DE4033812A1 - Thermische abbildungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine thermische Abbildungsvor­ richtung mit einer pyroelektrischen Schicht, die zwischen ersten und zweiten Elektroden-Strukturen angeordnet ist, um ein Feld von pyroelektrischen Detektorpixeln zu definieren, und insbesondere befaßt sich die Erfindung mit der Gewinnung von Informationen, die durch solche Vorrichtungen erzeugt und gespeichert werden.

Es ist eine Reihe von thermischen Abbildungsvorrichtun­ gen vorgeschlagen worden, die eine Schicht aus pyroelektrischem Material enthalten. Ein Beispiel hierfür ist in der GB-Patent­ schrift 21 63 596 beschrieben. Dort trägt eine pyroelektrische Platte eine gemeinsame Elektrode auf einer Hauptfläche und eine diskrete Elektroden-Struktur auf der gegenüberliegenden Haupt­ fläche. Diese Struktur definiert ein Feld von diskreten Detektor­ pixeln. Jedes Pixel ist mit den Elektroden eines Schaltungs- Substrats mittels entsprechender elektrischer Leiter verbunden.

Die diskreten Elektroden werden nacheinander adres­ siert, um die Vorrichtung elektrisch abzufragen. Diese serielle Adressierung erfordert somit eine individuelle ständige elektri­ sche Verbindung zu jeder diskreten Elektrode mit geeigneten Schaltermitteln, um zwischen den Pixeln umzuschalten. Solche Ver­ bindungen vermindern die thermische Isolierung jedes Pixels und können sich zur gesamten thermischen Masse der Vorrichtung addie­ ren, und diese beiden Faktoren bewirken eine Verminderung der von der Vorrichtung erzeugten Signale. Da ferner die pyroelektrischen Signale sehr klein sind und sehr schnell - beispielsweise unter Verwendung von MOSFETs - geschaltet werden müssen, muß eine kom­ plizierte integrierte Schaltung verwendet werden. Ferner besitzt in solchen konventionellen, transistorgeschalteten pyroelektri­ schen Detektorfeldern jede Pixel-Puffer- und Umschalt-Schaltung eine spezifische Verlagerungsspannung, die sich merklich von einem Pixel zum nächsten unterscheiden kann. Dies schließt eine einfache analoge Filterung des geschalteten Ausgangssignals wegen der großen Stufenänderungen in der Ausgangsspannung aus, die durch das sequentielle Umschalten der verhältnismäßig großen in­ dividuellen Verlagerungen auf den Ausgangsbus, der die Kollektor­ elektrode der MOSFETs verbindet, verursacht würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermi­ sche Abbildungsvorrichtung zu schaffen, bei der die oben erwähn­ ten Nachteile weitgehend beseitigt werden.

Ausgehend von der eingangs erwähnten Vorrichtung wird die gestellte Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch fotolei­ tende Mittel zur elektrischen Kopplung einer der ersten und zwei­ ten Elektroden-Strukturen mit einer weiteren Elektroden-Struktur, und durch Beleuchtungsmittel zur Beleuchtung der fotoleitenden Mittel, um die Adressierung pyroelektrischer Ladung, die durch pyroelektrische Detektorpixel entwickelt wird, über die weitere Elektroden-Struktur zu ermöglichen.

Somit hat durch Einsatz von Mitteln für die optische Adressierung der pyroelektrischen Detektorpixel eine Vorrichtung gemäß der Erfindung gegenüber bekannten Vorrichtungen den Vor­ teil, daß individuelle metallische elektrische Umschaltverbindun­ gen zu jedem Pixel zusammen mit entsprechenden Umschaltmitteln vermieden werden. Aus diesem Grunde, und weil die Vorrichtung nicht unmittelbar mit einer integrierten Silizium-Schaltung hybridisiert werden muß, ist die Vorrichtung somit eher für die Großserien-Fertigung geeignet, und sie hat verhältnismäßig große Abmessungen, und sie enthält eine große Anzahl von Pixeln.

Die Vorrichtung ist auch wirksamer als bekannte Vor­ richtungen, die vollkommen elektrisch adressiert werden. Abgese­ hen von den pyroelektrischen Pixeln selbst ist die fotoleitende Schicht die einzige, jedem individuellen Pixel zugeordnete Rauschquelle. Ferner gibt es keine Schwankungen im Ansprechver­ halten zwischen den Pixeln als Folge von Schwankungen in der Steilheit zwischen den MOSFETs, was bei bekannten Vorrichtungen der Fall ist, wo jedes Pixel einen eigenen FET-Puffer besitzt.

Vorzugsweise bestehen die Beleuchtungsmittel aus einer Lichtquelle zur Erzeugung einer intermittierenden Aussendung von Licht, wobei Abtastmittel vorgesehen sind, um mit dem von der Lichtquelle ausgesendeten Licht die fotoleitenden Mittel abzuta­ sten und so selektiv die Beleuchtung der fotoleitenden Mittel zu steuern, damit ein individuelles Detektorpixel über die weitere Elektroden-Struktur adressiert werden kann.

Die Vorrichtung kann Abschirmmittel mit lichtundurch­ lässigen Bereichen für die selektive Steuerung der Beleuchtung der fotoleitenden Mittel enthalten, um die Adressierung eines in­ dividuellen Detektorpixels über die weitere Elektroden-Struktur zu ermöglichen. Mit dieser Abschirmtechnik wird die Möglichkeit beseitigt, daß seitliche elektrisch leitende Wege zwischen den Pixeln in der fotoleitenden Schicht gebildet werden.

Vorzugsweise bilden die Abschirmmittel die dritte Elek­ troden-Struktur.

Vorzugsweise bestehen die fotoleitenden Mittel aus einem Feld von Rahmenstrukturen aus fotoleitendem Material, wobei jede Rahmenstruktur wenigstens teilweise ein entsprechendes Detektorpixel umgibt, wobei die weitere Elektroden-Struktur aus einer Matrix von Elektroden-Rahmenstrukturen besteht, von denen jede wenigstens teilweise ein entsprechendes Detektorpixel umgibt und eine Rahmenstruktur aus fotoleitendem Material ergänzt, und wobei die weitere Elektroden-Struktur Verbindungsteile enthält, deren Breite wesentlich kleiner als die der Elektroden-Rahmen­ strukturen ist, um Verbindungen zwischen benachbarten Elektroden- Rahmenstrukturen herzustellen.

Vorzugsweise sind die Verbindungsteile so gestaltet, daß sie Elektroden-Rahmenstrukturen bilden, die in Reihen ange­ ordnet sind, wobei die Beleuchtungsmittel so angeordnet sind, daß sie in einer Weise abtasten, daß gleichzeitig eine Vielzahl von Rahmenstrukturen aus fotoleitendem Material beleuchtet wird, von denen jede eine Elektroden-Rahmenstruktur in einer unterschiedli­ chen Reihe ergänzt, um die gleichzeitige Adressierung einer Viel­ zahl von Detektorpixeln durch die Beleuchtungsmittel zu ermögli­ chen.

Dies erlaubt die gleichzeitige Adressierung einer Viel­ zahl von Pixeln anstatt einzelner Pixel, und dadurch ist eine wirksamere Bildverarbeitung möglich.

Bei Verwendung solcher Rahmenstrukturen werden Vermin­ derungen der thermischen Masse, des Übersprechens und parasitärer Kapazitäten zwischen den Pixeln erzielt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die eine Elektroden-Struktur über ersten Bereichen der pyro­ elektroschen Schicht liegt und daß die fotoleitenden Mittel und die weitere Elektroden-Struktur über weiteren Bereichen der pyro­ elektrischen Schicht liegen, die einen Abstand von den ersten Bereichen aufweisen, daß ferner elektrische Leiter vorgesehen sind, die einen Abstand von der pyroelektrischen Schicht aufwei­ sen, um einen elektrischen Weg zwischen der einen und der weite­ ren Elektroden-Struktur zu schaffen, und daß eine Erdungs-Elek­ troden-Struktur vorgesehen ist, die elektrisch von der weiteren Elektroden-Struktur isoliert und zwischen der weiteren Elektroden- Struktur und der pyroelektrischen Schicht angeordnet ist, um die weitere Elektroden-Struktur von der pyroelektrischen Schicht kapazitiv zu isolieren.

Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, daß die eine Elektroden-Struktur eine Vielzahl von diskreten Elektroden ent­ hält, die als Feld aus Reihen und Spalten auf einer Hauptfläche der pyroelektrischen Schicht angeordnet sind, daß die weitere Elektroden-Struktur und die Erdungs-Elektroden-Struktur jeweils aus einer entsprechenden Vielzahl von länglichen Streifenelek­ troden besteht, daß jede längliche Streifenelektrode der weiteren Elektroden-Struktur über einer länglichen Streifenelektrode der Erdungs-Elektroden-Struktur liegt und davon im Abstand durch eine elektrisch isolierende Schicht gehalten ist, und daß die foto­ leitenden Mittel aus einer Vielzahl von diskreten Bereichen aus fotoleitendem Material bestehen, von denen jeder einer diskreten Elektrode der einen Elektroden-Struktur entspricht und damit durch den genannten elektrischen Leiter verbunden ist, und wobei die Bereiche aus fotoleitendem Material über den länglichen Streifenelektroden der weiteren Elektroden-Struktur liegen.

Die Beleuchtungsmittel können aus einer Matrix aus Flüssigkristall-Anzeigeelementen für die Steuerung der Beleuch­ tung der fotoleitenden Mittel durch die Beleuchtungsmittel beste­ hen.

Vorzugsweise sind Zerhackermittel zum Zerhacken der auf die Vorrichtung auftreffenden Infrarot-Strahlung mit einer Zer­ hacker-Frequenz vorgesehen sowie Synchronisierungsmittel zur Erzeugung von Bezugsimpulsen mit einer der Zerhacker-Frequenz entsprechenden Frequenz, um die Beleuchtung der fotoelektrischen Mittel durch die Beleuchtungsmittel derart zu synchronisieren, daß jedes Detektorpixel optisch in Zeitintervallen adressiert wird, die durch die Bezugsimpulse bestimmt sind.

Ausführungsbeispiele einer thermischen Abbildungsvor­ richtung gemäß der Erfindung werden nachfolgend anhand der beige­ fügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 Eine schematische Querschnittsdarstellung eines Teils einer ersten thermischen Abbil­ dungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein schematisches Ersatzschaltbild für die erste Vorrichtung;

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht eines Teils einer zweiten thermischen Abbildungs­ vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer dritten thermischen Abbildungsvorrich­ tung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt entlang der Linie V-V eines Teils der in Fig. 4 darge­ stellten Vorrichtung;

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil einer vierten thermischen Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine schematische Querschnittsansicht eines Teils der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 8 eine schematische Darstellung der vierten Vorrichtung, die mögliche Beleuchtungsmittel für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ver­ anschaulicht; und

Fig. 9 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, die eine optisch betriebene fotoleitende Schottky- Dioden-Struktur enthält.

Gemäß Fig. 1 enthält die erste Vorrichtung eine pyro­ elektrische Schicht aus pyroelektrischem Material 1, z. B. aus keramischem Blei-Lanthan-Zirkon-Titanat (PLZT) oder aus dem or­ ganischen Material Polyvinyliden-Fluorid (PVDF), das sandwich­ artig zwischen einer kontinuierlichen Elektroden-Struktur 3 und einer diskreten Elektroden-Struktur 5 angeordnet ist. Die konti­ nuierliche Elektroden-Struktur 3 besteht aus einem Widerstands­ material, z. B. aus einem NiCr-Film und ist oder bildet einen Teil eines Infrarot-Strahlungsabsorbers. Die diskrete Elektroden- Struktur 5 besteht aus einem gemusterten Goldfilm. Die beiden Elektroden-Strukturen 3, 5 und die pyroelektrische Schicht 1 de­ finieren somit ein Feld aus pyroelektrischen Detektorpixeln. Durch geeignete Wahl des spezifischen Widerstandes der Metall­ schicht und der Dicke sowie des Brechungsindex der pyroelektri­ schen Schicht kann jedes Pixel so ausgeführt werden, daß es einen hohen Absorptionskoeffizienten für Infrarot-Strahlung besitzt. In Fig. 1 sind nur drei solcher Pixel A, B, C dargestellt, obwohl eine solche thermische Abbildungsvorrichtung beispielsweise ein Feld von 100 · 100 Pixeln oder mehr besitzt.

Über dem Feld von diskreten Elektroden 5 liegt eine Schicht aus fotoleitendem Material 7, z. B. Kadmiumsulfid. über dieser fotoleitenden Schicht 7 ist eine obere durchsichtige "Kollektor"-Elektrode vorgesehen, z. B. ein sehr dünner Goldfilm 9 oder ein dünner Film aus Indium-Zinn-Oxid (ITO).

Im Gebrauch der Vorrichtung fällt ankommende Infrarot- Strahlung von einem abzubildenden Objekt (nicht dargestellt) auf die kontinuierliche Elektroden-Struktur 3 und wird in starkem Maße durch die kombinierte Elektrode und die pyroelektrische Schichtstruktur (3, 1, 5) absorbiert, wodurch die pyroelektri­ schen Pixel A, B, C aufgeheizt werden. Es wird somit eine Ladung zwischen den Elektroden 3, 5 erzeugt, die proportional zur Ände­ rung der Temperatur der Pixel A, B, C ist.

Die so erzeugte pyroelektrische Ladung wird auf die Kollektorelektrode 9 durch die Beleuchtung von aufeinanderfolgen­ den Bereichen der über jedem Pixel liegenden fotoleitenden Schicht 7 durch einen kollimierten Lichtstrahl 11 übertragen, was in Fig. 1 für das Pixel B gezeigt ist. Hierdurch wird das Fließen eines Stroms i_B in einer externen Schaltung bewirkt, der ver­ stärkt und dann dazu verwendet werden kann, ein Auslese-Display zu betreiben, was später noch erläutert wird.

Der Lichtstrahl 11 tastet jedes Pixel der Reihe nach ab und überträgt die Pixelladung sequentiell zu der externen Schal­ tung. Somit beseitigt die optische Adressierung die Notwendigkeit von permanenten elektrischen Verbindungen zwischen dem Detektor und einem Silizium-Chip bei jedem Pixel.

Gemäß Fig. 2 kann jedes Pixel A, B, C durch eine Strom­ quelle Ip dargestellt werden, die parallel mit einem Kondensator Cp, der die Kapazität des Pixels A, B oder C darstellt und einem Widerstand Rp, der den Widerstand des Pixels A, B oder C dar­ stellt, geschaltet ist. Die fotoleitende Schicht 7 wird durch Schalter S dargestellt, die eine Umschaltung zwischen einem Strompfad mit niedrigem Widerstand RL, wenn der Bereich der foto­ leitenden Schicht 7, der dem Pixel A, B oder C entspricht, be­ leuchtet wird, und einem Strompfad RD mit hohem Widerstand, wenn der bestimmte Bereich nicht beleuchtet wird, bewirken.

Ein Kondensator C(HP) beseitigt das niederfrequente "dunkle" Rauschen, d. h. die stetige Gleichstromdrift, die durch die Integration des Abflusses durch die Widerstände RD bewirkt wird. Die optisch geschaltete Vorrichtung und die zugehörige Schaltung hat jedoch eine geringere Rauschbandbreite als üblich geschaltete pyroelektrische Felder, weil keine Verlagerungsspan­ nungen vorhanden sind, und es ist daher möglich, eine direkte Bandpaßfilterung des Signals vorzunehmen, wie in Fig. 2 gezeigt, was noch durch die Verwendung zusätzlicher Komponenten elektro­ nisch weiter verbessert werden kann.

Die Operations-Verstärker-Schaltungen A1, A2 puffern, filtern und verstärken das empfangene pyroelektrische Signal auf einen verarbeitbaren Pegel für die Signalverarbeitung.

Der Fachmann wird erkennen, daß die Verwendung der optischen Umschaltung gegenüber der elektrischen Umschaltung eine Verfälschung des analogen Signals beseitigt, die auf die Wirkun­ gen der Ladungsinjektion und der Ladungsteilung infolge der Tran­ sistor-Umschaltung bezogen ist. Dies vereinfacht die frühen Stu­ fen der Analog-Signal-Verarbeitung und ermöglicht somit die Ein­ bringung eines gewissen Betrages an Signalverstärkung.

Die oben beschriebene Anordnung veranschaulicht das Prinzip des Betriebes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Wenn jedoch der Lichtstrahl 11 zwischen Pixeln verläuft, besteht die Möglichkeit der Erzeugung seitlicher leitender Wege zwischen be­ nachbarten Pixeln. Dem kann sehr leicht entgegengewirkt werden, indem die Lichtquelle intermittierend abgeschaltet oder abgeblen­ det wird, wenn sie zwischen den Pixeln abtastet. Eine alternative und bevorzugte Lösung ist jedoch die Verwendung einer Abschir­ mung, die lichtundurchlässige Bereiche hat, um die Beleuchtung der fotoleitenden Schicht in Bereichen zu verhindern, die den Bereichen der pyroelektrischen Schicht zwischen den Detektor­ pixeln entsprechen. Dies kann bewirkt werden, indem die durch­ sichtige Kollektorelektrode 9 in Fig. 1 durch eine perforierte lichtundurchlässige (d. h. metallische) Kollektorelektrode 13 ersetzt wird, die in Verbindung mit dem zweiten Ausführungsbei­ spiel beschrieben wurde. Diese Vorrichtung ist in Fig. 3 darge­ stellt, wobei einander entsprechende Komponenten in allen Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Die perforierte Elek­ trode 13 stellt sicher, daß die Beleuchtung der fotoleitenden Schicht 7 durch die Quelle 1 selektiv gesteuert wird und damit nur vertikale leitende Wege zwischen den diskreten und den Kol­ lektorelektroden 5, 13 ohne seitliche leitende Wege zwischen den Pixeln bildet. Diese Art einer Kollektorelektroden-Anordnung schirmt wirksam gegen Übersprechen zwischen den Pixeln ab.

Es verbleibt jedoch eine beträchtliche kapazitive Kopp­ lung durch die fotoleitende Schicht 7 zwischen den diskreten Elektroden 5 und der Kollektorelektrode 13, die einen Wechsel­ strom-Signalweg zur Kollektorelektrode bilden kann, selbst wenn die Schicht 7 nicht leitend ist.

Dieses letztere Problem wird bei dem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß Fig. 4 und 5 vermindert. Bei dieser Vorrich­ tung ist jede diskrete Elektrode 5 von einem "Rahmen" 17 aus fotoleitendem Material umgeben, wobei die Kollektorelektrode 19 die Form einer komplementären Matrix von Dünnfilm-Rahmen mit Ver­ bindungen 14 mit verminderter Fläche, die die Pixelreihen verbin­ den, hat. Der Lichtstrahl tastet die Reihen ab, um gleichzeitig fotoleitende Rahmen in einer Anzahl von verschiedenen Reihen zu beleuchten, was in Einzelheiten nachfolgend beschrieben wird. Beim Stand der Technik, bei dem Transistor-Umschaltung verwendet wird, um jedes Pixel abzufragen, würden für jedes Pixel wenig­ stens drei elektrische Verbindungen (Pixelrückstellung, Pixel­ auswahl und Reihenausgangsbus) und eine Silizium-Substrat-Verbin­ dung erforderlich sein. Bei der optisch umgeschalteten Matrix gemäß Fig. 4 und 5 erfordert jedes Pixel jedoch nur eine einzige fotoleitende Verbindung zu seinem Reihenausgangsbus. Dies ist be­ trächtlich einfacher als die bekannten Vorrichtungen und erfor­ dert weit weniger elektrische Verbindungen. Durch Minimierung der Fläche von Verbindungen zwischen den Pixeln wird die parasitäre kapazitive Kopplung von den Kollektorelektroden 19 durch die Flächen des pyroelektrischen Materials zwischen den Pixeln zu der kontinuierlichen Elektrode 3 vermindert, jedoch nicht vollständig beseitigt.

Das in Fig. 6 und 7 dargestellte Ausführungsbeispiel sieht eine weitere Verminderung des Wertes der kapazitiven Kopp­ lung vor. Für jede Reihe von pyroelektrischen Detektorpixeln ist eine Kollektorelektrode in Form von benachbarten Busstreifen 19 vorgesehen. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß die diskreten Elek­ troden 5 und die geerdeten Elektroden-Schienen 20 sich auf einer Seite der pyroelektrischen Schicht 1 befinden. Eine Isolations­ schicht 17 ist oben auf der Erdelektroden-Schiene 20 aufgebracht, mit "Abzweigungen", die zu jedem Pixelrand führen. Eine zweite Metallschicht ist über der Isolationsschicht 17 angebracht und so gemustert, daß sie einen oberen Busstreifen 19, eine Pixel-Ver­ bindungsabzweigung 21 und ein Ansatzstück 23 bildet. Die foto­ leitende Schicht 7 bildet ein Feld von fotoleitenden Bereichen, die jede diskrete Elektrode 5 über die Abzweigung 21 und das Ansatzstück 23 mit dem benachbarten oberen Busstreifen 19 verbin­ den. Die Elektrodenschiene 20 ist entweder mit Erde verbunden, um so eine Erdungsebene zu bilden und den oberen Busstreifen kapa­ zitiv von den Bereichen des pyroelektrischen Materials zwischen den Pixeln und der kontinuierlichen Elektrode 3 zu isolieren; statt dessen kann die Elektrodenschiene 20 elektrisch als eine "aktive Abschirmung" betrieben werden, um so die gesamte parasi­ täre Kapazität, die dem oberen Busstreifen 19 zugeordnet ist, zu minimieren. Der adressierende Lichtstrahl 11 tastet entlang der Reihe von fotoleitenden Bereichen und verbindet nacheinander jede Pixelelektrode 5 mit dem benachbarten oberen Busstreifen 19.

Die optische Abtastung der pyroelektrischen Matrix kann bei dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel dadurch bewirkt werden, daß ein schmaler Fächerstrahl, dessen Breite unter der Pixelbreite liegt, über die Matrix gerichtet wird, wobei der Strahl senkrecht zu den Pixelreihen und zur Oberfläche der Vor­ richtung orientiert ist, und wobei der Fächerrand parallel zu den Pixelspalten verläuft. Für diesen Zweck kann ein rotierender hexagonaler Spiegel oder eine ähnliche Vorrichtung oder ein Hochgeschwindigkeits-Galvanometer-Spiegel verwendet werden.

Statt dessen kann der adressierende Stahl oder die Strahlen 11 durch ein einfaches Projektionssystem erzeugt werden, wie es in Fig. 8 dargestellt ist.

Gemäß Fig. 8 enthält die thermische Abbildungsvorrich­ tung ein optisch adressierbares Detektorfeld 31, beispielsweise von der in Fig. 6 und 7 gezeigten Form oder statt dessen von der in Fig. 4 und 5 gezeigten Form. Die Vorrichtung enthält eine infrarotfokussierende Linse 27, die ein Infrarot-Abbild einer entfernten Szene 25 auf die kontinuierliche Elektroden-Struktur 3 des Feldes 31 fokussiert, und ein Zerhacker 29 zerhackt das Abbild der Szene 25 so, daß Synchronismus mit den Adressierungs­ mitteln für die Vorrichtung besteht. Der Zerhacker ist zwischen der Linse 27 und dem Feld 31 angeordnet.

Eine Flüssigkristall-Anzeigematrix 35 erzeugt eine abtastende beleuchtete Spalte 39, die bei Fokussierung durch eine Linse 37 und Verlauf durch ein wärmeabsorbierendes Filter (nicht dargestellt) eine entsprechende Spalte 40 auf der in dem Detek­ torfeld 31 vorhandenen fotoleitenden Schicht beleuchtet.

Das Feld 31 erzeugt ein analoges elektrisches Signal, das durch die analogen Verarbeitungsmittel 41 verarbeitet wird.

Diese Daten werden dann mit der Synchronisations-Infor­ mation von dem Zerhacker 29 kombiniert und in die digitalen Ver­ arbeitungsmittel 43 eingespeist, die die notwendige Information erzeugen, um die sequentielle Beleuchtung der Spalten der Flüs­ sigkristall-Anzeigematrix 35 zu bewirken und so die Anzeige in geeigneter Weise und synchron mit dem Zerhacker abzutasten.

Die digitalen Verarbeitungsmittel 43 betreiben die Anzeigevorrichtung 45 ferner, um ein Abbild zu erzeugen, das für die entfernte Szene repräsentativ ist.

Es sei bemerkt, daß eine alternative Form eines optisch adressierten Schalters zu der fotoleitenden Schicht 7 eine optisch in Sperrichtung betriebene Schottky-Dioden-Struktur ist, die in "Physics of Semiconductor Devices", S.M. Sze. 1969, Seiten 404 bis 409 beschrieben ist. Dies kann beispielsweise bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung durch das Aufbringen einer Schicht aus amorphem Silizium 47 anstelle der fotoleitenden Schicht 7 erfolgen, mit einer Schicht aus Aluminium 49 über dem Silizium, die einen nicht-ohmischen Kontakt mit dem Silizium bil­ det. Mit einer geeigneten elektrischen Vorspannungsanordnung der Aluminiumschicht, wobei der Goldfilm 9 als ohmischer Kontakt wirkt, arbeitet die Aluminium/Silizium/Gold-Struktur wie foto­ empfindliche Schottky-Dioden.

Claims (11)

1. Thermische Abbildungsvorrichtung mit einer pyroelektri­ schen Schicht, die zwischen ersten und zweiten Elektroden-Struk­ turen angeordnet ist, um ein Feld von pyroelektrischen Detektor­ pixeln zu definieren, gekennzeichnet durch fotoleitende Mittel (7) zur elektrischen Kopplung einer der ersten und zweiten Elek­ troden-Strukturen (3, 5) mit einer weiteren Elektroden-Struktur (9), und durch Beleuchtungsmittel (11) zur Beleuchtung der foto­ leitenden Mittel, um die Adressierung pyroelektrischer Ladung, die durch pyroelektrische Detektorpixel (A, B, C) entwickelt wird, über die weitere Elektroden-Struktur (9) zu ermöglichen.

2. Thermische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsmittel (11) aus einer Lichtquelle zur Erzeugung einer intermittierenden Aussendung von Licht bestehen, und daß Abtastmittel vorgesehen sind, um mit dem von der Lichtquelle ausgesendeten Licht die fotoleitenden Mittel (7) abzutasten und so selektiv die Beleuchtung der fotoleitenden Mittel (7) zu steuern, damit ein individuelles Detektorpixel (A, B oder C) über die weitere Elektroden-Struktur (9) adressiert werden kann.

3. Thermische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Abschirmmittel (13) mit lichtundurchlässigen Bereichen für die selektive Steuerung der Beleuchtung der foto­ leitenden Mittel (7), um die Adressierung eines individuellen Detektorpixels (A, B oder C) über die weitere Elektroden-Struktur (9) zu ermöglichen.

4. Thermische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmmittel (13) die weitere Elektroden-Struktur (9) bilden.

5. Thermische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoleitenden Mittel (7) aus einem Feld von Rahmenstrukturen (17) aus fotoleitendem Material bestehen, wobei jede Rahmenstuktur (17) wenigstens teilweise ein entsprechendes Detektorpixel (A, B, C) umgibt, und daß die weite­ re Elektroden-Struktur aus einer Matrix von Elektroden-Rahmen­ strukturen (19) besteht, von denen jede wenigstens teilweise ein entsprechendes Detektorpixel (A, B, C) umgibt und eine Rahmen­ struktur (19) aus fotoleitendem Material ergänzt, wobei die wei­ tere Elektroden-Struktur (19) Verbindungsteile enthält, deren Breite wesentlich kleiner als die der Elektroden-Rahmenstrukturen (19) ist, um Verbindungen zwischen benachbarten Elektroden-Rah­ menstrukturen (19) herzustellen.

6. Thermische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsteile so gestaltet sind, daß sie Elektroden-Rahmenstrukturen (19) bilden, die in Reihen angeordnet sind, und daß die Beleuchtungsmittel (11) so angeordnet sind, daß sie in einer Weise abtasten, daß gleichzei­ tig eine Vielzahl von Rahmenstrukturen aus fotoleitendem Material (17) beleuchtet wird, von denen jede eine Elektroden-Rahmenstruk­ tur (19) in einer unterschiedlichen Reihe ergänzt, um die gleich­ zeitige Adressierung einer Vielzahl von Detektorpixeln (A, B, C) durch die Beleuchtungsmittel (11) zu ermöglichen.

7. Thermische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektroden-Struktur (5) über ersten Bereichen der pyroelektrischen Schicht (1) liegt, und daß die fotoleitenden Mittel (7) und die weitere Elektroden-Struktur (19) über weiteren Bereichen der pyroelektrischen Schicht (1) liegen, die einen Abstand von den ersten Bereichen aufweisen, daß die Vorrichtung ferner elektrische Leiter (21) enthält, die einen Abstand von der pyroelektrischen Schicht (1) aufweisen, um einen elektrischen Weg zwischen der einen (5) und der weiteren Elektro­ den-Struktur (19) zu schaffen, und daß eine Erdungs-Elektroden- Struktur (20) vorgesehen ist, die elektrisch von der weiteren Elektroden-Struktur (19) isoliert und zwischen der weiteren Elek­ troden-Struktur (19) und der pyroelektrischen Schicht (1) an­ geordnet ist, um die weitere Elektroden-Struktur (19) von der pyroelektrischen Schicht (1) kapazitiv zu isolieren.

8. Thermische Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektroden-Struktur (5) eine Vielzahl von diskreten Elektroden enthält, die als Feld aus Rei­ hen und Spalten auf einer Hauptfläche der pyroelektrischen Schicht (1) angeordnet sind, daß die weitere Elektroden-Struktur (19) und die Erdungs-Elektroden-Struktur (20) jeweils aus einer entsprechenden Vielzahl von länglichen Streifenelektroden be­ steht, daß jede längliche Streifenelektrode der weiteren Elektro­ den-Struktur (19) über eine längliche Streifenelektrode der Erdungs-Elektroden-Struktur (20) liegt und davon im Abstand durch eine elektrisch isolierende Schicht (17) gehalten ist, und daß die fotoleitenden Mittel (7) aus einer Vielzahl von diskreten Bereichen aus fotoleitendem Material bestehen, von denen jeder einer diskreten Elektrode der einen Elektroden-Struktur (5) ent­ spricht und damit durch den genannten elektrischen Leiter (21) verbunden ist, und daß die Bereiche (7) aus fotoleitendem Mate­ rial über den länglichen Streifenelektroden der weiteren Elektro­ den-Struktur (19) liegen.

9. Thermische Abbildungsvorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungs­ mittel aus einer Matrix (35) aus Flüssigkristall-Anzeigeelementen für die Steuerung der Beleuchtung der fotoleitenden Mittel (7) durch die Beleuchtungsmittel (11) bestehen.

10. Thermische Abbildungsvorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Zerhackermittel (29) zum Zerhacken der auf die Vorrichtung auftreffenden Infrarot-Strahlung mit einer Zerhacker-Frequenz, und durch Synchronisierungsmittel (43) zur Erzeugung von Bezugsimpulsen mit einer der Zerhacker- Frequenz entsprechenden Frequenz, um die Beleuchtung der foto­ elektrischen Mittel (7) durch die Beleuchtungsmittel (11) derart zu synchronisieren, daß jedes Detektorpixel optisch in Zeitinter­ vallen adressiert wird, die durch die Bezugsimpulse bestimmt sind.

11. Thermische Abbildungsvorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoleitenden Mittel aus einer in Sperrichtung betriebenen Schottky-Dioden- Struktur (47, 49) bestehen, um einen Betrieb als optisch ange­ triebenen Schalter zu ermöglichen.