NL194019C

NL194019C - Foto-elektrisch omzettingssysteem.

Info

Publication number: NL194019C
Application number: NL9301774A
Authority: NL
Inventors: Hiroyasu Yamada
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1993-10-14
Publication date: 2001-04-03
Also published as: KR940010363A; KR0133646B1; NL194019B; US5461419A; NL9301774A

Description

1 194019

Foto-elektrisch omzettingssysteem

De uitvinding heeft betrekking op een foto-elektrisch omzettingssysteem, omvattende een aantal foto-sensoren, waarbij elke foto-sensor is voorzien van een foto-elektrische omzettingshalfgeleider, een bovenste 5 en benedenste poortelektrode, een ingangselektrode en een uitgangselektrode.

Een dergelijke totosensor met TFT-structuur is door de uitvinder van deze aanvrage voorgesteld en is aan de openbaarheid prijsgegeven in Japanse octrooiaanvrage KOKAI publicatie nr. 3-82171, en deze wordt schetsmatig toegelicht onder verwijzing naar figuren 14 en 15.

Als een foto-elektrische omzettingsinrichting zijn een MOSFET-fotocel en fotodiode die gebruik maken 10 van monokristallijn silicium, amorf silicium, polykristallijn silicium of dergelijke bekend. Een CCD is goed bekend in de techniek als een systeem voor het overdragen van in de siliciummassa opgewekte ladingen door toepassing van licht door aftasting van een elektrisch veld. Ten gevolge van de ladingsoverdracht binnen de massa kan in dit systeem een zogenaamde dunne halfgeleiderfilmafzettingstechniek voor het vormen van een foto-elektrische omzettingsinrichting op het isolerende substraat niet worden gebruikt en is 15 dit systeem niet geschikt voor een foto-inrichting met grote oppervlakte. Verder lekken, wanneer verlichting-slicht intens is, surplusladingen uit een beeldelementgebied naar het naburige beeldelementgebied waardoor een veegverschijnsel of vertroebelingsverschijnsel, dat een beeldelement met zwart niveau als een witachtig beeldelement wordt waargenomen, wordt veroorzaakt.

Een oppervlaktetype fotoreeks kan worden gevormd door het in een matrixvorm op het isolerende 20 substraat inrichten van foto-elektrische omzettingsinrichtingen die zijn gevormd door fotodiodes of MOS-fotocellen. In dit geval worden in de respectieve foto-elektrische omzettingsinrichtingen opgeslagen ladingen door toepassing van verlichtingslicht sequentieel afgeleid op van tevoren ingestelde tijdstippen door het bewerkstelligen van het aftastbedrijf in de horizontale en verticale richting. De afgeleide lading wordt versterkt door een videoversterker en onderworpen aan het A/D-omzettingsproces. Dan wordt gradatie-25 weergave bewerkstelligd in overeenstemming met het resultaat van het A/D-omzettingsproces. Aangezien dit type in een grote oppervlaktevorm kan worden gemaakt en elk beeldelementgedeelte kan worden gemaakt in een eilandvorm die onafhankelijk van het naburige beeldelementgebied is, kan het vertroebelingsverschijnsel en veegverschijnsel worden voorkomen. Teneinde in de fotodiode of MOS-fotocel opgewekte ladingen uit te lezen door toepassing van verlichtingslicht, is het noodzakelijk om de lading te 30 versterken en deze dan aan de A/D-omzetting te onderwerpen.

Figuur 14 uit de Japanse octrooiaanvrage 3-82171 is een vergroot aanzicht in doorsnede van een TFT-fotosensor 1. De fotosensor 1 heeft een structuur die een benedenste poortelektrode 3 heeft, benedenste poortisolerende film 4, foto-elektrische omzettingshalfgeleiderlaag 5 die van amorf silicium is gevormd, toevoerelektrode 6, afvoerelektrode 7, bovenste poortisolerende film 8 en bovenste poortelektrode 35 9, die in deze volgorde zijn gelamineerd op een transparant glazen substraat 2. De bovenste poortelektrode 9 en bovenste poortisolerende film 8 zijn transparant, De toevoerelektrode 6 en afvoerelektrode 7 zijn van elkaar gescheiden, zodat licht kan worden uitgestraald op dat gedeelte van de halfgeleiderlaag 5, dat tussen de randgedeelten van de elektroden ligt. Verlichtingslicht L wordt uitgestraald vanaf de zijde van de bovenste poortelektrode 9 van de fotosensor 1. De werking van de fotosensor 1 wordt onder verwijzing naar 40 figuur 15 toegelicht.

Figuur 15 laat karakteristieke krommen zien, die de betrekking tonen tussen een afvoerstroom lD en een bovenste poortspanning VTG die wordt aangelegd aan de bovenste poortelektrode 9 onder gebruikmaking van de aanwezigheid en afwezigheid van het verlichtingslicht L als parameters in een omstandigheid dat een benedenste poortspanning VBG=+20 V aan de benedenste poortelektrode 3 wordt aangelegd en een 45 afvoerspanning Vd=+10 V tussen de toevoerelektrode 6 en de afvoerelektrode 7 wordt aangelegd. In figuur 15 geeft de karakteristieke kromme Cc een geval aan zonder verlichting en geeft de karateristieke kromme CL een geval aan van verlichting.

In het geval van geen verlichting, worden n-kanalen gevormd in zowel de bovenste als benedenste oppervlaktelagen van de halfgeleiderlaag 5, wanneer de bovenste poortspanning Vtg =+40 V. Als een 50 resultaat kan een afvoerstroom lD van verscheidene tientallen micro-ampère worden verkregen. De afvoerstroom lD wordt kleiner wanneer de bovenste poortspanning VTg lager wordt, en wordt kleiner dan 10'14 A, wanneer de bovenste poortspanning VTG bij benadering gelijk aan -20 V wordt. Dit wordt beschouwd zo te zijn omdat de in het benedenste oppervlak van de halfgeleiderlaag 5 door aanlegging van de benedenste poortspanning VBG=+20 V gevormde n-kanaal wordt opgeheven door aanlegging van de 55 bovenste poortspanning VTe=-20 V. In het geval van verlichting vloeit een afvoerstroom lD, die zo groot is als verscheidene tientallen micro-ampère zoals in het geval van geen verlichting ten tijde van aanlegging van de bovenste poortspanning VTG=+40 V zoals mocht worden verwacht. In tegenstelling tot het geval van 194019 2 geen verlichting, zal de afvoerstroom iD niet beduidend worden gereduceerd, wanneer de bovenste poortspanning ^TG wordt verlaagd en zal een stroom van bij benadering 1 micro-ampère vloeien, zelfs wanneer de bovenste poortspanning VTG tot -40 V wordt verlaagd. Daardoor kan in de fotosensor 1 een uitstekende karakteristiek worden verkregen, waarbij de verhouding van een stroom (lichtstroom) in het 5 geval van verlichting tot een stroom (donkerstroom) in het geval van geen verlichting op een getal met zeven cijfers is ingesteld.

Zelfs in de hierboven beschreven fotosensor kan echter alleen de signaal/ruisverhouding worden vergroot, en is het, net zoals bij de conventionele fotodiode en MOS-fotocel, teneinde opgeslagen ladingen uit te lezen, vereist de lading te versterken door gebruik van een video-versterker en deze te onderwerpen 10 aan het A/D-omzettingsproces. Als een resultaat wordt de aftastversterker gecompliceerd in opbouw gemaakt en kan de aftastversterker bij de huidige stand niet worden gevormd zonder een monokristallijne massa te gebruiken en wordt deze kostbaar en groot van formaat.

Deze uitvinding is gemaakt in de hierboven beschreven situaties en een doel van deze uitvinding is om te voorzien in een nieuw foto-elektrisch omzettingssysteem dat kan worden ontworpen om een stroom te 15 detecteren, die in de foto-elektrische omzettingsinrichting wordt opgewekt door toepassing van verlichtings-licht, door gebruik van een schakeling met eenvoudige opbouw.

In overeenstemming met de onderhavige uitvinding is er voorzien in een foto-elektrisch omzettingsysteem waarin de uitgangselektrode van elke fotosensor met een aardpotentiaal is verbonden, en het systeem verder een met de bovenste poortelektroden van een aantal van de fotosensoren verbonden stuurleiding 20 omvat, een aantal signaalleidingen, waarbij elke signaalleiding is verbonden met de ingangselektroden van een aantal van de fotosensoren, een schakelinrichting voor het vóór toepassing van verlichtingslicht aan de signaalleidingen toevoeren van een vooroplaadspanning, en voor het na toepassing van het verlichtingslicht uitlezen van een op elk van de signaalleidingen vastgehouden overblijvende spanning, en een tijdmeet* inrichting voor het meten van een tijd van de op elk van de signaalleidingen vastgehouden overblijvende 25 spanning om vanaf een van tevoren bepaalde hoogniveauspanning in een van tevoren bepaalde laag-niveauspanning te veranderen.

Tevens wordt voorzien in een werkwijze voor het omzetten van een energlebundel met behulp van een foto-elektrisch omzettingssysteem volgens de uitvinding, met het kenmerk, dat deze een voorbereidingsstap omvat voor het voorbereiden van de fotosensor voor het opwekken van een secundair signaal door 30 toepassing van de energiebundel, een verlichtingsstap voor het toepassen van de energiebundel op de fotosensor, een secundaire signaalopwekkingsstap voor het de fotosensor doen opwekken van het secundaire signaal van een grootte die overeenkomt met de intensiteit van de energiebundel, een meetstap voor het meten van de tijd die het secundaire signaal nodig heeft om een van tevoren ingestelde waarde in een andere van tevoren ingestelde waarde te veranderen, en een omzettingsstap voor het afleiden van een 35 meetresultaat uit de meetstap, waarbij een uitgangssignaal overeenkomt met de energiebundel op basis van het meetresultaat in de meetstap, en het afgeven ervan.

Aanvullende doelen en voordelen van de uitvinding zullen worden uiteengezet in de beschrijving die volgt. De doelen en voordelen van de uitvinding kunnen worden verwezenlijkt en verkregen door middel van de middelen en combinaties die in het bijzonder in de aangehechte conclusies zijn uiteengezet.

40 Volledigheidshalve wordt hier verwezen naar de Nederlandse octrooiaanvrage NL 9301775 van aanvraagster met dezelfde rang waarin een fotosensor wordt beschreven.

De begeleidende tekening, die is opgenomen in en deel uitmaakt van de beschrijving, illustreert thans de voorkeur hebbende uitvoeringsvormen van de uitvinding en dient samen met de hierboven gegeven 45 algemene beschrijving en de hieronder gegeven gedetailleerde beschrijving van de de voorkeur hebbende uitvoeringsvormen om de principes van de uitvinding toe te lichten.

Figuur 1 is een vergroot aanzicht in doorsnede van een TFT-fotosensor die in een fotosensorsysteem in overeenstemming met een eerste uitvoeringsvorm van deze uitvinding wordt gebruikt; figuur 2 is een schema dat een vervangingsschakeling van de in figuur 1 getoonde fotosensor laat zien en 50 een werkwijze voor het aansturen van de fotosensor illustreert; figuur 3 is een schakelschema dat de toestand voor het uitlezen van een uitgangssignaal VU1T van de in figuur 1 getoonde fototransistor laat zien; figuur 4 is een grafiek van een karakteristieke kromme die de betrekking tussen het uitgangssignaal Vuit en de tijd laat zien na de verlichting, waarbij de verlichtingssterkte van het verlichtingslicht L als een 55 parameter wordt gebruikt; figuur 5 is een conceptioneel aanzicht voor het illustreren van de werking van de in figuur 1 getoonde fotosensor; 3 194019 . figuur 6 is een grafiek van een karakteristiek die de betrekking tussen het op de fotosensor toegepaste verlichtingslicht L is en de tijd die het uitgangssignaal VU!T van de fotosensor nodig heeft, om te worden geïnverteerd; figuur 7 is een blokschema van de totale schakeling, dat de eerste uitvoeringsvorm van een foto-5 elektrisch omzettingssysteem in overeenstemming met deze uitvinding laat zien; figuur 8 is een schema dat concreet een beeldelementgedeelte-aanstuurschakeling en een sensorsectie laat zien, die in figuur 7 zijn getoond; figuur 9 is een tijddiagram dat de betrekking tussen aan verscheidene gedeelten van de sensorsectie van figuur 8 aangelegde signalen en een uitgangssignaal laat zien; 10 figuur 10 is een blokschema van de totale schakeling, dat een tweede uitvoeringsvorm van een foto-elektrisch omzettingssysteem in overeenstemming met deze uitvinding laat zien; figuur 11 is een schema dat concreet een beeldelementgedeelte-aanstuurschakeling en een sensorsectie laat zien, die in figuur 10 zijn getoond; figuur 12 is een tijddiagram dat de betrekking tussen aan verscheidene gedeelten van de sensorsectie 15 van figuur 11 aangelegde signalen en een uitgangssignaal laat zien; figuur 13 is een representatief weergeefpatroonschema voor het illustreren van de werking van het foto-elektrische omzettingssysteem dat wordt bewerkstelligd om een hoeveelheid verlichtingslicht te detecteren door gebruik van het in figuur 10 getoonde foto-elektrische omzettingssysteem; figuur 14 is een vergroot aanzicht in doorsnede dat een voorbeeld van een in het conventionele 20 foto-elektrische omzettingssysteem gebruikte fotosensor laat zien; en figuur 15 is een karakteristiekenschema dat de karakteristiek tussen de bovenste poortspanning VTG en de afvoerstroom lD ten tijde van verlichting en geen verlichting in de in figuur 14 getoonde fotosensor laat zien.

25 Nu zullen er uitvoeringsvormen van deze uitvinding onder verwijzing naar de begeleidende tekening worden beschreven.

Figuren 1 tot en met 9 illustreren een uitvoeringsvorm van een fotosensorsysteem en fotosensoren die in het fotosensorsysteem worden gebruikt.

Zoals in figuur 1 is getoond, heeft een fotosensor 10 een basisstructuur die wordt verkregen door het 30 combineren van een geïnverteerd gestapeld type dunne filmtransistor en een coplanair type dunne filmtransistor, waarbij de halfgeleiderlagen daarvan als een enkele laag zijn gevormd.

Dat wil zeggen dat de fotosensor 10 een benedenste poortelektrode 13 heeft, die is gevormd op een transparant isolerend substraat 12 dat van glas of dergelijke is gevormd, en een benedenste poortisolerende film 14 die is gevormd van siliciumnitride (SiN) om de benedenste poortelektrode 13 te bedekken, die van 35 isolerend materiaal is gemaakt. Een halfgeleiderlaag 15 is in positie boven de benedenste poortelektrode 13 gevormd om te liggen tegenover de benedenste poortelektrode 13, en de halfgeleiderlaag 15 is gevormd van i-type amorf silicium (i-a-Si). Een toevoerelektrode 16 en een afvoerelektrode 17 zijn gevormd Mn beide zijden van de halfgeleiderlaag en in posities op de halfgeleiderlaag 15 om tegenover elkaar te liggen met een van tevoren ingestelde afstand daartussen ingesteld, en de toevoerelektrode 16 en de afvoer-40 elektrode 17 zijn verbonden met de halfgeleiderlaag 15 via respectieve n+-siliciumlagen 21 en 22 die zjin gevormd van amorf silicium waarin doteerstof, zoals fosfor, is gediffundeerd. Een benedenste transistor (geïnverteerd gestapeld type dunne filmtransistor) is door de hierboven beschreven elementen opgebouwd.

De toevoerelektrode 16, afvoerelektrode 17 en een gedeelte van de halfgeleiderlaag 15 dat ligt tussen de toevoerelektrode 16 en afvoerelektrode 17 zijn bedekt met een transparante bovenste poortisolerende film 45 18 die is gevormd van siliciumnitride, en een bovenste poortelektrode 19 is gevormd op de film 18 in een positie om te liggen tegenover de benedenste poortelektrode 13. De bovenste poortelektrode 19 is gevormd van een lichtafschermend materiaal met een kleinere breedte dan de lengte van een gedeelte van de halfgeleiderlaag 15 dat ligt tussen de toevoerelektrode 16 en de afvoerelektrode 17, teneinde een deel van het centrale gebied van de halfgeleiderlaag 15 tussen de toevoerelektrode 16 en de afvoerelektrode 17 te 50 bedekken. Een transparante bekledingsfilm 23, die is gevormd van siliciumnitride, is gevormd om de bovenste poortelektrode 19 en de bovenste poortisolerende film 18 te bedekken, teneinde ze te beschermen. Een bovenste transistor (coplanaire transistor) is opgebouwd door de bovenste poortelektrode 19, bovenste poortisolerende film 18, halfgeleiderlaag 15, toevoerelektrode 16 en afvoerelektrode 17.

Zoals in figuur 1 is getoond, wordt in deze uitvoeringsvorm verlichtingslicht L vanaf de zijde van de 55 bovenste poortelektrode 19 toegepast en wordt het verlichtingslicht L op de halfgeleiderlaag 15 toegepast via de bovenste poortisolerende film 23, maar wordt het verlichtingslicht afgeschermd door de bovenste poortelektrode 19.

194019 4

De fotosensor 10 is bijvoorbeeld zodanig gevormd, dat de benedenste poortelektrode 131 00 nm dik is, de benedenste poortisolerende film 14 2 00 nm dik is, de halfgeleiderlaag 15 1 50 nm dik is, de toevoer-elektrode 16 en afvoerelektrode 17 50 nm dik zijn, de ohmse contactlagen 21 en 22 25 nm dik zijn, de bovenste poortisolerende film 18 2 00 nm dik is, de bovenste poortelektrode 19 50 nm dik is, en een 5 afstand tussen de toevoerelektrode 16 en de afvoerelektrode 17 op de halfgeleiderlaag 15 bijvoorbeeld op 7 pm is ingesteld, en de bovenste poortelektrode 19 is gevormd met een kleinere breedte dan 7 pm.

Vervolgens zal de werking worden toegelicht.

Het vervangingsschema van de fotosensor 10 is in figuur 2 getoond. In figuur 2 geeft VTG een bovenste poortspanning aan, die aan de bovenste poortelektrode 19 wordt aangelegd, en geeft VBG een benedenste 10 poortspanning aan, die aan de benedenste poortelektrode 13 wordt aangelegd. Wanneer een positieve spanning, bijvoorbeeld VBG=+10 V aan de benedenste poortelektrode 13 van de fotosensor 10 wordt aangelegd, om een n-kanaal in de benedenste transistor te vormen, en een positieve afvoerspanning, bijvoorbeeld +10 V tussen de toevoerelektrode 16 en de afvoerelektrode 17 wordt aangelegd, worden elektronen vanaf de zijde van de toevoerelektrode 16 toegevoerd, hetgeen aldus tot gevolg heeft dat een 15 stroom vloeit. In deze toestand werkt, indien een negatieve spanning met een niveau voor het doen verdwijnen van het kanaal door een elektrisch veld, dat tot stand wordt gebracht door de benedenste poortelektrode 13, bijvoorbeeld VTG=-20 V, aan de bovenste poortelektrode 19 wordt aangelegd, het elektrische veld vanaf de bovenste poortelektrode 19 om de invloed die door het elektrische veld, dat tot stand wordt gebracht door de benedenste poortelektrode 13, aan het kanaalgebied wordt gegeven, te 20 reduceren, en als een resultaat strekt een verarmingslaag zich uit in de dikterichting van de halfgeleiderlaag 15 om het n-kanaal af te knijpen, Op dit moment worden, indien verlichtingslicht L aan de zijde van de bovenste poortelektrode 19 wordt toegepast, elektrongatparen opgewekt in een gedeelte van de halfgeleiderlaag 15 aan de zijde van de bovenste poortelektrode 19. In dit geval worden, aangezien VTG=-20 V aan de bovenste poortelektrode 19 wordt aangelegd, geïnduceerde elektrongatparen in het kanaalgebied 25 opgeslagen om het door de bovenste poortelektrode 19 tot stand gebrachte elektrische veld te doen verdwijnen. Om deze reden wordt een n-kanaal gevormd in het kanaalgebied van de halfgeleiderlaag 15, hetgeen tot gevolg heeft dat een stroom vloeit. In dit geval varieert een stroom (waarnaar hierna zal worden verwezen als een afvoerstroom) lDS die vloeit tussen de toevoerelektrode 16 en de afvoerelektrode 17 in overeenstemming met een hoeveelheid verlichtingslicht L.

30 Aldus kan, aangezien het elektrische veld vanaf de zijde van de bovenste poortelektrode 19 wordt gestuurd om vorming van een door het elektrische veld vanaf de zijde van de benedenste poortelektrode 13 te vormen kanaal en afknijping van het n-kanaal te voorkomen, de afvoerstroom lDS die vloeit ten tijde van geen lichtverlichting tot een uitermate kleine waarde, bijvoorbeeld bij benadering 10'14 A, worden onderdrukt. Als een resultaat kan in de fotosensor 10 een verschil tussen de afvoerstroom ten tijde van verlichting 35 en de afvoerstroom ten tijde van geen verlichting voldoende groot worden gemaakt, en varieert de versterkingsfactor van de benedenste transistor met een hoeveelheid verlichtingslicht en kan de signaal/ ruisverhouding groot worden gemaakt.

Verder worden in de fotosensor 10, indien de bovenste poortelektrode 19 bijvoorbeeld is ingesteld op VTG=0 V in een toestand dat een spanning VBG=+10 V aan de benedenste poortelektrode 13 wordt 40 aangelegd, gaten uit het invangniveau tussen de halfgeleiderlaag 15 en de bovenste poortisolerende film 18 afgevoerd, teneinde het opfrïsbedrijf te bewerkstelligen, dat wil zeggen het terugzetbedrijf. Specifieker is, wanneer de fotosensor 10 continu wordt gebruikt, het invangniveau tussen de halfgeleidertaag 15 en de bovenste poortisolerende film 18 gevuld met gaten die zijn opgewekt door verlichting en gaten die vanuit de afvoerelektrode 17 zijn geïnjecteerd, de kanaalweerstand in de geen-verlichtingstoestand klein, en neemt de 45 afvoerstroom toe ten tijde van geen verlichting. Daarom wordt 0 V aan de bovenste poortelektrode 19 aangelegd om de gaten af te voeren, waarbij aldus het terugzetbedrijf wordt bewerkstelligd.

Verder wordt, wanneer geen positieve spanning aan de benedenste poortelektrode 13 in de fotosensor 10 wordt aangelegd, geen kanaal in de benedenste transistor gevormd, zodat geen afvoerstroom zal vloeien, zelfs niet wanneer wordt verlicht, waardoor een niet-selectietoestand wordt ingesteld. Dat wil 50 zeggen dat de fotosensor 10 in de selectietoestand en niet-selectietoestand kan worden ingesteld door het sturen van de aan de benedenste poortelektrode 13 aangelegde benedenste poortspanning νΒβ· Verder worden, wanneer VTG=0 V aan de bovenste poortelektrode 19 wordt aangelegd in de niet-selectietoestand, gaten vanaf het invangniveau tussen de halfgeleiderlaag 15 en de bovenste poortisolerende laag 18 afgevoerd om op dezelfde manier als hierboven beschreven het terugstelbedrijf te bewerkstelligen.

55 Aldus kan de fotosensor 10 in de aftasttoestand en terugzettoestand worden ingesteld door het sturen van de spanning VTG, die aan de bovenste poortelektrode 19 wordt aangelegd, op bijvoorbeeld 0 V en -20 V en de selectietoestand en niet-selectietoestand sturen door het sturen van de aan de benedenste poort- 5 194019 elektrode 13 aangelegde spanning VBe op bijvoorbeeld 0 V en +10 V. Aldus kan de fotosensor 10 worden bedreven als een fotosensor die zowel de fotosensorfunctie als de selectietransistorfunctie heeft door het sturen van de aan de bovenste poortelektrode en benedenste poortelektrode aangelegde spanningen.

De uitgangskarakteristiek, zoals in figuur 4 getoond, kan worden verkregen door het controleren van het 5 uitgangssignaal Vurr van de fotosensor 10 terwijl het verlichtingslicht L wordt veranderd, waarbij aan de fotosensor 10 spanningen worden aangelegd, zoals in figuur 3 zijn getoond.

Dat wil zeggen, dat zoals in figuur 3 getoond, een belastingsweerstand 25 van 10 mega-ohm is verbonden met de afvoerelektrode 17 van de fotosensor 10, een afvoerspanning VD=+10 V is aangelegd aan de afvoerelektrode 17 via de belastingsweerstand 25 en een benedenste poortspanning VBG=+10 V is 10 aangelegd aan de benedenste poortelektrode 13. Het wordt aangenomen dat de terugzettoestand en aftasttoestand selectief kunnen worden ingesteld door het aanleggen van een bovenste poortspanning VTG=0 V of -20 V aan de bovenste poortelektrode 19. Indien de bovenste poortspanning VTG wordt veranderd van 0 V in -20 V wordt de fotosensor 10 in de aftasttoestand ingesteld, maar wordt zoals in figuur 5 is getoond, een verarmingslaag in het centrale gedeelte van de halfgeleiderlaag 15 gevormd om het 15 n-kanaal af te knijpen. Aangezien deze toestand een kanaal-uitschake(toestand is, wordt het uitgangssignaal VUIT van de fotosensor 10 ingesteld op bij benadering +10 V, die dezelfde is als de afvoerspanning VD zoals in figuur 4 is getoond. Op dit moment worden, indien het verlichtingslicht L wordt toegepast, elektrongat-paren in de halfgeleiderlaag 15 opgewekt, zoals in figuur 5 is getoond, en bewegen gaten in de geïnduceerde elektrongatparen naar het afvoergebied D en toevoergebied S, zoals door pijlen in figuur 5 is 20 aangegeven, en bewegen elektronen naar de benedenste poortelektrode 13. In dit geval wordt, aangezien het verlichtingslicht L wordt afgeschermd door de bovenste poortelektrode 19, zoals in figuur 1 is getoond, een verarmingslaag gevormd in het centrale gebied van het kanaalvormingsgebied dat wordt afgeschermd door de bovenste poortelektrode 19, zoals in figuur 5 is getoond, op het moment dat het verlichtingslicht wordt toegepast. Wanneer een hoeveelheid ladingsdragers van de elektrongatparen toeneemt, bewegen de 25 ladingsdragers geleidelijk in de verarmingslaag om het afknijpgebied te vullen, zoals is getoond door pijlen in figuur 5, en wanneer de ladingsdragers het afknijpgebied doordringen, wordt het uitgangssignaal VUIT van de fotosensor 10 abrupt geïnverteerd.

Een hoeveelheid van de door toepassing van het verlichtingslicht L geïnduceerde elektrongatparen varieert met de verlichtingsintensiteit van het verlichtingslicht L, en wanneer de verlichtingssterkte groter is, 30 neemt een hoeveelheid van de elektrongatparen toe en wordt de tijd die het uitgangssignaal Vurr van de fotosensor 10 nodig heeft om te worden geïnverteerd, dienovereenkomstig korter. Nu zal de betrekking tussen de waarde van het uitgangssignaal Vurr en de tijd die het uitgangssignaal VUIT nodig heeft om te worden geïnverteerd, wanneer de verlichtingssterkte van het verlichtingslicht L wordt veranderd in de fotosensor 10 van figuur 3 gecontroleerd. Zoals is getoond door de karakteristieke kromme E die wordt 35 verkregen wanneer de verlichtingssterkte 40 lux is, de karakteristieke kromme D die wordt verkregen wanneer de verlichtingssterkte 50 lux is, de karakteristieke kromme C die wordt verkregen wanneer de verlichtingssterkte 90 lux is, de karakteristieke kromme B die wordt verkregen wanneer de verlichtingssterkte 160 lux is, en de karakeristieke kromme A die wordt verkregen wanneer de verlichtingssterkte 500 lux is, die in figuur 4 zijn getoond, wordt het begrepen dat de tijd waarin de waarde van het uitgangssignaal Vurr 40 abrupt wordt verlaagd, korter wordt wanneer de verlichtingssterkte van het verlichtingslicht L intenser wordt. Een karakteristieke kromme, zoals in figuur 6 is getoond, kan worden verkregen door het uitzetten van de kromme, die de betrekking tussen de tijd die het uitgangssignaal VU)T nodig heeft om te worden geïnverteerd en de verlichtingssterkte die wordt verkregen als het resultaat van de hierboven beschreven experimenten en een grafiek te tekenen. Dat wil zeggen dat het duidelijk wordt ingezien aan de hand van figuur 6 45 dat een constante betrekking zoals aangegeven door de kromme ligt tussen de verlichtingssterkte van het verlichtingslicht L dat wordt toegepast op de fotosensor 10 en de tijd die het uitgangssignaal VurT van de fotosensor 10 nodig heeft om te worden geïnverteerd.

Daardoor wordt het mogelijk om de verlichtingssterkte van het op de fotosensor 10 toegepaste verlichtingslicht L te detecteren door het meten van de tijd die het uitgangssignaal Vurr nodig heeft om te 50 worden geïnverteerd door het benutten van de betrekking tussen de verlichtingsstarttijd en de tijd die het uitgangssignaal VUIT nodig heeft om te worden geïnverteerd en het afleiden van een gradatiesignaal op basis van de voor inversie benodigde tijd.

Figuren 7 tot en met 9 laten een voorbeeld van een fotosensorsysteem zien, dat een gradatiesignaal kan afleiden door het benutten van de eigenschap van de fotosensor 10.

55 In figuur 7 is een fotosensorsysteem 30 voorzien van een beeldelementgedeelte-aanstuurschakeling 31, sensorsectie 32, kloksignaal-generator 33, tellerschakeling 34 en gegevensverwerkingsinrichting 35.

Zoals in figuur 8 is getoond, is een groot aantal fotosensoren 10 in een matrixvorm in de sensorsectie 32 194019 6 ingericht en zijn n-de en (n+1)-de totosensoren 10 die in de rijrichting zijn ingericht en m-de en (m+1)-de fotosensoren 10 die in de kolomrichting zijn ingericht, in figuur 8 getoond. In de in figuur 8 getoonde fotosensor 10 geeft TG een bovenste poort aan, geeft BG een benedenste poort aan, geeft S een toevoer aan en geeft D een afvoer aan. In elk van de fotosensoren 10 is de bodempoort BG ervan verbonden met 5 een overeenkomstige van aanstuurleidingen 36 die in de rijrichting zijn gerangschikt en is de afvoer D daarvan verbonden met een overeenkomstige van signaalleidingen 37 die in de kolomrichting zijn gerangschikt.

Zoals in figuur 8 is getoond, is de beeldelementgedeelte-aanstuurschakeling 31 voorzien van een rij-adresdecodeerschakeling 38 die een verticale aftastschakeling is, die is verbonden met de aanstuur-10 leidingen 36 van de sensorsectie 32, en een kolomschakelaar 39 die een horizontale aftastschakeling is, die is verbonden met de signaalleidingen 37 van de sensorsectie 32. De rij-adresdecodeerschakeling 38 legt benedenste poortspanningen aan de benedenste poorten BG van de fotosensoren 10 aan, die in de respectieve rijen zijn gerangschikt, via de overeenkomstige aanstuurleidingen 36. Aan de kolomschakelaar 39 wordt aan afvoerspanning <j>d aangelegd via een optrekweerstand 41 en een uitgangssignaal Vurr wordt 15 afgegeven door de kolomschakelaar 39 via een buffer 42. Dat wil zeggen dat de optrekweerstand 41 in serie is verbonden met de signaalleidingen 37 en een waarde van de weerstandsverhouding met de uitgangsweerstand van elk van de fotosensoren 10 als ingangssignaal aan de buffer van de eerstvolgende trap wordt toegevoerd. Verder is, ofschoon dit niet in figuur 8 is getoond, de beelcfelementgedeelte-aanstuurschakeling 31 voorzien van een spanningsaanleggingsschakeling voor hëTaanleggen van een 20 bovenste poortspanning φ,8 aan de bovenste poort TG van de fotosensor 10 en is de afvoer S van de fotosensor 10 geaard.

De kloksignaalgenerator 33 is voorzien van een oscillatie-schakeling en een frequentiedeeischakeling, en een terugzetsignaal en een kloksignaal met van tevoren ingestelde frequenties worden door de kloksignaalgenerator 33 aan de beeldelementgedeelte-aanstuurschakeling 31 en tellerschakeling 34 afgegeven. De 25 beeldelementgedeelte-aanstuurschakeling 31 geeft een bovenste poortspanning φ,8 en een benedenste poortspanning φ„8 als een aftastsignaal en een terugzetsignaal af aan de sensorsectie 32 in overeenstemming met het kloksignaal en terugzetsignaal die worden toegevoerd vanaf de kloksignaalgenerator 33 om de fotosensoren 10 van de sensorsectie 32 aan te sturen.

Aan de tellerschakeling 34 wordt een uitgangssignaal VUIT vanaf de sensorsectie 32 aangelegd en de 30 tellerschakeling 34 telt een kloksignaal dat als ingangssignaal door de kloksignaalgenerator wordt toegevoerd in een periode vanaf het tijdstip dat een terugzetsignaal als ingangssignaal vanaf de kloksignaalgenerator 33 wordt toegevoerd, totdat een uitgangssignaal Vuit vanaf de sensorsectie 32 wordt geïnverteerd en geeft een telwaardegetal af aan de gegevensverwerkingsinrichting 35.

De gegevensverwerkingsinrichting 35 is voorzien van een CPU (centrale verwerkingseenheid), RAM 35 (direct toegankelijk geheugen) en ROM (uitleesgeheugen), en een tabel die de betrekking tussen de verlichtingssterkte en de tijd die het duurt totdat het uitgangssignaal Vun- wordt geïnverteerd, die in figuur 6 is getoond, of gegevens die de betrekking tussen gradatiegegevens en de tijd die het uitgangssignaal Vu.t neemt om te worden geïnverteerd en een programma voor het fotosensorsysteem 30 zijn voorafgaand in het RAM of ROM opgeslagen. Terwijl het bedrijf van de sensorsectie 32 wordt gestuurd, zoekt de 40 gegevensverwerkingsinrichting 35 het ROM af op basis van het telwaardegetal dat vanaf de tellerschakeling 34 als ingangssignaal is toegevoerd om direct de ingangsgegevens in gradatiegegevens om te zetten of zoekt deze het ROM af op basis van het telwaardegetal om de ingangsgegevens om te zetten in verlichtingssterkte en de verlichtingssterkte in gradatiegegevens om te zetten.

Met de hierboven beschreven schaketingsopbouw worden de selectie/niet-selectietoestand en de 45 aftast/terugzettoestand gestuurd door het sturen van de benedenste poortspanning φ^, bovenste poortspanning φ,9 en afvoerspanning φ„ van elk van de fotosensoren 10 en wordt de tijd, die het uitgangssignaal VU1T van de geselecteerde fotosensor nodig heeft om te worden geïnverteerd, gemeten door gebruik van de tellerschakeling 34 en wordt het telwaardegetal omgezet in gradatiegegevens.

Dat wil zeggen dat de beeldelementgedeelte-aanstuurschakeling 31 een aftastsignaal en terugzetsignaal 50 aan de sensorsectie 32 afgeeft in overeenstemming met het terugzetsignaal en kloksignaal dat door de kloksignaalgenerator 33 wordt afgegeven, en zoals in figuur 9 is getoond, indien de bovenste poortspanning Φ,8 op -20 V is ingesteld en de benedenste poortspanning φ08 op 10 V is ingesteld, nadat de bovenste poortspanning φ,0 van een fotosensor 10 op 0 V is ingesteld om de fotosensor in de terugzettoestand in te stellen, de fotosensor 10 in de geselecteerde toestand en aftasttoestand wordt ingesteld. Indien In deze 55 toestand een afvoerspanning φ0=+10 V aan de respectieve signaalleidingen 37 wordt aangelegd via de kolomschakelaar 39 om het gegevensuitleesbedrijf te bewerkstelligen, varieert de waarde van een uitgangssignaal Vurr in overeenstemming met of verlichtingslicht L wordt toegepast of niet, dat wil zeggen of 7 194019 het heldere tijd of donkere tijd is.

Dat wil zeggen, dat indien het heldere tijd is elektrongatparen in de halfgeleiderlaag 15 van de fotosensor 10 worden geïnduceerd door toepassing van het verlichtingslicht L zoals hiervoor is beschreven en een n-kanaal wordt gevormd in de halfgeleiderlaag 15, waarbij het aldus wordt toegestaan dat een stroom vanaf 5 de afvoer D naar de toevoer S vloeit. Als een resultaat wordt de op de signaalleiding 37 geladen afvoer-spanning φ0 verlaagd en neemt het uitgangssignaal VUIT af met een afneming van de afvoerspanning en wordt dit geïnverteerd, zoals door onderbroken lijnen in figuur 9 is getoond. Zoals is toegelicht onder verwijzing naar figuur 6 heeft de tijd, die is vereist voor inversie, een bepaalde betrekking met de verlich-tingssterkte van verlichtingslicht L Verder wordt, indien het donkere tijd is, de fotosensor 10 niet aan-10 geschakeld, zodat een spanning van +10 V, die de afvoerspanning φ<, is, zoals deze is continu als een uitgangssignaal VUIT wordt afgegeven.

De tellerschakeling 34 telt de periode vanaf het tijdstip dat de toestand is veranderd vanaf de terugzet-toestand tot de aftasttoestand totdat het uitgangssignaal VUIT wordt geïnverteerd en het telwaardegetal wordt aangegeven aan de gegevensverwerkingsinrichting 35. De gegevensverwerkingsinrichting 35 zet het 15 vanaf de tellerschakeling 34 toegevoerde telwaardegetal om in overeenkomstige gradatiegegevens en gebruikt de gegevens als gradatieweergeefgegevens of dergelijke.

Aldus kunnen, aangezien de periode vanaf het tijdstip dat de toestand wordt veranderd van de terugzet-toestand in de aftasttoestand totdat het uitgangssignaal Vurr wordt geïnverteerd, wordt geteld door gebruik te maken van de inversie van het uitgangssignaal VulT van de fotosensor 10 en gradatiegegevens worden 20 afgeleid op basis van het telwaardegetal, deze vrij worden gemaakt van de invloed van ruis in tegenstelling tot het conventionele geval, kan de randschakeling eenvoudig qua opbouw en klein in grootte worden gemaakt, en kunnen nauwkeurige gradatiegegevens worden afgeleid, die overeenkomen met de verlich-tingssterkte van het verlichtingslicht L.

Daarna wordt, wanneer de bovenste poortspanning ptg op 0 V wordt ingesteld, zoals in figuur 9 is 25 getoond, de fotosensor 10 teruggezet. Dan wordt, wanneer de benedenste poortspanning op 0 V is ingesteld, de fotosensor 10 in de niet-selectietoestand ingesteld, en wordt in deze toestand, indien de bovenste poortspanning φ(£) op -20 V is ingesteld, de aftasttoestand ingesteld. In de aftaststoestand wordt de afvoerspanning φ0 op +10 V ingesteld en wordt het uitgangssignaal Vurr op +10 V ingesteld, welke spanning dezelfde is als een uitgangssignaal bij de donkere tijd in de selectietoestand ongeacht of het verlichtingslicht 30 L al dan niet wordt toegepast. Dat wil zeggen dat zelfs indien de bovenste poortspanning φ^ op -20 V is ingesteld om de aftasttoestand in te stellen, de fotosensor 10 in de niet-selectietoestand kan worden ingesteld, ongeacht toepassing van het verlichtingslicht L door het instellen van de benedenste poortspanning φ00 op 0 V. Verder kan, zoals duidelijk kan worden ingezien aan de hand van figuur 9, de terugzettoestand worden ingesteld ongeacht de benedenste poortspanning φ^ door het instellen van de 35 bovenste poortspanning φ,9 op 0 V en kan een uitgangssignaal VUIT van de fotosensor 10 in het gegevens-uitleespróces stabiel worden afgeleid.

In de hierboven beschreven uitvoeringsvorm wordt, zoals in figuur 9 is getoond, de toestandschakel-tempering zodanig bepaald, dat de toestand van de terugzettoestand in de aftasttoestand wordt veranderd nadat de fotosensor 10 in de selectietoestand is ingesteld en toepassing van het verlichtingslicht L reeds is 40 bewerkstelligd op het tijdstip dat de toestand naar de terugzettoestand is geschakeld. De toestandschakel-temperingen en de temperingen van toepassing van het verlichtingslicht L zijn echter niet beperkt tot die, welke in de hierboven beschreven uitvoeringsvorm zijn gebruikt, maar de toestand kan bijvoorbeeld van de niet-selectietoestand naar de selectietoestand worden geschakeld door het instellen van de benedenste poortspanning φ^ op +10 V nadat de aftasttoestand, die in figuur 9 is getoond, is ingesteld. Wanneer het 45 bedrijf van het sturen van de toestandschakeltempering is bewerkstelligd en indien toepassing van het verlichtingslicht L is gestart in een omstandigheid dat de aftasttoestand en niet-selectietoestand zijn ingesteld, beginnen elektrongatparen te worden geïnduceerd in de halfgeleiderlaag 15 in de aftasttoestand en niet-selectietoestand die zijn ingesteld wanneer toepassing van het verlichtingslicht L wordt gestart, zodat een tijdsperiode vanaf de tijd dat de selectietoestand is ingesteld totdat het uitgangssignaal Vurr wordt 50 geïnverteerd, kan worden gereduceerd. Op dit moment kan, indien de tijd vanaf het instellen van de selectietoestand tot de inversie van het uitgangssignaal Vurr wordt geteld door de tellerschakeling 34, tijd voor het telbedrijf van de tellerschakeling 34 worden gereduceerd. In dit geval wordt de tempering van toepassing van het verlichtingslicht L zo bepaald, dat het uitgangssignaal Vurr zal worden geïnverteerd binnen de selectietoestand, zelfs na niet-selectietoestand, wanneer de maximale hoeveelheid verlichtings-55 licht L wordt toegepast.

Verder kan de hierboven beschreven meettijd worden gereduceerd door het doen toenemen van de hoeveelheid verlichtingslicht L.

194019 8

In de hierboven beschreven uitvoeringsvorm wordt een periode vanaf de terugzettijd tot de tijd van inversie van het uitgangssignaal VUIT gemeten, maar dit is niet beperkend en het is mogelijk een tijdsperiode te meten voordat het uitgangssignaal VU(T vanaf een van tevoren ingestelde waarde, bijvoorbeeld 9 V in figuur 4, verandert in een andere van tevoren ingestelde waarde, bijvoorbeeld 2 V in figuur 4, terwijl het 5 verlichtingslicht L wordt toegepast.

Verder kan, aangezien het fotosensorsysteem in overeenstemming met deze uitvinding de tijd meet, die is vereist voor inversie van het uitgangssignaal VU1T om een hoeveelheid verlichtingslicht te detecteren, 2oals hierboven is beschreven, deze uitvinding niet alleen op de in figuur 14 getoonde fotosensor 1 worden toegepast, maar ook op foto-elektrische omzettingsinrichtingen, zoals fotodiodes en MOS-fotocellen die in 10 het algemeen in de stand van de techniek worden gebruikt.

De tijd die is vereist voor inversie van het uitgangssignaal VUIT kan worden gemeten door een eenvoudige werkwijze te gebruiken. De werkwijze wordt hieronder beschreven.

Een in figuur 10 getoond fotosensorsysteem 50 is voorzien van een beeldelementgedeelte-aanstuurschakeling 51, sensorsectie 52, kloksignaalgenerator 53, signaalinversiedetector 54 en gradatie-15 bepalingssectie 55.

De sensorsectie 52 en kloksignaalgenerator 53 zijn dezelfde als die van de eerste uitvoeringsvorm. De beeldelementgedeelte-aanstuurschakeling 51 heef in principe dezelfde opbouw als die van de eerste uitvoeringsvorm, maar ten behoeve van toelichting is de opbouw daarvan, die gedeeltelijk is veranderd, in figuur 11 getoond.

20 De beeldelementgedeelte-aanstuurschakeling 51 is voorzien van een rij-adresdecodeerschakeling 64 die een verticale aftastsschakeling is, die is verbonden met aanstuurleidingen 61 van de sensorsectie 52, een kolomschakelaar 65 die een horizontale aftastschakeling is, die is verbonden met signaalleidingen 62 van de sensorsectie 52, en een bovenste adresdecodeerschakeling 66 die is verbonden met bovenste poortleidingen 63 van de sensorsectie 52.

25 De rij-adresdecodeerschakeling 64 legt benedenste poortspanningen φΒΘ1 tot en met <|>BGn aan de benedenste poortelektroden BG van de fotosensoren 10, die zijn gerangschikt in de respectieve rijen, aan als de respectieve aanstuurleidingen 61.

Aan de kolomschakelaar 65 wordt via een vooroplaadtransistor 67 een afvoerspanning <|>d aangelegd, en een uitgangssignaal VU]T wordt door de kolomschakelaar 65 via een buffer 68 afgegeven. Dat wil zeggen 30 dat de kolomschakelaar 65 een uitgangssignaal van elk van de met de overeenkomstige signaalleidingen 62 verbonden fotosensoren 10 als een uitgangssignaal VU1T afgeeft via de buffer 68, en wel elke keer dat een vooroplaadspanning aan de vooroplaadtransistor 67 wordt aangelegd om de vooroplaadtransistor 67 aan te schakelen.

De bovenste adresdecodeerschakeling 66 legt bovenste poortspanningen φΤβ1 tot en met φΤβη aan de 35 bovenste poortelektrode TG van de fotosensoren 10, die in de respectieve rijen zijn gerangschikt, aan via de overeenkomstige bovenste poortleidingen 63.

De signaalinversiedetector 54 krijgt eveneens een uitgangssignaal VU1T aangelegd vanaf de sensorsectie 52, telt het aantal kloksignalen dat vanaf de kloksignaalgenerator 53 als ingangssignaal wordt toegevoerd in een periode vanaf de tijd dat een terugzetsignaal als ingangssignaal door de kloksignaalgenerator 53 wordt 40 toegevoerd totdat een eerstvolgend terugzetsignaal als ingangssignaal wordt toegevoerd, dat wil zeggen in een aftasttijd τ van de fotosensor 10, zoals later wordt beschreven, en heeft het telwaardegetal en adresgegevens van de fotosensor 10, waarvan het uitgangssignaal VU)T is geïnverteerd, af aan de gradatiebepalingssectie 55.

De gradatiebepalingssectie 55 is voorzien van een CPU (centrale verwerkingseenheid), RAM (direct 45 toegankelijk geheugen) en ROM (uitleesgeheugen) en een tabel die de betrekking aangeeft tussen de tijd (kritische aftasttijd i) die het uitgangssignaal VUIT nodig heeft om te worden geïnverteerd en gradatie-gegevens, en een programma voor het fotosensorsysteem 50 zijn voorafgaand in het RAM of ROM opgeslagen. Terwijl het bedrijf van de sensorsectie 52 wordt gestuurd, zoekt de gradatiebepalingssectie 55 het ROM af op basis van het telwaardegetal dat door de signaalinversiedetector 54 als ingangssignaal is 50 toegevoerd om de ingangsgegevens direct om te zetten in gradatiegegevens en geeft deze de omgezette gradatiegegevens af aan een (niet getoond) beeldgeheugen.

Figuur 12 is een tijddiagram dat een uitgangssignaal en aan verscheidene gedeelten van de foto-sensorenreeks 60 aangelegde spanningen laat zien en het systeembedrijf wordt hieronder onder verwijzing naar figuur 12 verklaard.

55 in het fotosensorsysteem 50 is de benedenste poortspanning φ^Ι van elk van de fotosensoren 10 die met de eerste rij zijn verbonden op 0 V ingesteld en is de bovenste poortspanning φ,β1 op +5 V ingesteld om de fotosensoren terug te zetten en is een vooroplaadspanning φΜ aan de vooroplaadtransistor 67 9 194019 aangelegd gedurende een van tevoren ingestelde tijdsperiode in de terugzettoestand, teneinde afvoer-spanningen <J>d1 tot en met <J>dn aan de respectieve signaalleidingen 62 aan te leggen en aldus de signaal-ieidingen voor op te laden. Daarna wordt de bovenste poortspanning φ,β1 op -20 V ingesteld om de overeenkomstige totosensoren 10 in de aftasttoestand in te stellen en dan wordt de benedenste poort-5 spanning 4>bgl op +10 V ingesteld in de aftasttoestandperiode (aftasttijd τ) om de overeenkomstige totosensoren 10 in de selectietoestand in te stellen. Wanneer de fotosensor 10 in de selectietoestand is ingesteld, wordt het uitgangssignaal VulT daarvan op 0 V ingesteld of op +10 V gehouden in overeenstemming met de lengte van van tevoren ingestelde aftasttijd t1 en een hoeveelheid veriichtingslicht (licht-hoeveelheid) in de aftasttijd t1.

10 Het hierboven beschreven bedrijf wordt herhaaldelijk bewerkstelligd, terwijl sequentieel de benedenste poortspanning en bovenste poortspanning vanaf de bovenste poortspanning φ^Ι en bovenste poortspanning φ,01 in de benedenste poortspanning φ^η en bovenste poortspanning φ,βη wordt veranderd, dat wil zeggen door het sequentieel bedrijven van de in een matrixvorm gerangschikte totosensoren 10 vanaf de eerste tijd naar de n-de rij gedurende dezelfde aftasttijd τ1 voor elke rij, en worden uitgangssignalen Vurr 15 van de met een overeenkomstige van de rijen verbonden fotosensoren 10 sequentieel afgegeven aan de signaaiinversiedetector 54 via de kolomschakelaar 65 en buffer 68.

Nadat het hierboven beschreven bedrijf is bewerkstelligd voor de eerste rij tot en met de n-de rij, wordt de terugzettoestand ingesteld, en wordt dan, zoals in figuur 9 is getoond, de aftasttijd τ ingesteld op aftasttijd \2 die een van tevoren ingestelde tijd korter is dan de aftasttijd τ1, en wordt hetzelfde bedrijf, als 20 hierboven is beschreven, herhaaldelijk bewerkstelligd voor de eerste rij tot en met de n-de rij door gebruik te maken van de aftasttijd \2. Op dit moment verkregen uitgangssignalen Vun- van de fotosensoren 10 worden afgegeven aan de signaaiinversiedetector 54.

Op gelijke wijze wordt hetzelfde bedrijf als hierboven is beschreven herhaaldelijk bewerkstelligd, terwijl sequentieel de aftasttijd met een van tevoren ingestelde tijd wordt gereduceerd en aldus het bedrijf een van 25 tevoren ingesteld aantal keren herhaaldelijk wordt bewerkstelligd. Het aantal herhalingen wordt ingesteld op ten minste een waarde die groter is dan het aantal weer te geven gradatieniveaus.

Aldus detecteert, wanneer uitgangssignalen Vu,·,- van de fotosensoren 10 sequentieeel als ingangssignaal worden toegevoerd aan de signaaiinversiedetector 54, de signaaiinversiedetector 54 dat het uitgangssignaal VurT is geïnverteerd of niet voor elke fotosensor 10, telt deze het kloksignaal dat als ingangssignaal wordt 30 toegevoerd vanaf de kloksignaalgenerator 53 in de aftasttijd τ, en geeft deze het telwaardegetal en adresgegevens van de fotosensor 10, waarvan het uitgangssignaal Vuit is geïnverteerd, af aan de gradatiebepalingssectie 55. Zoals eerder is beschreven, hangt de tijd die het uitgangssignaal Vurr van de fotosensor 10 nodig heeft om te worden geïnverteerd, af van een hoeveelheid op de fotosensor 10 toegepast veriichtingslicht en komt het telwaardegetal dat is verkregen door het tellen van het kloksignaal 35 vanaf de kloksignaalgenerator 53 overeen met een hoeveelheid op de fotosensor 10 toegepast veriichtingslicht.

De gradatiebepalingssectie 55 zoekt de tabel af, die de betrekking aangeeft tussen gradatiegegevens en kritische aftasttijd die in het ingebouwde ROM zijn opgeslagen in overeenstemming met de kleinste van de telwaardegetallen die als ingangssignaal vanaf de signaaiinversiedetector 54 zijn toegevoerd, of het 40 telwaardegetal dat is geselecteerd, wanneer de aftasttijd voor inversie minimaal is, zet het telwaardegetal om in gradatiegegevens en geeft de omgezette gradatiegegevens af aan een (niet getoond) beeldgeheugen.

Aldus wordt een hoeveelheid veriichtingslicht (gradatiegraad) gedetecteerd in overeenstemming met de kritische aftasttijd τ die het uitgangssignaal Vurr van de fotosensor 10 nodig heeft om te worden geïnverteerd door het afwisselend instellen van de fotosensor 10 in de aftasttoestand en de niet-aftasttoestand, het 45 veranderen van de lengte van de aftasttijd τ in de aftasttoestand, en het herhaaldelijk bewerkstelligen van het detectiebedrijf voor het detecteren van de kritische aftasttijd τ die het uitgangssignaal Vurr van de fotosensor 10 nodig heeft om te worden geïnverteerd. Daardoor kan de lichthoeveelheid (gradatiegraad) worden afgeleid in de vorm van een digitaal signaal en kan de lichthoeveelheid (gradatiegraad) precies worden gedetecteerd zonder het voorzien in een versterkingsschakeling in het externe gedeelte. Als een 50 resultaat kan gradatieweergave met hoge precisie worden bereikt.

Figuur 13 Iaat een patroon zien, dat concentrische cirkels van een wit gebied Z^ lichtgrijs gebied Z^, donkergrijs gebied Ζή en zwart gebied Zg heeft, die zijn ingericht in een richting van de buitenomtrek naar het midden. Aannemende dat de concentrische cirkels worden gedetecteerd door gebruik van de fotosensor 50 van deze uitvinding, wordt het bedrijf van de fotosensor 50 toegellcht.

55 Een uitgangssignaal Vurr vanaf de fotosensor 10 dat overeenkomt met het witte gebied ZN wordt gedetecteerd om geïnverteerd te zijn in bijvoorbeeld alle van de detectiebewerkingen vanaf de eerste detectiebewerking (aftasttijd τ,) tot de laatste detectiebewerking (de kortste aftasttijd τΝ). Een uitgangs-

Claims

194019 10 signaal VUIT vanaf de fotosensor 10, dat overeenkomt met het lichtgrijze gebied Z^,, wordt gedetecteerd om geïnverteerd te zijn in bijvoorbeeld alle van de detectiebewerkingen vanaf de eerste detectiebewerking (aftasttijd t1) tot en met de (N-1)-de detectiebewerking (de op een na kortste aftasttijd τΝ_.,). Verder wordt een uitgangssignaal Vun· vanaf de fotosensor 10, dat overeenkomt met het donkergrijze gebied Z, 5 gedetecteerd om geïnverteerd te zijn in bijvoorbeeld de eerste detectiebewerking (aftasttijd t.,) en de tweede detectiebewerking (aftasttijd τ2). Een uitgangssignaal VU1T vanaf de fotosensor 10 dat overeenkomt met het zwarte gebied Z0 wordt gedetecteerd om alleen geïnverteerd te zijn in bijvoorbeeld de eerste detectiebewerking (aftasttijd τ,). Daardoor kan de kortste van de aftasttijden τ die zijn vereist voor detecteren van de inversie van het uitgangssignaal VUIT van elk van de fotosensoren 10 worden behandeld als een 10 hoeveelheid verlichtingslicht dat op de fotosensor 10 is toegepast. In het hierboven beschreven geval wordt τΝ gedetecteerd voor het witte gebied ZN, wordt tN_n gedetecteerd voor het lichtgrijze gebied 2^, wordt τ2 gedetecteerd voor het donkergrijze gebied Z1f en wordt τ, gedetecteerd voor het zwarte gebied Zq, en worden aldus de aftasttijden correct gedetecteerd in een volgorde vanaf het heldere gebied naar het donkere gebied. 15 In het hierboven beschreven geval wordt inversie van het uitgangssignaal van de fotosensor 10 bewerkstelligd in de signaalinversiedetector 54 en telt de signaalinversiedetector 54 het kloksignaa! dat als ingangssignaal wordt toegevoerd vanaf de klokgenerator 53 in de kortste van de aftasttijden τ die zijn vereist voor inversie van het uitgangssignaal van de fotosensor 10 en geeft deze het telresultaat en adresgegevens van de fotosensor 10, waarvan het uitgangssignaal Vuit is geïnverteerd, af aan de 20 gradatiebepalingssectie 55. Verder kan in dit geval het bedrijf van het detecteren van het uitgangssignaal Vurr worden bewerkstelligd, terwijl sequentieel de aftasttijd τ vanaf de kortere tijd naar de langere tijd wordt veranderd. Ook verdient het de voorkeur adequaat de variatietijd van de aftasttijd τ in de respectieve detectiebewerkingen te veranderen, zonder de variatietijd van de aftasttijd % constant te houden, zodat de aftasttijd i kan worden ingesteld om 25 overeen te komen met de gradatieweergave. Zoals hierboven is beschreven, wordt in deze uitvinding de aftasttijd τ, dat wil zeggen de tijd van toepassing van verlichtingslicht op de fotosensor 10 geleidelijk veranderd vanaf bijvoorbeeld de langere tijd naar de kortere tijd, wordt het verlichtingslicht iedere keer dat de aftasttijd wordt ingesteld op de fotosensor 10 toegepast, en wordt een hoeveelheid verlichtingslicht gedetecteerd op basis van de kritische aftasttijd \ 30 voor het uitgangssignaal van de fotosensor dat moet worden geïnverteerd, en kan daardoor gradatieweergave worden met uitermate hoog rendement bereikt. 35

1. Foto-elektrisch omzettingssysteem, omvattende een aantal fotosensoren, waarbij elke foto-sensor is voorzien van een foto-elektrische omzettingshalfgeleider, een bovenste en benedenste poortelektrode, een ingangselektrode en een uitgangselektrode, met het kenmerk, dat de uitgangselektrode (S) van elke fotosensor (10) met een aardpotentiaal is verbonden, en het systeem verder een met de bovenste 40 poortelektroden (19) van een aantal van de fotosensoren verbonden stuurleiding (63) omvat, een aantal signaalleidingen (37, 62), waarbij elke signaalleidlng is verbonden met de ingangselektroden (D) van een aantal van de fotosensoren, een schakelinrichting (39, 65) voor het vóór toepassing van verlichtingslicht (L) aan de signaalleidingen toevoeren van een vooroplaadspanning, en voor het na toepassing van het verlichtingslicht uitlezen van een op elk van de signaalleidingen vastgehouden overblijvende spanning, en 45 een tijdmeetinrichting (33, 34, 53, 54) voor het meten van een tijd van de op elk van de signaalleidingen vastgehouden overblijvende spanning om vanaf een van tevoren bepaalde hoogniveauspanning in een van tevoren bepaalde laagniveauspanning te veranderen.

2. Foto-elektrisch omzettingssysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat dit verder een uitgangsin-richting (35; 55) omvat voor het op basis van een door de tijdmeetinrichting verkregen meetresultaat 50 afleiden van een met het verlichtingslicht (L) overeenkomend uitgangssignaal.

3. Foto-elektrisch omzettingssysteem volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de uitgangsinrichting een gegevensverwerkingsinrichting heeft voor het omzetten van een vanaf de tijdmeetinrichting toegevoerde telwaarde in overeenkomstige gradatiegegevens voor weergave.

4. Foto-elektrisch omzettingssysteem volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de uitgangsinrichting een 55 bepalingsinrichting heeft voor het bepalen van het tijdstip waarop een uitgangssignaal van de fotosensoren (10) in een aftasttijd is geïnverteerd.

5. Foto-elektrisch omzettingssysteem volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat dit verder een stuurinrich- 11 194019 ting (31, 51) omvat die de fotosensoren (10) selectief in een aftasttoestand en niet-aftasttoestand kan plaatsen en de aftasttijd, gedurende welke de aftasttoestand wordt vastgehouden, kan veranderen.

6. Foto-elektrisch omzettingssysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tijdmeetinrichting is voorzien van een kloksignaalgenerator (33) en een tellerschakeling (34).

7. Foto-elektrisch omzettingssysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de meetinrichting is voorzien van een kloksignaalgenerator (53) en een signaalinversiedetector (54).

8. Foto-elektrisch omzettingssysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de fotosensoren (10) elk een benedenste poortelektrode (13) hebben, die is aangebracht op een tegengesteld oppervlak van de foto-elektrische omzettingshalfgeleider (15) dat ligt tegenover de bovenste poortelektrode (19), voor het de 10 fotosensoren (10) selectief in een selectietoestand en niet-selectietoestand plaatsen.

9. Foto-elektrisch omzettingssysteem volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de benedenste poortelektrode (13) van de fotosensor (10) met een aanstuurleiding (36, 61) is verbonden.

10. Foto-elektrisch omzettingssysteem volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat meting door de meetinrichting wordt bewerkstelligd in een omstandigheid dat verschillende spanningen aan de bovenste 15 poortelektrode (19) en de benedenste poortelektrode (13) van de fotosensor (10) zijn aangelegd.

11. Werkwijze voor het omzetten van een energiebundel met een foto-elektrisch omzettingssysteem volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze een voorbereidingsstap omvat voor het voorbereiden van de fotosensor (10) voor het opwekken van een secundair signaal door toepassing van de energiebundel (L), een verlichtingsstap voor het toepassen van de energiebundel (L) op de fotosensor (10), 20 een secundaire signaalopwekkingsstap voor het de fotosensor (10) doen opwekken van het secundaire signaal van een grootte die overeenkomt met de intensiteit van de energiebundel (L), een meetstap voor het meten van de tijd die het secundaire signaal nodig heeft om van een van tevoren ingestelde waarde in een andere van tevoren ingestelde waarde te veranderen, en een omzettingsstap voor het afleiden van een meetresultaat uit de meetstap, waarbij een uitgangssignaal overeenkomt met de energiebundel op basis van 25 het meetresultaat in de meetstap, en het afgeven ervan.

12. Werkwijze voor het omzetten van een energiebundel volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de fotosensor (10) is voorzien van een eerste aansluitklem (D) en een tweede aansluitklem (S), waarbij de eerste aansluitklem (D) van de fotosensor (10) is verbonden met een signaalleiding en de tweede aansluitklem (S) van de fotosensor (10) is verbonden met aarde.

13. Werkwijze voor het omzetten van een energiebundel volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat deze verder een vooroplaadstap omvat voor het aan de signaalleiding toevoeren van een vooroplaadspanning. Hierbij 13 bladen tekening