DE3710986A1 - Lichtempfindliche detektorvorrichtung - Google Patents
Lichtempfindliche detektorvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine lichtempfindliche Detektorvorrichtung mit
einer Vielzahl von fotoempfindlichen Detektorelementen, die jeweils
einen mehrschichtigen Aufbau aus abwechselnd positiv und negativ
dotiertem fotoempfindlichem Halbleitermaterial mit einer
Übergitterstruktur und senkrecht zu den Halbleiterschichten
angeordneten, stirnseitig an diese angrenzenden Steuerelektroden
aufweisen, an die eine Steuerspannung anlegbar ist, um die spektrale
Lichtempfindlichkeit zu steuern.
Solche lichtempfindlichen Detektorvorrichtungen verwenden häufig
galliumarsenit-dotierte Übergitter, welche auf einem halbisolierenden
Galliumarsenit-Substrat angeordnet sind, verwenden für die n-Dotierung
Silizium und verwenden für die p-Dotierung Beryllium. Die an die
einzelnen Schichten angrenzenden Elektroden weisen n⁺- und
p⁺-Regionen auf. Die an diese Elektroden angelegte Umkehrvorspannung
bewirkt einen vorgegebenen Spektralbereich, der in Abhängigkeit von der
Größe dieser Steuerspannung schwankt.
Bekannte Bildaufnahmesysteme mit Farb- und Schwarz-Weiß-Fotosensoren
weisen Vidiconröhren oder aber Silizium CCD-Gruppierungen auf, wobei bei
letzteren in der Regel in Zeilen und Spalten angeordnete Fotoelemente
vorgesehen sind, deren Signalinhalte an ladungsgekoppelte Vorrichtungen
weitergeleitet wird.
Bekannte Schwarz-Weiß-Bild-Sensoren weisen den Nachteil auf, daß ihre
spektrale Empfindlichkeit durch das verwendete Detektormaterial
vorgegeben ist. Eine Veränderung der spektralen Empfindlichkeit ist in
der Regel nur durch Vorschalten von optischen Filtern möglich. Soll nun
die spektrale Empfindlichkeit eines elektronischen Bildaufnahmesystems
schnell geändert werden, dann ist in der Regel ein schneller
Filterwechsel notwendig. Hierfür sind mechanische Teile erforderlich,
welche die nichtbenötigten Filter wegschwenken und die benötigten Filter
vor die lichtempfindliche Wandlervorrichtung schwenken. Solche
mechanischen Teile sind hinsichtlich Aufwand und Ansprechverhalten
nachteilig. Auch sind mehrfach Bildsensorsysteme bekannt, die jeweils
aus einer Vielzahl von fotoempfindlichen Detektorelementen bestehen.
Jede Gruppierung solcher lichtempfindlicher Detektorelemente weist eine
vorgegebene Spektralcharakteristik auf. Soll die Spektralcharakteristik
geändert werden, so ist die eine Gruppierung der fotoempfindlichen
Detektorelemente zu ersetzen durch eine zweite Gruppierung mit einer
entsprechend anderen Spektralcharakteristik. Auch ist es denkbar, daß
unterschiedliche spektrale Filter verwendet werden, um unterschiedliche
Spektralcharakteristiken zu erzeugen. Solche Systeme, die sowohl in
Halbleitertechnik als auch in Röhrentechnik verwirklicht werden, sind
aufgrund der hohen Kosten und des hohen Aufwandes nachteilig.
Auch sind lichtempfindliche Detektorvorrichtungen bekannt, bei denen ein
einziger Bildsensor verwendet wird, dem ein Farbstreifenfilter mit zum
Beispiel einer Rot-Empfindlichkeit, Blau-Empfindlichkeit und
Grün-Empfindlichkeit vorgeschaltet ist. Die einzelnen Filterbereiche
wechseln einander ab und weisen jeweils die Größe eines
fotoempfindlichen Detektorelementes (Pixels) auf. Hierbei unterscheidet
man Farbstreifen-Bildaufnahmeröhren (Farbstreifen-Vidicon) und
Farbstreifen-CCD-Gruppierungen (CCD-Arrays). Bei solchen
Farbstreifen-CCD-Gruppierungen entspricht jedem CCD-fotoempfindlichen
Pixel ein Farbfilter, welches vorzugsweise auf das CCD-Pixel aufgebracht
ist.
Solche Halbleiter-CCD-Gruppierungen mit vorgeschalteten Filtern weisen
den Nachteil auf, daß pro Bildpunkt (Pixel) auf dem Halbleiterchip ein
sehr dünnes Farbfilter, dessen Dicke ca. 10 µm ist, mit dem
erforderlichen Absorptionskoeffizienten bzw. Spektralverhalten
aufgebracht werden muß. Eine solche Farbfiltertechnik erfordert eine
temperaturbeständige und alterungsbeständige Aufbringung dieser
Filterstreifen auf die CCD-Gruppierung. Hierbei besteht die Gefahr, daß
Fehler und Schwankungen auftreten können hinsichtlich der Temperatur und
Langzeitstabilität dieser Filterschichten. Auch können Probleme
hinsichtlich der höchsten Absorption und der Transmission in bezug auf
die sehr dünnen Farbfilterschichten entstehen. Zwar ist eine
lichtempfindliche Detektorvorrichtung in der eingangs genannten Art aus
der Literaturstelle Applied Physics A 37, 1985, Seiten 47-56 bekannt.
Jedoch gibt diese Literaturstelle keine Anregung zur Schaffung von
weitestgehend getrennten spektralen Empfindlichkeitsbereichen für die
elektronische Farbbildaufnahmetechnik.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine lichtempfindliche
Detektorvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren
steuerbares spektrales Empfindlichkeitsverhalten ausgenutzt werden soll
für farbempfindliche Detektorvorrichtungen für elektronische
Farbbildaufnahmesysteme, wobei die lichtempfindliche Detektorvorrichtung
ohne Farbstreifenfilter vor den optoelektronischen Wandlerelementen
auskommen soll. Auch soll die spektrale Empfindlichkeit gegenüber
bekannten elektronischen Bildaufnahmesystemen verbessert werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Gruppierung
von jeweils eine vorgegebene Anzahl von fotoemfindlichen
Detektorelementen aufweisenden Fotodetektorgruppen vorgesehen ist, daß
Steuerelektroden der Fotodetektorelemente jeder Fotodetektorgruppe
jeweils mit einstellbaren Spannungsgebern verbunden sind, daß durch die
Spannungsgeber die obere und/oder unteren Grenzwellenlängen der
Fotodetektorelemente der einzelnen Fotodetektorgruppen unterschiedlich
und untereinander abgestuft einstellbar sind, daß vor der Gruppierung
der Fotodetektorgruppen eine ein Hochpaß- oder Tiefpaßverhalten
aufweisende Filteranordnung vorgesehen ist, deren Filterkante den
Spektralbereich der einzelnen Fotodetektorelemente der
Fotodetektorgruppen in einen oberen oder unteren wirksamen
Spektralbereich unterteilt, daß durch die Signale der
Fotodetektorelemente jeder Fotodetektorgruppe Differenzverstärker
ansteuerbar sind, deren Eingang jeweils durch die Spektralsignale der
Ausgänge zweier benachbarter Fotodetektorelemente ansteuerbar sind
derart, daß an den Ausgängen der Differenzverstärker und unterscheidbare
selektierte Spektralsignalverläufe auftreten.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß durch die Verwendung von
fotoempfindlichen Halbleitern ohne Farbstreifenfilter mit einer
Übergitterstruktur vorzugsweise von galliumarsenit-dotierten Übergittern
bei entsprechender Steuerung der einzelnen Fotodetektorelemente nach
einer Differenzbildung von benachbarten überlappenden
Spektralsignalverläufen gewünschte selektive Spektralbereiche geschaffen
werden, die insbesondere für die Farbbildverarbeitung geeignet sind. Ein
weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß durch Einstellen sämtlicher
Steuerspannungen auf einen vorgegebenen Wert homogene Farbeindrücke mit
entsprechend erhöhter Empfindlichkeit geschaffen werden können. Durch
Wahl dieser Steuerspannung ist es ohne weiteres möglich, einen sonst für
eine Farbbildverarbeitung verwendete lichtempfindliche
Detektorvorrichtung umzufunktionieren in eine höher empfindliche
Schwarz-Weiß-Detektorvorrichtung. Des weiteren ist der Vorteil gegeben,
daß eine Temperatur- und Langzeitstabilität der Detektorvorrichtung
gegeben und gesichert ist, da zusätzliche Streifenfilter nicht verwendet
zu werden brauchen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß keine
Einbußen in der spektralen Empfindlichkeit vorhanden sind.
In vorteilhafter Weise sind ein- oder zweidimensionale Gruppierungen
von fotoempfindlichen Detektorelementen vorgesehen, die jeweils in
Untergruppen unterteilt sind. Die spektrale Charakteristik bzw.
Empfindlichkeit ist bei sämtlichen fotoempfindlichen Detektorelementen
gleich. Dies erleichtert und vereinfacht die Fertigung. Die spektrale
Charakeristik wird lediglich durch die Wahl der Steuerspannung
verändert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
So ist es denkbar, daß die Steuerspannungen für die Fotodetektorelemente
jeder Fotodetektorguppe so gewählt und deren Signalausgangsspannungen
in den Differenzverstärkern und in Verarbeitungsstufen derart beeinflußt
werden, daß die Spektralsignalverläufe jeweils aneinandergrenzen.
In vorteilhafter Weise wird das Ausgangssignal des Fotodetektorelementes
mit dem Spektralsignalverlauf, dessen maximale Grenzwellenlänge der
Filterkantenwellenlänge am nächsten liegt, ohne Differenzbildung
ausgewertet.
In vorteilhafter Weise läßt sich die lichtempfindliche
Detektorvorrichtung mit einem Mikrocomputer koppeln, der im Zuge des
Steuerprogramms die einzelnen Signalwerte der Bildaufnahmeelemente in
einen Schreib- und Lesespeicher überführt.
Gemäß einer vorteilhaften besonderen Ausgestaltung enthält die
Ansteuerschaltung für die Fotodetektorgruppen einen Multiplexer, durch
den sämtliche Fotodetektorelemente der Gruppierung nacheinander durch
jede der einzelnen Steuerspannungen ansteuerbar sind. Gleichzeitig sind
die lichtabhängigen Ausgangssignale in den Schreib- und Lesespeicher
einspeicherbar. Die einzelnen Differenzverstärker sind dem Schreib- und
Lesespeicher nachgeordnet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Fig. 1 bis 7
dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer fotoempfindlichen
Detektoreinrichtung, die aus in Zeilen und Spalten bestehenden
Bildaufnahmeelementen besteht,
Fig. 1a eine fotoempfindliche Detektorzeile,
Fig. 2 eine multiplexerartige Ansteuerschaltung für die
lichtempfindliche Detektorvorrichtung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der lichtempfindlichen
Detektorvorrichtung mit angeschlossenen Teilen,
Fig. 4 eine schematische Schaltungsanordnung der lichtempfindlichen
Detektorvorrichtung,
Fig. 5 die spektrale Kennlinie eines lichtempfindlichen Detektors sowie
die Charakteristik eines vorgeschalteten Filters,
Fig. 6 die spektrale Empfindlichkeitscharakteristik von drei
unterschiedlich angesteuerten fotoempfindlichen
Detektorelementen und
Fig. 7 der spektrale Empfindlichkeitsverlauf von drei Spektralbereichen
nach entsprechender Auswertung.
Gemäß Fig. 1 ist mit 1 eine lichtempfindliche Detektorvorrichtung
bezeichnet, die eine Vielzahl von fotoempfindlichen Detektorelementen
E 111, E 112, E 113, . . . E 1 m 1, E 1 m 2, E
1 m 3, . . . Em 11, Em 12, Em 13; Em 21, Em 22,
Em 23 . . . und Emm 1, Emm 2, Emm 3 aufweist. Je drei benachbarte
fotoempfindliche Detektorelemente (Pixel) sind wie aus Fig. 1a
ersichtlich ist, einer Fotodetektorgruppe zugeordnet. So sind z. B. die
Pixel E 111, E 112 und E 113 der Fotodetektorgruppe E 11 zugeordnet.
Entsprechendes gilt für die weiteren benachbarten Pixelelemente.
In Fig. 1 sind die einzelnen fotoempfindlichen Detektorelemente oder
Pixel in Zeilen und Spalten angeordnet. Sie sind Bestandteil einer
fotoempfindlichen CCD-Gruppierung oder Anordnung. Mit 2 ist eine
Ansteuerschaltung bezeichnet, die mit Spannungsgebern 3, 4 und 5
eingangsseitig verbunden ist. Der Spannungsgeber 3 liefert die
Eingangsspannung U 1, während die Spannungsgeber 4 und 5 jeweils die
Steuerspannung U 2 und U 3 abgeben. Ein erster Ausgang der
Ansteuerschaltung 2 ist mit der jeweils ersten Pixelspalte jeder
Fotodetektorgruppe verbunden. Der zweite Ausgang der Ansteuerschaltung 2
ist jeweils mit der zweiten Spalte der Pixelelemente jeder
Fotodetektorgruppe verbunden, während der dritte Ausgang der
Ansteuerschaltung 2 an die jeweils dritte Spalte der Pixelelemente
jeder Fotodetektorgruppe angeschlossen ist.
Die Pixelelemente der letzten Fotodetektorgruppe E 1 m der ersten Zeile
sind mit E 1 m 1, E 1 m 2 und E 1 m 3 bezeichnet. Die Pixelelemente der ersten
Fotodetektorgruppe der letzten Zeile sind mit Em 11, Em 12, Em 13
bezeichnet, während die Pixelemente der letzten Fotodetektorgruppe der
letzten Zeile die Bezugszeichen Emm 1, Emm 2 und Emm 3 aufweisen.
Die Ansteuerschaltung 2 ist derart ausgestaltet, daß sie die
entsprechenden Pixelelemente mit der gewünschten Steuerspannung
versorgt, um einen relativen spektralen Empfindlichkeitsverlauf zu
erzeugen, wie er beispielsweise in Fig. 6 gezeigt ist.
Es ist aber auch denkbar, eine Ansteuerschaltung 6 gemäß Fig. 2
zeitmultiplexartig auszubilden derart, daß in einem ersten Modus die
Steuerspannung U 1 an sämtliche Pixelelemente angelegt wird, daß in einer
zweiten Phase anstelle dieser ersten Steuerspannung U 1 eine zweite
Steuerspannung U 2 angelegt wird und daß nachfolgend in einem dritten
Modus die Steuerspannung U 3 wirksam geschaltet wird.
Dies bedeutet, daß nacheinander für sämtliche Pixelelemente jeweils
gleiches spektrales Empfindlichkeitsverhalten vorliegt mit dem Vorteil,
daß die Auflösung entsprechend vergrößert ist.
Gemäß Fig. 3, in der die den Teilen von Fig. 1 entsprechenden Teile mit
gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist die lichtempfindliche
Detektoreinrichtung 1 mit einer elektronischen Auswerteschaltung 7
verbunden, an die wiederum ein Monitor 8 angeschlossen ist. Der
lichtempfindlichen Detektorvorrichtung 1 ist ein Filter 9 vorgeschaltet,
das eine vorgegebene Filterkante aufweist, wie dies insbesondere aus den
Fig. 5 und 6 ersichtlich ist. Eine vorgeschaltete Optik ist mit 10
bezeichnet.
In Fig. 4 sind die den Teilen von Fig. 1 entsprechenden Teile mit
gleichen Bezugszeichen versehen. Die fotoempfindliche
Detektoreinrichtung 1 enthält die Fotodetektorgruppen E 11 . . ., E 1 m . . .,
Em 1 . . ., Emm. Diese sind so aufgebaut und angeordnet wie dies aus Fig. 1
ersichtlich ist. Die Steuerspannungen U 1, U 2 und U 3 sind jeweils den
einzelnen Fotodetektorgruppen der Spalten zugeführt.
Mit 11 ist eine Adressensignalsteuerschaltung für die einzelnen Zeilen
bezeichnet, während mit 12 eine Adressensteuerschaltung für die
einzelnen Spalten der Fotodetektorgruppen bezeichnet ist. Die
Adressensteuersignale werden von einer Ausgabestufe 13 eines
Mikrocomputers 14 erhalten, der einen Mikroprozessor 15, einen
Schreib- und Lesespeicher 16, einen Programm-Festwertspeicher 17 und
eine Eingabeschaltung 18 aufweist. Die Ausgabestufe 13 ist darüber
hinaus mit einem Monitor 19 verbunden. Die Adressensteuersignale für die
Spalten und Zeilen der lichtempfindlichen Detektoreinrichtung werden
außer den Adressensteuerschaltungen 20 und 21 für einen Schreib- und
Lesehalbleiterspeicher 22 geliefert. Dieser Schreib- und Lesespeicher 22
weist Spalten und Zeilen auf, die denen der lichtempfindlichen
Detektoreinrichtung entsprechen.
Die lichtempfindliche Detektoreinrichtung 1 mit ihren fotoempfindlichen
Gruppen in Bestandteil einer CCD-Anordnung.
Die Adressensteuerschaltung 12 für die Spalten enthält eine
Ausgabeschaltung, über die über drei Ausgangsleitungen eine
Steuerverbindung zu einem Analog-Digitalwandler 23 besteht. Von diesem
Analog-Digitalwandler 23 führen 3 Signalverbindungen zu einer
Verstärker- und Auswerteschaltung 24, in der die digitalen Bildsignale
aufbereitet werden. Die Verstärker- und Auswerteschaltung 24 wird
außerdem durch drei Steuersignale angesteuert, die von einem
Analog-Digitalwandler 25 erhalten werden, dessen Eingänge mit den
Steuerspannungen U 1, U 2, U 3 verbunden sind.
Entsprechend der Zahl der Pixel pro fotoempfindlicher Gruppe, nämlich
drei, sind am Ausgang der Verstärkerschaltung 24 drei Spektralkanäle
vorhanden. Der erste Spektralkanal 27 führt direkt zur
Dateneingangsstufe der Adressenschaltung 21. Der zweite Spektralkanal 28
führt zu einem ersten Eingang eines Differenzverstärkers 29, dessen
zweiter Eingang mit dem ersten Kanal 27 verbunden ist. Der Ausgang
dieses Operationsverstärkers 29 führt zum zweiten Dateneingang der
Datenempfangsstufe der Adressenschaltung 21.
Der dritte Spektralkanal 29 ist mit dem ersten Eingang eines weiteren
Differenzverstärkers 30 verbunden, dessen zweiter Eingang an den zweiten
Spektralkanal angeschlossen ist. Der Ausgang dieses
Operationsverstärkers 30 führt zum dritten Dateneingang einer
Datenempfangsstufe der Adressierschaltung 21.
Die Adressierschaltung 21 weist darüber hinaus eine Datenausgangsstufe
auf, die über drei Datenleitungen mit der Eingabestufe 18 des
Mikrocomputers 14 verbunden ist.
Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß das der fotoempfindlichen
Detektoreinrichtung 1 vorgeschaltete Filter 9 eine Filterkante aufweist,
die einer Kantenwellenlänge λ F zugeordnet ist. Der Durchlaßbereich
bzw. die Transmission des vorgeschalteten Filters 9 unterteilt die
relative spektrale Empfindlichkeitskurve S jedes fotoempfindlichen
Detektors der fotoempfindlichen Detektorvorrichtung 1 in einen oberen
und unteren Spektralbereich. Im vorliegenden Fall ist der wirksame
Spektralbereich jedes fotoempfindlichen Detektors zwischen der
Filterkante λ F und dem oberen oder maximalen Wellenlängenwert λ o
oder λ u . Der untere Spektralbereich wird ausgefiltert.
In Fig. 6 sind nun unterschiedliche spektrale
Empfindlichkeitscharakteristiken S u 1, S u 2, S u 3 gezeigt. Diese
unterschiedlichen spektralen Charakteristiken weisen jeweils maximale
Wellenlängen λ o 1, λ o 2 und λ o 3 auf. De spektrale
Nutzungsbereich befindet sich zwischen λ F und g o 1.
Die Signale der einzelnen fotoempfindlichen Detektoren werden über die
Verstärkerschalter 24 den Differenzverstärker 29 und 30 zugeführt. Die
in Fig. 6 gezeigten Charakteristiken liegen am Ausgang der
Verstärkerschaltung 24 in digitaler Form vor.
Am Eingang der Eingabestufe der Adressierschaltung 21 erhält man in
digitaler Form spektrale Charakteristiken, wie sie in Fig. 7 gezeigt
sind. Durch eine weitere Signalaufbereitung lassen sich die einzelnen
selektierten Spektralcharakteristiken noch deutlicher voneinander
unterscheiden. Somit erhält man durch Wahl der Steuerspannungen U 1, U 2
und U 3 sowie durch Wahl der Filterkante g F des Vorschaltfilters
gewünschte spektrale Empfindlichkeitsverläufe, die für die
Farbbildaufbereitung nicht nur geeignet sondern auch besonders
vorteilhaft sind. Die wesentlichen Vorteile dieser lichtempfindlichen
Detektoreinrichtungen liegen darin, daß ohne die Verwendung von
vorschaltbaren Filterstreifen die spektrale Empfindlichkeit, die Anzahl
der Spektralkanäle, die Lage der Spektralkanäle und die Auflösung der
lichtempfindlichen Detektoreinrichtung einstellbar sind. So ist es
denkbar, daß die Reihenfolge der Ansteuerung der einzelnen
Fotodetektorelemente durch geeignete Wahl der Steuerspannung geändert
werden kann. Auf diese Weise kann die Farbfolge in jeder
Fotodetektorgruppe entsprechend geändert werden.
Claims (1)
1. Lichtempfindliche Detektorvorrichtung mit einer Vielzahl von
fotoempfindlichen Detektorelementen, die jeweils einen mehrschichtigen
Aufbau aus abwechselnd positiv und negativ dotierten fotoempfindlichen
Halbleitermaterial mit einer Übergitterstruktur und senkrecht zu den
Halbleiterschichten angeordneten, stirnseitig an diese angrenzenden
Steuerelektroden aufweisen, an die eine Steuerspannung anlegbar ist, um
die spektrale Lichtempfindlichkeit zu steuern, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Gruppierung von jeweils eine
vorgegebene Anzahl (z. B. drei) von fotoempfindliche Detektorelemente
(E 111, E 112, E 113, . . . bzw. E mm 1, R mm 2, E mm 3) aufweisenden
Fotodetektorgruppen (E 11 bis R mm ) vorgesehen ist, daß die
Steuerelektroden der Fotodetektorelemente jeder Fotodetektorgruppe
jeweils mit einstellbaren Spannungsgebern (U 1, U 2, U 3) verbunden
sind, daß durch die Spannungsgeber die obere und/oder untere
Grenzwellenlänge (λ o , λ u ) der Fotodetektorelemente der einzelnen
Fotodetektorgruppen unterschiedlich und untereinander abgestuft
einstellbar sind, daß vor der Gruppierung der Fotodetektorguppen eine
ein Hochpaß- oder Tiefpaßverhalten aufweisende Filteranordnung
vorgesehen ist, deren Filterkante (λ F ) den Spektralbereich der
einzelnen Fotodetektorelemente der Fotodetektorgruppen in einen oberen
oder unteren wirksamen Spektralbereich (λ F -λ o 3, λ F -λ o 2,
λ F -λ o 1) unterteilt und daß durch die Signale der
Fotodetektorelemente jeder Fotodetektorgruppe Differenzverstärker
ansteuerbar sind, deren Eingang jeweils durch die Spektralsignale der
Ausgänge zweier benachbarter Fotodektorelemente ansteuerbar sind,
derart, daß an den Ausgängen der Differenzverstärker unterscheidbare
selektierte Spektralsignalverläufe auftreten.
2. Lichtempfindliche Detektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuerspannungen (U 1, U 2, U 3) für
die Fotodetektorelemente jeder Fotodetektorgruppe so gewählt sind und
deren Signalausgangsspannungen in den Differenzverstärkern und in
Verarbeitungsstufen derart beeinflußt werden, daß die
Spektral-Signalverläufe jeweils aneinandergrenzen.
3. Lichtempfindliche Detektorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannungen den
Fotodetektorelementen über eine Ansteuerschaltung zuführbar sind.4. Lichtempfindliche Detektorvorrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ausgangssignal des Fotodetektorelementes mit dem
Spektral-Signalverlauf, dessen maximale Grenzwellenlänge der
Filterkantenwellenlänge (λ F ) am nächsten liegt, ohne
Differenzbildung ausgewertet wird.5. Lichtempfindliche Detektorvorrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Grupierung der Fotodetektorguppen ein adressierbarer
Halbleiterspeicher, insbesondere ein Schreib- und Lesespeicher
zugeordnet ist, der mit einem Mikrocomputer arbeitsmäßig verbunden ist.6. Lichtempfindliche Detektorvorrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ansteuerschaltung einen Multiplexer aufweist, durch den sämtliche
Fotodetektorelemente der Gruppierung nacheinander durch jeder der
einzelnen Steuerspannungen ansteuerbar sind und gleichzeitig die
lichtabhängigen Ausgangssignale in den Schreib- und Lesespeicher
einspeicherbar sind, und daß die Differenzverstärker dem Schreib- und
Lesespeicher nachgeordnet sind.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873710986 DE3710986A1 (de) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | Lichtempfindliche detektorvorrichtung |
| US07/175,107 US4847489A (en) | 1987-04-01 | 1988-03-30 | Light sensitive superlattice detector arrangement with spectral sensitivity |
| FR8804311A FR2613567B1 (fr) | 1987-04-01 | 1988-03-31 | Dispositif detecteur photosensible pour systemes electroniques de prise d'images en couleur |
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| DE19873710986 DE3710986A1 (de) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | Lichtempfindliche detektorvorrichtung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3710986A1 true DE3710986A1 (de) | 1988-10-20 |
| DE3710986C2 DE3710986C2 (de) | 1991-02-21 |
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|---|---|---|---|
| DE19873710986 Granted DE3710986A1 (de) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | Lichtempfindliche detektorvorrichtung |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4332859A1 (de) * | 1993-09-27 | 1995-03-30 | Heimann Optoelectronics Gmbh | Positionsgeber zur Erfassung der Lage eines Lichtstrahls |
Families Citing this family (29)
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|---|---|---|---|---|
| JP2530226B2 (ja) * | 1989-07-25 | 1996-09-04 | セイコー電子工業株式会社 | 半導体受光装置 |
| US5113076A (en) * | 1989-12-19 | 1992-05-12 | Santa Barbara Research Center | Two terminal multi-band infrared radiation detector |
| US5317523A (en) * | 1990-10-18 | 1994-05-31 | Texas Instruments Incorporated | Integrated reflective image sensor |
| US5208674A (en) * | 1990-12-24 | 1993-05-04 | Eastman Kodak Company | Micro-dispersion electronic camera |
| US5149956A (en) * | 1991-06-12 | 1992-09-22 | Santa Barbara Research Center | Two-color radiation detector array and methods of fabricating same |
| US5138416A (en) * | 1991-07-12 | 1992-08-11 | Xerox Corporation | Multi-color photosensitive element with heterojunctions |
| US5221848A (en) * | 1992-04-30 | 1993-06-22 | Eastman Kodak Company | High dynamic range film digitizer and method of operating the same |
| US5298771A (en) * | 1992-11-09 | 1994-03-29 | Xerox Corporation | Color imaging charge-coupled array with photosensitive layers in potential wells |
| US5380669A (en) * | 1993-02-08 | 1995-01-10 | Santa Barbara Research Center | Method of fabricating a two-color detector using LPE crystal growth |
| US5378916A (en) * | 1993-02-17 | 1995-01-03 | Xerox Corporation | Color imaging charge-coupled array with multiple photosensitive regions |
| US6822563B2 (en) | 1997-09-22 | 2004-11-23 | Donnelly Corporation | Vehicle imaging system with accessory control |
| US5877897A (en) | 1993-02-26 | 1999-03-02 | Donnelly Corporation | Automatic rearview mirror, vehicle lighting control and vehicle interior monitoring system using a photosensor array |
| US5457331A (en) * | 1993-04-08 | 1995-10-10 | Santa Barbara Research Center | Dual-band infrared radiation detector optimized for fabrication in compositionally graded HgCdTe |
| JPH07142761A (ja) * | 1993-11-18 | 1995-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | 受光素子ならびに受光素子アレイおよび画像検出装置ならびに画像検出方法 |
| US5567975A (en) * | 1994-06-30 | 1996-10-22 | Santa Barbara Research Center | Group II-VI radiation detector for simultaneous visible and IR detection |
| US5559336A (en) * | 1994-07-05 | 1996-09-24 | Santa Barbara Research Center | Integrated LPE-grown structure for simultaneous detection of infrared radiation in two bands |
| US6891563B2 (en) | 1996-05-22 | 2005-05-10 | Donnelly Corporation | Vehicular vision system |
| US5581084A (en) * | 1995-06-07 | 1996-12-03 | Santa Barbara Research Center | Simultaneous two color IR detector having common middle layer metallic contact |
| US5959339A (en) * | 1996-03-19 | 1999-09-28 | Raytheon Company | Simultaneous two-wavelength p-n-p-n Infrared detector |
| US5731621A (en) * | 1996-03-19 | 1998-03-24 | Santa Barbara Research Center | Three band and four band multispectral structures having two simultaneous signal outputs |
| US7655894B2 (en) | 1996-03-25 | 2010-02-02 | Donnelly Corporation | Vehicular image sensing system |
| ES2391556T3 (es) | 2002-05-03 | 2012-11-27 | Donnelly Corporation | Sistema de detección de objetos para vehículo |
| US6868138B2 (en) * | 2002-05-29 | 2005-03-15 | The Regents Of The University Of Michigan | Method, processor and computed tomography (CT) machine for generating images utilizing high and low sensitivity data collected from a flat panel detector having an extended dynamic range |
| US6803557B1 (en) * | 2002-09-27 | 2004-10-12 | Raytheon Company | Photodiode having voltage tunable spectral response |
| US7526103B2 (en) | 2004-04-15 | 2009-04-28 | Donnelly Corporation | Imaging system for vehicle |
| US7881496B2 (en) | 2004-09-30 | 2011-02-01 | Donnelly Corporation | Vision system for vehicle |
| WO2008024639A2 (en) | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Donnelly Corporation | Automatic headlamp control system |
| US8093559B1 (en) * | 2008-12-02 | 2012-01-10 | Hrl Laboratories, Llc | Methods and apparatus for three-color infrared sensors |
| CN110931516B (zh) * | 2019-11-18 | 2021-11-19 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种用于红外宽光谱分光快速测温的碲镉汞光导器件 |
Family Cites Families (10)
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|---|---|---|---|---|
| DE2261527C2 (de) * | 1972-12-15 | 1983-04-21 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen | Halbleiterkörper mit in einer vorgegebenen Richtung abwechselnd aufeinanderfolgenden n- und p-dotierten Zonen, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendungen des Halbleiterkörpers |
| US4613895A (en) * | 1977-03-24 | 1986-09-23 | Eastman Kodak Company | Color responsive imaging device employing wavelength dependent semiconductor optical absorption |
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| GB2106314A (en) * | 1981-09-18 | 1983-04-07 | Philips Electronic Associated | Infra-red radiation imaging devices |
| US4481522A (en) * | 1982-03-24 | 1984-11-06 | Rca Corporation | CCD Imagers with substrates having drift field |
| US4514755A (en) * | 1983-07-08 | 1985-04-30 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid-state color imager with two layer three story structure |
| US4716449A (en) * | 1984-03-14 | 1987-12-29 | American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories | Nonlinear and bistable optical device |
| US4677289A (en) * | 1984-11-12 | 1987-06-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Color sensor |
| DE3441922C2 (de) * | 1984-11-16 | 1986-10-02 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Fotokathode für den Infrarotbereich |
| FR2586327B1 (fr) * | 1985-08-14 | 1987-11-20 | Thomson Csf | Procede de fabrication d'un detecteur d'image lumineuse et detecteur lineaire d'images obtenu par ce procede |
-
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Appl. Phys. A 37, 1985, pp 47-56 * |
| IEEE Electr. Dev. Lett., Vol. EDL-8, No.1, Jan. 1987, p.13-15 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4332859A1 (de) * | 1993-09-27 | 1995-03-30 | Heimann Optoelectronics Gmbh | Positionsgeber zur Erfassung der Lage eines Lichtstrahls |
| DE4332859C2 (de) * | 1993-09-27 | 1998-12-24 | Heimann Optoelectronics Gmbh | Positionsgeber zur Erfassung der Lage eines Licht- oder Teilchenstrahls |
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