DE2930180A1 - Photoelektrische informationseingabeeinrichtung - Google Patents

Description

Photoelektrische Informationseingabeeinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Informationseingabe einrichtung und betrifft insbesondere eine mit einem photoelektrischen Wandler bzw. Umsetzer ausgestattete Informationseingabeeinrichtung.

Unter Verwendung von photoelektrischen Festkörper-Wandlern aufgebaute Informationseingabeeinrichtungen werden b^ei Fernsehkameras, als Eingabeeinheit bei Faksimilegeräten, digitalen Kopiergeräten usw. oder als Leseeinrichtung für Zeichen oder andere Bilder bzw. Bildelemente verwendet und haben in den letzten Jahren eine erhebliche Weiterentwicklung erfahren.

Eine solche Informationseingabeeinrichtung umfaßt gewöhnlich eine Anordnung aus Bildelementen, die jeweils eine photoelektrische Umsetzerfunktion aufweisen, sowie eine Abtastschaltung zur Gewinnung der elektrischen Signale von den Bildelementen in zeitlich serieller Form und kann unter Verwendung einer Kombination aus Photodioden und Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (eine solche Kombination wird nachstehend als MOS-Bilderzeugungseinrichtung bzw. MOS-Abbildungseinrichtung bezeich-

Deulsche Bank (München) Kto 51/61070

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net) oder unter Verwendung einer Ladungsübertragungseinrichtung (nachstehend abgekürzt als CTD bezeichnet), wie z.B. einer ladungsgekoppelten Speicheranordnung (nachstehend abgekürzt als CCD bezeichnet) oder einer sogenannten Eimerketten-Schaltung (nachstehend abgekürzt als BBD bezeichnet), aufgebaut sein.

Bei einer solchen MOS-Bilderzeugungseinriehtung oder Ladungsübertragungseinrichtung, die auf einem einzigen Silizium-Kristallscheibchen ausgebildet werden muß, ist Jedoch der Lichtempfangsbereich des photoelektrischen Wandlers durch die Abmessungen des verfügbaren einzelnen Silizium-Kristallscheibchens begrenzt. Beim derzeitigen Stand der Technik, der bei Erzielung zufriedenstellender Eigenschaften lediglich die Herstellung einer gleichförmigen einzelnen Silizium-Kristallscheibe mit einem maximalen Durchmesser von einigen Zoll erlaubt, können somit die Abmessungen des Lichtempfangsbereichea einer auf einem solchen Halbleiterplättchen ausgebildeten MOS-Bilderzeugungseinrlchtung oder Ladungsübertragungseinrichtung niemals die vorstehend genannten Abmessungen einer einzelnen Silizium-Kristallscheibe überschreiten.

Wenn somit eine Informationseingabeeinrichtung unter Verwendung eines photoelektrischen Y/andlers mit einem solchen begrenzten Lichtempfangsbereich für die optische Informationseingabe z.B. bei einem digitalen Kopiergerät verwendet wird, ist es unerläßlich, daß ein optisches System zur Erzielung eines hohen Verkleinerungsmaßstabs zwischen einer zu kopierenden Vorlage und dem Lichtempfangsbereich angeordnet wird, so daß sich das Bild der Vorlage innerhalb des Lichtempfangsbereicha scharf einstellen läßt.

Eine solche Anordnung erfordert jedoch bestimmte Abmessungen des Lichtweges, was sich in Bezug auf eine kompakte Ausführung des gesamten Gerätes äußerst unvor-

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ORIGINAL INSPECTED

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teilhaft auswirkt.

Als Alternative wird auch eine Anordnung vorgeschlagen, bei der mehrere photoelektrische Wandler derart angeordnet und ausgerichtet sind, daß die Längsabmessung der gesamten Lichtempfangsbereiche gleich oder annähernd gleich der Längsabmessung des maximal kopierbaren Formates in der Hauptabtastrichtung ist, wobei das Vorlagenbild in eine der Anzahl der photoelektrischen Wandler entsprechende Anzahl von Abschnitten unterteilt wird, so daß sich die optische Weglänge zur Erzielung einer kompakten Ausführung des Gerätes verringern läßt.

Eine solche Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, daß durch die Ausrichtung einer Vielzahl von photoelektrischen Wandlern unvermeidlich lichtunempfindliche Grenzbereiche zwischen den Wandlern auftreten, so daß sich ein nichtkontinuierlicher Lichtempfangsbereich ergibt, durch den das optische Bild der Vorlage in kleine Abschnitte unterteilt wird und die den Grenzbereichen entsprechenden Bildanteile nicht in die photoelektrischen Wandler gelangen, so daß die erhaltene Kopie entweder aufgrund nicht erfolgter Abbildung auftretende weiße Streifen aufweist oder aus einer unvollständigen Kombination von Bildfragmenten besteht, die keine derartigen weißen Streifenanteile enthält. Da das optische Bild auf jedem photoelektrischen Wandler optisch invertiert wird, unterscheidet sich außerdem das auf den photoelektrischen Wandlern gebildete Gesamtbild von dem

3® optisch invertierten Bild der Vorlage. Aus diesem Grunde kann die Reproduktion der Bildvorlage nicht durch einfache Reproduktion dieses Gesamtbildes erfolgen.

Darüberhinaus ist beim Stand der Technik die Anzahl der die photoelektrischen Wandler mit anderen elektrischen Schaltungsanordnungen verbindenden Anschlußelektroden zumindest gleich der Summe der Anzahl von Bildelementelektroden und Gegenelektroden und erhöht

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sich mit einer Vergrößerung der Anzahl der Bildeleraente. Die übliche Technologie führt somit zu Beschränkungen hinsichtlich der Komplexität der elektrischen Anschlüsse und Verbindungswege sowie weiterer Herstellungsschritte und erfordert außerdem ein hochpräzises Herstellungsverfahren, was die Verringerung der Herstellungskosten insbesondere bei Massenfertigung erschwert.

Wie vorstehend erläutert, weist eine unter Verwendung eines üblichen photoelektrischen Wandlers aufgebaute Informationseingabeeinrichtung verschiedene Nachteile auf, die das vorstehend erwähnte, aus den begrenzten Abmessungen des Lichtempfangsbereiches resultierende Erfordernis der Verwendung eines optischen Systems mit einem hohen Bildverkleinerungsmaßstab einschließen, das zu einer beträchtlichen optischen Weglänge führt und damit eine kompakte Ausführung in extremem Maße erschwert.

Es ist somit eine Informationseingabeeinrichtung erforderlich, deren photoelektrische Wandlereinheit einen längeren Lichtempfangsbereich mit höherem Bildauflösungsvermögen aufweist. Insbesondere bei Verwendung in Verbindung mit einem Pak3imilegerät, einem digitalen Kopiergerät oder einem Zeichen- oder Bildlesegerät muß die photoelektrische Wandlereinheit einer solchen Informationseingabeeinrichtung einen Lichtempfangsbereich aufweisen, dessen Abmessungen gleich oder annähernd gleich den Abmessungen bzw. dem Format der zu reproduzierenden Vorlage sind und dessen Auflösungsvermögen zur Erzielung einer naturgetreuen Wiedergabe des Vorlagenbildes ausreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine äußerst leicht gebaute Informationseingabeeinrichtung mit einer photoelektrischen Wandlereinheit zu schaffen, die einen erweiterten Lichtempfangsbereich bzw. eine vergrößerte Lichtempfangsfläche und außerdem ein hohes Auflösungsvermögen in Verbindung mit einer hohen Empfindlichkeit

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aufweist.

Die zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagene photoelektrische Informationseingabeeinrichtung ist gekennzeichnet durch eine photoelektrische Wandlereinheit, die eine photoelektrische Umsetzerschicht, welche zwischen einer linearen Anordnung einer Anzahl η von Bildelementelektroden und einer dieser Anordnung gegenüberliegend angeordneten und aus einem auf der Seite einer für einfallendes Licht transparenten Elektrode vorgesehenen Ladungserzeugungsteil und einem zur Erzielung eines effektiven Transports der in dem Ladungserzeugungsteil gebildeten Ladung dienenden Ladungstransportteil bestehenden Gegenelektrode angeordnet ist und eine sich von einem Ende zu dem anderen Ende der Gegenelektrode gleichmäßig ändernde Dicke besitzt, und zwischen der photoelektrischen Umsetzerschxcht und der Gegenelektrode oder/und Bildelementelektroden angeordnete Isolierschichten aufweist, und durch eine Einrichtung zur Erzeugung von Steuersignalen, die die photoelektrische WandIereinheit derart steuern, daß elektrische Signale erhalten werden, die den von dem photoelektrischen Umsetzerteil aufgenommenen optischen Signalen entsprechen.

In den Unteransprüchen sind Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der photoelektrischen Viandlereinheit der Informationseingabeeinrichtung,

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Pig. 2A, 2B und 2C Diagramme, die Ausführungsbeispiele für den Aufbau der photoelektrischen Urasetzerschicht der photoelektrischen Wandlereinheit gemäß Pig. 1 veranschaulichen,
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Pig. 3 Schaubilder, die Punktion und Wirkungsweise der photoelektrischen Wandlereinheit gemäß Pig. 1 veranschaulichen, wobei die Pig. 3Λ und 3D zeitliche Diagramme von EingangsSignalen, die Pig. 3C ein zeitliches Diagramm von Ausgangssignalen und die Pig. 3B eine schematische Darstellung eines Vorlagenbildmusters sind,

Pig. 4 ein Schaltbild mit Ausführungsbeispielen für wesentliche Bestandteile der Informationseingabeeinrichtung,

Pig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der photoelektrischen Wandlereinheit der Informationseingabeeinrichtung,

Pig. 6 ein Schaltbild mit weiteren Ausführungsbeispielen von wesentlichen Bestandteilen der Informationseingabeeinrichtung und
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Pig. 7 ZeitSignalpläne von Signalen der Schaltungsanordnung gemäß Pig. 6, wobei sich die Pig. 7A, 7D und 7E auf Eingangssignale und die Pig. 7B und 7C auf

Ausgangssignale beziehen.
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In Pig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer photoelektrischen Wandlereinheit 101 dargestellt, die ein Substrat 102 mit einer gewünschten Länge und Breite sowie eine aufeinanderfolgend darauf aufgebrachte Schicht-

anordnung aus einer länglichen Gegenelektrode 103, einer Isolierschicht 104, einer photoelektrischen Umsetzerschicht 105, einer Isolierschicht 108 und getrennt voneinander als ebene Reihe auf der Isolierschicht 108 an-

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geordneten Bildelementelektroden 109 (B1, E2, ...., En) umfaßt.

Die photoelektrische Umsetzerschicht 105 weist auf der Seite der Isolierschicht 104 einen Ladungserzeugungsabsehnitt 106 zur Erzeugung von Ladungsträgern bei Absorption von aktinischem Licht und auf der Seite der Isolierschicht 108 einen Ladungstransportabschnitt 107 zur Erzielung eines effektiven Abtransportes der in dem Ladungserzeugungsabschnitt 106 gebildeten Ladung zu den Bildelementelektroden 109 auf.

Bei der photoelektrischen Wandlereinheit 101 gemäß Pig. 1 wird das die Information tragende Licht 112 durch das Substrat 102 hindurchgeführt, da der Ladungserzeugungsabschnitt 106 auf der Seite des Substrats 102 angeordnet ist. Das Substrat 102, die Gegenelektrode 103 und die Isolierschicht 104 bestehen daher aus Stoffen, die für das aktinische Licht transparent sind, so daß es in ausreichendem Maße von dem Ladungserzeugungsabschnitt 106 absorbiert wird.

Pur aktinisches Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich kann das Substrat 102 z.B. aus Glas, transparenten keramischen Materialien, wie Magnesiumoxid bzw. Magnesia, ßeryllia , Spinell oder Yttriumoxid, einzelnen Kristallplatten sowie transparenten Kunststoffen, wie Acrylharz, bestehen, während die Elektrode 103 aus dem sogenannten ITO (In₉O, : SnO₉ = 85 - 98 : 15 : 2), SnO₉,

^ou In₉O,, Au, HiCr oder Al bestehen kann.

Beispiele für Stoffe, die zum Aufbau der Isolierschicht 104 verwendet werden können, sind Poly-p-xylol, Polyurethan, Polycarbonat, Polyäthylen, SiO₉, Si^EL und ^ÖD SiNO.

Der Aufbau der photoelektrischen Umsetzerschicht 105 ändert sich gleichmäßig von einem Ende der Gegen-

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elektrode 103 bis zu ihrem anderen Ende, und zwar derart, daß die elektrischen Felder zwischen den Bildelementelektroden 109 und der Gegenelektrode 103 abgestuft verlaufen, obwohl das Potential zwischen den Elektroden gleichförmig ist. Hierbei bestehen der Ladungserzeugungsabschnitt 106 und der Ladungstransportabschnitt 107 aus Stoffen, die derart gewählt sind, daß zwischen ihnen eine steile Potentialschwelle gebildet wird.

Die Bildung einer solchen Potentialschwelle in der photoelektrischen Umsetzerschicht 105 fördert das Auftreten einer Schwellenspannung Vth in der Charakteristik des Photostroms Ip als Funktion der anliegenden Spannung.

Das Auftreten dieser Schwellenspannung Vth bewirkt die Beseitigung eines eventuellen Störstroms zwischen der Gegenelektrode 103 und den jeweiligen Bildelementelektroden.

Die photoelektrische Umsetzerschicht 105 mit der steilen Potentialschwelle zwischen dem Ladungserzeugungsabschnitt 106 und dem Ladungstransportabschnitt 107 läßt sich z.B. in der in den Fig. 2A und 2b dargestellten Weise erhalten, indem der Ladungserzeugungsabschnitt 106 aus einer äußerst dünnen Schicht aus SeTe mit einem Telluranteil von 5 bis 50 Atom$ und der Ladungstransportabschnitt 107 aus Selen hergestellt werden. In diesem Falle muß der Ladungserzeugungsabschnitt 106 nicht notwendigerweise auf der Lichteintrittsseite der photoelektrischen Umsetzerschicht 109 angeordnet sein, sondern kann auch in der in Fig. 2C dargestellten Weise innerhalb der photoelektrischen Umsetzerschicht 105 eine Position einnehmen, bei der das aktiniache Licht die

SeTe-Schicht in zufriedenstellendem Umfang erreicht. 35

Die Wärmebeständigkeit der photoelektrischen Um-. setzerschicht 105 läßt sich z.B. verbessern, indem Arsen mit einem Anteil von 0,2 bis 10 Atom$ bei der BiI-

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dung des Ladungserzeugungsabschnitt 106 und des Ladungstransportabschnitts 107 hinzugesetzt wird, oder indem dünne Schichten mit einer Stärke von 0,025 pn bis 0,1 pm aus einer Selen-Arsen-Legierung, die Arsen mit einem Anteil von 0,2 bis 5 Atom$ enthält, an den Grenzflächen zwischen der photoelektrischen Umsetzerschicht 105 und den Isolierschichten 104, 108 vorgesehen werden.

In den Fig. 2A, 2B und 2C ist jeweils über der Abszisse die Dicke t der photoelektrischen Umsetzerschicht 105 als Funktion des über der Ordinate in Atom$ aufgetragenen Selengehaltes A dargestellt, wobei die Lichteinfallsseite durch einen Pfeil χ gekennzeichnet ist.

Die Isolierschicht 108 muß nicht notwendigerweise Transparenz für das aktinische Licht aufweisen und kann aus jedem der vorstehend bereits in Verbindung mit der Isolierschicht 104 beschriebenen Stoffe bestehen.

Die Bildelementelektroden 109 sind entsprechend der Anzahl der erforderlichen Bildelemente aufgeteilt (n in der Darstellung) und können aus aufgedampftem Aluminium oder Gold bestehen.

Die unterteilte Anordnung der Bildelementelektroden 109 kann entweder durch Verwendung einer Metallmaske mit dem gewünschten Anordnungsmuster der getrennten Elektroden oder durch gleichmäßiges Aufdampfen, dem die Bildung des Musters durch ein Photo-Ätzverfahren folgt, erhalten werden. Falls die Isolierschicht 108 in unerwünschter Weise durch die bei dem Photο-Ätzverfahren verwendeten Chemikalien angegriffen wird, kann es erforderlich werden, die Elektrode 103 in Form der Bildelementelektroden auszubilden, während die Elektroden 109 dann als kontinuierliche Gegenelektrode ausgebildet werden.

Außerdem muß die Elektrode 109 transparent sein, 909886/0865

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wenn das Substrat 102 aus einem lichtundurchlässign Material, wie z.B. Aluminium, "besteht.

Nachstehend wird näher auf Punktion und Wirkungsweise der photoelektrischen Wandlereinheit 101 gemäß Fig. 1 unter Bezugnahme auf die Fig. 3A, 3B, 3C und 3D eingegangen.

In Fig. 3A ist ein stufenförmiges Steuersignal S10 dargestellt, das über einen Eingangsanschluß 110 der photoelektrischen Wandlereinheit 101 zugeführt wird und aus einer Folge von η Spannungsimpulsen besteht, die jeweils den Schwellenspannungen zwischen der Gegenelektrode 103 und den Bildelementelektroden 109 entsprechen. Hierbei ist die erste Stufenspannung gleich der Schwellenspannung V1 zwischen der Gegenelektrode 103 und einer Bildelementelektrode E1, während die zweite Stufenspannung gleich der Schwellenspannung V2 zwischen der Gegenelektrode 103 und einer Bildelementelektrode E2 und die n-te Stufenspannung gleich der zwischen der Gegenelektrode 103 und einer Bildelementelektrode En herrschenden Schwellenspannung Vn ist,wobei gilt: V1 ^. V2 < .... < Vn. Die Stufenspannungen V1, V2, ....,Vn können durch kontinuierliche und gleichmäßige Steigerung der Dicke der photoelektrischen Umsetzerschicht 105 derart gewählt werden, daß sie durch V1 = V1, V2 = V1 + Δ V1, ...., Vn = V1 + Δ Vn. - 1 gegeben sind. Das einen regelmäßigen Anstieg der Spannung innerhalb einer Zeit Δ t (= t^ - t_v ι) zeigende Steuersignal S10 kann somit als

^ou Eingangssignal bzw. Treibersignal zur Ansteuerung der photoelektrischen Wandlereinheit 101 verwendet werden.

Wenn das Steuersignal SiO gemäß Fig. 3A dem Eingangsanschluß 110 der photoelektrischen Wandlereinheit ·" 101 zugeführt wird und diese mit dem durch ein Vorlagenmuster gemäß Fig. 3B hindurchtretenden Licht beaufschlagt wird, wobei L einen kein Bild enthaltenden bzw.

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erhellten Bereich und D einen ein Bild enthaltenden bzw. dunklen Bereich "bezeichnen, werden über den Ausgangsanschluß 111 zeitlich serielle Impulssignale W1, ¥2, ...., Wn in der in Pig. 3C dargestellten Welse entsprechend der Anzahl der erhellten Bereiche L erhalten.

Im einzelnen wird durch ein dem Eingangsanschluß 110 während einer Zeitdauer tO - ti zugeführtes Spannungssignal P1 mit der Spannung V1 ein Photostrom Ip zwischen der Gegenelektrode 103 und der Bildelementelektrode E1 erzeugt, da der Bereich der Bildelementelektrode El dem Licht ausgesetzt und die Spannung V1 gleich der Schwellenspannung zwischen den Elektroden ist. Dieser Photostrom Ip tritt jedoch nicht als stationärer Strom sondern als Ausgleichsstrom auf, da die photoelektrische Umsetzerschicht 105 an ihren beiden Enden durch die Isolierschichten 104 und 108 elektrisch gesperrt ist.

Auf diese Weise gibt die Bildelementelektrode E1 aufgrund des Anliegens der Schwellenspannung V1 und des Lichteinfalls einen Photostrom Ip ab, der wiederum die elektrische Aufladung der Isolierschichten 104 und 108 bewirkt und bei Sättigung der Aufladung unterbrochen wird bzw. endet. Dieser Photostrom wird nicht an anderen Bildelementelektroden erzeugt, da in diesem Stadium die Schwellenwerte nicht erreicht werden. Dementsprechend wird über den Ausgangsanschluß 111 das in Pig. dargestellte Ausgangs signal V/1 während der Zeitdauer von tO bis ti abgegeben und repräsentiert die Information an der Bildelementelektrode El.

Während der darauffolgenden Eingabe eines Spannungssignals P2 mit der Spannung V2 über den Eingangsanschluß 110 während der Zeitdauer von ti bis t2 wird an der Bildelementelektrode E2, deren Schwellenspannung gleich V2 ist, ein Photostrom Ip erzeugt, jedoch erfolgt keine Erzeugung eines Photostroms in anderen Bereichen

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als den Bildelementelektroden El und E2, da an den anderen Bildelementelektroden die Schwellenwerte nicht erreicht sind.

Obwohl an der Bildelementelektrode E1 die deren Schwellenwert übersteigende Spannung V2 anliegt und außerdem der Lichteinfall erfolgt, ist der in Abhängigkeit von dem Spannungssignal P2 auftretende Photostrom vernachlässigbar klein, da die Aufladung der Isolierschichten 104 und 108 durch den aufgrund des Spannungssignals P1 erzeugten Photostrom bereits abgeschlossen ist.

Während der Zeitdauer von ti bis t2 wird über den Ausgangsanschluß 111 somit das in Pig. 3C dargestellte Ausgangssignal W2 als Informationssignal bezüglich der Bildelementelektrode E2 abgegeben. In Abhängigkeit von dem dem Eingangsanschluß 110 zugeführten Steuersignal S10 gibt somit jede den erhellten Bereichen zugeordnete Bildelementelektrode einen Photostrom Ip ab, wenn das der Schwellenspannung der Bildelementelektrode entsprechende erste Spannungssignal Pk anliegt, so daß auf diese Weise die Ausgangssignale W in zeitlich serieller Folge über den Ausgangsanschluß 111 abgegeben werden.

Durch Belichtung der photoelektrischen Wandlereinheit 101 mit dem durch eine Bildvorlage mit einem Muster gemäß Pig. 3B hindurchtretenden Licht und Anlegen des Steuersignals S10 gemäß Pig. 5A an den Eingangsanschluß 110 werden somit diesem Muster entsprechende Signale S11

™ über den Ausgangsanschluß 111 erhalten.

Die Dauer Λ t des Spannungssignals P ist langer als die für die Beendigung bzw. bis zum Abklingen des zwischen der Gegenelektrode 103 und einer jeweiligen BiId-^OJ elementelektrode E fließenden Photostromes Ip erforderliche Zeit (Ladezeit) gewählt, damit die Bildung von Störsignalen in den dunklen Bereichen vermieden wird.

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Das der photoelektrischen Wandlereinheit 101 zugeführte Signal ist nicht zwangsläufig auf das stufenartige Steuersignal S10 gemäß Pig. 3A beschränkt, sondern kann auch die Form des in Pig. 3d dargestellten Steuersignals S12 annehmen, das aus diskreten Spannungsimpuls-Signalen Q besteht, die jeweils eine Impulspause Ati aufweisen.

Wie im Falle des Steuersignals S10 werden η Spannungsimpulse (Q1, Q2, ...., Qn) des Steuersignals S12 derart gewählt, daß sie jeweils den Schwellenspannungen zwischen der Gegenelektrode 103 und den einzelnen Bildelementelektroden der photoelektrischen Wandlereinheit 101 entsprechen.
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Wie Fig. 3D zu entnehmen ist, ist im einzelnen das Spannungssignal Q1 gleich der Schwellenspannung Y1 zwischen der Gegenelektrode 103 und der Bildelementelektrode E1 gewählt, während das Spannungssignal Q2 gleich der Schwellenspannung Y1 -f Δ V1 zwischen der Gegenelektrode 103 und der Bildelementelektrode E2 gewählt ist.

Bei dem Steuersignal S12 ist die Dauer Λ t eines jeden der η Spannungsimpulse Q1, Q2, ...., Qn in ähnlieher Weise wie die Dauer einer jeden Stufenspannung bei dem Steuersignal S10 gewählt, während die Impulspause Λ ti zwischen den aufeinanderfolgenden Spannungsimpulsen Q kürzer als die zum Entladen der von dem Photostrom zwischen der Gegenelektrode 103 und einer jeweiligen Bildelementelektrode 109 angesammelten Ladung zwischen den Isolierschichten 104 und 108 erforderliche Zeit gewählt ist.

Obwohl bei der photoelektrischen Wandlereinheit 101 gemäß Fig. 1 die photoelektrische Umsetzerschicht 105 auf beiden Seiten durch die einschließenden Isolierschichten 104 und 108 elektrisch gesperrt ist, kann die Isolierschicht zur Verhinderung eines stationären Photo-

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] stromes in der photoelektrischen Umsetzerschicht 105 auch nur auf der Lichteinfallsseite vorgesehen sein. In diesem Falle muß die Isolierschicht natürlich für das aktinische Licht durchlässig sein, da sie näher bei der Lichtquelle als der Ladungserzeugungsabschnitt 106 angeordnet ist.

In Pig. 4 ist eine Treiberschaltung zur Ansteuerung der photoelektrischen Wandlereinheit 101 gemäß Pig. 1 dargestellt, die einen Impulsgenerator OSd, einen mit dem Impulsgenerator OSd verbundenen Zähler CNT1, der zeitlich serielle Signale über eine Vielzahl von Ausgangsanschlüssen in Abhängigkeit von den von dem Impulsgenerator OSd zugeführten Eingangsimpulssignalen abgibt, ein ebenfalls mit dem Ausgang des Impulsgenerators OSd verbundenes Verzögerungsglied DLY1, das die von dem Impulsgenerator OSd zugeführten Eingangssignale um eine bestimmte Zeitdauer verzögert, einen Operationsverstärker 0P1, ein UND-Verknüpfungsglied AND1 und Widerstände Ri aufweist.

Wenn η Impulssignale entsprechend der Anzahl P1, P2, ...., Pn der Bildelementelektroden von dem Impulsgenerator OSd in Form des Signals S10 abgegeben werden, werden eine entsprechende Anzahl der Schalter des Zählers CNT1 aufeinanderfolgend geschlossen, so daß aufeinanderfolgend Ausgangssignale entsprechend dem Signal S10 über die Ausgangsanschlüsse 01 - On abgegeben werden, die mit dem negativen Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 0P1 jeweils über η Widerstände R1, R2_t ...., Rn verbunden sind, welche unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen, die in Abhängigkeit von den Schwellenspannungen Vth zwischen der Gegenelektrode 103 und den jeweiligen Bildelementelektroden El, E2, ...., En der photoelektrischen Wandlereinheit 101 bestimmt sind.

In Abhängigkeit von den aufeinanderfolgend über 909886/0865

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die Ausgangsanschlüsse 01 - On des Zählers CITT1 abgegebenen Signalen gibt der Operationsverstärker OP1 das stufenförmige Steuersignal S1O gemäß Fig. 3A oder das Signal S12 gemäß Fig. 3D ab, das der photoelektrischen Wandlereinheit 101 über deren Eingangsanschluß zugeführt wird.

Wenn die photoelektrische Wandlereinheit 101 z.B. mit dem durch das Vorlagenmuster gemäß Fig. 3B hindurchgetretenen Licht belichtet wird, wird von der photoelektrischen Wandlereinheit 101 das in Fig. 3C dargestellte Signal S11 erhalten, das aus einer Folge zeitlich serieller Impulse W1, W2, ...., Wn besteht.

Das derart erhaltene Signal S11 wird dem negativen Eingangsanschluß eines weiteren Operationsverstärkers 0p2 zugeführt, dessen Ausgangssignal wiederum einem Eingang des UND-Verknüpfungsgliedes AFD1 zugeführt wird.

Dem anderen Eingang des UND-Verknüpfungsgliedes AHD1 werden die von dem Impulsgenerator OSd abgegebenen Signale zugeführt, so daß über den Ausgang des UND-Verknüpfungsgliedes AND1 die dem Bildmuster der Vorlage entsprechenden zeitlich aufeinanderfolgenden Signale abgegeben werden.

Wie vorstehend erläutert, gibt die photoelektrische Informationseingabeeinrichtung in Abhängigkeit von dem über ihren gesamten Lichtempfangsbereich bzw. ihre gesamte Lichtaufnahmefläche erfolgenden Lichteinfall die photoelektrisch umgesetzten Signale zeitlich seriell über den Ausgangsanschluß 111 bei Anliegen des Steuersignals gemäß Fig. 3A oder 3D ab und eignet sich daher insbesondere als optische Infοrmationseingabeeinrichtung für zeitlich serielle Datenausgabegeräte, wie z.B. für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, ein digitales Kopiergerät oder ein Faksimile-Gerät.

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Piß. 5 zeigt in schematischer perspektivischer Darstellung eine weitere, vorzugsweise verwendete Ausführungsform der photoelektrischen Wandlereinheit.

Die photoelektrische Wandlereinheit gemäß Pig. 5 weist einen Aufbau auf, der insbesondere den Erfordernissen einer Hochgeschwindigkeits-Bildreproduktion angepaßt ist, die sich mit der lediglich einen Ausgangsanschluß aufweisenden photoelektrischen Wandlereinheit gemaß Fig. 1 nur bedingt erzielen läßt.

Der Aufbau der photoelektrischen Wandlereinheit gemäß Pig. 5 entspricht demjenigen der photoelektrischen Wandlereinheit gemäß Pig. 1, jedoch mit der Ausnahme, daß die Gegenelektrode 503 elektrisch in k Abschnitte unterteilt ist, die jeweils mit einem Ausgangsanschluß 511-1, 511-2, ...., bzw. 511-k versehen sind, und daß m Eingangsanschlüsse 510-1, 510-2, ...., 510-m vorgesehen sind, die gemeinsam mit einer Vielzahl von der derart unterteilten Gegenelektrode jeweils gegenüberliegenden Bildelementelektroden verbunden sind, so daß das Punktionsprinzip dieser Anordnung grundsätzlich das gleiche wie im Falle der photoelektrischen Wandlereinheit gemäß Pig. 1 ist.

Bei der photoelektrischen Wandlereinheit gemäß Fig. 5 werden in Abhängigkeit von der gleichzeitigen Zuführung der Steuersignale zu den m Eingangsanschlüssen 510-1, 510-2, ...., 510-m und dem von der Seite des Substrats 502 her einfallenden optischen Informationsträgersignal 512 über die k Ausgangsanschlüsse 511-1, 511-2, ...., 511-k die entsprechenden Ausgangssignale erhalten, die einer Ausgabeeinrichtung, wie z.B. einem Tintenstrahl-Schreiber oder -drucker, mit oder ohne zeitlich aufeinanderfolgende bzw. serielle Neuanordnung zugeführt werden.

In Fig. 6 ist eine weitere, vorzugsweise verwende-909886/0866

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te Ausführungsform der Informationseingabeeinrichtung in Verbindung mit einem Schaltbild schematisch dargestellt.

Im allgemeinen läßt sich eine Verbesserung des Auflösungsvermögens durch Vergrößerung der Anzahl der Bildelementelektroden je Einheitslänge erzielen, jedoch hat die sich aus einer solchen Vergrößerung der Elektrodenzahl ergebende Verringerung des Elektrodenabstands im allgemeinen eine höhere Störsignaleinstreuung zwischen den Elektroden, eine Vergrößerung der Gefahr des Auftretens von elektrischen Leckverlusten zwischen den Elektroden und erhöhte Schwierigkeiten bei der Anbringung von Zuleitungen an den Elektroden zur Folge. Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 6 dient insbesondere zur Vermeidung solcher Nachteile.

Die photoelektrische V/andlereinheit 601 gemäß Fig. 6 entspricht mit der Ausnahme, daß sie mit zwei Eingangsanschlüssen A und B versehen ist, im wesentlichen der photoelektrischen V/andlereinheit 101 gemäß Fig. 1 und basiert daher im wesentlichen auf dem gleichen Punktionsprinzip wie die photoelektrische Wandlereinheit 101. In Pig. 6 ist mit DIV ein Impulsteiler zur Frequenzteilung der eine bestimmte Frequenz aufweisenden Impulssignale bezeichnet, während die anderen Symbole die gleiche Bedeutung wie im Falle der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 haben.

Bei Anliegen eines von einem Impulsgenerator 0SC2 abgegebenen Steuersignals S20 gemäß Fig. 7A, das aus 2n Impulsen entsprechend der Anzahl 2n der Bildelementelektroden 607 (al, a2, ...., an, b1, 2b, ...., bn) besteht, gibt der Impulsteiler DIV durch jeweils abwechsQlnde Auswahl der Impulse Signale S21 und S22 ab, die jeweils aus η zeitlich seriellen Impulsen bestehen und einem Zähler C1TT2 bzw. einem Zähler GNT3 zugeführt werden.

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Durch die Zuführung der η Impulse zu dem Zähler CNT2 werden die darin angeordneten η Schalter aufeinanderfolgend geschlossen, so daß entsprechende zeitlich serielle Signale über die Ausgangsanschlüsse 11 - 1n des Zählers C1TT2 abgegeben werden.

Gleichermaßen werden durch die Zuführung der η Impulse zu dem Zähler CNT3 die darin vorgesehenen η Schalter aufeinanderfolgend geschlossen, so daß entsprechend zeitlich serielle Signale über die Ausgangsanschlüsse 21 - 2n des Zählers CNT3 abgegeben werden.

Die Ausgangsanschlüsse 11 - 1n des Zählers CNT2 sind mit dem negativen Eingangsanschluß eines Operations-Verstärkers 0P3 jeweils über Widerstände R1, R2, ...·, Rn verbunden, die unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen, welche in Abhängigkeit von den Schwellenspannungen Vth zwischen der Gegenelektrode 603 und den jeweiligen Bildelementelektroden al, a2, ...., an der photoelektrischen Wandlereinheit 601 festgelegt sind.

Gleichermaßen sind die Ausgangsanschlüsse 21 - 2n des Zählers CNT3 mit dem negativen Eingangsanschluß eines weiteren Operationsverstärkers 0P4 jeweils über Widerstände R1', R2', ...., Rn¹ verbunden, die ebenfalls verschiedene Widerstandswerte aufweisen, welche in Abhängigkeit von den Schwellenspannungen Vth zwischen der Gegenelektrode 603 und den jeweiligen Bildelementelektroden b1 , b2, ...., bn der photoelektrischen Wandlereinheit 601 festgelegt sind.

Bei Zuführung der zeitlich seriellen Ausgangssignale über die Ausgangsanschlüsse 11 - 1n des Zählers CNT2 gibt somit der Operationsverstärker 0P3 das aus impulsen unterschiedlicher Beträge bestehende Signal S23 gemäß Fig. 7D ab und führt es dem Eingangsanschluß A der photoelektrischen Viandlereinheit 601 zu.

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Gleichermaßen gibt "bei Zuführung der zeitlich seriellen Ausgangssignale über die Ausgangsanschlüsse 21 - 2n des Zählers CNT3 der Operationsverstärker 0P4 das aus Impulsen unterschiedlicher Beträge bestehende Signal 324 gemäß Pig. 7E ab und führt es dem Eingangsanschluß B der photoelektrischen Wandlereinheit 601 zu, wobei die Impulse des Signals S24 sich von denjenigen des Signals S23 unterscheiden.

Die Signale S23 und S24 lassen sich folgendermaßen definieren. Das Signal S23 besteht aus η Spannungsimpulsen, deren Spannungswert sich ausgehend von einer Anfangs spannung V aufeinanderfolgend um Δ 2, ΔΑ, ...., erhöht, wobei die Ausgangsspannung V gleich der Schwellenspannung an der Bildelementelektrode al, die Spannung Y + Δ V2 gleich der Schwellenspannung an der Bildelementelektrode a2 und schließlich die Spannung

V + A V λ (η ist hierbei ungeradzahlig und gleich oder größer als 3) gleich der Schwellenspannung an der BiIdelementelektrode an sind.

Das Signal S24 besteht gleichermaßen aus η Spannungsimpulsen, deren Spannungswert sich ausgehend von einer Anfangsspannung V + Δ V1 aufeinanderfolgend um Δ 3» Λ 5, ...., erhöht, wobei die Anfangsspannung

Y + Δ V1 gleich der Schwellenspannung an der Bildelementelektrode b1, die Spannung V + Δ V3 gleich der Schwellenspannung an der Bildelementelektrode b2 und schließlich die Spannung V + Δ Vi (η ist hierbei geradzahlig und gleich oder größer als 2) gleich der Schwellenspannung der Bildelementelektrode bn sind. Außerdem ist die zeitliche Steuerung der Zuführung des Signals S24 zu dem Eingangsanschluß B mit der Beendigung der Zuführung des Signals S23 zu dem Eingangsanschluß A synchronisiert.

Die photoelektrische Viandlereinheit 601 gibt somit über ihren Ausgangsanschluß in Abhängigkeit von den

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] Signalen S23 und S24 dem Bildmuster entsprechende Ausgangssignale ab, die dem negativen Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 0P5 zugeführt werden.

In Abhängigkeit von diesen Signalen führt der Operationsverstärker seinerseits Ausgangssignale einem jeweiligen Eingang eines UND-Verknüpfungsgliedes AND2 und eines UND-Verknüpfungsgliedes AND3 zu.

Dem jeweils anderen Eingang der UND-Verknüpfungsglieder AND2 und AND3 werden die Ausgangssignale des Impulsteilers nach einer geeigneten Verzögerung durch ein Verzögerungsglied DLY2 bzw. DLY3 zugeführt.

Auf diese Weise werden die von dem Operationsverstärker OP5 abgegebenen Signale und die Signale der Verzögerungsglieder über die UHD-Verknüpfungsglieder AND2 und AND3 in synchronisierter Form über ein ODER-Verknüpfungsglied OR einer Ausgabeeinrichtung oder einer Speichereinrichtung zugeführt.

Zusammengefaßt weist die vorstehend beschriebene photoelektrische Informationseingabeeinrichtung somit eine photoelektrische Wandlereinheit auf, die mit einer photoelektrischen Umsetzerschicht versehen ist, welche zwischen einer linearen Anordnung aus η Bildelementelektroden und einer dieser Anordnung gegenüberliegend angeordneten und aus einem auf der Seite einer für einfallendes Licht durchlässigen Elektrode befindlichen Ladungserzeugungsabschnitt und einem zur Erzielung eines effektiven Transports der in dem Ladungserzeugungsabschnitt erzeugten Ladung dienenden Ladungstransportabschnitt bestehenden Gegenelektrode angeordnet ist und eine sich gleichmäßig von einem Ende zu dem anderen Ende der Gegenelektrode ändernde Dicke besitzt. Zwischen der photoelektrischen Umsetzerschicht und der Gegenelektrode oder/und Bildelementelektroden ist eine Isolierschicht vorgesehen. Die photoelektrische Wandler-

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1 einheit v/ird durch entsprechend erzeugte Steuersignale derart gesteuert, daß elektrische Signale erhalten werden, die den von dem photoelektrischen Umsetzerabschnitt aufgenommenen optischen Signalen entsprechen.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   Photoelektrische Informationseingabeeinrichtung, gekennzeichnet durch eine photoelektrische V/andlereinheit (101; 501; 601), die eine photoelektrische Umsetzerschicht (105; 505; 605), welche zwischen einer linearen Anordnung aus einer Anzahl η von Bildelementelektroden (109; 509; 607) und einer der Anordnung der Bildelektroden gegenüberliegenden und aus einem auf der Seite einer für einfallendes Licht durchlässigen Elektrode befindlichen Ladungserzeugungsabschnitt (106; 506) und einem zur Erzielung eines effektiven Transportes der in dem Ladungserzeugungsabschnitt erzeugten Ladung dienenden Ladungstransportabschnitt (107; 507) bestehenden Gegenelektrode (103; 503; 603) angeordnet ist und eine gleichmäßig sich von einem Ende zu dem anderen Ende der Gegenelektrode ändernde Dicke besitzt, und zwischen der photoelektrischen Umsetzerschicht und der Gegenelektrode oder/und Bildelementelektroden angeordnete Isolierschichten (104, 108; 504, 508; 604, 606) aufweist, und durch eine Steuereinrichtung (Pig. 4; Fig. 6), die die photoelektrische Wandlereinheit derart steuert, daß den von dem photoelektrischen Umsetzerabschnitt aufgenommenen optischen Signalen entsprechende elektrische Signale erhalten werden.

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   Deutsche Bank !München! Kto 51/61070

   Dresdner Bank iMuncHenl K!o 39J9 844

   Posischeck (München; Klo 670-43-BQ4

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2. 2. Photoelektrische Informationseingabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (503) in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt ist, die jeweils einer Vielzahl von Bildelementelektroden (509) gegenüberliegend angeordnet sind.
3. 3. Photoelektrische Informationseingabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils Gruppen aus η Bildelementelektroden gemeinsam elektrisch miteinander verbunden sind.
4. 4. Photoelektrische Informationseingabeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Impulsgeneratorschaltung (OSG 1; OSC 2, DIV) zur Erzeugung einer der Anzahl der Bildelementelektroden entsprechenden Anzahl von zeitlich seriellen Impulsen, einen Zähler (CNT1; CNT2, CNT3), der in Abhängigkeit von den Ausgangsimpulsen der Impulsgeneratorschaltung über η Ausgangsanschlüsse (O₁ - O_n; I₁ -

   ^ ^n' ^1 ~ ^n) ^zei'*'li^cn aufeinanderfolgende Ausgangs signale abgibt, eine Anzahl η von Widerständen (R1 - R_n; R¹I- R'n), die jeweils mit einem Ausgangsanschluß des Zählers verbunden sind und Widerstandswerte aufweisen, welche jeweils den Schwellenspannungen zwischen der Gegenelektrode und einer zugeordneten Bildelementelektrode entsprechen, und einen mit den Widerständen in Reihe geschalteten Operationsverstärker (OP₁; OP,, OP.) zur Zuführung der Ausgangssignale zu den Bildelementelektroden

   aufweist.
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