättchen-Prismen-Aufbaus wird ein Optik-Klebstoff (d.h. ein Klebemittel mit den geforderten optischen Eigenschaften) gleichmäßig auf die Glasschicht des Bildwandler 10 (vgl. Fig. 1a) aufgebracht, die dann auf der Oberfläche der Austrittsseite 320 so positioniert wird, daß das Zentrum des lichtempfindlichen Bereichs des Bildwandlerplättchens mit der optischen Achse der Austrittsseite 320 ausgerichtet ist. Beim Stand der Technik erfolgt die Positionierung verkapselter Bildwandlerplättchen, indem man den Bildwandler aktiviert und auf einem Monitor einen Raster beobachtet, der durch die vom Bildwandler während des Auslesens gelieferten Bildsignale gebildet wird. Bei der vorliegenden Befestigungsart des Bildwandlerplättchens jedoch kann die Positionierung eines Dünnsubstrat-Bildwandlerplättchens auf optische Weise geschehen, und zwar unter Heranziehung von Ausrichtmarken wie z.B. Metallisierungsflecke, die auf der Gate-Seite des Bildwandlers über der Elektrodenstruktur aufgebracht sind. Die Orte der "Ausrichtmar-
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ken sind in Fig. 3b mit Kreuzchen (X) dargestellt. Die Ausrichtmarken stören den elektrischen Betrieb des Bildwandlers nicht, weil eine Oxidschicht vorhanden ist, welche die Ausrichtmarken elektrisch von der Elektrodenstruktür isoliert. Die Ausriohtmarken stören auch nicht optisch, weil sie sich nicht auf der lichtempfindlichen Seite des Plättchens befinden. Wenn aber das Bildwandlerplättchen hell von der Gate-Seite her beleuchtet wird (natürlich muß jede lichtundurchlässige Abdeckung über der Gate-Seite des Plättchens entfernt werden), dann dringt das Licht durch das Plättchen, und die Ausrichtmarken werden auf der Eintrittsseite 318 des Prismas sichtbar. Während des Zusammenbaus kann ein durch ultraviolettes Licht aushärtbarer Optik-Klebstoff 327 gleichmäßig zwischen das Glas des Prismas und die Glasschicht des Bildwandlerplättchens verteilt werden (z.B. unter Anwendung von Druck), so daß das Bildwandlerplättchen im wesentlichen parallel mit der Austrittsseite des Prismas zu liegen kommt und bewegt werden kann, bis es mit der optischen Achse des Prismas ausgerichtet ist. Dann wird der Klebstoff ultraviolettem Licht ausgesetzt, um ihn auszuhärten und so die Helativlage zwischen dem photoempfindlichen Bereich des Bildwandlerplättchens und der Austrittsseite des Prismas zu fixieren. Ein geeigneter, durch ultraviolettes Licht aushärtbarer Optik-Klebstoff ist z.B. das Material NOA-60, das von der Firma Norland Products Inc., North Brunswick, NJ. bezogen werden kann. Als nächstes werden Verbindungsdrähte 328 zwischen Leiterkissen 329 auf der Gate-Seite des Bildwandlerplättchens und Leitern 326 befestigt, um die elektrische Verbindung zum Plättchen herzustellen. Herkömmliche externe Schaltungen (nicht dargestellt) zum Anlegen von Steuerimpulsen an den Bildwandler und zur Videosignalverarbeitung werden mit den Leitern 326 über ein Paßelement wie z.B. den "Vater"-Teil von Anschlußvorrichtungen 330 verbunden, die am Rand der Austrittsseite 320 des Prismas befestigt sind. Im einzelnen enthalten die An-
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Schlußvorrichtungen 330 einzelne Stifte (nicht gezeigt), deren erste Enden an den Leitern 326 angelötet und deren andere Enden mit elektrischen Kabeln 332 verbunden sind, die zu den externen Schaltungen führen. Um den Bildwandler hermetisch abzudichten und ihn vor Verschmutzung von außen zu schützen, kann auf der Austrittsseite 320 des Prismas eine Kappe 334- befestigt werden, die den mit der gestrichelten Linie 336 gezeigten Bereich abdeckt.
Das Anbringen von Bildwandlern auf die Grün- und Blau-Austrittsseiten 322 und 327I- erfolgt im wesentlichen in der gleichen Weise wie oben beschrieben, nur daß hier vor der Ultraviolett-Aushörtung des Klebstoffs die Bildwandler von der Gate-Seite her hell beleuchtet werden, um jeden Bildwandler zu positionieren, indem man seine Ausrichtmarken von der Eintrittsseite des Prismas her beobachtet und sie in genaue Deckung mit den anderen Ausrichtmarken bringt, die an der Eintrittsseite sichtbar sind, wenn die zuvor befestigten Bildwandler gleichzeitig beleuchtet werden. Nachdem die genaue Deckung erzielt ist, wird der Klebstoff ultraviolettem Licht ausgesetzt, um die Relativlage des betreffenden Bildwandlerplättchens zu fixieren.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anbringung von Bildwandlerplattchen ist, daß die Positionierung der Plättchen erfolgen kann, ohne die photoempfindlichen Elemente der Bildwandler zu aktivieren. Somit ist die Dekkung der Bildwandler optisch perfekt. Dies ist nicht möglieh bei bekannten Prismen-Aufbauten mit in Kapseln befindlichen Bildwandlern, deren Ausrichtung auf elektrische Weise erfolgt, indem die von den einzelnen Bildwandlerplattchen gelieferten Bildsignale in Deckung gebracht werden (eine optische Ausrichtung ist dort wegen des lichtundurchlässigen Deckels 128 nicht durchführbar). Wenn die Bildwandler auf elektrische Weise ausgerichtet werden, hängt die Lage ihrer photoempfindlichen Stellen
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353A186 teilweise von der Amplitude der angelegten Elektroden-Ansteuerimpulse ab. Bei elektronischer Ausrichtung der Bildwandlerplättchen auf einem Prisma ist also die Dekkung abhängig von dem Pegel der während der Herstellung benutzten Bildwandler-Betriebssignale, und dieser Pegel kann anders sein als die in der zusammengebauten Video- · kamera verwendeten Signalpegol, so daß letztere nachjustiert werden müssen. Des weiteren sei der lall betrachtet, daß nach der Herstellung ein Bildwandler in einer Videokamera ausfällt. Enthält die Kamera ein Prisma, auf dem die Bildwandlerplättchen in der erfindungsgemäßen Weise angebracht und ausgerichtet sind, dann kann der Bildwandler-Prismen-Aufbau durch ein anderes Exemplar mit derselben Deckung ersetzt werden, so daß eine Nachjustierung der Amplitude der Bildwandler-Ansteuerimpulse nicht erforderlich ist. Außerdem ist die elektronische Ausrichtung recht kompliziert und erfordert geschultes Personal, während die optische Ausrichtung auf einfachere Weise durch automatische Einrichtungen erfolgen kann, was die Herstellungskosten reduziert.
Wenn es z.B. nicht möglich ist, die metallisierten Leiter auf der Austrittsseite des Prismas aufzubringen (weil z.B. die Austrittaseite zu klein ist, um sowohl das Bildwandlerplättchen alB auch die Leiter 326 zu tragen), dann lassen sich die Vorteile der vorliegenden Erfindung immer noch erzielen, indem man den Dünnsubstrat-Bildwandler auf einem lichtdurchlässigen Träger befestigt, wie es in Pig. 4- dargestellt ist. Teile der Struktur, welehe in ihrer Funktion solchen Teilen entsprechen, die oben in Verbindung mit den Figuren 3b und 3c beschrieben wurden, sind in der Fig. 4· mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden nicht noch einmal beschrieben, -^n der Fig. 4 ist anstelle des in den Figuren 3b und 3c gezeigten Austrittsteils des Prismas ein relativ dickes, aber lichtdurchlässiges Element als Träger 412 gezeichnet, der eine Fläche hat, die wesentlich größer als die
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Fläche des Bildwandlerplattchens 10 ist, so daß er das Plättchen 10, die metallisierten Leiter 326 und die Randanschlüsse 330 tragen kann. Der Träger 412 kann eine Glasplatte von optischer Qualität sein. Das Bildwandlerplättchen 10 wird auf dem Träger 412 mittels eines durch Ultraviolettstrahlung aushärtbaren Optik-Klebstoffs befestigt, wie es die Fig. 4 zeigt. Der Träger 412 kann dann auf einer Austrittsseite eines Prismas aufgebracht werden, die für sich zu klein ist, um das Bildwandlerplättchen, die metallisierten Leiter und die Randanschlüsse zu tragen. Auch hierbei kann ein durch Ultraviolettstrahlung aushärtbarer Optik-Klebstoff gleichmäßig zwischen den Träger 412 und die Austrittsseite des Prismas gebracht werden und nach Positionierung des Trägers 412 ultraviolettem Licht ausgesetzt werden, um den Klebstoff zu härten und das Bildwandlerplattchen in einer festgelegten Position zu halten. Der Träger 412 könnte auch in Fällen verwendet werden, in denen ein einziger Bildwandler benutzt wird, z.B. in einer entsprechend ausgebildeten Kamera. In diesem Fall könnte der das Plättchen 10 tragende Träger 412 auf einer gedruckten Schaltungsplatte angeordnet werden, und die elektrischen Verbindungen zwischen der Schaltungsplatte und den metallisierten Leitern 326 könnten durch Wellenlötverfahren hergestellt werden.
Bei einer in .Fig. 5 dargestellten alternativen Ausführungsform ist der in Fig. 4 gezeigte lichtdurchlässige Träger 412 so geformt, daß er im wesentlichen die gleiehe Gestalt wie der Träger 212 nach Fig. 2 hat. Es ergibt sich somit ein IC-Baustein 510 mit einem lichtdurchlässigen Träger 512, wobei der glasbeschichtete Teil des Bildwandlers 10 direkt unter Verwendung eines Optik-Klebstoffs am Boden einer Vertiefung 512 befestigt ist. Auf diese Weise ist die Bildebene des Bildwandlers 10 strukturell und thermisch stabil und liegt im wesentlichen parallel zum Lichteintrittsteil 516 des Bausteins
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Der Baustein 510 kann dann an einer Austrittsseite eines Prismas in praktisch der gleichen Weise befestigt werden, wie es in Verbindung mit der Fig. 5a zur Befestigung des Bildwandlerplättchens 10 am Prisma 310 beschrieben ist. Ein Vorteil dieser Art Kapselung besteht darin, daß man zum Zusammenfügen und zur Handhabung des gekapsel-rten Bausteins die bereits dafür existierenden Maschinen nur minimal umzurüsten braucht.
Neben den beschriebenen Ausführungen sind auch andere Realisierungsformen der Erfindung möglich. Obwohl die Erfindung vorzugsweise in Verbindung mit einem Festkörper-Bildwandlerplättchen angewandt wird, das ein dünner gemachtes Substrat hat, kann z.B. auch ein mit relativ dickem Substrat ausgelegtes Festkörper-Bildwandlerplättchen 610 hergenommen werden, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, und auf einem lichtdurchlässigen Träger 612 in· praktisch der gleichen Weise befestigt werden, wie das in Fig. 4· gezeigte Dünnsubstrat-Bildwandlerplättchen 10 befestigt wird. Der einzige Unterschied besteht darin, daß bei dem Bildwandlerplättchen 610 die Elektrodenstruktur dem Träger 612 zugewandt liegen muß, weil in diesen Fall die Belichtung des Plättchens von der Gate-Seite her erfolgt. Daher wird die Verbindung der Plättchenelektroden mit den Leitern 326 durch körperliche Berührung (z.B. unter Druck) dor Anschlußkissen des Bildwandlerplättchens 610 mit hochstehenden Teilen 614· der Leiter 326 hergestellt. Obwohl die Bildwandlerplättchen vorzugsweise an einer Austrittsseite des Prismas oder an einem lichtdurchlässigen Träger mittels eines Optik-Klebstoffs befestigt werden, der gleichmäßig über die lichtempfindliche Oberfläche des Bildwandlerplättchens verteilt wird, könnte auch ein Klebstoff ohne optische Qualität benutzt werden, der jedoch nur an den Rändern des Bildwandlerplättchens aufgebracht werden dürfte. Alternativ kann man auch ohne Klebstoff arbeiten und stattdessen das Bildwandlerplättchen mechanisch am Aus-
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trittsteil des Prismas festklemmen. Schließlich sei
noch erwähnt, daß man natürlich auf jedem der lichtdurchlässigen Träger 412, 512» 612 oder auf dem Austritt steil 320 des Prismas auch ein Farbfiltermuster vorsehen kann, um einen Farbbildwandler zu erhalten.
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Claims (14)

Patentan Sprüche
1. Aufbau für einen Festkörper-Bildwandler, gekennzeichnet durch:
ein Festkörper-Bildwandlerplättchen (10) mit einem Substrat, das auf einer Seite selektive Dotierung und eine Elektrodenstruktur (329) aufweist, um auf einer der Seiten des Bildwandlerplattchens einen Bildaufnahmebereich zu schaffen j
ein für Strahlungsenergie durchlässiges Element (320) mit einer ebenen Oberfläche, die größer ist als die Fläche des Bildwandlerplattchens und an welcher die den Bildaufnahmebereich enthaltende Bildaufnahmeseite des Bildwandlerplnttchens befestigt ist; ein auf einer Seite des durchlässigen Elementes aufgebrachtes Metallisierungsmuster (326), das sich vom Außenrand», des Elementes zu demjenigen Bereich erstreckt,
— 2 —
wo das BildwandlerplHttchen befestigt ist}
eine Verbindungseinrichtung (328) zum elektrischen Verbinden der Elektrodenstruktur des Bildwandlerplättchens mit dem Metallisierungsmuster.
2. Bildwandler-Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das für Strahlungsenergie durchlässige Element (320) ein mitwirkender Bestandteil der Optik eines Abbildungssystems ist.
3. Bildwandler-Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmeseite des Bildwandlerplättchens (10) haftend an dem für Strahlungsenergie durchlässigen Element (320) mittels eines für Strahlungsenergie durchlässigen Klebstoffs (327) befestigt ist, der gleichmäßig im Raum zwischen der Bildaufnahmeseite des Bildwandlerplättchens und dem besagten Element verteilt ist.
4. Bildwandler-Aufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildwandlerplättchen (10) ein in seiner Dicke reduziertes Substrat aufweist, so daß die Bildaufnahmeseite des Bildwandlerplättchens die der Elektrodenstruktur (329) abgewandte Seite des Substrats ist, und daß das Bildwandlerplättchen ferner ein Stück eines lichtdurchlässigen Materials enthält, das haftend am reduzierten Substrat auf dessen der Elektrodenstruktur abgewandten Seite mittels eines lichtdurchlässigen Klebstoffs befestigt ist, der gleichmäßig zwischen dem Substrat und dem lichtdurchlässigen Material verteilt ist.
5. Bildwandler-Aufbau nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtdurchlässige Material des Bildwandlerplättchens (10) haftend an der ebenen Oberfläche des für Strahlungsenergie durchlässigen Elementes (320) mittels eines lichtdurchlässigen Kleb-
— 3 —
Stoffs (327) befestigt ist, der gleichmäßig zwischen dem besagten Material und dem besagten Element verteilt ist.
6. Bildwandler-Aufbau nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das für Strahlungsenergie durchlässige Element eine klare Glasplatte (z.B. 4-12) mit Optikqualität ist.
7. Bildwandler-Aufbau nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß auf der die Elektrodenstruktur (329) tragenden Seite des Bildwandlerplättchens Anschlußkissen gebildet sind und daß zwischen den Anschlußkissen und dem Metallisierungsmuster (326), das sich auf dem für Strahlungsenergie durchlässigen Element (320) befindet, Verbindungsdrähte (328) angeordnet sind.
8. Bildwandler-Aufbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das für Strahlungsenergie durchlässige Element (320) der Austrittsteil eines lichtaufspaltenden Prismas (10) ist.
9. Bildwandler-Aufbau nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß er ein lichtaufspaltendes Prisma (310) aufweist und daß diejenige Oberfläche des für Strahlungsenergie durchlässigen Elementes (z.B. 4-12), die der das Bildwandlerpl&ttchen (10) tragenden Oberfläche dieses Elementes abgewandt ist, haftend an einem Austrittsteil (320) des Prismas (310) mittels eines lichtdurchlässigen Klebstoffs (327) befestigt ist, der gleichmäßig zwischen dem besagten Element und dem besagten Austrittoteil verteilt ist.
10. Bildwandler-Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildwandlerplättchen (610) ein relativ dickes Substrat hat und Anschlußkissen aufweist,
die auf der die Elektrodenstruktur tragenden Seite des Bildwandlerplattchens gebildet sind, und daß die die photoempfindliche Elektrodenstruktur tragende Seite des Bildwandlerplattchens haftend an dem für Strahlungsenergie durchlässigen Element (612) befestigt ist, so daß die Anschlußkissen des Bildwandlerplattchens elektrischen Kontakt mit dem Metallisierungsmuster auf dem besagten Element herstellen.
11. Bildwandler-Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das für Strahlungsenergie durchlässige Element ein lichtaufspaltendes Prisma (310) ist, das einen Lichteintrittsteil (318) aufweist und mehrere Lichtaustrittsteile (320, 322, 324) mit jeweils einer ebenen Oberfläche hat, an der sich ein mittlerer Bereich für die Übertragung von auf don Eintrittsteil gerichtetes Licht befindet und auf der ein Leitermuster als Metallisierung aufgebracht ist, das sich vom äußeren Rand des betreffenden Austrittsteils zum mittleren Bereich hin erstreckt;
daß vom Festkörper-Bildwandlerplättchen mehrere Exemplare vorgesehen sind, deren jedes (z.B. 10) auf einer Seite eine selektive Dotierung und eine Elektrodenstruktur hat, um lichtempfindliche Elemente zu definieren, wobei jedes der Bildwandlerplättchen haftend am mittleren Bereich eines jeweils zugeordneten Exemplars der Austrittsteile des Prismas befestigt ist; daß Verbindungseinrichtungen vorgesehen sind, um die Elektrodenstruktur jedes der Bildwandlerplättchen mit jeweils dem metallisierten Leitermuster zu verbinden, das auf die Oberfläche des zugeordneten Exemplars der Austrittsteile des Prismas aufgebracht ist.
12. Bildwandler-Aufbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Bildwandlerplättchen (z.B. 10) ein in seiner Dicke reduziertes Substrat hat, das an
'" — 5 —
einem Stück aus Glas befestigt ist, welches eine Fläche im wesentlichen, gleich dem Substrat hat und am Substrat mittels eines optisch durchlässigen Klebstoffs befestigt ist, der gleichmäßig zwischen dem Glas und dem Substrat verteilt ist»
13. Bildwandler-Aufbau nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Seite des Glases, die der am Bildwandler-Plättchen (10) befestigten Seite abgewandt liegt, haftend am mittleren Bereich des jeweils zugeordneten Exemplars (z.B. 320) der Austrittsteile des Prismas (310) befestigt ist.
14. Bildwandler-Aufbau nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenstruktur (329) jedes BiIdwandlerplättchens (z.B. 10) Anschlußkissen aufweist und daß die Verbindungseinrichtungen Drähte (328) sind, die zwischen den Anschlußkissen des Bildwandlerplättchens und dem metallisierten Leitermuster des jeweils betreffenden Exemplars (z.B. 320) der Austrittsteile des Prismas (310) verbindend angeordnet sind.
15· Bildwandler-Aufbau nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen außerdem Anschlußstücke (330) enthalten, die jeweils am Rand der Austrittsteile dos Prismas befestigt sind, um externe Ansteuer- und ßignalverarbeitungsschaltungen mit den Bildwandlerplättchen zu koppeln. 30
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