DE69224111T2

DE69224111T2 - Vorrichtung zur grossdimensionierten Bildaufnahme oder -wiedergabe

Info

Publication number: DE69224111T2
Application number: DE69224111T
Authority: DE
Inventors: Robert Poujois
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1991-07-26
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2012-07-24
Also published as: EP0524884B1; EP0524884A1; FR2679687A1; FR2679687B1; DE69224111D1; US5274224A

Description

Die vorliegende Erfindung hat eine Vorrichtung zur großdimensionierten Bildaufnahme oder -wiedergabe zum Ziel, die ebenfalls in dem Fall der Bildaufnahme Netzhaut genannt wird.
Sie wird insbesondere auf Netzhäute von Kameras angewendet, die zur Erfassung nicht fokalisierbarer Strahlung bestimmt sind, wie Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen, die insbesondere auf dem Gebiet der medizinischen Röntgenuntersuchung und der Nuklearbildgebung verwendet werden. Die Erfindung findet ebenfalls industrielle Anwendung, insbesondere bei der Materialprüfüng von Metallteilen und der Herstellung von Sichtschirmen.
In dem Fall der Bildaufriahme und bei Anwendungen, wo die Strahlung nicht fokussierbar ist, ist es notwendig, daß die Netzhaut dieselbe Größe wie der von der Teilchenquelle (Röntgenstrahlen, Gammastrahlen) projizierte Gegenstand aufweist, wobei das Bild 4000 × 4000 Netzhautelementarelemente umfassen kann. Die bekannten, in der Vorrichtung nach der Erfindung verwendeten Netzhäute haben eine Abmessung zwischen ungefähr 1 und 16 dm², was erforderlich macht, mehrere dieser Netzhäute zusammenzustellen, um eine Netzhaut großer Abmessung zu erhalten.
Eine Bildaufnahmevorrichtung, die mehrere Module umfaßt, ist in der Druckschrift EP-A- 0 245 147 beschrieben. Gemäß dieser Druckschrift umfaßt jeder Modul seine eigenen Adressierungseinrichtungen, die sich in derselben Ebene wie die empfindlichen Elemente befinden.
Eine andere Vorrichtung, in der mehrere dieser Netzhäute verbunden sind, ist in der Patentanmeldung beschrieben, die unter der Nummer FR-A-2 652 655 veröffentlicht worden ist. Gemäß dieser Druckschrift sind die verwendeten Netzhäute wie Dachziegel angeordnet, d.h., daß sie teilweise überlagert sind.
Tatsächlich umfassen die bekannten Vorrichtungen zur Bildaufnahme oder -wiedergabe eine Matrix aus Elementarelementen oder Pixeln, die eine empfindliche Oberfiäche darstellen, die an eine bestimmte Strahlung (Infrarot, sichtbare, Röntgen- oder Gammastrahlung) oder an eine ausgewählte wiedergabeart angepaßt ist.
Diese Matrix gliedert sich in eine aktive Matrix, die von mikroelektronischen Schaltungen und leitenden Zeilen und Spalten gebildet ist, und in eine empfindliche Oberfiäche, die von ebenso vielen empfindlichen Elementen wie die Elemente der Matrix gebildet ist.
Diese empfindlichen Elemente können kleiner als die Schrittweite der Matrix sein. Sie können übrigens entweder auf derselben Ebene wie die aktive Matrix (d.h. in die aktive Matrix integriert) sein oder auf einer anderen Ebene als diese (der häufigste Fall), wenn diese empfindlichen Elemente auf der Oberfiäche der integrierten Schaltung untergebracht oder angeordnet sind, die die aktive Matrix bildet.
Ob es sich um eine Vorrichtung zur Bildaufriahme oder eine Vorrichtung zur Bildwiedergabe handelt, so ist ihre Arbeitsweise ungefähr gleich.
Eine Vorrichtung zur Bildaufriahme weist eine Matrix auf, in der jedes Elementarelement ein empfindliches Element umfaßt, wie eine Photodiode. Die Elementarelemente der Matrix sind nach Zeilen und Spalten geordnet, wobei die empfindlichen Elemente mit mikroelektronischen Schaltungen und leitenden Zeilen und Spalten verbunden sind. Unter der Wirkung einer Einfasstrahlung liefem die empfindlichen Elemente elektrische Signale, die durch die mikroelektronische Schaltung in Bildsignale umgewandelt werden.
Eine Vorrichtung zur Bildwiedergabe oder ein Bildschirm erhält ein Bildsignal an den Eingängen der mikroelektronischen Schaltungen, die es in elektrische Signale umwandeln, die an die empfindlichen Elemente des Bildschirms mittels der leitenden Zeilen und Spalten angelegt werden. Diese empfindlichen Elemente des Bildschirms, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind, umfassen ein optoelektrisches Material (z.B. einen Flüssigkristall) dessen optische Eigenschaft unter der Wirkung des elektrischen Signals, das an es angelegt wird, abgeändert wird, um die Sichtbarmachung einer Information zu erlauben.
Durchgehend in der gesamten Beschreibung wird insbesondere der Fall einer Vorrichtung zur Bildaufhahme beschrieben, da sich die Erfindung ganz besonders auf diese Art Vorrichtung bezieht.
Man muß im Laufe des Textes Pixel, Bildpunkte, Elementarpunkte oder Elementarelemente der Netzhaut ununterschieden lesen.
Übrigens gliedern sich die vorhergehend genannten, mikroelektronischen Schaltungen in Konditionierungsschaltungen und Adressierungsschaltungen. In dem Fall der Bildaufnahme umfassen diese Konditionierungsschaltungen im wesentlichen für jedes empfindliche, zugeordnete Element einen Schalter, der einerseits mit diesem Element durch einen Verstärker und andererseits mit einer leitenden Zeile und einer Spalte und gegebenenfalls mit einer Initialisierungsschaltung des empfindlichen Elements verbunden ist. In dem Fall der Bildwiedergabe umfassen diese Konditionierungsschaltungen für jedes empfindliche Element einen Schalter, der einerseits mit diesem Element und andererseits mit einer leitenden Zeile und einer Spalte verbunden ist. Übrigens gliedern sich in dem Fall der Bildaufriahme und -wiedergabe die Adressierungsschaltungen in Adressierungsschaltungen für die Spalten, die mit leitenden Spalten der Matrix verbunden sind, und in Adressierungsschaltungen der Zeilen, die mit leitenden Zeilen der Matrix verbunden sind.
In der Fig. list eine bekannte Matrix dargestellt, die in der Vorrichtung nach dem Stand der Technik verwendet wird und deren Arbeitsweise nahezu gleich den in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Matrizen ist.
Aus Überlegung zur Vereinfachung enthält die in Fig. 1 dargestellte Matrix nur eine begrenzte Anzahl Pixel, d.h., sechzehn Pixel, d.h., sechzehn sensible Elemente, die jeweils mit einer mikroelektronischen Schaltung verbunden sind. Die Beschreibung dieser Matrix ist relativ summarisch, da sie für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet vollkommen bekannt ist.
Mehr im einzelnen ist die Matrix aus einer empfindlichen Zone 1 gebildet, die nebeneinander angeordnete Pixel 2 umfaßt, die mit leitenden Zeilen 4, leitenden Spalten 6 und Adressierungsschaltungen 12, 14 verbunden sind. Die Pixel 2 sind an den Schnittstellen der leitenden Zeilen und Spalten angeordnet.
Jedes Pixel 2 umfaßt bei diesem Beispiel ein empfindliches Element 10 und eine Konditionierungsschaltung 8, die bei diesem Beispiel auf einen Auswahlschalter beschränkt sind, der z.B. durch einen Transistor gebildet ist, der mit einer leitenden Zeile 4, einer leitenden Spalte 6 und dem genannten empfindlichen Element 10 verbunden ist.
Dieses empfindliche Element 10 kann, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, einen Teil der Oberfläche des Pixel einnehmen, wenn es in demselben Substrat wie die Konditionierungs- und Adressierungsschaltungen hergestellt ist, die ihm zugeordnet sind, oder höchstens die Gesamtheit des Pixels, wenn das empfindliche Element von einer Schicht ausgehend hergestellt ist, die sich von deijenigen der Konditionierungs- und Adressierungsschaltung unterscheidet. In diesem letzten Fall sind die empfindlichen Elemente oberhalb der genannten Schaltungen und Zeilen- und Spaltenleiter angeordnet.
Die Transistoren 8 werden sequentiell zeilenweise mittels einer Adressierungsschaltung 12 für die Zeilen und einer Adressierungsschaltung 14 für die Spalten adressiert.
Die Adressierungsschaltung 12 für die Zeilen wählt aufeinanderfolgend die Zeilen 4 mittels einer Taktleitung 13 aus, wobei die Transistoren auf ein bestimmtes Potential gebracht werden, das erlaubt, die genannten Transistoren leitend zu machen.
In dem Fall der Bildaufhahme verbindet die Adressierungsschaltung 14 für die Spalten während der Auswahlzeit für eine Zeile aufeinanderfolgend Dank einer Taktspalte 15 die Transistoren 8 dieser Zeile mit dem Bildausgang E der Matrix, wobei die Schalter 18 Dank einer Steuerschaltung 16 (wie ein Schieberegister) geschlossen werden, das mit diesen Schaltern verbunden ist. Das von dem Bildausgang E ausgegebene, elektrische Signal kommt daher von dem empfindlichen Element 10 her, das Dank der Schalter 18 ausgewählt worden ist, nachdem es durch die Verstärker 20 verstärkt worden ist.
Die Adressierungsschaltung für die Spalten 14 kann auch gleichzeitig die Signale aller empfindlicher Elemente einer adressierten Zeilen 4 sammeln. In diesem Fall umfassen die Verstärker 20 einen Speicher, den die Schaltung 16 sequentiell auslesen kann.
Die Adressierungs schaltungen 12 und 14, die in der aktiven Matrix integriert sind, belegen im allgemeinen ein Band von 100 bis 200 Mikron Breite an den Rändern der Matrix.
Das Vorhandensein dieser Bänder, die die Adressierungsschaltungen enthalten, würde Schattenbänder erzeugen, wenn man einfach mehrere dieser Matrizen Seite an Seite anordnen würde, um einen großdimensionierten Bildschirm zu erzeugen.
Gerade das Vorhandensein der genannten Bänder hat die Erfinder des früheren, vorher genannten Patents dazu geführt, diese Matrizen in einer mit der Anordnung von Ziegeln auf einem Hausdach vergleichbaren Weise zu organisieren. Tatsächlich umfaßt jede Matrix Adressierungsschaltungen, die sich auf einem oder zwei Ränder der Matrix befinden und verhindem, daß alle Ränder von einer empfindlichen Zone gebildet sind. Es bieten sich dann zwei Möglichkeiten bei diesem Stand der Technik an: entweder die Matrizen so anzuordnen, daß ihr empfindlichen Zonen nebeneinander sind, was die Anzahl der Matrizen auf vier oder auf n × 2 beschränkt (n ist die Anzahl der in einer Reihe angeordneten Matrizen), wenn die Adressierungsschaltungen an einem einzigen Rand gruppiert sind, oder die Matrizen wie Dachziegel anzuordnen.
Bei dieser letzten Ausführung des Standes der Technik überdeckt die empfindliche Zone einer Matrix eine Adressierungsschaltung einer anderen Matrix. Die Matrizen werden daher in unterschiedlichen Ebenen angeordnet, wobei sie einander übergreifen.
Diese Anordnung der Matrizen weist insbesondere den Nachteil auf, Schattenzonen und Informationsverluste der Pixel aufgrund der Dicke der unterschiedlichen Ebenen der Matrizen zu zeigen. Diese Schattenzonen können begrenzt werden, indem die Ränder der empfindlichen Zonen abgeschrägt werden, die die Adressierungsschaltungen überlappen, wobei dieses Verfahren der Abschrägung sehr empfindlich und kostspielig ist.
Die vorliegende Erfindung hat gerade deshalb eine Vorrichtung zur Bildaufnahme oder - wiedergabe zum Ziel, bei der eine Mehrzahl Matrizen in derselben Ebene zusammengestellt werden kann, d.h. randweise aneinanderstoßend. Somit sind die Adressierungsschaltung, die beim Stand der Technik die empfindliche Zone der Matrix überdecken, bei den Matrizen gemäß der Erfindung unterschiedlich angeordnet.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist durch den Anspruch 1 festgelegt.
Die Adressierungsschaltungen jeder Matrix sind auf einem Halbleitersubstrat (z.B. aus Silidurn) gemäß den bekannten Grundsätzen der Mikroelektronik, wie der CMOS oder bipolaren Technologie, integriert.
Diese Integration der genannten Adressierungsschaltungen erlaubt insbesondere einen Raumgewinn in bezug auf z.B. gedruckte Adressierungsschaltungen.
Genauer gesagt ist die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur großdimensionierten Bildaufnahme oder -wiedergabe, die eine Mehrzahl Bildaufnahmeoder -wiedergabernatrizen umfaßt, die jeweils aus empfindlichen Elementen gebildet sind, die durch Konditionierungsschaltungen mit leitenden Zeilen und Spalten verbunden sind, die ihrerseits mit Adressierungsschaltungen der genannten Matrizen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Matrizen Rand an Rand zusammengefügt sind, wobei die Adressierungsschaltungen und die Konditionierungsschaltungen einer Matrix auf einem Halbleitersubstrat integriert und in Zonen angeordnet sind, die sich unter den empfindlichen Elementen der genannten Matrix befinden, wobei jede dieser Zonen einerseits eine aktive Zone, die eine Konditionierungsschaltung und einen Teil einer leitenden Zeile und einer Spalte enthält, die dem genannten empfindlichen Element zugeordnet sind, und andererseits eine inaktive Zone umfaßt, wobei die Adressierungsschaltungen der Matrix wenigstens teilweise in die genannten inaktiven Zonen implantiert sind.
Vorteilhafterweise ist eine inaktive Zone eines empfindlichen Elements vorteilhaft mit wenigstens einer anderen inaktiven Zone derart zusammengebaut, daß inaktive Zonen von im wesentiichen größerer Größe erzeugt werden.
In einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind gewisse aktive Zonen durch Zerstörung ihrer jeweiligen Konditionierungsschaltung inaktiv gemacht, wobei die Adressierungsschaltungen der Matrizen dann wenigstens teilweise in diese inaktiv gemachten Zonen implantiert sind.
Der Ausdruck Zerstörung wird hier übertrieben verwendet, da man, um eine Zone inaktiv zu machen, tatsächlich davon absieht, die anfangs in dieser Zone vorgesehene Elektronik zu implantieren.
Eine inaktiv gemachte Zone, die auch zerstörte Zone genannt wird, wird mit wenigstens einer anderen Zone, die inaktiv gemacht worden ist, derart zusammengesetzt, daß inaktiv gemachte Zonen mit im wesenuichen größerer Größe erzeugt werden.
Insbesondere umfassen die Vorrichtungen gemäß der Erfindung Einrichtungen außerhalb der aktiven Matrizen, um Informationen, die den empfindlichen Elementen zuzuordnen sind, die einer zerstörten Zone zugeordnet sind, wieder herzustellen. Diese Informationen werden mittels Informationen erhalten, die von den empfindlichen, benachbarten Elementen stammen, die einer aktiven Zone zugeordnet sind.
Vorteilhafterweise sind die Adressierungsschaltungen der Matrizen in Adressier-Teilschaltungen unterteilt, die in mehreren inaktiven Zonen unwoder inaktiv gemachten Zonen implantiert sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Matrizen eine geätzte Metallschicht, die einen Teil der Rückseite und die Ränder der genannten Matrizen überdeckt und eine elektrische Verbindung der genannten Matrizen mit äußeren Elementen, wie Stromversorgungen und Verarbeitungseinrichtungen, sicherstellt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfassen die Matrizen metallisierte Löcher, die die genannten Matrizen durchqueren und eine elektrische Verbindung der genannten Matrizen über ihre Rückseite sicherstellen. Diese metallisierten Löcher befinden sich vorzugsweise in den zerstörten Zonen der Matrix.
Die vorhergehend genannten Merkmale und Vorteile ergeben sich besser aus der Beschreibung, die folgt, und die in beispielhafter Weise und keineswegs einschränkend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben wird, in denen:
Fig. 1 schematisch eine bekannte Matrix darstellt, die bereits beschrieben wurde;
Fig. 2 schematisch eine andere bekannte Matrix darstellt, die in dem Fall der Bildaufnahme verwendet wird;
Fig. 3 ein Schema eines Matrixelements gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 4 ein Beispiel der Anordnung gemäß der Erfindung der Adressierungsschaltungen in der Matrix darstellt;
Fig. 5 Beispiele der Wiederherstellung von zerstörten Pixeln darstellt;
Fig. 6 zwei Anordnungsbeispiele von Elementen der Adressierungsschaltungen in einer Matrix ohne Zerstörung von Pixeln darstellt;
Fig. 7 unterschiedliche Anordnungen von Elementen von Adressierungsschaltungen und Ausgangsanschlüssen in einer Matrix mit Zerstörung von Pixeln darstellt;
Fig. 8 ein Beispiel der topologischen Anordnung in einer Matrix ist;
Fig. 9 ein anderes Beispiel einer topologischen Anordnung in einer Matrix ist.
Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung ordnet man die Adressierungsschaltungen unter den empfindlichen Elementen der Matrix an. Jedoch können diese Adressierungsschaltungen, im wesentlichen im Fall der Bildaufhahme, einen größeren Raum benötigen als der unter den empfindlichen Elementen verfügbare Raum, d.h., größer als die inaktive Zone. In vorteilhafterweise erlaubt die Erfindung in dem Fall der Bildaufnahme die Konditionierungsschaltungen gewisser Bildelemente zu zerstören, um an ihrer Stelle Elemente der Adressierungsschaltungen und gegebenenfalls metallisierte Löcher einzuführen, die die Verbindung der Matrizen mit extemen Verarbeitungsschaltungen erlaubt. Diese durch diese zerstörten Bildelemente real erhaltenen Informationen sind verloren; jedoch erlaubt die Erfindung, die genannten Informationen durch Austauschinformationen zu ersetzen, die von Informationen erhalten werden, die in nichtzerstörten, benachbarten Bildelementen enthalten sind.
In der Fig. 2 hat man ein Beispiel einer gewerblichen Matrix dargestellt, bei der man die Adressierungsschaltungen unter der empfindlichen Zone einrichten bzw. implantieren will.
In der Fig. 2 sind die rneisten Bezugszeichen identisch mit denen der Fig. 1 beibehalten. Tatsächlich weist die Matrix der Fig. 2 eine ähnliche Arbeitsweise wie die der Matrix der Fig. 1 auf. Jedoch sind die Adressierungsschaltungen zurnindest teilweise von denen der Matrix der Fig. 1 verschieden.
Somit sieht rnan in der Fig. 2 die ernpfindliche Zone 1 der Matrix, ihre Zeilenadressierungsschaltung 12a bis 12c, ihre Spaltenadressierungsschaltung 16a bis 16c, die Taktleitung 13, die Taktspalte 15, den Ausgangsverstärker 17 und die Ausgangsanschlüsse E der Matrix. Genauer gesagt besteht die Zeilenadressierungsschaltung für jede leitende Zeile 4 aus einer Zeilendecodierschaltung 12a, einern Zähler 12c und einer Schaltung 12b, die von einern Probennehmer und einern Verstärker gebildet ist. Ebenso besteht die Spaltenadressierungsschaltung für jede leitende Spalte 6 aus einer Spaltendecodierschaltung 16a, einern Zähler 16c und einer Schaltung 16b, die einen Probennehmer und einen Verstärker umfaßt.
Eine solche Matrix umfaßt auf der Höhe ihrer empfindlichen Zone 1 mehrere Matrizenelemente 2.
Man hat in der Fig. 3 eines dieser Matrixelernente 2 dargestellt, wenn die Elernente der Adressierungsschaltung eingeschlossen worden sind. Dieses Matrizenelernent 2 urnfaßt ein empfindliches Elernent 10, das zu der empfindlichen Zone 1 gehört, die vorhergehend genannt worden ist, und eine Konditionierungsschaltung 8, wobei das empfindliche Elernent 10 und die Schaltung 8 elektronisch durch eine Verbindung 9 verbunden sind.
Genauer gesagt urnfaßt die Einheit der Zone Z, die der Oberfläche eines Pixel entspricht und sich unter dem Element 10 befindet (das eine geringere oder gleiche Größe wie diese Zone aufweist):
- Verbindungen %a zur Spaltenadressierung, Versorgung und Initialisierung der Schaltung 8;
- Verbindungen 8d zur Zeinadressierung, Versorgung und Initialisierung der Schaltung 8.
Des weiteren erscheinen in dieser Zone Z zwei Zonen: die Zone N2, die von Natur aus inaktiv ist, d.h., die üblicherweise keine elektronischen Elemente umfaßt, und die aktive Zone N1, die die Schaltung 8 umfaßt und die in gewissen Fällen durch Unterdrückung der elektronischen Elemente, die sich dort befinden, inaktiv gemacht werden kann, d.h. der Konditionierungsschaltung des empfindlichen Elements 10.
In der Vorrichtung gemäß der Erfindung richtet man die Adressierungsschaltungen hauptsächlich in den Zonen N2 der Matrix ein. In der Fig. 3 hat man in der Zone N2 einen Teil der Adressierungsschaltung der Matrix implantiert rnit Zeilenverbindungen 8b für den Adressierungsbefehl und Spaltenverbindungen 8c für den Adressierungsbefehl in der Zone Z. Um die Implantierung der genannten Adressierungsschaltungen zu vereinfachen, trennt man im allgerneinen diese Schaltungen in Adressier-Teilschaltungen auf, die aus einem oder mehreren Adressierelementen gebildet sind, damit die genannten Teilschaltungen in den anfänglich inaktiven Zonen N2 der Matrix leichter implantiert werden. Man bevorzugt die Adressierungssteuerschaltungen in den Zonen N2 oder in Zusammenfassungen von Zonen N2 zu implantieren, weil dies den Bildpunkt nicht zerstört. Die inaktiv gemachten Zonen N1 sind von aktiven Elementen freigehalten und sind daher Pixel zugeordnet, die ihrer Elektronik beraubt sind, d.h. fehlerhaften Pixeln. Die Implantierung der Adressierungsschaltungen wird in den Zonen N1 nur in den besonders dichten Zonen der Matrix gernacht und um dort z.B. Ausgangsanschlüsse zu implantieren. Die inaktiven Zonen N1 müssen sich des weiteren auf gegenseitig getrennten (oder ausgerichteten) Pixeln befinden, um die Wiederherstellung von Informationen, die diesen fehlerhaften Pixeln zugeordnet sind, mit Hilfe der benachbarten Pixel zu erlauben.
In der Fig. 4 hat man ein Beispiel der Anordnung von Adressierungsschaltungen in der Matrix für eine Matrix dargestellt, die der der Fig. 2 entspricht.
Die Gesamtheit der Figur stellt die empfindliche Zone der Matrix dar, unter der man schraffierte Adressierungsschaltungen implantieren möchte. Die Zeilenadressierungsschaltung mit dem Bezugszeichen 12 umfaßt wie in der Fig. 2 eine Zone, die Zeilendeoodierschaltungen 12a, eine Zone der Zeilensteuerlogik 12b und eine Zählerzone 12c enthält. In analoger Weise umfassen die Spaltenadressierungsschaltungen mit dem Bezugszeichen 16 eine Zone mit Spaltendecodierschaltungen 16a, einer Steuerlogikzone 16b von Spaltenschatem und eine Zählerzone 16c. Des weiteren sieht man ebenfalls in dieser Figur die empfindliche Zone der Matrix, d.h., die die Pixel enthaltende Zone.
Man erkennt in dieser Figur, daß sich die Zeilenadressierungszonen 12a, 12b und 12c und die Spaltenadressierungszonen 16a, 16b, 16c in den Zonen Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 und Z6 kreuzen, in denen die lrnplantation schwierig ist. Im Gegensatz ist von vom heraus keine Implantation unter der Zone Z7 notwendig. Die Zone Z1 bleibt ebenfalls die einfachste für die Implantation unter den Zonen Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 und Z6, da die Decodiergatter in Form eines Transistors MOS pro Pixel verteilt sind. Im Gegensatz dazu ist die Zone Z4 viel schwieriger im Hinblick auf die Implantation, weil die Steuerlogik ungefähr 10 bis 20 Transistoren (pro Zeile oder Spalte) umfaßt, die nicht in ein Pixel mittlerer Größe von ungefähr 100 × 100 Mikron passen. Somit hat man abgeleitet, daß, um die Zone Z4 unter der Matrix einzuplantieren, eine große, inaktive Zone gefunden werden muß, um alle die Elemente implantieren zu können, die in dieser Zone Z4 enthalten sind, unwoder die Steuerlogik auftrennen muß, um sie auf eine gewisse Anzahl inaktiver Zonen zu verteilen. Ebenso sind die Zonen Z5, Z6, die 12c und 16c enthalten, die die Zählerstufen umfassen, schwierig zu implantieren, wobei Umordnungen der Zonen N2 zu je 4 oder mehr notwendig sind, und in gewissen Fällen werden die Zonen N1 verwendet.
Eine angefügte Logik, die den Zeilentakt 13, den Spaltentakt 15, den Bildausgangsverstärker 17 sowie Ausgangsanschlüsse E enthält, ist in den unter der Matrix zu implantierenden Adressierungsschaltungen eingeschlossen. Im allgemeinen können die Zonen Z1 bis Z6, die in der Fig. 4 dargestellt sind, relativ einfach von normalerweise inaktiven, gegebenenfalls umgeordneten Zonen ausgehend implantierbar sein, wenn die Pixel eine Größe von ungefähr 150 × 150 Mikron aufweisen. Im Gegensatz dazu stellen, wenn die Matrix aus Pixeln sehr kleiner Größe gebildet ist, ungefähr 80 × 80 Mikron, diese Zonen Z1 bis Z6 schwerwiegende Implantationsprobleme dar und benötigen ferner die Elektronik der unverbundenen oder ausgerichteten Pixel zu "töten" d.h. zu zerstören, um aktive Zonen inaktiv zu machen und somit die implantierbare Oberfläche unter den empfindlichen Elementen zu vergrößern.
Nach der Implantation der Adressier-Teilschaltungen werden die Informationen, die diesen fehlerhaften Pixeln zugeordnet sind, derart wiederhergestellt, daß eine gute Sichtbarkeit des Bildes erlaubt wird.
In der Fig. 5 hat man gerade ein Wiederherstellungsbeispiel von Pixeln dargestellt, d.h., man hat eine Matrix dargestellt, die 10 × 12, d.h. 120 Pixel enthält. Unter diesen Pixeln gibt es gleichzeitig fehlerfreie Pixel, die daher die aktiven Zonen der Matrix umfassen, und fehlerhafte Pixel, deren Elektronik der aktiven Zone N1 zerstört worden ist, um zusätzliche, inaktive Zonen in der Matrix zu bilden. In der Figur stellen die schraffierten X fehlerhafte Pixel dar, stellen die schraffierten Kreuze fehlerfreie Pixel dar, die den fehlerhaften Pixeln benachbart sind. Die gepunkteten Kreuze stellen die genannten benachbarten Pixel dar, die verwendet werden, um die fehlerhaften Pixel wiederherzustellen, und die gepunkteten X stellen reparierte Pixel dar, d.h. die Pixel, die wiederhergestellt worden sind.
Diese Pixelwiederherstelung wird ausgeführt, indem dem fehlerhaften Pixel eine Wiederherstellungsinformation zugeteilt wird, die mittels Informationen der benachbarten, fehlerfreien Pixel erhalten wird. Dieses Verfahren ist dem Durchschnittsfachmann bekannt und besteht darin, durch Berechnungseinrichtungen außerhalb der Vorrichtung die in den fehlerfreien, benachbarten Pixeln enthaltenen Informationen zu mitteln, wobei diese Information insbesondere der Ladungswert ist, der von dem genannten benachbarten Pixeln erhalten wird. Dieses Wiederherstellungsmittel von Pixeln wird verwendet, wenn die fehlerhaften Pixel in der Form isolierter und von fehlerfreien Pixeln umgebenen Punkten dargestellt werden, oder auch in der Form von Zeilen (oder Spalten), deren parallele Zeilen Zeilen sind, die von fehlerfreien Pixeln gebildet werden.
In dieser Fig. 5 hat man unterschiedliche Fälle dargestellt, in denen die fehlerhaften Pixeln ausgehend von fehlerfreien, benachbarten Pixeln repariert werden. Der Block 30 stellt ein repariertes Pixel dar, das von drei fehlerfreien Pixeln umgeben ist, die verwendet wurden, das Pixel mit fehlerhaftem Ursprung zu reparieren. Der Block 32 stellt ein weiteres Beispiel eines reparierten Pixeis dar, wobei dieses Pixel selbst von fünf fehlerfreien Pixeln umgeben ist, die verwendet werden, um das fehlerhafte Pixel zu reparieren. Der Block 34 ist ein drittes Beispiel eines fehlerhaften Pixels, das durch Mittelung acht benachbarter, fehlerfreier Pixel repariert worden ist. Der Block 36 ist ein Beispiel, wo die fehlerhaften Pixel in Spalten sind, wobei jedes fehlerhafte Pixel von wenigstens zwei fehlerfreien, benachbarten Pixel umgeben ist, die zur Mittelung der genannten fehlerhaften Pixel verwendet werden. In dem Block 36 ist ein einziges fehlerhaftes Pixel repariert worden. Der Block 38 zeigt ebenfalls drei fehlerhafte Pixel, die paarweise auf einer entsprechenden Zeile und einer Spalte ausgerichtet sind, wobei eines dieser Pixel durch Mittelung von vier benachbarten, fehlerfreien Pixeln repariert worden ist, die symmetrisch zueinander angeordnet sind.
Somit können die Adressierungsschaltungen, die in Adressier-Teilschaltungen getrennt worden sind, in den normalerweise nicht besetzten Zonen N2 und in den inaktiv gemachten Zonen N1, d.h. den von elektronischen Elementen des Pixel befreiten Zonen N1, implantiert werden. In diesen besonderes dichten Zonen, wie der Zone Z4, werden die Adressier-Teilschaltungen in der gesamten Oberfläche der schraffierten X und gepunkteten X implantiert. Übrigens werden sie in Zonen M2 implantiert, nämlich in einem Teil der Oberfläche der anderen Pixel.
Die Fig. 6 stellt zwei Beispiele der Anordnung von Elementen der Adressierungsschaltung in einer Matrix dar, in der kein Pixel freiwillig zerstört worden ist. Die Kreuze stellen Elemente der Spaltenadressierungsschaltung dar und die Quadrate stellen Elemente der Zeilenadressierungsschaltung dar. Die Kreuze sind ebenso wie die Quadrate mit einem Strich verlängert, der jeweils die gesamte Spalte oder die gesamte Zeile darstellt, auf der sich die genannten Kreuze und die genannten Quadrate befinden.
Der Block 40 zeigt eine Matrix, unter nicht stattfand, ein Pixel zu zerstören, wobei sich die Elemente der Zeilenadressierungsschaltung und die Elemente der Spaltenadressierungsschaltung bequem unter der Matrix verteilen. Eine solche Matrix ist bspw. eine Matrix, in der die Pixel eine ziemlich große Größe aufweisen, z.B. 150 × 150 Mikron, um zu erlauben, eine Adressier-Teilschaltung unter einem einzigen Pixel der Matrix zu implantieren.
Der Block 42 stellt ein anderes Anordnungsbeispiel von Elementen der Adressierungsschaltung in einer Matrix dar, in der kein Pixel zerstört worden ist. Die Matrix dieses Beispiels ist vielleicht eine Matrix, in der die Pixel eine geringere Größe aufweisen, z.B. 100 × 100 Mikron, und in der der freie Raum unter einem einzigen Pixel nicht ausreicht, um eine Adressier-Teilschaltung zu implantieren. Es ist daher notwendig, zwei Plätze, d.h. die unter zwei Pixeln freien Zonen, zu reservieren, um eine einzige Adressier-Teilschaltung zu implantieren.
Fig. 7 stellt Anordnungsbeispiele von Adressierungsschaltungen dar, sowie Ausgangsanschlüsse in einer Matrix, wo Pixel zerstört worden sind. In den drei Blöcken 44, 46 und 48 der Figur stellen die einfachen Quadrate die Elemente der Zeilenadressierungsschaltung dar, die Kreuze stellen die Elemente der Spaltenadressierungsschaltung dar, die X stellen die Pixel dar, die gemittelt worden sind, um die zerstörten Pixel zu reparieren, und die gepunkteten Quadrate stellen die Ausgangsanschlüsse dar, die mit metallisierten Löchern zum Ausgang auf der Rückseite verbunden sind. Die Blöcke 44a, 46a und 48a stellen die Gesamtheit von Pixeln dar, die für die Reparatur von zerstörten Pixeln verwendet werden, die in der Mitte dieser Blöcke sind.
Der Block 44 stellt ein Beispiel dar, bei dem man Ausgangsanschlüsse sieht, die unter den Pixeln implantiert worden sind, die man freiwillig zerstört hat. Der Ausgangsanschluß in der Mitte des Zones 44a ist von vier Pixeln umgeben, deren Informationen man gemittelt hat, um eine derart erhaltene, mittlere Information dem zerstörten Pixel zuzuteilen.
Der Block 46 stellt ein Beispiel dar, wo sechs Ausgangsanschlüsse unter zerstörten Pixeln implantiert worden sind. Der Ausgangsanschluß, der sich in der Mitte der Summierungszone befindet, der durch den Zone 46a dargestellt ist, ist von Pixeln umgeben, während Informationen gemittelt werden, um eine mittlere Information zu erhalten, die einem zerstörten Pixel zugeteilt wird, unter dem man den genannten Ausgangsanschluß implantiert hat.
Der Block 48 stellt Elemente der Zeilenadressierungsschaltung sowie Elemente der Spaltenadressierungsschaltung dar, die unter den zerstörten Pixeln implantiert sind. Der Zone 48a stellt drei Elemente der Zeilenadressierungsschaltung sowie zwei Elemente der Spaltenadressierungsschaltung dar, wobei eines der Elemente der Zeilenadressierungsschaltung von vier fehlerfreien Pixeln umgeben ist, die gemittelt werden, um eine dem genannten Pixel zuzuteilende Information zu erhalten, unter dem das genannte Element der Zeilenadressierungsschaltung implantiert ist.
Man erkennt, daß in bezug auf die Fig. 6 die Elemente, die die Adressierungsschaltungen für die Zeilen und Spalten bilden, weiter zerstreut sind, so daß ein zerstörtes Pixel von fehlerfreien Pixeln umgeben ist, um einen Mittelwert der in den genannten fehlerfreien Pixeln enthaltenen Informationen erhalten zu können, wobei dieser Informationsmittelwert den zerstörten Pixeln zugeteilt wird.
In der Fig. 8 hat man eine topologische Anordnung dargestellt, die erlaubt, größere inaktive Zonen unter der Matrix anzuordnen. Tatsächlich ist es, statt die Adressierungsschaltungen in sehr kleine Adressier-Teilschaltungen, d.h. Adressierungselemente, aufzuteilen, um sie unter den Pixeln implantieren zu können, interessant, die inaktiven Zone N2, die sich unter der Matrix befinden, in inaktive Zonen mit größerer Größe umzugruppieren. Hierfür gruppiert man die Elektronik der benachbarten Pixel in derselben aktiven Zone um, um eine größere, inaktive Zone freizulegen, in der man die Adressier- Teilschaltungen implantiert. Diese Umgruppierung inaktiver Zonen erlaubt daher, die Adressierungsschaltungen weniger fein zu teilen, was die Anzahl der Verbindungen zwischen unterschiedlichen Adressier-Teilschaltungen begrenzt.
In dieser Figur sieht man aktive Zonen E3/E5, E2/E7, E4/E6/E8, E9 von zu vieren gruppierten Pixeln in dem größten Teil der Matrix, wobei sich die Anschlüsse C1, C2, C3, usw. von jedem Pixel gegenüber den am nahesten benachbarten Pixeln befinden und durch Verbindungen 50 mit den Anschlüssen der genannten benachbarten Pixel verbunden sind. Diese Umgruppierung von vier Elektronikeinrichtungen von Pixeln erlaubt, größere, inaktive Zonen N2 freizulegen, die miteinander durch Verbindungen 52 verbunden sind, wobei diese Zonen aus den inaktiven Zonen N2, nämlich P1/P2/P3/P4, P5/P6 und P7/P8 gebildet sind. In solchen inaktiven Zonen kann man wenigstens viermal größere Adressier-Teilschaltungen als die Adressier-Teilschaltungen implantieren, die man in einer einzigen Zone N2 (P1 oder P2 oder P3 oder ...) implantiert hätte.
Die Fig. 9 ist eine Darstellung eines anderen Beispiels einer topologischen Anordnung. Bei diesem Beispiel gruppiert man die aktiven Zonen N2, nämlich E1, E2, ..., E9 und E10, ..., E18 von Pixeln zu neun und nicht zu vier, wie in der Fig. 8, um eine inaktive Zone N2, nämlich P1, P2, P3, P10, P11, P12, usw. zu erhalten, die noch größer als diese in der Fig. 8 zur Verfügung steht. Tatsächlich erzeugt rnan somit einen freien, inaktiven Zone, der von zwei Bändern (ein Zeienband, ein Spatenband) von doppelter Weite in bezug auf die Weite eines inaktiven Zones N2 gebildet ist. Die Striche 50 stellen die Verbindungen zwischen den Anschlüssen C1, C2, C3, usw. der Pixel untereinander dar, und die Striche 52 stellen die Verbindungen unter den Adressierungsschaltungen dar.
Somit sind bei den oben beschriebenen Matrizen unter ihrer empfindlichen Zone die implantierten Adressierschatungen, wobei eine Mehrzahl Matrizen nebeneinander oder genauer gesagt Rand an Rand sein können. Die Matrizen werden dann Dank der Ausgangsverbindungen verbunden, die in der Figur nicht dargestellt sind und sich auf der Rückseite der Matrix befinden.
Eine erste Art von Ausgangsverbindung besteht aus einer Metallschicht, die auf einem Teil der Rückseite und den Rändern einer jeder Matrix abgeschieden und geätzt worden ist, die die Verbindung zu der Rückseite der Matrix herstellt.
Eine andere Art Ausgangsanschluß besteht aus einem metallisierten Loch, das sich in den Pixeln der Matrix befindet, wobei jedes metallisierte Loch elektrisch mit einem Ausgangsdraht auf der Rückseite der Matrix verbunden ist. Diese metallisierten Löcher können die durch Zerstömng der Pixel inaktiv gemachten Zonen N1 einnehmen.
Es gibt ebenfalls mehrere Ausführungsarten für die Zeilen- und Spaltenadressierungsschaltungen.
Eine erste Ausführungsart besteht darin, ein Schieberegister zu verwenden, wie bei der in Fig. 1 dargestellten Matrix.
Eine zweite Ausführungsart und die bei der Erfindung bevorzugte besteht darin, einen mit einem Decodierer verbundenen Zähler zu verwenden, wobei diese Art in der Fig. 2 dargestellt ist. Tatsächlich ist diese Ausführungsart mit Zähler und Decodierer vorteilhafter, da sie in einer Matrix von 1024 × 1024 Punkten erlaubt, nur 10 Punkte gegenüber 1024 bei einem Schieberegister zu zerstören. Des weiteren sind selbst, wenn die Verwendung eines Zählers mehr Decodierschaltungen als ein Schieberegister benötigt, diese Decodierschaltungen leicht in der empfindlichen Zone integrierbar, da sie von Transistoren MOS in Reihe oder parallel gebildet werden, wobei diese Transistoren leicht mit 1 Transistor pro Pixel integrierbar sind.
Des weiteren ist das Reparaturverfahren für fehlerhafte Pixel, das bei der Vorrichtung der Erfindung verwendet wird, ebenfalls interessant, technisch fehlerhafte Punkte zu integrieren, wenn diese Punkte leicht lokalisierbar sind, d.h., wenn diese Punkte isoliert oder ausgerichtet sind, was sehr häufig der Fall bei technischen Fehlern ist.

Claims

1. Vorrichtung zur großdimensionierten Bildaufnahme oder -wiedergabe, umfassend eine Vielzahl von Bildaufnahme- oder Wiedergabematrizen, sensible Elemente (10) enthalten, durch Konditionierungsschaltungen mit leitenden Zeilen (4) und Spalten (6) verbunden, ihrerseits selbst mit Adressierungsschaltungen (12, 14) der genannten Matrizen verbunden,

dadurch gekennzeichnet,

daß diese Matrizen Rand an Rand zusammengefügt sind, wobei die Adressierungsschaltungen und die Konditionierungsschaltungen einer Matrix auf einem von der Matrix unterschiedlichen Halbleitermaterial integriert sind und in Zonen angeordnet sind, die sich unter den sensiblen Elementen der besagten Matrix befinden, und jede dieser Zonen einerseits eine aktive Zone (N1) umfaßt, die eine Konditionierungsschaltung (8) und einen Teil einer leitenden Zeile und einer leitenden Spalte enthält, dem genannten sensiblen Element zugeordnet, und andererseits eine inaktive Zone (N2), und die Adressierungsschaltungen der Matrix wenigstens teilweise in besagte inaktive Zonen integriert sind, dadurch, daß bestimmte aktive Zonen inaktiv gemacht werden durch Zerstörung ihrer jeweiligen Konditionierungsschaltung, die Adressierungsschaltungen der Matrix wenigstens teilweise in diese inaktiv gemachten Zonen integriert sind, und dadurch, daß sie Einrichtungen zum Wiederherstellen von Daten umfaßt, die den sensiblen Elementen zugeordnet sind, die zu einer inaktiv gemachten Zone gehören, wobei man diese Daten durch den Mittelwert der Daten erhält, die von den einer aktiven Zone zugeordneten, benachbarten sensiblen Elementen stammen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inaktive Zone eines sensiblen Elements zusammengefügt wird mit wenigstens eine anderen inaktiven Zone, um wesentlich größere inaktive Zonen zu schaffen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inaktiv gemachte Zone eines sensiblen Elements mit wenigstens einer anderen inaktiv gemachten Zone zusammengefügt wird, um wesentlich größere inaktive Zonen zu schaffen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressierungsschaltungen der Matrizen unterteilt sind in Adressier-Teilschaltungen, integriert in mehrere inaktive Zonen und/oder inaktiv gemachte Zonen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizen eine geätzte Metallschicht umfassen, die einen Teil der Rückseite dieser Matrizen bedeckt und eine elektrische Verbindung dieser Matrizen sicherstellt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizen metallisierte Löcher enthalten, die diese Matrizen durchqueren und eine elektrische Verbindung dieser Matrizen sicherstellen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die metallisierten Löcher sich in einer inaktiv gemachten Zone der Matrix befinden.