DE68925946T2

DE68925946T2 - Festkörperbildmatrix, Vorrichtung und Bildherstellungsverfahren

Info

Publication number: DE68925946T2
Application number: DE68925946T
Authority: DE
Inventors: Yasuaki C O Mitsubishi Yoshida
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-12-01
Filing date: 1989-11-22
Publication date: 1996-08-08
Anticipated expiration: 2009-11-23
Also published as: EP0371685A3; JPH02151183A; JPH0748826B2; DE68925946D1; EP0371685A2; US5003565A; EP0371685B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Festkörper- Bildmatrix, insbesondere zum Erzeugen elektrischer Bildsignale, zum Ausbilden eines zweidimensionalen Bildes einer Quelle, die Licht abstrahlt, eine Vorrichtung, die Bilder erzeugt und die Bildmatrix verwendet, und ein Verfahren zum Kalibrieren und Betreiben der Matrix und Vorrichtung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Kompensation von verschiedenen Empfindlichkeiten der Sensoren, die in der Matrix verwendet werden und die Quelle, die Infrarotlicht abstrahlt, abbilden, auf Licht.

Hintergrund der Erfindung

Eine zweidimensionale Bildmatrix ist in Figur 8 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Matrix beinhaltet eine zweidimensionale Matrix von Photodioden, zum Beispiel 128 x 128 Photodioden, die als Reaktion auf ein auf die jeweiligen Photodioden einfallendes Licht elektrische Signale erzeugen. Die erzeugten elektrischen Signale weisen eine elektrische Darstellung der Verteilung des einfallenden Lichts über einer zweidimensionalen Fläche auf. Diese Verteilung von Licht, in dem Ausmaß in dem es von einer Quelle abgestrahlt ist, wird als das Bild bezeichnet. Die Photodiodenmatrix ist auf einem Siliziumsubstrat 2, das einen signalverarbeitenden Stromkreis enthält, befestigt und elektrisch mit ihm verbunden. Jede Photodiode befindet sich durch einen säulenförmigen Körper 3, wie zum Beispiel einer zylindrischen Masse aus Indium, in elektrischer Verbindung mit einer jeweiligen signalverarbeitenden Schaltung in dem Substrat 2. Dieser Aufbau ist insbesondere bei einem Infrarotlicht-Detektor anwendbar, bei welchem einfallende Infrarotstrahlen 4 auf die Photodiodenmatrix 1 auftreffen. Bei dieser Anwendung können die Photodioden aus einem Halbleitermaterial, wie zum Beispiel Cadmium-Quecksilber-Tellurid (CdxHg1-xTe), hergestellt sein, das, anders als Silizium, mittels eines Erzeugens elektrischer Ladungen auf Infrarotlicht reagiert. Eine infrarotempfindliche Matrix, wie jene in Figur 8, ist im U.S.-Patent 4,801,991 beschrieben. Zusammen vereinigen die Photodiodenmatrix 1, das Siliziumsubstrat 2, das einen signalverarbeitenden Stromkreis enthält, und die säulenförmigen Verbinder 3 eine Bildmatrix 6 in sich.
Der herkömmliche elektrische Aufbau der Bildmatrix 6 für eine 3 x 3-Matrix von Photodioden ist schematisch in Figur 9 gezeigt. Der signalverarbeitende Stromkreis in dem Substrat 2 beinhaltet eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD), die in dem Ausführungsbeispiel in Figur 9 eine hon zontale CCD 2a beinhaltet, an welche drei vertikale CCDs 2b angeschlossen sind. Die Ausrichtung dieser CCDs wird aufgrund der Ausrichtung in Figur 9 und den anderen Figuren als horizontal und vertikal bezeichnet. Jedoch ergibt sich durch ein Beschreiben der CCDs als horizontal und vertikal keine Einschränkung. Diese Ausrichtungsausdrücke werden lediglich bequemlichkeitshalber verwendet, und beziehen sich auf zwei Gruppen von für gewöhnlich orthogonalen CCDs, bei welchen eine Mehrzahl von CCDs, die entlang einer Richtung ausgerichtet sind, an eine einzige CCD angeschlossen sind, die für gewöhnlich orthogonal zu den angeschlossenen CCDs ist. Wie es in Figur 9 gezeigt ist, legt jede Photodiode 1 elektrische Ladungen an eine vertikale CCD 2b an, durch welche diese Ladungen zu der horizontalen CCD 2a übertragen werden. Die gesammelten Ladungen werden mittels der hon zontalen CCD 2a durch ein Ausgangsschaltungselement 5, das in den Figuren als ein Verstärker dargestellt ist, weiter zu einer äußeren Vorrichtung übertragen.
In Figur 10 ist die Bildmatrix 6 mit anderen Komponenten in einer Abbildungsvorrichtung verbunden. Die Bildmatrix legt elektrische Bildsignale in einer vorbestimmten Reihenfolge, die sich auf die Photodiodenstelle bezieht, an einen Bildrasterwandler 7 an, wobei jedes Signal die Intensität von einfallendem Licht an einer Stelle einer Photodiodenmatrix darstellt. Der Bildrasterwandler 7 verwendet die aufeinanderfolgenden elektrischen Bildsignale, um ein zweidimensionales Bild zu rekonstruieren, welches auf einem Fernsehbildschirm 8 angezeigt wird. Um das Auslesen der aufeinanderfolgenden elektrischen Bildsignale aus der Matrix 6 mit dem Wandeln dieser Signale in ein zweidimensionales Bild in dem Bildrasterwandler 7 zu koordinieren, legt ein Taktgenerator 9 Taktsignale sowohl an die Matrix 6 als auch den Bildrasterwandler 7 an.
Es wird Bezug auf die Figuren 8, 9 und 10 genommen. Einfallendes Licht veranlaßt die Photodioden 1, elektrische Ladungen zu erzeugen, die durch die Verbinder 3 zu den jeweiligen bildverarbeitenden Schaltungen in dem Substrat 2 geleitet werden. Diese signalverarbeitende Schaltung speichert die elektrischen Ladungen und überträgt sie schließlich in einer zeitlichen Reihenfolge durch die vertikalen CCDs 2b zu der horizontalen CCD 2a. Die horizontale CCD 2a überträgt die gespeicherten elektrischen Ladungen in einer zeitlichen Reihenfolge durch die Ausgangsschaltung 5 weiter zu dem Bildrasterwandler 7. Die Signale werden von dem Bildrasterwandler 7 vorbereitet, um die Spezifikationen, z.B., Länge und Anzahl von Zeilen, Abtastgeschwindigkeit, usw., des Bildschirms zu erfüllen und werden nachfolgend als ein Bild auf dem Bildschirm angezeigt.
Die Struktur der Matrix 6, die in Figur 8 gezeigt ist, ist insbesondere bei einem Infrarot-Detektor sinnvoll, bei dem die Photodiodenmatrix aus einem Material hergestellt ist, das unterschiedlich zu dem Siliziumsubstrat 2 ist. Bei der Erfassung von Infraroticht, das zum Beispiel Wellenlängen von ungefähr 10 µm aufweist, können die Photodioden Cd0.22Hg0.8Te verwenden. Wie es technisch zu verstehen ist, ist das schwierigste Problem beim Erfassen eines Infrarotbildes im 10 µm-Band das Vorhandensein bedeutsamer Beträge einer Hintergrundstrahlung. Die Hintergrundstrahlung ist im wesentlichen Rauschen, das einen Bildkontrast verringert. Das Verfahren, das üblicherweise bei anderen Photodetektoren verwendet wird, um einen Bildkontrast zu verbessern, d.h., ein Verlängern der Zeit, während welcher die Signalladungen gesammelt werden, ist bei einem Photodetektor, der auf ein 10-µm-Infrarotband reagiert, nicht erfolgreich. Längere Ladungssammelzeiten erhöhen lediglich die Ladungsmenge, die von der Hintergrundstrahlung erzeugt wird, was zu keinen Signal-zu-Rausch-Verbesserungen führt.
Die Wirkungen der Hintergrundstrahlung können mittels des Ladungs-Abführverfahrens verringert werden, das von Chow et al in IEEE Transactions On Electron Devices, Volume ED-29, Nummer 1, Januar 1982, Seiten 3-13 beschrieben wird. Die Figuren 11(a)-11(c) stellen schematisch einen signalverarbeitenden Stromkreis des Typs dar, der in dem Substrat 2 eingeschlossen ist und das Ladungs-Abführverfahren verwendet. Wenn das Ladungs-Abführverfahren verwendet wird, ist ein zusätzlicher Abführanschluß 19, der ebenso VSK bezeichnet ist, an den signalverarbeitenden Stromkreis angeschlossen, wie es schematisch in Figur 7 gezeigt ist. Der Stromkreis in Figur 7 ist gleich dem in Figur 9, beinhaltet aber eine zusätzliche Verbindung von allen signalverarbeitenden Schaltungen, die den jeweiligen Photodioden 1 zugeordnet sind, zu dem Anschluß 19.
Es wird Bezug auf Figur 11(a) genommen. Die Photodiode 1 erzeugt als Reaktion auf einfallendes Licht 4 eine elektrische Ladung. Die Ladung fließt an einem Kontakt 20 in dem Substrat 2 in den signalverarbeitenden Stromkreis. Die einfließende Ladung erzeugt einen Spiegelladungsbereich, d.h., die Signalladung, in dem Substrat 2, die durch den schraffierten Bereich gegenüber dem Kontakt 20 in Figur 11(a) dargestellt ist. Diese Signalladungen werden von gegenüber dem Kontakt 20 weiter zu einer Potentialsenke übertragen, bei der sie gespeichert werden. Eine Ladungsüber- tragung zu der Speichersenke wird von der Höhe der Spannung VT gesteuert, die an eine Gateelektrode 10 angelegt wird. Die Speichersenke wird als Reaktion auf eine Spannung VS, die an eine Speicherelektrode 11 angelegt wird, gegenüber dieser Elektrode erzeugt. Nach einer Erzeugung der Speichersenke und einer ausreichenden Verringerung der Schicht zwischen ihr und der Signalladungsansammlung gegenüber dem Kontakt 20 mittels des Anlegens einer Gatespannung VT an die Gateelektrode 10, werden die Signalladungen zu der Speichersenke übertragen und in ihr gespeichert. Dieser Ladungsübertragungsbetrieb ist in Figur 11(a) dargestellt.
Wie es in Figur 11(b) dargestellt ist, wird ein Abschnitt der Ladung, die in der Speichersenke gespeichert ist, zu einer anderen Potentialsenke übertragen, die gegenüber einer CCD-Elektrode 13 erzeugt wird. Die Übertragung wird nach einem Verringern der Potentialschicht zwischen den Speicher- und CCD-Senken durchgeführt. Diese Schicht wird mittels des Anlegens einer Abführspannung VSKIN an die Abführelektrode 12 verringert. Wie es durch die gestrichelte Linie in Figur 11(b) gezeigt ist, weist abhängig von der Höhe der Abführspannung lediglich ein oberster Abschnitt der Ladung, die in der Speichersenke gespeichert ist, eine ausreichende Energie auf, um über die verringerte Schicht und in die CCD-Senke zu fließen. Somit wird die gespeicherte Ladung als Reaktion auf die Spannung, die an die Abführelektrode 12 angelegt wird, "abgeführt".
Nach der Abführübertragung wird die Potentialschicht zwischen den Speicher- und CCD-Senken wiederhergestellt. Die verbleibende Ladung in der Speichersenke wird nicht länger benötigt und wird durch eine Drainelektrode 14 eines Feldeffekttransistors (FET) mittels eines Anlegens einer Spannung VDRAIN an die Gateelektrode 15 des FET abgeleitet. Dieses Ableiten der nichtbenötigten gespeicherten Ladung ist in Figur 11(c) dargestellt. Darin ist die Ladung, die gegenüber der CCD-Elektrode 13 gespeichert ist, ebenso dargestellt.
Durch eine Ladungsabführung werden Signalladungen, die von den jeweiligen Photodioden 1 als Reaktion auf eine Hintergrundstrahlung erzeugt werden, d.h., eine Gleichstromkomponente, abgeleitet. Das Beseitigen dieser Rauschkomponente, welches den Kontrast des Bildes, das erzeugt werden kann, verbessert, ist in den Figuren 6(a) und 6(b) darge stellt. In Figur 6(a) ist die Ladungsmenge dargestellt, die in jeder einer Anzahl von Bildelementen in der Matrix, d.h., der Photodiode und dem signalverarbeitenden Stromkreis, erzeugt wird. Die weiße Fläche 16 für jedes Matrixelement stellt die Ladungen dar, die als Reaktion auf einfallendes Licht eines Hintergrunds, d.h., eines Nichtbildes, erzeugt werden. Die schraffierte Fläche 17 für jedes Matrixelement stellt die Ladungen dar, die als Reaktion auf die einfallende Bildstrahlung erzeugt werden. Die gestrichelte Linie 18 bezeichnet einen Ladungsabführpegel, so daß Ladungen unterhalb der Linie 18 durch den Drainanschluß 14 in Figur 11(c) abgeleitet werden. Die Ladungen oberhalb der Linie 18 werden gehalten, um die Ladungsmenge als eine Funktion eines Matrixelements, die in Figur 6(b) gezeigt ist, zu erzeugen. Ein Vergleich der Figuren 6(a) und 6(b) zeigt, daß die erwünschten Bildladungen nach einem Abführen ein viel größeres Verhältnis der Gesamtladung als ohne das Anwenden des Abführverfahrens darstellen. Anders ausgedrückt, das Abführen verbessert das Signal-zu-Rausch-Verhältnis.
Die Darstellung des Ladungs-Abführverfahrens, das in den Figuren 6(a) und 6(b) gezeigt ist, setzt voraus, daß der gleiche Ladungsabführpegel an alle Matrixelemente angelegt wird. Das Ergebnis wird mittels des Stromkreises in Figur 7 geeignet erzielt, in dem jede Abführelektrode 12 elektrisch an den Abführanschluß 19 angeschlossen ist. Eine Verwendung eines einheitlichen Abführpegels bei dem La- dungs-Abführverfahren schafft ein ausreichende Wirksamkeit, wenn jede Photodiode in der Matrix im wesentlichen die gleiche Lichtansprechcharakteristik aufweist. Als Ergebnis wird im Stand der Technik gelehrt, daß eine Gleichmäßigkeit der Empfindlichkeit jeder Photodiode in einer Matrix ein wichtiges Ziel ist. Jedoch ist es häufig schwierig oder unmöglich, eine gleichmäßige Lichtempfindlichkeit zwischen den Photodioden zu erzielen. Zum Beispiel weisen einige in Photodioden verwendete Halbleitermaterialien, wie zum Beispiel CdxHg1-xTe, die empfindlich auf Infrarotlicht sind, Charakteristiken auf, die bekannterweise schwierig zu steuern sind, was das Erzielen von gleichmäßigen Empfindlichkeiten zwischen vielen Photodioden im wesentlichen unmöglich macht. Wenn sich die Lichtempfindlichkeiten der lichtempfindlichen Elemente innerhalb der Matrix bedeutsam ändern, gehen die Vorteile des herkömmlichen Ladungs-Abführverfahrens mit herkömmlichen Sensoren teilweise oder vollständig verloren.
Ein Beispiel von bedeutsamen Änderungen im Photodiodenansprechen innerhalb einer Matrix ist in Figur 5(a) dargestellt. Es ist zu sehen, daß sich die Fläche 16, die den Hintergrundladungen entspricht, zwischen Matrixelementen bedeutsam ändert. Um die Signalladungen nicht zu verlieren, muß der Abführpegel 18 niedriger als das Hintergrundansprechen des kleinsten empfindlichen Elements in der Matrix sein. Als Ergebnis sehen die Abführladungen, die in Figur 5(b) dargestellt sind, verglichen mit dem Ansprechen in Figur 5(a) eine kleine Verbesserung im Ableiten der Hintergrundstrahlung vor.
Eine vorgeschlagene Lösung, deren Lehre von dem Stand der Technik weggeht und gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, zum Anwenden des Ladungs-Abführverfahrens an einer lichtempfindlichen Matrix, in welcher die Lichtsensoren sich stark ändernde Empfindlichkeiten aufweisen, ist das Anlegen von unterschiedlichen Abführpegeln an die jeweili- gen signalverarbeitenden Schaltungen. Bei diesem neuen Verfahren werden die Abführpegel so ausgewählt, daß sie die Empfindlichkeiten der zugeordneten Photodioden kompensieren. Ein Anlegen von unterschiedlichen Abführpegeln an unterschiedliche Matrixelemente ist in den Figuren 4(a) und 4(b) dargestellt. In Figur 4(a) ist die Hintergrund-Ladungsmenge 16, die von jedem Matrixelement erzeugt wird, und die entsprechende Signalladung 17, die von jedem Element erzeugt wird, wie in den Figuren 5(a) und 6(a) dargestellt. Anstelle eines Anlegens eines einzigen Abführpegels 18 an jede Photodiode wird ein Abführpegel 101, der für jedes Matrixelement unterschiedlich sein kann, an die jeweiligen Photodioden angelegt. Das resultierende Abführsignal ist in Figur 4(b) dargestellt. Wie mittels eines Vergleichs der Figuren 4(b) und 5(b) zu sehen ist, wird die erwünschte Verbesserung im Signal-zu-Rausch-Verhältnis, d.h., ein Kontrast, der in Figur 6(b) erzielt wird, ebenso in Figur 4(b) erzielt.
Eine Bildmatrix zum direkten Anlegen von Abführpegeln sich ändernder Höhe an jeweilige signalverarbeitende Stromkreise könnte einen getrennten Abführelektrodenanschluß für jede signalverarbeitende Schaltung beinhalten. Bei einer 128 x 128-Photodiodenmatrix würde dieser Aufbau jedoch mehr als 16,000 Anschlüsse erfordern. Eine Bildmatrix mit einer solchen hohen Anzahl von Anchlüssen ist insbesondere bei Matrizen, die genügend Photodioden beinhalten, um ein sinnvolles Bild zu erzeugen, extrem schwierig, wenn nicht unmöglich, praktisch zu realisieren.
In der DE-A-3625010 ist eine Festkörper-Bildmatrix offenbart, die elektrische Bildsignale erzeugt und die eine Matrix von lichtempfindlichen Sensoren zum Erzeugen elektrischer Ladungen als Reaktion auf einfallendes Licht aufweist. Zusätzliche Speicherbereiche sind in den signalverarbeitenden Schaltungen vorgesehen, die den Sensoren zugeordnet sind, wobei jeder Speicherbereich das Ladungsan- sprechen auf eine kalibrierte Strahlung speichert, wobei diese Ladung dann verwendet wird, um das Abführ-Gatepotential einzeln einzustellen.

Kurzfassung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Festkörper-Bildmatrix, eine Vorrichtung und ein Verfahren einer Abbildung zu schaffen, bei welchen eine Ladungsabführung mit unterschiedlichen Abführpegeln ausgeführt werden kann, die an jeweilige Photosensoren angelegt werden, um Änderungen in dem Lichtansprechen der jeweiligen Photodioden in der Matrix zu kompensieren.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Festkörper-Bildmatrix geschaffen, die eine Mehrzahl von elektrischen Bildsignalen erzeugt, mit:
einer Mehrzahl von lichtempfindlichen Sensoren, die als Reaktion auf einfallendes Licht elektrische Ladungen erzeugen;
einer Mehrzahl von signalverarbeitenden Schaltungen, von denen jede eine Ladungs-Abführelektrode beinhaltet, die einem einzigen jeweiligen Sensor zugeordnet ist, um elektrische Ladungen aus dem zugeordneten Sensor aufzunehmen und zu speichern und um einen abgeführten Abschnitt jeder gespeicherten elektrischen Ladung zu einer jeweiligen ladungsgekoppelten Vorrichtung zu übertragen, wobei der abgeführte Abschnitt mittels der Höhe einer Abführspannung bestimmt wird, die an die jeweilige Abführelektrode angelegt wird;
einer Mehrzahl von ersten ladungsgekoppelten Vorrichtungen, um die abgeführten Abschnitte von elektrischen Ladungen aus den signalverarbeitenden Schaltungen aufzunehmen und um die abgeführten Abschnitte von elektrischen Ladungen zu einem äußeren Stromkreis zu übertragen; und einer Einrichtung, die Abführspannungen unterschiedlicher Höhe an jede Abführelektrode anlegt, um dadurch Ände- rungen in den Lichtempfindlichkeiten der einzelnen Sensoren zu kompensieren, wobei die Matrix dadurch gekennzeichnet ist, daß:
die Einrichtung, die Abführspannungen unterschiedlicher Höhe anlegt, aufweist:
eine Mehrzahl von umschalteeinrichtungen, von denen jede einer einzigen signalverarbeitenden Schaltung zugeordnet ist, um Abführsignale aufzunehmen und um diese in die Abführspannungen unterschiedlicher Höhe zu wandeln, die an die jeweiligen Abführelektroden angelegt werden; und eine zweite ladungsgekoppelte Vorrichtung, um die Abführsignale an die jeweilige Umschalteeinrichtung anzulegen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Festkörper-Abbildungsvorrichtung geschaffen, mit:
einer Festkörper-Bildmatrix gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung;
einer Speichereinrichtung, um die Abführpegel, die den Höhen der Abführspannungen entsprechen, die an die jeweiligen Abführelektroden anzulegen sind, zu speichern; und
einer Einrichtung, um die gespeicherten Abführpegel in Abführsignale zu wandeln und um die Abführsignale an die zweite ladungsgekoppelte Vorrichtung anzulegen.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Kalibrieren einer Festkörper-Abbildungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung geschaffen, mit den Schritten:
Bestrahlen jedes Sensors mit einer gesteuerten Menge von einfallendem Licht;
Anlegen einer Abführspannung einer gleichmäßigen Höhe an jede Abführelektrode;
Übertragen der elektrischen Ladungen, die in den jeweiligen signalverarbeitenden Schaltungen erzeugt werden, zu der Speichereinrichtung, um die Abführpegel zu bilden, die nachfolgend an jede Abführelektrode anzulegen sind, um da- durch Änderungen in den Lichtempfindlichkeiten der einzelnen Sensoren zu kompensieren.
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die im weiteren Verlauf gegeben wird, offensichtlich. Es ist jedoch anzumerken, daß die detaillierte Beschreibung und spezifische Ausführungsbeispiele lediglich zur Verdeutlichung gegeben werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Festkörper-Bildmatrix gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Figuren 2(a) und 2(b) zeigen schematische Schnittansichten, die allgemein entlang Linien IIA-IIA bzw. IIb-IIb in Figur 1 genommen sind, die zwei Aspekte des Ausführungsbeispiels in Figur 1 zeigen.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
Die Figuren 4(a) und 4(b) zeigen Diagramme, die das Ladungs-Abführverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen.
Die Figuren 5(a), 5(b), 6(a) und 6(b) zeigen die Wirkung des Ladungs-Abführverfahrens, wie es im Stand der Technik verwendet wird.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Bildmatrix, die ungemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Figur 8 zeigt eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht einer Bildmatrix gemäß dem Stand der Technik.
Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung einer Bildmatrix gemäß dem Stand der Technik.
Figur 10 zeigt eine schematische Ansicht einer Abbildungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
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Die Figuren 11(a), 11(b) und 11(c) zeigen schematische Ansichten, die das Ladungs-Abführverfahren darstellen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbei spiele

Figur 1 zeigt schematisch eine Festkörper-Bildmatrix 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Lichtempfindliche Sensoren in der Form von Photodi oden 1 sind zum Wandeln einfallenden Lichts in elektrische Ladungen vorhanden. Diese lichtempfindlichen Sensoren können auf jeden Bereich des sichtbaren oder unsichtbaren Lichtspektrums reagieren, aber in einer bevorzugten Anwendung sind es Cd0.2Hg0.8Te-Sensoren, die auf Infrarotlicht einer Wellenlänge von ungefähr 10 µm reagieren. Die Sensoren 1 sind in einer Matrix angeordnet, die den jeweiligen Bildelementen oder Pixeln eines zweidimensionalen Bildes entspricht. Die Lichtintensitäten, die dieses Bild ausbilden, werden an jeder Stelle eines Sensors 1 zum Erzeugen von elektrischen Bildsignalen aufgenommen und erfaßt, die verwendet werden können, um ein zweidimensionales Bild zu rekonstruieren oder können gespeichert oder weiterverarbeitet werden. Zur Vereinfachung zeigt Figur 1 eine 3 x 3-Matrix, d.h., eine Matrix, die drei Sensoren in allen drei Reihen beinhaltet. Die Erfindung ist nicht auf eine Matrix einer besonderen Größe beschränkt und kann zum Beispiel mit einer 128 x 128-Matrix oder mit Matrizen verwendet werden, die eine noch größere Anzahl von Sensoren enthalten. Es ist nicht notwendig, daß die Matrix quadratisch, d.h., die gleiche Anzahl von Sensoren in jeder Spalte enthält, wie sie in jeder Reihe auftritt, oder auch rechteckig ist und kann andere Formen aufweisen. Es wird jedoch angenommen, daß die Matrix eine Mehrzahl von Reihen und Spalten beinhaltet.
Jeder Sensor 1 in Figur 1 legt als Reaktion auf einfallendes Licht durch eine jeweilige signalverarbeitende Schaltung elektrische Ladungen an eine vertikale CCD 2b an. Der signalverarbeitende Stromkreis ist von dem Typ, der bezüglich den Figuren 11(a) bis 11(c) beschrieben worden ist. Die Ladungen, die durch den signalverarbeitenden Stromkreis geleitet werden, werden von den vertikalen CCDs 2b zu einer vertikalen CCD 2a übertragen, die gemeinsam an an alle vertikalen CCDs 2b angeschlossen ist. Wie es bezüglich Figur 9 beschrieben worden ist, werden die übertragenen Signale in der horizontalen CCD 2a gesammelt und durch die Ausgangsschaltung 5 weiter zu einer äußeren Vorrichtung übertragen. Jede vertikale CCD beinhaltet für jeden jeweiligen Sensor 1 eine Ladungs-Abführelektrode 12, an welche eine Spannung angelegt wird, um den Abschnitt der gespeicherten Ladung zu bestimmen, der abgeführt und zu der jeweiligen vertikalen CCD 2b weiterübertragen wird. Der übertragene Abschnitt hängt von der Höhe der Abführspannung ab, wie es vorhergehend in Bezug auf die Figuren 4(a) bis 6(b) und 11(a) bis 11(c) beschrieben worden ist.
Anders als bei der Matrix, die bezüglich Figur 7 beschrieben worden ist, ist jede Abführelektrode 12 in Figur 1 nicht direkt an einen äußeren Anschluß 19 angeschlossen. Anstelle davon ist eine zweite CCD 102, die einen einzelnen Horizontalabschnitt und getrennte Vertikalabschnitte für jede entsprechende vertikale CCD 2b beinhaltet, beinhaltet. Die zweite CCD 102 legt durch einen äußeren Anschluß 103 Abführsignale zum Anlegen von Abführspannungen von Höhen, die ausgewählt werden, um Änderungen im Lichtansprechen der jeweiligen Sensoren 1 zu kompensieren, an die jeweiligen Abführelektroden an. Die CCDs 102 sind an die jeweiligen Abführelektroden 12 angeschlossen, wenn eine zweckmäßige Torsteuerungsspannung an einen Anschluß 104 angelegt wird. Dieser Anschluß 104 ist elektrisch an jedes Gate einer Mehrzahl von Umschalteeinrichtungen 105 angeschlossen. Die Torsteuerungsspannung wird durch einen Anschluß 104 angelegt, um die Umschalteeinrichtung 105 zu betätigen und das jeweilige Abführsignal als eine Spannung einer besonderen Höhe an die signalverarbeitende Schaltung für einen jeweiligen Sensor 1 anzulegen. Die Umschalteeinrichtung 105 kann Feldeffekttransistoren beinhalten, die mittels einer Torsteuerungsspannung, die an den Anschluß 104 angelegt wird, in Zusammenarbeit mit dem aufeinanderfolgenden Anlegen der Abführsignale an den Anschluß 103 der Matrix 106 torgesteuert sind.
Besondere Strukturen einer CCD 102 und einer Umschalteeinrichtung 105 zum Aufnehmen der Abführsignale und zum Anlegen der Abführspannungen an die Abführelektroden, sind in den Figuren 2(a) und 2(b) gezeigt. Figur 2(a) zeigt eine Schnittansicht einer herkömmlichen vierphasigen CCD. Dieser CCD-Aufbau ist ein Beispiel eines Ausführungsbeispiels eines Vertikalabschnitts der CCD 102, der entlang der Linie IIA-IIA in Figur 1 genommen ist. Ein Isolator 202, wie zum Beispiel Siliziumdioxid, welcher auf einem Substrat 201, wie zum Beispiel Silizium, angeordnet ist, bildet mit den Elektroden und Zwischenverbindungen 203 die vierphasige CCD aus. Obgleich die CCD 102 in Figur 1 schematisch als eine durchgängige Metallisierung gezeigt ist, ist es technisch verständlich, das sie eine Mehrzahl von wechselseitig isolierten Elektroden beinhaltet, die gemäß der Anzahl von Phasen der CCD in Reihe geschaltet sind. Mittels eines Anlegens von Signalen von zweckmäßigen Höhen in der zweckmäßigen Reihenfolge der Phasen der CCD werden Ladungsträger, für gewöhnlich Elektronen, zwischen Positionen, die den CCD-Elektroden gegenüberliegen, innerhalb des Substrats 201 übertragen. Diese aufeinanderfolgende Übertragung, wie sie technisch wohlbekannt ist, führt zweckmäßige Spannungen entlang der CCD von dem Eingangsanschluß 103 zu einer Position, die einer erwünschten Elektrode der CCD gegenüberliegt.
Figur 2(b) zeigt eine weitestgehend schematische, komplexe Schnittansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Umschalteeinrichtung 105 zum Anlegen einer besonderen Höhe einer Abführspannung an eine jeweilige signalverarbeitende Schaltung, wenn das erwünschte Abführsignal an der erwünschten Stelle entlang der CCD 102 auftritt. Die erwünschte Stelle ist für dieses Beispiel in der oberen Hälfte in Figur 2(b) mittels der Elektrode 203 dargestellt, welche die vierte Phase der vierphasigen CCD ist. Diese Elektrode 203 ist eine der Elektroden, die in dem am weitesten links liegenden Vertikalabschnitt einer CCD 102 in Figur 1 erscheint.
Zu dem Zeitpunkt, zu dem das erwünsche Abführsignal die Elektrode 203 erreicht, wird ein Torsteuerungssignal an den Anschluß 104 angelegt. Dieses Torsteuerungssignal betätigt die Umschalteeinrichtung 105 mittels eines Schließens eines Schalters, d.h. mittels eines Verringerns der Potentialschicht, die der Elektrode 104 in Figur 2(b) gegenüberliegt. Die verringerte Schicht überträgt das Abführsignal von einer Elektrode 203 zu einer Abführspannungs-Ausgangsschaltung 205.
In der Schaltung 205 wird das Abführsignal in die erwünschte Abführspannungshöhe gewandelt und an die jeweilige Abführelektrode 12 angelegt. Die Schaltung 205 beinhaltet einen herkömmlichen Schwebediffusionsverstärker, der einen elektrischen Schwebediffusionsbereich 206 aufweist. Dieser Verstärker ähnelt einem gatelosen FET, bei welchem der Bereich 206 die Source ist. Der entsprechende Drainbereich ist an einen Anschluß 204 einer Energieversorgung VDD angeschlossen. Der Schwebediffusionsbereich 206 ist elektrisch an das Gate eines FET 207, wie zum Beispiel eines MOSFET, angeschlossen. Die Source eines Transistors 207 ist an Masse gelegt und der Drain ist sowohl an die Abführelektrode 12 als auch durch einen Lastwiderstand an den Energieversorgungsanschluß 204 angeschlossen.
Die Übertragung des erwünschten Abführsignals durch den Schwebediffusionsverstärker und den MOSFET 207 nach dem An- legen des Torsteuerungssignals führt somit zu dem Anlegen einer Abführspannung einer erwünschten Höhe an eine jeweilige Ladungs-Abführelektrode. Wie es aus Figur 2(b) ersichtlich ist, beinhaltet jede Umschalteeinrichtung 105 in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zwei Elemente, d.h., den Schwebediffusionsverstärker und den MOSFET, die gemeinsam auf und in einem Substrat 201 ausgebildet sind. Um beide dieser Elemente zu zeigen, sind in Figur 2(b) zwei getrennte Schnittansichtsschnitte gezeigt, obgleich Figur 1 anzeigt, daß Figur 2(b) lediglich entlang einer einzigen Schnittlinie genommen ist.
Aus der vorhergehenden Beschreibung zum Anlegen eines jeweiligen Abführsignals an eine signalverarbeitende Schaltung für den jeweiligen Sensor ist es ersichtlich, daß die gesamte Matrix ähnlich arbeiten kann. Ein Signal, das alle erwünschten Abführsignale in einer Reihenfolge enthält, wird an einen Anschluß 103 angelegt und entlang einer CCD 102 übertragen, bis die zweckmäßige Ausrichtung der jeweiligen Abführsignale und der signalverarbeitenden Schaltungen erzielt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Torsteuerungssignal an den Anschluß 104 angelegt und das abgeführte elektrische Bildsignal von jedem Sensor 1 wird zur nachfolgenden aufeinanderfolgenden Übertragung zur horizontalen CCD 2a zu der jeweiligen vertikalen CCD 2b und durch eine Ausgangsschaltung 5 zu einem äußeren Stromkreis übertragen. Bei diesem Aufbau und Betriebsverfahren wird das erwünschte Anlegen von einzelnen Abführspannungshöhen an die jeweiligen Abführelektroden 12, um die Unterschiede in den Lichtempfindlichkeiten der jeweiligen Sensoren 1 zu kompensieren, durch lediglich zwei äußere Anschlüsse erzielt, d.h., den Abführanschluß 103 und den Torsteuerungsanschluß 104. Deshalb sind einzelne Anschlüsse, die an jede Abführelektrode angeschlossen sind, unnötig.
Figur 3 zeigt eine Abbildungsvorrichtung, die die Bildmatrix 106, die vorhergehend beschrieben worden ist, beinhaltet. Die Vorrichtung beinhaltet den Bildrasterwandler 7, den Fernsehbildschirm 8 und den Taktgenerator 9, wie es unter Bezugnahme auf Figur 10 beschrieben worden ist. Zusätzlich zu den Verbindungen, die in Figur 10 gezeigt sind, legt der Taktgenerator 9 das Torsteuerungssignal ebenso an den Torsteuerungsanschluß 104 der Matrix an. Zusätzlich zu den Komponenten, die in Figur 10 gezeigt sind, beinhaltet die Vorrichtung in Figur 3 einen Schalter 107, der aufeinanderfolgend die elektrischen Bildsignale entweder an den Bildrasterwandler 7 oder einen Analog-zu-Digital-Wandler 108 anlegt. Der Analog-zu-Digital-Wandler 108 nimmt die Analogsignale aus der Matrix 106 auf, wenn der Schalter 107 an den Wandler 108 angeschlossen ist und legt Digitalsignale an einen Speicher 109 an. Der Speicher 109 speichert diese Digitalsignale und legt diese an einen Digital-zu- Analog-Wandler 110 an. In dem Wandler 110 werden die Digitalsignale zurück zu einer analogen Form gewandelt. Die Analogsignale sind die einzelnen Abführsignale für die Matrixsensoren 1. Diese Abführsignale werden zum Übertragen zu den zweckmäßigen signalverarbeitenden Schaltungen durch die CCD 102 an den Anschluß 103 der Matrix 106 angelegt. Die Betriebe der Wandler 108 und 110 und des Speichers 109 müssen alle mit anderen Betrieben der Vorrichtung synchronisiert sein und demgemäß nimmt jede von ihnen Taktsignale aus dem Taktgenerator 9 auf. Die Vorrichtung in Figur 3 wird sowohl zur Kalbibrierung, d.h. Bildung der Abführspannungshöhen für alle Abführelektroden, um Änderungen in den Empfindlichkeiten der Sensoren zu kompensieren, als auch für einen Betrieb, d.h., Ausbilden eines Bildes aus den elektrischen Bildsignalen, verwendet.
Um die Matrix zu kalibieren, d.h., um Abführspannungen für jeweilige Abführelektroden zu bilden, wird das Licht, das auf die Matrix einfällt, gesteuert. Die Matrix kann mit Licht einer gleichmäßigen Intensität beleuchtet werden oder bevorzugt wird jedes Licht aus einem auszubildenden Bild, daran gehindert, die Matrix zu erreichen, während es dem erwarteten Hintergrundlicht ermöglicht wird, die Matrix zu erreichen. Dieses Hintergrundlicht kann sich in einer Intensität über der Fläche der Matrix ändern. Mittels eines Verwendens des Hintergrundlichts, um die Matrix zu kalibrieren, werden Änderungen in diesem Hintergrund in die Abführspannungshöhen eingeschlossen. Nach einem Erzielen der gesteuerten Beleuchtung wird die Matrix 106 normal mit einer gleichmäßigen Abführspannung, die an alle Abführelektroden 12 angelegt wird, betrieben. Diese gleichmäßige Abführspannung wird ähnlich dem Pegel 18 in Figur 5(a) so ausgewählt, daß einige Ladung selbst mittels des Sensors erzeugt wird, der die kleinste Ladungsmenge erzeugt, d.h., dem am wenigsten empfindlichen Sensor. Mit dem Schalter 107, der an den Analog-zu-Digital-Wandler 108 angeschlossen ist, werden die elektrischen Bildsignale, die von der Matrix 106 erzeugt werden, zu dem Wandler 108 übertragen. Der Wandler 108 ändert die aufgenommenen Signale von einer analogen Form zu einer digitalen Form und erzeugt dieses digitale Ausgangssignal in einer Reihenfolge, die dem geometrischen Aufbau der Sensoren gemäß dem Ansteuerschema entspricht, das mit den CCDs 2a und 2b verwendet wird. Diese Digitalsignale werden als die Abführpegel für eine nachfolgende Verwendung beim Erzeugen von Abführspannungen in dem Speicher 109 gespeichert.
Bei der Kalibriersequenz kann die gleichmäßige Spannung, die an die Abführelektroden 12 angelegt wird, Null sein. In diesem Fall wird durch den Anschluß 103 kein Signal an die CCD 102 angelegt und kein Torsteuerungssignal wird an den Anschluß 104 angelegt. Als Ergebnis verbleiben alle Umschalteeinrichtungen offen, so daß keine Abführspannung an die einzelnen Abführelektroden angelegt wird.
Wenn die Vorrichtung in Figur 3 betrieben wird, um ein Bild auf dem Bildschirm 8 zu erzeugen, werden die gespeicherten digitalen Abführpegel in dem Digital-zu-Analog- Wandler 110 in analoge Abführsignale gewandelt. Die digita- len Abführpegel werden unter der Steuerung des Taktgenerators 9 aufeinanderfolgend von dem Speicher 109 an den Wand-1er 110 angelegt. Als Ergebnis der Wandlung, welche ebenso unter der Steuerung des Taktgenerators 9 aufeinanderfolgend durchgeführt wird, wird ein sequentielles Analogsignal, das die Abführsignale für jede einzelne signalverarbeitende Schaltung enthält, von dem Wandler 110 durch den Abführspannungsanschluß 103 an die CCD 102 angelegt. Diese Abführsignale werden aufeinanderfolgend entlang der CCD 102 übertragen, bis sie in der Nähe der jeweiligen signalverarbeitenden Schaltungen plaziert sind. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der Taktgenerator 9 ein Torsteuerungssignal, das durch den Anschluß 104 angelegt wird, die Umschalteeinrichtung 105 betätigt, die Abführspannungen einer jeweiligen Höhe erzeugt und an die jeweiligen Abführelektroden 12 anlegt. Die abgeführten gespeicherten Ladungen werden dann als die elektrischen Bildsignale, die die Kompensation für die Lichtansprechcharakteristiken der jeweiligen Sensoren 1 einschließen, zu den vertikalen CCDs 2b übertragen. Diese elektrischen Bildsignale werden durch den Schalter 107 an den Bildrasterwandler 7 und den Bildschirm 8 angelegt, an dem ein Bild auf die Weise, die bereits bezüglich Figur 10 beschrieben worden ist, ausgebildet und angezeigt wird. Als Ergebnis der Kompensation für die einzelnen Lichtempfind lichkeiten der Sensoren 1 und abhängig von den Kalibrierbedingungen, wird für Änderungen der Intensität der Hintergrundstrahlung über der Fläche der Matrix, ein hoher Kontrast, d.h., ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis, einer Reihenfolge von elektrischen Bildsignalen, aus welchen ein Bild einer hohen Qualität ausgebildet wird, erzeugt. Obgleich die Vorrichtung in Figur 3 in einem schematischen Blockschaltbildaufbau gezeigt ist, ist es ersichtlich, daß viele der Komponenten, die darin gezeigt sind, zusammen in integrierten Schaltungen hergestellt werden können, um die tatsächliche Vorrichtung zu vereinfachen.
Die vorhergehende Beschreibung betrifft die Anwendung von bestimmten Aspekten der Erfindung an einer Festkörper- Bildmatrix 106, die in einem Aufbau, ähnlich dem in Figur 8, eine Matrix von Photosensoren und einen signalverarbei tenden Stromkreis beinhaltet. Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind ebenso an einer ein Bild ausbildenden Matrix von Photosensoren anwendbar, die keine körperliche Struktur, wie sie in Figur 8 gezeigt ist, aufweisen muß.
Gemäß der Erfindung wird die Matrix von Photosensoren, die ein Bild ausbilden, zuerst kalibriert, um die zweckmäßige Korrektur zu bestimmen, um Änderungen in den Lichtempfindlichkeiten der Photosensoren zu kompensieren. Wie es vorhergehend für die Festkörper-Bildmatrix beschrieben worden ist, wird jeder Sensor mit einer gesteuerten Menge eines einfallenden Lichts bei der Abwesenheit eines Lichts aus einem Bild beleuchtet. Die Matrix von Photosensoren kann in Übereinstimmung mit verschiedenen Kompensationsverfahren mit Licht der gleichmäßigen Intensität oder einer sich ändernden Intensität beleuchtet werden. Wenn die Intensitätsverteilung des Hintergrundslichts bekannt ist, kann es erwünscht sein, direkt das Hintergrundlicht zu verwenden, um nicht nur die sich ändernden Empfindlichkeiten der Photosensoren zu kompensieren, sondern ebenso Anderungen in der Hintergrundlichtintensität. Als Reaktion auf dieses Licht erzeugt jeder Sensor elektrische Ladungen, welche zu einem äußeren Stromkreis übertragen werden, um Korrektursignale zu erzeugen. Die empfindlicheren Photosensoren erzeugen relativ große Mengen von elektrischen Ladungen, was zu einem relativ großen Korrektursignal zum Einstellen der Menge einer elektrischen Ladung führt, die von dem Photosensor als Reaktion auf einfallendes Licht sowohl von einem Bild als auch einem Hintergrundlicht erzeugt wird. Nach dem Kalibrierschritt wird ein Bild aus den elektrischen Ladungen ausgebildet, die von den Sensoren als Reaktion auf einfallendes Licht von einem Bild und Hintergrundlicht erzeugt werden. Die Ladungen, die von den jeweiligen Photosensoren erzeugt werden, werden mittels eines Anwendens der jeweiligen Korrektursignale, zum Beispiel mittels eines Subtrahierens der Korrektursignalintensität von dem Signal, das von den erzeugten elektrischen Ladungen erzeugt wird, korrigiert. Die verbleibenden elektrischen Ladungen stellen das Bild dar, das eine Kompensation für die sich ändernden Empfindlichkeiten der Photosensoren beinhaltet. Abhängig von dem Kalibrierverfahren können ebenso die Hintergrundlichtwirkungen weitestgehend entfernt werden. Die Korrekturen können auf dem Weg eines aufeinanderfolgenden Speicherns der Bildsignale, beim aufeinanderfolgenden Lesen gespeicherter Bildsignale aus einem Speicher, oder sonstwie angewendet werden. Es ist jedoch nicht wich tig, daß die Korrektur direkt innerhalb der Festkörper- Bildmatrix durchgeführt wird.

Claims

1. Festkörper-Bildmatrix (106), die eine Mehrzahl von elektrischen Bildsignalen erzeugt, mit:

einer Mehrzahl von lichtempfindlichen Sensoren (1), die als Reaktion auf einfallendes Licht elektrische Ladungen erzeugen;

einer Mehrzahl von signalverarbeitenden Schaltungen, von denen jede eine Ladungs-Abführelektrode (12) beinhaltet, die einem entsprechenden einzigen Sensor (1) zugeordnet ist, um die elektrischen Ladungen aus dem zugeordneten Sensor (1) aufzunehmen und zu speichern und um einen abgeführten Abschnitt jeder gespeicherten elektrischen Ladung zu einer jeweiligen ladungsgekoppelten Vorrichtung (2b) zu übertragen, wobei der abgeführte Abschnitt mittels der Höhe einer Abführspannung (VSKIM) bestimmt wird, die an die jeweilige Abführelektrode (12) angelegt wird;

einer Mehrzahl von ersten ladungsgekoppelten Vorrichtungen (2b), die die abgeführten Abschnitte von elektrischen Ladungen aus den signalverarbeitenden Schaltungen aufnehmen und die abgeführten Abschnitte von elektrischen Ladungen zu einem äußeren Stromkreis übertragen; und

einer Einrichtung (102, 105), die Abführspannungen (VSKIM) unterschiedlicher Höhe an jede Abführelektrode (12) anlegt, um dadurch Änderungen in den Lichtempfindlichkeiten der einzelnen Sensoren (1) zu kompensieren, wobei die Matrix (106) dadurch gekennzeichnet ist, daß:

die Einrichtung (102, 105), die Abführspannungen (VSKIM) unterschiedlicher Höhe anlegt, aufweist:

eine Mehrzahl von Umschalteeinrichtungen (105), von denen jede einer entsprechenden einzigen signalverarbeitenden Schaltung zugeordnet ist, um Abführsignale (VSKC) aufzunehmen und um diese in die Abführspannungen (VSKIM) unterschiedlicher Höhe zu wandeln, die an die jeweiligen Abführelektroden (12) angelegt werden; und eine zweite ladungsgekoppelte Vorrichtung (102), die die Abführsignale (VSKC) an die jeweilige Umschalteeinrichtung (105) anlegt.

2. Matrix (106) nach Anspruch 1, die eine Einrichtung (104) beinhaltet, die ein Torsteuerungssignal (VTS) zum Betätigen der Umschalteeinrichtung (105) und zum Übertragen der zugeordneten Abführspannungen (VSKIM) unterschiedlicher Höhe an die jeweiligen Abführelektroden (12) anlegt.

3. Matrix nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Umschalteeinrichtung (105) einen Schwebediffusionsbereichs-Verstärker (204, 206), der das jeweilige Abführsignal (VSKC) für die zugeordnete signalverarbeitende Schaltung aus der zweiten ladungsgekoppelten Vorrichtung (102) aufnimmt, und einen Feldeffekttransistor (207) aufweist, der eine an Masse gelegte Source, ein Gate, das das Ausgangssignal aus dem Schwebediffusionsbereichs-Verstärker (204, 206) aufnimmt, und einen Drain aufweist, der die jeweilige Abführspannung (VSKIM) unterschiedlicher Höhe an die zugeordnete Abführelektrode (12) anlegt.

4. Matrix nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Sensoren (1) auf Infrarotlicht reagieren.

5. Matrix nach Anspruch 4, bei der die Sensoren (1) Cd0.2Hg0.8Te aufweisen.

6. Festkörper-Abbildungsvorrichtung (Fig. 3), mit:

einer Festkörper-Bildmatrix (106), nach einem der vorhergehenden Ansprüche;

einer Speichereinrichtung (109), die Abführpegel, die den Höhen der Abführspannungen entsprechen, die an die jeweiligen Abführelektroden (12) anzulegen sind, speichert; und

einer Einrichtung (110), die die gespeicherten Abführpegel in Abführsignale (VSKC) wandelt und die Abführsignale an die zweite ladungsgekoppelte Vorrichtung (102) anlegt.

7. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 6, wenn dieser auf Anspruch 2 zurückbezogen wird, bei der die Einrichtung (110), die die gespeicherten Abführpegel in Abführsignale (VSKC) wandelt, einen Digital-zu-Analog-Wandler (110), der an die zweite ladungsgekoppelte Vorrichtung (102) angeschlossen ist; und

eine Takteinrichtung (9) aufweist, die das Torsteuerungssignal (VTS) zuin Betätigen der Umschalteeinrichtung (105) erzeugt, um die Abführspannungen (VSKIM) unterschiedlicher Höhe an die jeweiligen Abführelektroden (12) anzulegen.

8. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 6, mit: einer Einrichtung (107, 108), die Abführpegel zum Speichern in der Speichereinrichtung (109) erzeugt, die einen Analog-zu-Digital-Wandler (108) aufweist, der elektrische Ladungen, die aus der ersten ladungsgekoppelten Vorrichtung (2b) übertragen werden, für jede signalverarbeitende Schaltung mit einer gleichmäßigen Spannung, die an die Abführelektroden (12) angelegt wird und einer gesteuerten Menge von Licht, das auf jeden Sensor (1) einfällt aufnimmt und der die Ladungsmengen, die in Digitalwerten aufgenommen werden, die die Pegel der jeweiligen Abführsignale (VSKC) und entsprechende Abführspannungen (VSKIM) bilden, wandelt.

9. Verfahren zum Kalibrieren einer Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 6, mit den Schritten:

Beleuchten jedes Sensors (1) mit einer gesteuerten Menge eines einfallenden Lichts;

Anlegen einer Abführspannung einer gleichmäßigen Höhe an alle Abführelektroden (12);

Übertragen der elektrischen Ladungen, die in den jeweiligen signalverarbeitenden Schaltungen erzeugt werden, zu der Speichereinrichtung (109), um die Abführpegel zu bilden, die nachfolgend an alle Abführelektroden anzulegen sind, um dadurch Änderungen in den Lichtempf indlichkeiten der einzelnen Sensoren zu kompensieren.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem alle Sensoren (1) mit Licht der gleichen Intensität beleuchtet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Sensoren (1) mit Licht beleuchtet werden, das eine Intensität aufweist, das der Intensität von Hintergrundlicht entspricht, das auf die Matrix (106) einfällt, wenn kein Licht von einer Bildquelle vorhanden ist.

12. Verfahren nach Anspruch 9, das die Schritte eines Anlegens einer Nullspannung als die Abführspannung (VSKIM) einer gleichmäßigen Höhe an alle Abführelektroden (12) und eines Offenhaltens der Umschalteeinrichtung (105) während einer Kalibrierung der Vorrichtung beinhaltet.