WO1990013967A1 - Sensoranordnung mit mehreren sensorelementen, einer auswerteelektronik, ausleseleitungen zwischen den sensorelementen und der auswerteelektronik und störsignalarmen schaltelementen in den ausleseleitungen - Google Patents

Sensoranordnung mit mehreren sensorelementen, einer auswerteelektronik, ausleseleitungen zwischen den sensorelementen und der auswerteelektronik und störsignalarmen schaltelementen in den ausleseleitungen Download PDF

Info

Publication number
WO1990013967A1
WO1990013967A1 PCT/EP1990/000660 EP9000660W WO9013967A1 WO 1990013967 A1 WO1990013967 A1 WO 1990013967A1 EP 9000660 W EP9000660 W EP 9000660W WO 9013967 A1 WO9013967 A1 WO 9013967A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor
elements
arrangement according
sensor arrangement
sensor elements
Prior art date
Application number
PCT/EP1990/000660
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Einzinger
Norbert Brutscher
Karlheinz Rosan
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO1990013967A1 publication Critical patent/WO1990013967A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/701—Line sensors

Definitions

  • Sensor arrangement with a plurality of sensor elements, an evaluation electronics, read lines between the sensor elements and the evaluation electronics and low-noise switching elements in the read lines.
  • the invention relates to a sensor arrangement with a plurality of sensor elements, evaluation electronics and read lines between the sensor elements and the evaluation electronics.
  • Sensor arrangements with sensor elements and evaluation electronics for reading out the individual sensor elements are widely used.
  • Such sensor arrangements are e.g. B. CCD sensors, large-area image sensors, thermal sensors or gas sensors.
  • Sensor arrangements with light-sensitive elements as sensor elements are used in particular in office automation and communication. They are used as reading devices that allow text, graphics or images are taken from a sheet of paper auf ⁇ 'and read into a computer. Photoresistors or photodiodes are used as sensor elements.
  • Photodiodes for optical sensor lines for facsimile machines, facsimile devices and scanners for desktop publishing are e.g. B. in thin film technology made of amorphous, hydrogen-containing silicon (a-Si: H) (see, for example, Materials Research
  • the signals of the individual sensor elements can be measured directly, e.g. B. the current at the photoresistor.
  • B. the current at the photoresistor.
  • the aim is to use the smallest possible capacities and to avoid additional capacities.
  • Transistors are usually used as switches, which are either provided as integrated switching elements or are realized in thin-film technology as TFT (thin-fil transistor).
  • TFT thin-fil transistor
  • the transistors are field effect transistors that have a gate-drain and gate-source capacitance. When switching on and off, the gate voltage transmits an interference signal via these capacitances, which is superimposed on the useful signal. This drastically limits the dynamic range of the useful signal. If control and signal lines cross, an additional interference signal is transmitted via the crossing capacity.
  • the sensor elements are divided into blocks and read out block by block. Here is the first one
  • the interference signal that is generated by switching the gate voltage on and off cannot be avoided when using electrode-controlled semiconductor switches. According to the prior art, this helps to mask out the strongly disturbed signal area of the useful signal by means of sample and hold circuits. However, these sample and hold circuits themselves generate interference signals.
  • the invention is based on the object of specifying a sensor arrangement with a plurality of sensor elements in which the control of the individual sensor elements for reading out the useful signal does not cause any interference.
  • a sensor arrangement of the type mentioned at the outset with the following features: a) the sensor elements independently of one another produce an electrical one which is dependent on a physical measured variable
  • the evaluation electronics has several inputs, c) each input is connected to at least one sensor element via one of the read lines, d) a switching element is provided for each sensor element, with which the associated sensor element can be separated from the read line, e) the switching elements each contain a photo element for actuation.
  • the sensor element By illuminating the photo element, the sensor element is connected to the readout line. Unlit photo elements separate the sensor element from the associated readout line.
  • the electrical control of the lighting sources is arranged spatially separate from the sensor signal lines, the switching function takes place without interference to the useful signal.
  • the electrical control of the lighting sources can also be shielded.
  • the switching elements In terms of manufacturing technology, it is advantageous to manufacture the switching elements using the same technology as the sensor elements.
  • the switching elements and the sensor elements can thus be produced at the same time.
  • the sensor arrangement is e.g. B. a CCD sensor, a large-area image sensor, a thermal sensor or a gas sensor.
  • thermocouples thermocouples or gas detectors are used.
  • the switching elements of a block are arranged according to the invention so that they are from a light source, for. B. a light-emitting Diode (LED), can be illuminated.
  • a light source for. B. a light-emitting Diode (LED)
  • LED light-emitting Diode
  • n light sources are necessary, which are arranged in such a way that a block is not influenced by stray light from neighboring blocks. This is done through suitable spatial separation and light shielding. If the sensor elements are divided into n blocks, the charge state of the sensor elements, which during the integration time T,. is obtained, can be read out in the readout time ⁇ ⁇ n - / n. With an integration time of z. B. 1.4 ms and a number of blocks of about 20 means a readout time of about 70 ⁇ s. This short readout time is possible with photodiodes as the switching element.
  • the current flowing through the photodiodes is in fact proportional to the lighting intensity.
  • the switching elements are illuminated directly. If the sensor arrangement represents an optical sensor line, the sensor elements, which can also be photodiodes, are only illuminated by the light reflected by the original.
  • two antiserially polarized photodiodes are used as switching elements in order to ensure reliable electrical isolation in all potential conditions. Both photodiodes are illuminated for the on state, and both photodiodes remain unilluminated for the off state.
  • FIG. 1 shows a sensor arrangement according to the invention, at which the sensor elements are arranged in blocks.
  • FIG. 2 shows a test setup consisting of a photodiode as the sensor element, two antiserially polarized photodiodes as the switching element, an LED as the illumination source and an external electronics.
  • 3 shows the measured signal curve during charge transfer via photodiodes as switching elements for different illuminance levels on the sensor element.
  • 4 shows the measured signal curve during charge transfer via a thin film transistor.
  • a sensor line S is shown in FIG. 1.
  • the sensor element S .. used are photodiodes which are produced using thin-film technology from amorphous silicon (a-Si: H) on glass.
  • a-Si: H amorphous silicon
  • the number of sensor elements is n x m
  • Evaluation electronics AE are provided for reading out the individual sensor elements S ..
  • the switching elements SE .. contain photo elements. It is particularly advantageous for the switching elements
  • LED light-emitting diodes
  • the switching elements SE .. are arranged such that all switching elements SE .. of a block B. are illuminated with an illuminating source.
  • the arrangement of the switching elements SE .. ensures that no stray light illuminates the switching elements of an adjacent block.
  • the template to be read in from the optical sensor line is projected 1: 1 scale line by line onto the sensor line.
  • the first block B is now connected to the readout lines A.
  • the sensor elements S connected to the readout lines A.
  • the evaluation electronics AE z. B. generates a serial video signal of the Block ⁇ content.
  • the illumination of the first block B goes out and the illumination of the next block B-, with the light source assigned to the arrow P 2 , is switched on.
  • the sensor elements S 2 ⁇ of the second block B are connected to the Readout lines A. connected. In this way, all blocks B. are read out. After a relative movement of the template and sensor line, the next template line is processed.
  • connection of the sensor elements S .. facing away from the connecting lines V .. is connected to a common voltage U.
  • This voltage U is z. B. -5 volts.
  • the sensor elements S .. act as capacitances, which are discharged by the photocurrent, which is induced by the light reflected from the template, during the integration time. During the reading process, the sensor elements S .. are recharged.
  • the state of charge of the sensor elements S .. of a block B If the sensor elements S .. are divided into n-blocks B. the state of charge of the sensor elements S .. of a block B.
  • This short readout time must be guaranteed by the switching elements SE .. ij.
  • the switching elements SE .. ij use is made of the fact that the current flowing through photo diodes is proportional to the lighting intensity. Since the switching elements SE .. are illuminated directly, the reading time is set by the lighting. The sensor elements S i - are not affected by this illumination, since they only see the light reflected from the original.
  • the switching elements SE .. provide a capacity c ⁇ c ⁇ i -er is a 'which, with the capacitance C r S_ ⁇ e "ns""o, of the sensor elements SI.J. is connected in series.
  • the useful signal is therefore weakened by the factor switch 7 (C switch + censor 5) .
  • the photodiodes used in the switching elements SE .. should therefore be made as small as possible, taking into account the condition at the same time that the current through the switch must be greater than n times the maximum photocurrent flowing in the sensor elements S .. during the integration time.
  • 2 shows a measuring arrangement with a sensor element S 1 , a switching element SE 'and a lighting device B.
  • the sensor element S' and the switching element SE 1 are connected in series and via a line L connected to the evaluation electronics AE.
  • the second connection of the sensor element S ' is in turn connected to a supply voltage.
  • the readout voltage is shown as a function of time.
  • the signal curve is shown in FIG. 4 as it results in a sensor arrangement according to the prior art.
  • an electrode-controlled semiconductor switch is used as the switching element. It can be clearly seen that when switching at time 0 an interference pulse of height U disturbs (indicated by a double arrow) the useful signal both in the dark (I) and in the illuminated (II) state.

Abstract

Die Sensoranordnung (S) umfaßt mehrere Sensorelemente (Sij), z.B. optische Sensorzeilen mit Sensoren aus amorphem, wasserstoffhaltigem Silizium, eine Auswerteelektronik (AE), Ausleseleitungen (Aj), die jeden Eingang (Ej) der Auswerteelektronik (AE) mit mindestens einem Sensorelement (Sij) verbinden, und Schaltelemente (SEij) in den Ausleseleitungen (Aj), mit denen jedes Sensorelement (Sij) von der Ausleseleitung (Aj) abtrennbar ist. Die Schaltelemente (SEij) enthalten ein Photoelement, über das sie durch Lichteinstrahlung ansteuerbar sind. Die Sensoranordnung (S) ist z.B. für Fernkopierer, Faksimilegeräte und Scanner für Desktop Publishing verwendbar.

Description

Sensoranordnung mit mehreren Sensorelementen, einer Auswerte¬ elektronik, Ausleseleitungen zwischen den Sensorelementen und der Auswerteelektronik und störsignalarmen Schaltelementen in den Ausleseleitungen.
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung mit mehreren Sensorelementen, einer Auswerteelektronik und Ausleseleitungen zwischen den Sensorelementen und der Auswerteelektronik.
Sensoranordnungen mit Sensorelementen und einer Auswerte¬ elektronik zum Auslesen der einzelnen Sensorelemente finden eine breite Anwendung. Solche Sensoranordnungen sind z. B. CCD-Sensoren, großflächige Bildsensoren, Thermosensoren oder Gassensoren.- Als Sensorelemente werden dabei z. B. Photo¬ elemente, Thermoelemente oder Gasdetektoren verwendet.
Sensoranordnungen mit lichtempfindlichen Elementen als Sensor- elemente finden insbesondere Anwendung in der Büroautomation und Kommunikation. Sie werden als Lesegeräte verwendet, mit denen Texte, Grafiken oder Bilder von einem Blatt Papier auf¬ genommen 'und in einen Computer eingelesen werden. Dabei werden als Sensorelemente Photowiderstände oder Photodioden verwendet.
Photodioden für optische Sensorzeilen für Fernkopierer, Faksimilegeräte und Scanner für Desktop Publishing werden z. B. in Dünnfilmtechnologie aus amorphem, wasserstoffhaltigem Silizium (a-Si:H) hergestellt (s. z. B. Materials Research
Society, Symp. Proc. Vol. 118, Seiten 249 - 254 (1988)). Auf diese Sensorzeilen wird die Vorlage im Maßstab 1:1 zeilenweise • projiziert und ausgelesen. Durch eine Relativbewegung von Vor¬ lage und Sensorzeile wird die gesamte Vorlagenfläche abge- tastet.
Zum Auslesen der Sensorelemente können die Signale der einzelnen Sensorelemente direkt gemessen werden, z. B. der Strom am Photowiderstand. Ist jedoch die Zahl der Sensor¬ elemente groß z. B. bei Bildsensorzeilen und die Auslesezeit kurz, dann erhält man dabei sehr kleine Signale und nutzt das Signal während dem Auslesen der übrigen Sensorelemente nicht aus. Daher ist es günstiger die Signale über eine Integrations¬ zeit mit Hilfe einer Kapazität zu integrieren. Dabei kann es sich um eine zusätzliche Kapazität handeln oder um eine im Sensorelement enthaltene Kapazität, wie sie z. B. Photodioden darstellen. Da die Signalhöhe jedoch mit zunehmender Kapazität abnimmt, wird angestrebt möglichst kleine Kapazitäten zu ver¬ wenden und zusätzliche Kapazitäten zu vermeiden.
Zum Auslesen der Sensorelemente werden die einzelnen Sensor- elemente über Schalter an eine Auswerteelektronik gelegt. Als Schalter werden üblicherweise Transistoren verwendet, die ent¬ weder als integrierte Schaltelemente vorgesehen sind oder in Dünnfilmtechnologie als TFT (thin-fil transistor) realisiert sind. Die Transistoren sind Feldeffekt-Transistoren, die eine Gate-Drain und Gate-Source-Kapazität aufweisen. Über diese Kapazitäten wird beim Ein- und Ausschalten durch die Gate¬ spannung ein Störsignal übertragen, das sich dem Nutzsignal überlagert. Dadurch ist der Dynamikbereich des Nutzsignals drastisch eingeschränkt. Überkreuzen sich Steuer- und Signal- leitungen, so wird ein zusätzliches Störsignal über die Kreuzungskapazität übertragen.
Wegen der großen Zahl von Sensorelementen in optischen Sensor¬ zeilen werden hier die Sensorelemente in Blöcke aufgeteilt und jeweils blockweise ausgelesen. Dabei ist jeweils das erste
Sensorelement aller Blöcke auf eine erste Ausleseleitung ge¬ schaltet, das zweite auf eine zweite Ausleseleitung usw. Diese Matrixanordnung vermeidet, daß zu jedem Sensorelement eine Ausleseleitung zur Auswerteelektronik führen muß. Sie hat jedoch den Nachteil, daß es viele Überkreuzungen von Steuer- und Signalleitungen gibt. Aus Materials Research Society, Symp. Proc. Vol. 118, Seiten 249 - 254 (1988) ist bekannt, daß das Problem, ein Steuer¬ signal über die Kreuzungskapazitäten zu übertragen, abge¬ mildert werden kann, indem alle Sensorelemente eines Blocks auf eine einzige Ausleseleitung geschaltet werden. Zum Aus¬ lesen werden dann jeweils die ersten Sensorelemente aller Blöcke in einem Durchgang ausgelesen, die zweiten Sensor¬ elemente aller Blöcke in einem weiteren Durchgang, usw. Durch diese Art der Schaltung reduziert sich die Anzahl der Uber- kreuzungen von Steuer- und Signalleitungen. Die Kreuzungs¬ kapazität insgesamt verringert sich dadurch, kann aber nicht vollständig beseitigt werden.
Das Störsignal, das durch das Ein- und Ausschalten durch die Gatespannung erzeugt wird, läßt sich bei der Verwendung elektrodengesteuerter Halbleiter-Schalter prinzipiell nicht vermeiden. Nach dem Stand der Technik behilft man sich damit, den stark gestörten Signalbereich des Nutzsignals durch Sample- and Hold-Schaltungen auszublenden. Diese Sample- and Hold- Schaltungen erzeugen jedoch selbst wieder Störsignale.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoranordnung mit mehreren Sensorelementen anzugeben, bei der die An- steuerung der einzelnen Sensorelemente zum Auslesen auf das Nutzsignal keine Störung verursacht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Sensoran¬ ordnung der eingangs genannten Art mit folgenden Merkmalen: a) die Sensorelemente erzeugen unabhängig voneinander ein von einer physikalischen Meßgröße abhängiges, elektrisches
Signal, b) die Auswerteelektronik weist mehrere Eingänge auf, c) jeder Eingang ist mit mindestens einem Sensorelement über eine der Ausleseleitungen verbunden, d) es ist für jedes Sensorelement ein Schaltelement vorgesehen, mit dem das zugehörige Sensorelement von der Ausleseleitung abtrennbar ist, e) die Schaltelemente enthalten zur Ansteuerung je ein Photo¬ element.
Durch Beleuchtung des Photoelementes wird das Sensorelement mit der Ausleseleitung verbunden. Unbeleuchtete Photoelemente trennen das Sensorelement von der zugehörigen Ausleseleitung.
Da die elektrische Steuerung der Beleuchtungsquellen räumlich getrennt von den Sensorsignalleitungen angeordnet wird, er- folgt die Schaltfunktion ohne Störung auf das Nutzεignal. Die elektrische Steuerung der Beleuchtungsquellen kann zusätzlich abgeschirmt werden.
Durch die Verwendung von optoelektronischen Schaltelementen in den Ausleseleitungen wird eine Störung des Nutzsignals durch die Ansteuer-ung der einzelnen Sensorelemente beim Auslesen sicher vermieden.
Es ist fertigungstechnisch vorteilhaft, die Schaltelemente in gleicher Technologie wie die Sensorelemente herzustellen. Da¬ mit können die Schaltelemente und die Sensorelemente gleich¬ zeitig hergestellt werden.
Die Sensoranordnung ist z. B. ein CCD-Sensor, ein groß- flächiger Bildsensor, ein Ther osensor oder ein Gassensor.
Dabei werden als Sensorelemente z. B. Photoelemente, Thermo¬ elemente oder Gasdetektoren verwendet.
Bei Sensoranordnungen mit einer großen Zahl n x m von Sensor- elementen, ist es vorteilhaft, die Sensorelemente in n Blöcke mit jeweils m einzelnen Sensorelementen aufzuteilen. Es werden dann die jeweils i-ten Sensorelemente aller n Blöcke auf eine i-te Ausleseleitung geschaltet. Dadurch führen nur m Auslese¬ leitungen zu einer Auswertelektronik, die ebenfalls nur m Ein- gänge haben muß. Bei einer solchen Sensoranordnung werden die Schaltelemente eines Blockes erfindungsgemäß so angeordnet, daß sie von einer Lichtquelle, z. B. einer lichtemitti-erenden Diode (LED), beleuchtet werden können. Beim Einschalten der Lichtquelle werden dann alle Sensorelemente eines Blockes gleichzeitig an die Auswerteelektronik angeschlossen. Nach dem Auslesevorgang erlischt die Beleuchtung dieses Blockes. Die Beleuchtung des nächsten Blockes wird eingeschaltet. In dieser Weise werden nacheinander alle n Blöcke ausgelesen. Es sind dazu n Lichtquellen nötig, die so angeordnet sind, daß eine Beeinflussung eines Blockes durch Streulicht von Nachbar¬ blöcken vermieden wird. Dieses erfolgt durch geeignete räum- liehe Trennung und Lichtabschirmung. Bei .Einteilung der Sensor¬ elemente in n Blöcke muß der Ladungszustand der Sensor¬ elemente, der während der Integrationszeit T, . erlangt wird, in der Auslesezeit τ τn-/n ausgelesen werden. Bei einer Integrationszeit von z. B. 1,4 ms und einer Anzahl von Blöcken von etwa 20 bedeutet das eine Auslesezeit von etwa 70μs. Diese kurze Auslesezeit wird mit Photodioden als Schaltelement möglich. Der durch die Photodioden fließende Strom ist nämlich zur Beleuchtungsintensität proportional. Die Schaltelemente werden direkt beleuchtet. Stellt die Sensoranordnung eine optische Sensorzeile dar, werden die Sensorelemente, die eben¬ falls Photodioden sein können, lediglich von dem von der Vor¬ lage reflektierten Licht beleuchtet.
Bei der Verwendung von Dioden werden als Schaltelemente je zwei antiseriell gepolte Photodioden verwendet, um bei allen Potentialverhältnisseπ eine sicher elektrische Trennung zu gewährleisten. Für den Ein-Zustand werden beide Photodioden beleuchtet, für den Aus-Zustand bleiben beide Photodioden unbeleuchtet.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteran¬ sprüchen hervor.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs- beispiels und der Figuren näher erläutert.
Fig. 1 stellt eine erfindungsgemäße Sensoranordnung dar, bei der die Sensorelemente in Blöcken angeordnet sind.
Fig. 2 stellt einen Testaufbau dar, der aus einer Photodiode als Sensorelement, zwei antiseriell gepolten Photodioden als Schaltelement, einer LED als Beleuchtungsquelle und einer Aus- erteelektronik besteht.
Fig. 3 zeigt den gemessenen Signalverlauf beim Ladungstransfer über Photodioden als Schaltelemente für verschiedene Be¬ leuchtungsstärken am Sensorelement. Fig. 4 zeigt den gemessenen Signalverlauf beim Ladungstransfer über einen Dünnfilmtransistor.
In Fig. 1 ist eine Sensorzeile S dargestellt. Die Sensorzeile S enthält n x m Sensorelemente S.. mit i = 1 bis n und j = 1 bis . Für optische Sensorzeilen werden als Sensorelement S.. Photodioden verwendet, die in Dünnfilmtechnologie aus amorphem Silizium (a-Si:H) auf Glas hergestellt werden. Für eine optische Sensorzeile mit 300 dpi Auflösung und einer üblichen Länge von 216 mm beträgt die Anzahl n x m der Sensorelemente
S.. etwa 2500.
Die Sensorelemente S.. sind in n-Blöcke B. mit i = 1 bis n aufgeteilt. Jeweils m Sensorelemente S.. gehören zu einem Block B-. Die Anzahl n der Blöcke B. beträgt bei optischen Sensorzeilen etwa 20.
Zum Auslesen der einzelnen Sensorelemente S.. ist eine Aus¬ werteelektronik AE vorgesehen. Die Auswerteelektronik AE ist mit Eingängen E. mit j = 1 bis m versehen. Die Eingänge E. sind mit m Ausleseleitungen A., j = 1 bis m, verbunden. Jede Ausleseleitung A. ist mit dem j-ten Sensorelement S.. jedes Blockes B. über eine Verbindungsleitung V.., i = 1 bis n, j = 1 bis verbunden. In jeder Verbindungsleitung V.. sind Schaltelemente SE.., i = 1 bis n, j = 1 bis vorgesehen. Erfindungsgemäß enthalten die Schaltelemente SE.. Photo- elemente. Besonders vorteilhaft ist es, die Schaltelemente
SEi- aus zwei antiseriell gepolten Photodioden zu bilden, wie es im Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Eine solche An- ? Ordnung stellt eine sichere elektrische Trennung bei allen Potentialverhältnissen sicher.
Die Schaltelemente SE.. sind elektrisch durchgängig, wenn sie beleuchtet werden. Im unbeleuchteten Zustand trennen sie das zugehörige Sensorelement Si- von der Ausleseleitung A. ab. Zur Beleuchtung sind Beleuchtungsquellen vorgesehen, die der Über¬ sichtlichkeit halber in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Die Beleuchtung der Schaltelemente SE^ . ist durch die Pfeile P,, i = 1 bis n angedeutet. Es ist günstig, als Beleuchtungsquellen lichtemittierende Dioden (LED) zu verwenden, da sie für die Vorlagenbeleuchtung auch Verwendung finden. Andere. Möglich¬ keiten sind z. B. die Verwendung von Elektroluminiszenzlicht- quellen oder die Verwendung einer einzigen Lichtquelle (das kann die Vorlagenbeleuchtung selbst sein) in Kombination mit Lichtventilen (z. B. Flüssigkristall-Verschlüsse) zur Steuer¬ ung der Schaltelemente SE...
Die Schaltelemente SE.. sind so angeordnet, daß jeweils alle Schaltelemente SE.. eines Blockes B. mit einer Beleuchtungs¬ quelle beleuchtet werden. Die Anordnung der Schaltelemente SE.. stellt sicher, daß nicht Streulicht die Schaltelemente eines benachbarten Blockes beleuchtet.
Im Betrieb der Sensoranordnung S, z. B. einer optischen Sensor¬ zeile, wird die von der optischen Sensorzeile einzulesende Vor¬ lage im Maßstab 1:1 zeilenweise auf die Sensorzeile proji- ziert. Zum Auslesen der Sensorelemente S.. wird nun der erste Block B, auf die Ausleseleitungen A. geschaltet. Dazu werden die Schaltelemente SE, . mit der dem Pfeil P, zugeordneten
Lichtquelle beleuchtet. Damit sind die Sensorelemente S, . an die Ausleseleitungen A. angeschlossen. In der Auswerte¬ elektronik AE wird z. B. ein serielles Videosignal des Block¬ inhaltes erzeugt. Dann erlischt die Beleuchtung des ersten Blockes B, und die Beleuchtung des nächsten Blockes B-, mit der dem Pfeil P2 zugeordneten Lichtquelle wird eingeschaltet. Nun sind die Sensorelemente S2^ des zweiten Blockes B„ an die Ausleseleitungen A. angeschlossen. In dieser Weise werden alle Blöcke B. ausgelesen. Nach einer Relativbewegung von Vorlage und Sensorzeile wird die nächste Vorlagenzeile bearbeitet.
Im Ausführungsbeispiel wird der den Verbindungsleitungen V.. abgewandte Anschluß der Sensorelemente S.. an eine gemeinsam e Spannung U gelegt. Diese Spannung U beträgt z. B. -5 Volt. Die Sensorelemente S.. wirken als Kapazitäten, die durch den Photostrom, der durch das von der Vorlage reflektierte Licht induziert wird, während der Integrationszeit entladen werden. Beim Auslesevorgang werden die Sensorelemente S.. wieder aufgeladen.
Bei einer Einteilung der Sensorelemente S.. in n-Blöcke B. muß der Ladungszustand der Sensorelemente S.. eines Blockes B.,
J der während der Integrationszeit T,. . erlangt wurden, während der Zeit Tτn+/n ausgelesen werden. T, . beträgt bei optischen
Sensorzeilen etwa 1 msec. und die Anzahl n der Blöcke etwa 20.
Diese kurze Auslesezeit muß von den Schaltelementen SE.. ge- ij währleistet sein. Dazu wird ausgenutzt, daß der durch Photo¬ dioden fließende Strom proportional zur Beleuchtungsintensität ist. Da die Schaltelemente SE.. direkt beleuchtet werden, wird durch die Beleuchtung die Auslesezeit eingestellt. Die Sensor¬ elemente Si- sind von dieser Beleuchtung nicht betroffen, da sie nur das von der Vorlage reflektierte Licht sehen.
Die Schaltelemente SE.. stellen eine Kapazität cςcκai -er dar' die mit der Kapazität C S_βe„ns„„o,r, der Sensorelemente SI.J. in Reihe geschaltet ist. Daher wird das Nutzsignal um den Faktor Schalter 7 (CSchalter + Zensor5 geschwächt. Um ein möglichst großes Nutzsignal zu erreichen, sollten daher die in den Schaltelementen SE.. verwendeten Photodioden so klein wie möglich gemacht werden, wobei gleichzeitig die Bedingung zu berücksichtigen ist, daß der Strom durch den Schalter größer sein muß als das n-fache des in den Sensorelementen S.. während der Integrationszeit maximal fließenden Photostroms. In Fig. 2 ist eine Meßanordnung dargestellt mit einem Sensor¬ element S1, einem Schaltelement SE' und einer Beleuchtungsein¬ richtung B. Das Sensorelement S' und das Schaltelement SE1 sind, wie in der Sensoranordnung, in Reihe geschaltet und über eine Leitung L mit der Auswerteelektronik AE verbunden. Der zweite Anschluß des Sensorelementes S' ist wiederum an eine Versorgungsspannung angeschlossen. Mit diesem Meßaufbau wurde der zeitliche Signalverlauf für verschiedene Beleuchtungs¬ stärken gemessen. Das Meßergebnis ist in Fig. 3 dargestellt. Es ist die Auslesespannung als Funktion der Zeit dargestellt. In die Fig. 3 wurde der Bereich der Integrationszeit T. . und der Bereich der Übertragungszeit 1-- eingezeichnet. Im Bereich TΓJ, in dem das Signal vom Sensorelement zur Auswerteelektronik übernommen wird, ist kein störendes Schaltsignal zu erkennen.
Zum Vergleich ist in Fig. 4 der Signalverlauf dargestellt, wie er sich in einer Sensoranordnung nach dem Stand der Technik ergibt. In einer solchen Sensoranordnung wird als Schalt¬ element ein elektrodengesteuerter Halbleiterschalter ver- wendet. Es ist deutlich zu erkennen, daß sich beim Schalten zur Zeit 0 ein Störimpuls der Höhe Ustör (angedeutet durch einen Doppelpfeil) dem Nutzsignal sowohl im dunklen (I) als auch im beleuchteten (II) Zustand überlagert.

Claims

Patentansprüche:
1. Sensoranordnung mit mehreren Sensorelementen, einer Auswerteelektronik und Ausleseleitungen zwischen den Sensorelementen und der Auswerteelektronik mit folgenden Merkmalen: a) die Sensorelemente (S..) erzeugen unabhängig voneinander ein von einer physikalischen Meßgröße abhängiges, elektrisches Signal, b) die Auswerteelektronik (AE) weist mehrere Eingänge (E.) auf,
Figure imgf000012_0001
Ph t l t
2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaltelemente (SE..) in derselben Technologie wie die Sensorelemente (S..) hergestellt sind.
3. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaltelemente (SE..) aus je zwei antiseriell gepolten Schaltphotodioden besteht.
4. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merkmale: a) die Sensorelemente (S* *), deren Anzahl n x m beträgt sind in n-Blöcke mit jeweils m einzelnen Sensorelementen (S..) aufgeteilt, b) die jeweils j-ten Sensorelemente (S..) aller n Blöcke (B.) werden auf eine j-te Ausleseleitung (A.) geschaltet.
II 5. Sensoranordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaltelemente (SE..) zu den Sensorelementen (S..) eines Blockes (B.) so angeordnet sind, daß sie von nur einer Licht- quelle beleuchtbar sind.
6. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Licht¬ quelle zur Beleuchtung der Schaltelemente (SE..) licht- emittierende Dioden (LED) eingesetzt wird.
7. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Licht¬ quelle zur Beleuchtung der Schaltelemente (SE..) Elektro- lu iniszenzlichtquellen verwendet werden.
8. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Be¬ leuchtung der Schaltelemente (SE..) nur eine Lichtquelle eingesetzt wird und daß die Ansteuerung der einzelnen Schalt¬ elemente (SE..) über Lichtventile erfolgt.
9. Sensoranordnung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Licht- ventile Flüssigkristall-Verschlüsse verwendet werden.
10. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sensor¬ elemente (S..) optische Sensoren sind, die als Zeilensensor angeordnet sind.
11. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sensorelemente (S* *) Sensoren aus amorphem, hydrogenisiertem Silizium (a-Si:H-Sensoren) in Dünnfilmtechnologie hergestellt sind.
PCT/EP1990/000660 1989-05-11 1990-04-24 Sensoranordnung mit mehreren sensorelementen, einer auswerteelektronik, ausleseleitungen zwischen den sensorelementen und der auswerteelektronik und störsignalarmen schaltelementen in den ausleseleitungen WO1990013967A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP89108510 1989-05-11
EP89108510.2 1989-05-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1990013967A1 true WO1990013967A1 (de) 1990-11-15

Family

ID=8201344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1990/000660 WO1990013967A1 (de) 1989-05-11 1990-04-24 Sensoranordnung mit mehreren sensorelementen, einer auswerteelektronik, ausleseleitungen zwischen den sensorelementen und der auswerteelektronik und störsignalarmen schaltelementen in den ausleseleitungen

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO1990013967A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57118470A (en) * 1981-01-14 1982-07-23 Hitachi Ltd Optical sensor array device
EP0303819A2 (de) * 1987-08-21 1989-02-22 Heimann Optoelectronics GmbH Integrierte Schaltung zum Auslesen eines optoelektronischen Bildsensors

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57118470A (en) * 1981-01-14 1982-07-23 Hitachi Ltd Optical sensor array device
EP0303819A2 (de) * 1987-08-21 1989-02-22 Heimann Optoelectronics GmbH Integrierte Schaltung zum Auslesen eines optoelektronischen Bildsensors

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Band 6, Nr. 215, (E-138)(1093), 28. Oktober 1982; & JP-A-57118470 (Hitachi Seisakusho K.K.) 23. Juli 1982 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69918899T2 (de) Spalteverstärkerarchitektur in einem aktiven Pixelsensor
DE102013110749B4 (de) Dünnschichttransistor-Matrixsubstrat für einen digitalen Röntgendetektor
DE2741226B2 (de) Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung
DE2609731A1 (de) Festkoerper-bilderfassungsvorrichtung
DE102014207782A1 (de) Bildgebungsvorrichtung und bildgebungssystem
EP0090066B1 (de) Festkörper-Fernsehkamera
DE3013282A1 (de) Detektoranordnung fuer ein optisches system
DE3522314A1 (de) Leseeinrichtung und herstellungsverfahren dafuer
DE102018119376A1 (de) Display zur Darstellung einer optischen Information
DE3604964C2 (de)
DE4005494C2 (de) Halbleiter-Vorrichtung sowie Bildlesegerät mit dieser Halbleitervorrichtung mit optimierten elektrischen Eigenschaften
DE19842010C2 (de) Schaltung zum Erzeugen eines elektrischen Signals ansprechend auf einen Empfang von Lichtenergie
DE19533061C2 (de) Photoelektrische Halbleiter-Lichterfassungseinrichtung mit programmierbarem Offset-Strom und Bildsensor mit einer solchen Einrichtung
EP0233464B1 (de) Schaltung zum Auslesen eines optoelektronischen Bildsensors
DE2917253A1 (de) Informationserfassungsvorrichtung
DE3135740A1 (de) Photoelektrische umsetzeinrichtung
DE3206620C2 (de) Fotodetektor
DE4320313A1 (de) CCD-Abbildner Bildwiedergabevorrichtung mit einer Teststruktur
DE69632532T2 (de) Multiplexe schaltung
WO1990013967A1 (de) Sensoranordnung mit mehreren sensorelementen, einer auswerteelektronik, ausleseleitungen zwischen den sensorelementen und der auswerteelektronik und störsignalarmen schaltelementen in den ausleseleitungen
DE2928253A1 (de) Elektronisches adressiersystem zum lesen von mosaikmatrizen optoelektronischer elemente
DE3910462A1 (de) Radiographische bildaufnahmevorrichtung
DE3116785A1 (de) Festkoerper-bildabtastervorrichtung
DE2930180C2 (de)
DE4033812A1 (de) Thermische abbildungsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB IT LU NL SE