DE2752704A1 - IR detector system using optical and electronic devices - collects and focusses energy from scene via lens to convert into electric signals (NL 30.5.78) - Google Patents

IR detector system using optical and electronic devices - collects and focusses energy from scene via lens to convert into electric signals (NL 30.5.78)

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DE2752704A1 DE19772752704 DE2752704A DE2752704A1 DE 2752704 A1 DE2752704 A1 DE 2752704A1 DE 19772752704 DE19772752704 DE 19772752704 DE 2752704 A DE2752704 A DE 2752704A DE 2752704 A1 DE2752704 A1 DE 2752704A1
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Abstract

An infrared detection system uses optical and electronic devices to convert information detection into electrical signals. Electrical signals are used to display the detected information by means of visible light. The system comprises a lens assembly which collects and focusses the infra-red energy emanating from a scene. There is a detector assembly in the path of the lens system which receives the infrared energy and converts it into an electrical signal. There is also a light source (20) generating a light intensity which is a function of the detected signals. The light source contains several light emitting elements formed by separate pN junctions of semiconductor chip.

Description

InfrarotdetektoranordnungInfrared detector array

Die Erfindung bezieht sich auf eine opto-elektronische Anordnung und insbesondere auf eine Anordnung zum Umsetzen von Informationen in elektrische Signale, wobei die elektrischen Signale dazu benutzt werden, eine Darstellung der Informationen mittels sichtbarem Licht zu erzielen.The invention relates to an opto-electronic arrangement and in particular on an arrangement for converting information into electrical signals, the electrical signals being used to provide a representation of the information to be achieved by means of visible light.

Solche Anordnungen enthielten bisher Infrarotdetektorsysteme, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 912 927 beschrieben sind. Ein solches System enthält einen Infrarotabtaster, der als Abtastelement einen Spiegel enthält.Such arrangements have heretofore included infrared detection systems such as they are described, for example, in U.S. Patent 3,912,927. One such The system contains an infrared scanner, which contains a mirror as a scanning element.

Die Vorderfläche des Spiegels tastet dabei die Infrarotenergie ab, während die Hinterfläche des Spiegels Energie im sichtbaren Bereich abtastet. Der Spiegel ist in einem zweiachsigen Kardanlager befestigt, in dem er zur Erzeugung einer Rasterabtastung in Schwingungen versetzt wird. Er wird im Uhrzeigersinn um eine vertikale Achse gedreht, damit ein horizontaler Abtastweg von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt erzeugt wird; anschliessend wird er um eine im Winkel von 90° oder weniger zu der vertikalen Achse verlaufende horizontale Achse gedreht, damit eine vorbestimmte Vertikalbewegung erzeugt wird, und schließlich wird er gegen den Uhrzeigersinn von dem zweiten Punkt zu dem ersten Punkt gedreht, damit eine zurücklaufende Horizontalabtastung um die vertikale Achse erzielt wird. Der Abtastspiegel reflektiert auf diese Weise Infrarotenergie zu einem Detektorfeld, das elektrische Signale erzeugt, die die empfangene Infrarotenergie repräsentieren. Das Ausgangssignal des Detektorfeldes wird einer Videoelektronikschaltung zur Verstärkung für eine Lichtquelle zugeführt. Bisher bekannte Lichtquellen enthalten mehrere im Abstand voneinander liegende Leuchtdioden, die ein geradliniges Feld aus diskreten Leuchtdioden bilden. Jedes Diodenelement enthält einen kleinen unabhängigen pn-Übergang in einem Halbletermaterial, und sie sendet unabhängig von den anderen Diodenelementen Licht aus. Jede Diode kann eine Abtastzeile eines von Raster erzeugten Bildes darstellen, das die von der vom Abtastspiegel abgetasteten Szene ausgehende festgestellte Infrarotenergie repräsentiert.The front surface of the mirror scans the infrared energy, while the rear surface of the mirror senses energy in the visible range. Of the Mirror is fastened in a two-axis cardan bearing, in which it is used for generating one Raster scanning is made to vibrate. He turns clockwise by one vertical axis rotated to allow a horizontal scan path from a first point is generated to a second point; then it is turned around at an angle of Rotated horizontal axis 90 ° or less to the vertical axis, so that a predetermined vertical movement is generated, and finally it is against rotated clockwise from the second point to the first point to make a backward horizontal scanning about the vertical axis is achieved. The scanning mirror in this way reflects infrared energy to a detector field, the electrical Generates signals that represent the received infrared energy. The output signal of the detector field is a video electronic circuit for amplification for a Light source fed. Previously known light sources contain several at a distance Light-emitting diodes lying apart from each other, which form a straight field of discrete light-emitting diodes form. Each diode element contains a small independent pn junction in one Half-meter material, and it emits light independently of the other diode elements the end. Each diode can represent a scan line of a raster generated image, that is, the detected infrared energy emanating from the scene being scanned by the scanning mirror represents.

Eine solche bekannte Lichtquelle wird vom Fachmann als Lichtquelle mit diskretem Feld bezeichnet.Such a known light source is used by those skilled in the art as a light source marked with a discrete field.

Ein Nachteil, der sich bei der Verwendung des diskreten Feldes aus Leuchtdioden ergibt, sind die dunklen Abtastlinien, die von der Lücke zwischen den einzelnen Dioden erzeugt werden. Die Abtastlinien sind besonders in einer homogenen Szene störend; sie sind auch dann vorhanden, wenn der Abstand zwischen diskreten Dioden auf 1,27 ( 5x10-5 inches) verringert wird. Die Verschachtelung ungeradzahliger Abtastlinien mit geradzahligen Abtastlinien hat zwar die Intensität der dunklen Abtastlinien reduziert, doch sind immer noch störende Abtastlinien in der sichtbaren Wiedergabe der Szene vorhanden.A disadvantage of using the discrete field Light emitting diodes are the dark scan lines leading from the gap between the individual diodes are generated. The scan lines are particularly homogeneous Disruptive scene; they are also present when the distance between discrete Diodes on 1.27 (5x10-5 inches). The nesting odd-numbered scan lines with even-numbered scan lines has the intensity of the dark scan lines are reduced, but disturbing scan lines are still in visible reproduction of the scene.

Mit Hilfe der Erfindung soll daher eine Anordnung zum Abtasten von Strahlungsenergie und zur Wiedergabe einer sichtbaren Darstellung dieser Energie geschaffen werden, bei der keine sichtbaren Abtastlinien vorhanden sind. Ferner soll mit Hilfe der Erfindung ein Lichtemitterfeld für nach vorwärts gerichtete Infrarotanordnungen, Infrarotabbildungsanordnungen, Computer mit Druckausgabe und Photokopiergeräte geschaffen werden. Das mit Hilfe der Erfindung zu schaffende Lichtemitterfeld soll wirtschaftlich in der Herstellung, äußerst zuverlässig und für Massenproduktionsverfahren geeignet sein.With the help of the invention is therefore an arrangement for scanning Radiant energy and to reproduce a visible representation of that energy in which there are no visible scan lines. Further should with the help of the invention a light emitter field for forward infrared arrays, Infrared imaging assemblies, hardcopy computers, and photocopiers have been created will. The light emitter field to be created with the aid of the invention should be economical in manufacture, extremely reliable and suitable for mass production processes be.

Die Brfindungsgemäße Anordnung ist eine elektro-optische Anordnung mit einem Informationsumsetzungssystem, einer Videoelektronikschaltung und einem Lichtemitterfeld mit einem einzigen UbergangDas Informationsumsetzungssystem wandelt Informationen, beispielsweise eine Infrarotszene oder eine sichtbare Szene, von einem Computer programmierte Informationen und Drucksignale für die Videoelektronikschaltung in elektrische Signale um. Diese Schaltung verarbeitet die elektrischen Signale in Videosignale für das Lichtemitterfeld mit einem Übergang, damit eine sichtbare Anzeige erzeugt wird, die die Informationen repräsentiert.The arrangement according to the invention is an electro-optical arrangement with an information conversion system, a video electronic circuit and a Light emitting field with a single transition The information conversion system transforms Information such as an infrared scene or a visible scene from computer programmed information and pressure signals for the video electronic circuit into electrical signals. This circuit processes the electrical signals in video signals for the light emitter field with a transition, thus a visible one Display is generated which represents the information.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen: Fig.1 ein Blockschaltbild eines Vorwärts-Infrarotsystems Fig.2a, 2h und 2c eine Draufsicht, eine Vorderansicht bzw.The invention will now be explained by way of example with reference to the drawing. They show: FIG. 1 a block diagram of a forward infrared system Fig.2a, 2h and 2c are a plan view, a front view and a front view, respectively.

eine Stirnansicht einer Ausführungsform der Erfindung, Fig.3 ein Ersatzschaltbild der Ausfiihrungsform der Erfindung nach Fig.2, Fig.4a und 4b Draufsichten auf die in den verschiedenen Ansichten der Fig.2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ohne bzw.mit den Kontakten, Fig. 5a und 5b Draufsichten einer abgeänderten Form der Anordnung nach Fig.2 ohne bzw. mit den Kontakten und Fig.6 ein Schaltbild für 3eden Kanal des Vorwärts-Infrarotsystems (FLIR). an end view of an embodiment of the invention, Fig.3 a Equivalent circuit diagram of the embodiment of the invention according to FIG. 2, FIGS. 4a and 4b plan views on the embodiment shown in the various views of FIG Invention without or with the contacts, Fig. 5a and 5b plan views of a modified Form of the arrangement according to Figure 2 without or with the contacts and Figure 6 is a circuit diagram for 3 the channel of the forward infrared system (FLIR).

Das Informationsumsetzungssystem kann zwar das Umsetzungssystem eines Computers, eines Photokopiergeräts oder eines Infrarotabtasters sein, doch wird für den Zweck der Beschreibung ein Vorwärts-Infrarotsystem (FLIR) angenommen.The information conversion system can be the conversion system of a Computer, photocopier or infrared scanner, but will Assume a Forward Infrared System (FLIR) for the purpose of description.

Das Vorwärts-Infrarotsystea 10 (FLIR) enthält in der Ausführungsform der Erfindung von Fig.1 eine Linsenbaugruppe 12, eine Abtastbaugruppe 14, eine Detektorbaugruppe 16, eine Videoelektronikschaltung 18 und eine Lichtquelle 20. Der Fachmann kann erkennen, daß für den Prall, daß das Vorwärts-Infrarotsy$em ein Starrsystem ist, die Abtastbaugruppe 14 weggelassen ist. Die Linsenbaugruppe 12 enthält drei nicht dargestellte Linsenelemente, die für einen Betrieb im Infrarotbereich aus drei Germaniumelementen bestehen können. Diese Elemente sammeln die von einer Szene ausgehende Infrarotenergie, und sie fokussieren diese Energie auf einen nicht dargestellten Drehspiegel der Abtaatbaugruppe 14. Der Drehspiegel kann beispielsweise ein auf zwei Seiten ebener Spiegel sein. Die erste Seite, nämlich die Vorderseite des Spiegels, wird für den Empfang der Infrarotenergie verwendet, und die zweite Seite, nämlich die Rückseite, des Spiegels, wird dazu benutzt, das modulierte sichtbare Licht von der später noch genauer zu beschreibenden Lichtquelle 20 abzulenken. Der Drehspiegel ist so angeordnet, daß seine Y-Achse senkrecht zur optischen Achse verläuft, während seine X-Achse im Winkel von 450 zur optischen Achse verläuft. In dieser Position reflektiert der Drehspiegel die Infrarotenergie zu einem nicht dargestellten Umlenkspiegel, damit sie auf den Detektor oder das Detektorfeld der Detektorbaugruppe 16 reflektiert wird.The forward infrared system 10 (FLIR) includes in the embodiment According to the invention of Figure 1, a lens assembly 12, a scanning assembly 14, a detector assembly 16, video electronics circuit 18, and light source 20. Those skilled in the art can recognize that for the impact that the forward infrared system is a rigid system, the scanner assembly 14 is omitted. The lens assembly 12 does not include three The lens elements shown, for operation in the infrared range, consist of three germanium elements can exist. These elements collect the infrared energy emanating from a scene, and they focus this energy on a rotating mirror, not shown Abtaatbaugruppe 14. The Rotary mirror can, for example, be an on be two sides of a flat mirror. The first side, namely the front of the mirror, is used for receiving the infrared energy, and the second side, namely the back of the mirror is used to take the modulated visible light from deflect the light source 20 to be described in more detail later. The rotating mirror is arranged so that its Y-axis is perpendicular to the optical axis while its X-axis is at an angle of 450 to the optical axis. In this position the rotating mirror reflects the infrared energy to a deflecting mirror, not shown, so that it reflects on the detector or the detector field of the detector assembly 16 will.

Die Detektorbaugruppe 16 ist beispielsweise ein Feld aus geradlinig angeordneten Quecksilber-Cadmium-Tellurid-Dioden (HgCdTe-Dioden) oder aus Indium-Antimon-Detektoren (InSb-Detektoren). Das Detektorfeld ist ein Wandler, der die Infrarotenergie in elektrische Signale zur Verarbeitung in der Videoelektronikschaltung 18 umsetzt. Die Videoelektronikschaltung verbindet Jeden Detektor des Detektorfeldes mit einer entsprechenden nicht dargestellten Lcuchtdiode der Lichtquelle 20, und er ermöglicht die zusätzlichen Signalverarbeitungsfunktionen zum Modulieren des Ausgangssignals Jeder Leuchtdiode. Das sichtbare Licht der Lichtquelle wird schließlich so gelenkt, daß es auf einen nicht dargestellten Umlenkspiegel fällt, der es durch eine Kollimatorlinse zur Rückseite des Drehspiegels für eine Betrachtung durch einen Beobachter reflektiert.The detector assembly 16 is, for example, an array of rectilinear lines arranged mercury-cadmium-telluride diodes (HgCdTe diodes) or from indium-antimony detectors (InSb detectors). The detector field is a transducer that converts the infrared energy into converts electrical signals for processing in the video electronic circuit 18. The video electronics circuit connects each detector of the detector array with one corresponding Lcuchtdiode, not shown, of the light source 20, and it enables the additional signal processing functions for modulating the output signal Every light emitting diode. The visible light from the light source is ultimately directed in such a way that that it falls on a deflecting mirror, not shown, which it passes through a collimator lens reflected to the rear of the rotating mirror for viewing by an observer.

Die spezielle Ausgestaltung der Linsenbaugruppe 12, der Abtastbaugruppe 14, der Detektorbaugruppe 16 oder der Videoelektronikschaltung 18 ist kein Teil der hier zu beschreibenden Erfindung; alle diese Baugruppen sind in herkömmlicher Weise aufgebaut Einzelheiten über den Aufbau dieser Baugruppen sind der USA-Patentschrift 3 912 927 zu entnehmen.The special configuration of the lens assembly 12, the scanning assembly 14, detector assembly 16, or video electronics circuit 18 is not a part the invention to be described here; all of these assemblies are conventional Way built Details about the structure of these assemblies see U.S. Patent 3,912,927.

Wie bereits erwähnt wurde, kann ein starres Vorwärts-Infrarotsystem (FLIR) ohne die Abtastbaugruppe14 benutzt werden, wenn eine andere Detektorbaugruppe angewendet wird. Beispielsweise kann die Detektorbaugruppe ein Detektorfeld aus zeilen- und spaltenweise angeordneten ferromagnetischen Kondensatoren enthalten. Die Linsenbaugruppe fokussiert die die Szene repräsentierende Infrarotenergie auf das Detektorfeld, Das Ausgangssignal des Detektorfeldes wird in der Videoelektronikschaltung 18 verarbeitet, und die Videosignale werden zur Wiedergabe an die Lichtquelle 20 angelegt. Eine für ein Starrsystem geeignete Detektorbaugruppe 20 ist in der Patentanmeldung P 26 59 358.8 beschrieben.As mentioned earlier, a rigid forward infrared system can (FLIR) can be used without the scanner assembly 14 if another detector assembly is applied. For example, the detector assembly can consist of a detector field contain ferromagnetic capacitors arranged in rows and columns. The lens assembly focuses the infrared energy representing the scene the detector field, the output signal of the detector field is in the video electronic circuit 18 is processed and the video signals are sent to the light source 20 for display created. A detector assembly 20 suitable for a rigid system is disclosed in the patent application P 26 59 358.8.

Es wird nun auf die Figuren 2a, 2b und 2c Bezug genommen.Reference is now made to FIGS. 2a, 2b and 2c.

Die Lichtquelle 20 nach der Erfindung besteht aus einem Lichtemitterfeld mit einem Übergang, das auf einem Halbleiter-Chip gebildet ist. Das Halbleitermaterial für das mit einem einzigen Übergang versehene Lichtemitterfeld muß eine beträchtliche Anzahl von Photonen und nicht Wärme erzeugen, wenn an derKatode inJizierte Elektronen den Übergang als freie Elektronen durchqueren und mit Löchern rekombinieren, die durch das Ableiten gebundener Elektronen an der Anode erzeugt werden. Ein geeignetes Halbleitermaterial ist beispielsweise Galliumarsenid, Galliumarsenidphosphid, Galliumphosphid, Galliumnitrid oder Siliziumkarbid.The light source 20 according to the invention consists of a light emitter field with a junction formed on a semiconductor chip. The semiconductor material for the light emitter field provided with a single junction, a considerable Number of photons and not generate heat when electrons are injected at the cathode traverse the junction as free electrons and recombine with holes that generated by diverting bound electrons at the anode. A suitable one Semiconductor material is, for example, gallium arsenide, gallium arsenide phosphide, gallium phosphide, Gallium nitride or silicon carbide.

Für den Zweck der hier vorliegenden Beschreibung wird Galliumarsenid benutzt.For the purpose of the description herein, gallium arsenide will be used used.

Das einen Übergang aufweisende Lichtemitterfeld wird folgendermaßen gebildet: Ein Chip 21 (Fig.2a,2b, 2c) aus n-leitendem Galliumarsenid wird unter Anwendung bekannter Abscheidungsverfahren mit einer Siliziumnitridschicht 22 überzogen. Die n-Leitung wird beispielsweise dadurch erhalten, daß das Galliumarsenid mit Tellur dotiert wird. Auf die Siliziumnitrid.The light emitting panel having a junction becomes as follows formed: A chip 21 (Fig.2a, 2b, 2c) made of n-conducting gallium arsenide is under Using known deposition processes, coated with a silicon nitride layer 22. The n-line is obtained, for example, that the gallium arsenide with tellurium is endowed. On the silicon nitride.

schicht 22 folgt eine aufgebrachte Schicht aus Siliziumoxid 23. Der beschichtete Chip wird mit einer geeigneten Maske maskiert, und das Siliziumoxid und das Siliziumnitrid werden unter Anwendung geeigneter Ätzmittel, beispielsweise einer gepufferten Fluorwasserstoffsäurelösung für die Siliziumoxidschicht und einem Freon plasma für die Siliziumnitridschicht, in selektiver Weise geätzt, damit das Streifenmuster für den pleitenden Bereich entsteht. Nun wird beispielsweise Zink im Überschuß in diese anschliessend als die obere Fläche bezeichnete Fläche des Galliumarsenidsubstrats diffundiert, damit eine p-leitende Zone 24 entsteht.layer 22 is followed by an applied layer of silicon oxide 23 coated chip is masked with a suitable mask, and the silicon oxide and the silicon nitride are etched using suitable etchants, for example a buffered hydrofluoric acid solution for the silicon oxide layer and a Freon plasma for the silicon nitride layer, selectively etched so that the Stripe pattern for the bankrupt area is created. Now, for example, is zinc in excess in this subsequently referred to as the upper surface of the Gallium arsenide substrate diffuses so that a p-type zone 24 is formed.

Anschliessend werden über dem pn-0bergang mehrere im Abstand voneinander liegende ohmsche Kontaktleitungen 26 gebildet, die mit dem p-leitenden Bereich in Verbindung stehen, so daß mehrere Anodenkontaktleitungen entstehen; schließlich wird auf der später als die untere Fläche bezeichneten, der oberen Fläche des Substrats gegenüberliegenden Fläche ein gemeinsamer ohmscher Kontakt 28 gebildet. Die Kontakte 26 und 28 können aus irgendeinem geeigneten Leitermaterial wie Gold oder Aluminium hergestellt werden.Then several are spaced apart over the pn junction lying ohmic contact lines 26 are formed, which are connected to the p-conductive region in Are connected so that several anode contact lines are formed; in the end is on what will later be referred to as the lower surface, the upper surface of the substrate opposite surface a common ohmic contact 28 is formed. The contacts 26 and 28 can be made of any suitable conductor material such as gold or aluminum getting produced.

In Fig.3 ist ein Ersatzschaltbild des Lichtemitterfelds mit einem Übergang dargestellt; in diesem Ersatzschaltbild repräsentieren die Widerstände R1 bis R5 den Abstand zwischen den Kontakten 26, und die Dioden D1 bis D4 repräsentieren die Längenabschnitte des Übergangs unter den Kgntakten 26. Wenn beispielsweise nur an die Diode D2 eine Vorspannung von 1,7 Volt angelegt wird, fließt in der Diode D2 ein Strom von etwa 10 mA. Der Strom wird mittels der Formel I=Io eqV/kt bestimmt. Auch durch die Widerstände R2 und R3 fließt ein Strom zu den Dioden D1 und D31 bis unter den Dioden D1 bis D3 ein Stromgleichgewicht erreicht ist. Wenn die Widerstände R2 und R3 Jeweils den Wert 100 Ohm haben, dann wird das Gleichgewicht bei einer Spannung von etwa 1,5 oder 1,6 Volt erreicht, und der in ihnen fliessende Strom wird wahrscheinlich weniger als 1 mA betragen. Als Folge davon ist Jedes Diodenelement ~abgeschnürt" (debiasod oder pinched off), was beweist, daß Jedes Diodenelement D1 bis D4 als einzelnes Element wirkt. Im Betrieb ist Jedoch Jedes Diodenelement auf 1,7 Volt vorgespannt, so daß kein Strom durch die Widerstände Rt bis R5 fließt; als Folge davon tritt keine Abschnürung auf, und es wird eine kontinuierliche lichtemittierende Linie erzeugt.In Figure 3 is an equivalent circuit diagram of the light emitter field with a Transition shown; represent the resistances in this equivalent circuit diagram R1 to R5 represent the distance between the contacts 26, and the diodes D1 to D4 the length of the transition under the Kgntakten 26. If, for example, only A bias voltage of 1.7 volts is applied to the diode D2, flows in the diode D2 a current of about 10 mA. The current is determined using the formula I = Io eqV / kt. A current also flows through the resistors R2 and R3 to the diodes D1 and D31 bis a current equilibrium has been reached between diodes D1 to D3. When the resistances R2 and R3 each have the value 100 ohms, then the equilibrium will be at one Voltage of about 1.5 or 1.6 volts reached, and the current flowing in them will likely be less than 1 mA. As a result, every diode element ~ pinched off "(debiasod or pinched off), which proves that every diode element D1 to D4 acts as a single element. However, every diode element is in operation biased to 1.7 volts so that no current flows through resistors Rt through R5; as a result, pinching does not occur and it becomes continuous light emitting Line generated.

Wenn der p-leitende Streifen von Fig.3 nach Fig.4a rechtwinklig geformt und mit den Kontakten 26 gemäß Fig.4b bedeckt ist, erscheint die Lichtabgabe zwischen den Kontakten besonders breit. Zur Beseitigung der breiten Bereiche und zur Erzielung einer gleichmässigen Breite kann der p-leitende Streifen in das n-leitende Substrat durch eine Maske diffundiert werden ~die so geformt ist, daß an einer Seite ein eingekerbter Übergang ente steht. Die Kontaktleitungen werden dann an den vortretenden Bereichen zwischen den Kerben befestigt, wie in Fig.5b dargestellt ist. Wenn die Kontakte 26 gemäß der Darstellung in einer Linie mit dem Diffusionsbereich zwischen den Kerben verlaufen, dann sind die weiten Bereiche 30 (Fig.4b), die zusätzliches Licht ausstrahlen, beseitigt. Die weiten Bereiche (30) können auch unter Verwendung eines geeigneten Maskierungsmaterials wie amorphes Silizium maskiert werden.If the p-conductive strip of Fig.3 is formed at right angles to Fig.4a and is covered with the contacts 26 according to Figure 4b, the light output appears between the contacts particularly broad. To eliminate the broad areas and to achieve of a uniform width, the p-conducting strip can be inserted into the n-conducting substrate diffused through a mask - which is shaped so that on one side a notched transition duck stands. The contact lines are then attached to the protruding Areas between the notches attached, as shown in Fig.5b. If the Contacts 26 according to Representation in line with the diffusion area run between the notches, then the wide areas 30 (Figure 4b), the additional Radiate light, eliminated. The wide areas (30) can also be used a suitable masking material such as amorphous silicon.

Nach Fig.6 enthält Jeder Kanal der Vorwärts-Infrarotanordnung FLIR ein Detektorelement En für Infrarotenergie und ein entsprechendes Lichtemitterelement Dn in einer anschliessend zu beschreibenden elektrischen Schaltung. Eine Energiequelle 32, beispielsweise eine Batterie, ist über einen Spannungsteilerwiderstand 34 mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Detektorelement En und einem Kondensator 36 angeschlossen. Das Detektorelement En wirkt als weiterer Spannungsteilerwiderstand, dessen Widerstandswert sich abhängig von der Intensität der auftreffenden Infrarotenergie ändert. Die Ladung des Kondensators 36 ändert sich entsprechend der Ausgangsspannung des Spannungsteilers. Der Kondensator 36 ist am Verbindungspunkt eines RC-Filters 38 und eines Vorverstärkers 40 angeschlossen. Das Filter 38 leitet unerwünscht Hochfrequenzsignale sowie Gleichspannungen nach Masse ab, und der Vorverstärker 40 verstärkt die gewünschten Frequenzen auf einen Arbeitspegel.Der Vorverstärker 40 ist über einen Kondensator 42 und ein Potentiometer 44 mit einem dreistjlfigen Nachverstärker 46 gekoppelt. Die Ausgangsspannung des Nachverstärkers liegt vorzugsweise zwischen 2,4 und 7,2 Volt; sie ist an den Verbindungspunkt zwischen einer Vorspannungsschaltung und einem Lastwiderstand 48 angeschlcrsaen, Der Lastwiderßtand 48 ist mit der Anode des Lichteinitterelements Dn verbunden. Die Vorspannungsschaltung enthält einen veränderlichen Widerstand 50, der mit der positiven Klemme einer zweiten Energiequelle 52 verbunden tst. Die negative Klemme der zweiten Energie quelle 52 ist an die Katode des Lichtemitterelements Dn angeschlossen. Auf diese Weise liefert die Vorspanniqsschaltung eine ausgewählte konstante Spannung zu der Ausgangsspannung des Nachverstäzters, und die kombinierte Spannung wird an den Lastwiderstand 48 angelegt, der die sich ändernden positiven Spannungen begrenzt, die an die Anode des Lichtemitterelements Dn angelegt werden.Referring to Figure 6, each channel of the forward infrared array contains FLIR a detector element En for infrared energy and a corresponding light emitter element Dn in an electrical circuit to be described subsequently. A source of energy 32, for example a battery, is connected via a voltage divider resistor 34 connected to the connection point between the detector element En and a capacitor 36. The detector element En acts as a further voltage divider resistor, its resistance value changes depending on the intensity of the incident infrared energy. The charge of the capacitor 36 changes according to the output voltage of the voltage divider. The capacitor 36 is at the junction of an RC filter 38 and a preamplifier 40 connected. The filter 38 conducts undesirably high frequency signals as well as DC voltages to ground, and the preamplifier 40 amplifies the desired frequencies The preamplifier 40 is via a capacitor 42 and a potentiometer 44 coupled to a three-stage post-amplifier 46. The output voltage of the Post-amplifier is preferably between 2.4 and 7.2 volts; she is at the junction connected between a bias circuit and a load resistor 48, The load resistor 48 is connected to the anode of the light emitter element Dn. The bias circuit includes a variable resistor 50 connected to the positive terminal of a second energy source 52 is connected. The negative clamp the second energy source 52 is connected to the cathode of the light emitting element Dn connected. In this way the bias circuit provides a selected constant voltage to the output voltage of the post-adjuster, and the combined voltage becomes on the load resistor 48 is applied, which limits the changing positive voltages, which are applied to the anode of the light emitting element Dn.

Im Betriebs zustand liefert Jedes Detektoreleient En ein elektrisches Signal, das die auf das Detektorelement auftreibende Infrarotenergie einer Szene repräsentiert. Das Signal wird verstlrkt und der Vorspannung des Lichtemitterelements Dn zugeführt, damit der an die Anode des Lichte mitterelnents Dn gelieferte Stroh verindert wird. Die Katode des Lichtemitterelements ist mit der negativen Kleie der Energiequelle verbunden. Als Folge davon durchlaufen an der Katode in das Substrat injizierte Elektronen die n-Zone als freie Elektronen, während Löcher, die durch Ableiten gebundener Elektronen an der Anode erzeugt werden, die p-Zonen durchlaufen. In der Nahe des pn-Ubergangs rekonbinieren freie Elektronen Bit Löchern unter Erzeugung von Photonen. Dieses Licht ändert sich in Abhlngigkeit von der Spannung der Infrarotdetektorsignale. Das vom Lichtenitterfeld Bit einer Übergang abgestrahlte Licht wird dann zur Erzeugung einer sichtbaren Wiedergabe der Szene abgetastet.In the operating state, each detector element En supplies an electrical one Signal representing the infrared energy of a scene that is applied to the detector element represents. The signal is amplified and the bias of the light emitting element Dn supplied so that the straw delivered to the anode of the light middle element Dn is reduced. The cathode of the light emitting element is with the negative bran connected to the energy source. As a result, pass through at the cathode in the substrate injected electrons the n-zone as free electrons, while holes passing through Deriving bound electrons are generated at the anode, which pass through p-zones. In the vicinity of the pn junction, free electrons recombine bit holes with generation of photons. This light changes depending on the voltage of the infrared detector signals. The light emitted by the light emitter bit of a transition is then used to generate it a visual representation of the scene is scanned.

Die Erfindung ist hier zwar im Zusammenhang mit speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben worden, doch kann der Fachmann erkennen, daß in Rahmen der Erfindung auch weitere Abwandlungen möglich sind.The invention is here in connection with specific exemplary embodiments has been described, but those skilled in the art will recognize that within the scope of the invention further modifications are also possible.

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Claims (20)

Patentans#rUche Infrarotdetektoranordnung, gekennzeichnet durch (a) eine Linsenbaugruppe zum Sammeln und Fokussieren der von einer Szene ausgehenden Infrarotenergie, (b) eine im optischen Weg der Linsenbaugruppe angeordnete Detektorbaugruppe zum Empfangen der Infrarotenergie der Szene und zum Erzeugen elektrischer Signale, die die Szene repräsentieren und (c) eine Lichtquelle, die abhängig von den elektrischen Signalen der Detektorbaugruppe ein die Szene repräsentierendes sichtbares Bild erzeugt, wobei die Lichtquelle mehrere lichtemittierende Elemente enthält, die aus einem einzigen pn-Übergang eines Halbleiter-Chips gebildet sind. Patent application infrared detector arrangement, characterized by (a) a lens assembly for collecting and focusing those emanating from a scene Infrared energy, (b) a detector assembly located in the optical path of the lens assembly to receive the infrared energy of the scene and to generate electrical signals, which represent the scene and (c) a light source which depends on the electrical Signals from the detector assembly generate a visible image representing the scene, wherein the light source includes a plurality of light emitting elements consisting of a single pn junction of a semiconductor chip are formed. 2. Infrarotdetektoranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch (a) eine Abtastbaugruppe zum Abtasten der Infrarotenergie ausstrahlenden Szene und zum Lenken der Infrarotenergie auf die Detektorbaugruppe und (b) eine Videosignalverarbeitungselektronik, die zur Verarbeitung der elektrischen Ausgangssignale der Detektorbaugruppe für die Lichtquelle an die Detektorbaugruppe angeschlossen ist.2. Infrared detector arrangement according to claim 1, characterized by (a) a scanning assembly for scanning the scene emitting infrared energy; and to direct the infrared energy to the detector assembly and (b) video signal processing electronics, for processing the electrical output signals of the detector assembly for the light source is connected to the detector assembly. 3. Infrarotdetektoranordnung, gekennzeichnet durch ein Emitterfeld mit (a) einem Substrat aus Halbleitermaterial eines ersten Leitungstyps,das eineZone aus dem ersten Leitungstyp bildet, (b) eine Zone eines Halbleitermaterials eines zweiten Leitungstyps in dem Substrat aus dem Halbleitermaterial des ersten Leitungstyps, wobei die Zonen aus den Halbleitermaterialien mit dem ersten und dem zweiten Leitungstyp einen kontinuierlichen pn-Ubergang bilden, und (c) mehrere Kontakte, die Abschnitte aufweisen, die im Abstand voneinander elektrisch mit der Zone aus Halbleitermaterial des zweiten Leitungstyps und mit dem Substrat aus Halbleitermaterial des ersten Leitungstyps in Verbindung stehen, so daß ein Lichtemitterfeld mit einem einzigen Übergang entsteht.3. Infrared detector arrangement, characterized by an emitter field with (a) a substrate of semiconductor material of a first conductivity type, which is a zone from the first conductivity type forms, (b) a zone of a semiconductor material of a second conductivity type in the substrate made of the semiconductor material of the first conductivity type, wherein the zones made of the semiconductor materials with the first and the second conductivity type form a continuous pn junction, and (c) multiple contacts, the sections have, which are electrically spaced from one another with the zone of semiconductor material of the second conductivity type and with the substrate of semiconductor material of the first Conductivity are related, so that a light emitting field with a single Transition occurs. 4. Infrarotdetektoranordnung mit einem Emitterfeld nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Halbleitermaterial eines ersten Leitungstyps, das eine Zone des ersten Leitungstyps bildet, ein n-leitendes Substrat ist und daß die Zone aus Halbleitermaterial eines zweiten Leitungstyps, die in der n-leitenden Zone gebildet ist, eine p-leitende Zone ist.4. Infrared detector arrangement with an emitter field according to claim 3, characterized in that the substrate made of semiconductor material of a first conductivity type, which forms a zone of the first conductivity type, is an n-type substrate and that the zone of semiconductor material of a second conductivity type, which is in the n-conducting Zone is formed is a p-type zone. 5. Infrarotdetektoranordnung mit einem Emitterfeld nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet,daß die Abschnitte der Kontakte, die mit der p-leitenden Zone elektrisch in Verbindung stehen, im Abstand voneinander liegen und daß der Abschnitt der Kontakte, der mit dem n-leitenden Halbleitermaterial elektrisch in Verbindung steht, wenigstens einen Kontakt enthält.5. Infrared detector arrangement with an emitter field according to claim 4, characterized characterized in that the portions of the contacts that connect to the p-type zone are electrically connected, spaced from each other and that the section of contacts which is electrically connected to the n-conducting semiconductor material, at least contains a contact. 6. Infrarotdetektoranordnung mit einem Emitterfeld nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Abstand voneinander liegenden Kontakt, die mit der p-leitenden Zone elektrisch in Verbindung stehen, mehrere im Abstand voneinander liegende Anoden bilden und daß der wenigstens eine Kontakt, der mit der n-leitenden Zone elektrisch in Verbindung steht, eine gemeinsame Katode bildet.6. Infrared detector arrangement with an emitter field according to claim 5, characterized in that the spaced apart contact with the p-type zone are electrically connected, several at a distance from each other Form lying anodes and that the at least one contact with the n-type Zone is electrically connected, forms a common cathode. 7. Infrarotdetektoranordnung mit einem Emitterfeld nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone aus pleitendem Halbleitermaterial einen Aufbau mit eingekerbtem Rand aufweist, wobei das n-leitende Halbleitermaterial die dabei gebildeten Kerben ausfüllt, die den Abstand zwischen den im Abstand voneinander liegenden Kontakten festlegen, so daß das von dem Übergang abgestrahlte Licht überall die gleiche Breite hat.7. Infrared detector arrangement with an emitter field according to claim 3, characterized in that the zone of p-conducting semiconductor material has a structure having a notched edge, the n-type semiconductor material thereby formed notches fills the distance between the spaced apart Set lying contacts so that the light emitted by the transition everywhere has the same width. 8. Infrarotdetektoranordnung mit einem Emitterfeld nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch mehrere Masken, die die Zwischenräume der Zone des Halbleitermaterials des zweiten Leitungstyps zwischen den mehreren im Abstand voneinander liegenden Kontakten des Abschnitts der mehreren elektrischen Kontakte maskieren, der elektrisch mit der Zone des Halbleitermaterials des zweiten Leitungstyps in Verbindung steht.8. Infrared detector arrangement with an emitter field according to claim 3, characterized by a plurality of masks that form the interstices of the zone of the semiconductor material of the second type of conduction between the plurality of spaced apart Mask contacts of the portion of the plurality of electrical contacts that are electrically is in communication with the zone of the semiconductor material of the second conductivity type. 9. Infrarotdetektoranordnung mit einer Sichtanzeigevorrichtung und einem Lichtemitterfeld, gekennzeichnet durch (a) ein Substrat aus lichtemittierendem Halbleitermaterial, das eine n-leitende Zone bildet, (b) eine innerhalb des Substrats gebildete p-leitende Zone, wobei die p- und n-leitenden Zonen in dem Substrat aus lichtemittierendem Halbleitermaterial einen kontinuierlichen pn-Ubergang bilden, (c) mehrere im Abstand voneinander liegende Kontakte, die mit der p-leitenden Zone elektrisch in Kontakt stehen, (d) einen Kontakt, der mit der n-leitenden Zone elektrisch in Kontakt steht,und (e) eine Vorspannungseinrichtung zum gleichmässigen Vorspannen der Kontakte.9. Infrared detector assembly with a visual display device and a light emitting field, characterized by (a) a substrate made of light emitting Semiconductor material forming an n-type region, (b) one within the substrate formed p-type zone, the p- and n-type zones in the substrate from light-emitting semiconductor material form a continuous pn junction, (c) several spaced-apart contacts that connect to the p-type zone are in electrical contact, (d) a contact that is electrically connected to the n-conductive zone is in contact, and (e) pre-tensioning means for uniformly pre-tensioning of contacts. 10. Infrarotdetektoranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtemittierende Halbleitermaterial Galliumarsenid, Galliumphosphid, Galliumarsenidphosphid, Galliumnitrid oder SiloqF@;ditt 10. Infrared detector arrangement according to claim 9, characterized in that that the light-emitting semiconductor material gallium arsenide, gallium phosphide, gallium arsenide phosphide, Gallium nitride or SiloqF @; ditt 11. Infrarotdetektoranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die p-leitende Zone des n-leitenden Substrats eine mit Kerben versehene Randstruktur aufweist, wobei das n-leitende Material die Kerben ausfüllt, die den Abstand zwischen den mehreren im Abstand voneinander liegenden Kontakten der p-leitenden Zone festlegen.11. Infrared detector assembly according to Claim 9, characterized in that the p-conductive zone of the n-conductive substrate has a notched edge structure, wherein the n-type material the Fills notches that define the distance between the several spaced apart Define the contacts of the p-conductive zone. 12.~Infrarotdetektoranordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch mehrere Masken, die die Abstände zwischen den mehreren Kontakten auf der p-leitenden Zone maskieren.12. ~ Infrared detector arrangement according to claim 9, characterized by multiple masks that the distances between the multiple contacts on the p-type Mask zone. 13. Feld aus lichtemittierenden Elementen, gekennzeichnet durch (a) ein Substrat aus n-leitendem Halbleitermaterial, (b) einen Streifen aus p-leitendem Halbleitermaterial zur Bildung eines kontinuierlichen pn-Übergangs, (c) mehrere im Abstand voneinander liegende elektrische Kontaktleitungen, die mit dem p-leitenden Halbleitermaterial in Verbindung stehen, sowie wenigstens eine elektrische Kontaktleitung, die mit dem n-leitenden Halbleitermaterial in Verbindung steht und (d) eine an die mehreren mit der p-leitenden Zone in Verbindung stehenden Kontakte. und mit dem wenigstens einen mit der n-leitenden Zone in Verbindung stehendon Kontakt verbundene Vorspannungsschaltung zum Vorspannen der p- und n-leitenden Zonen in Durchlaßrichtung, so daß die mehreren mit der p-leitenden Zone in Verbindung stehenden Kontakte mit den angrenzenden Bereichen des p-leitenden Halbleiterbereichs zusammenwirken.13. Field of light-emitting elements, characterized by (a) a substrate of n-type semiconductor material, (b) a strip of p-type Semiconductor material to form a continuous pn junction, (c) several electrical contact lines that are at a distance from one another and are connected to the p-conducting Semiconductor material are connected, as well as at least one electrical contact line, which is connected to the n-conducting semiconductor material and (d) one to the several contacts connected to the p-type zone. and with that at least one contact connected to the n-type region in communication Bias circuit for biasing the p- and n-type zones in the forward direction, so that the plurality of contacts connected to the p-type zone with the adjacent regions of the p-conducting semiconductor region interact. 14. Feld aus lichtemittierenden Elementen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem p-leitenden Halbleiterbereich gebildete Streifen Kerben aufweist, die mit n-leitendem Halbleitermaterial gefüllt sind und daß die mehreren, im Abstand voneinander liegenden Kontaktleitungen, die an den p-leitenden Bereich angeschlossen sind, zwischen den Kerben nach außen verlaufen, so daß im dem Bereich zwischen den mehreren im Abstand voneinander liegenden Kontaktleitungen kein Licht emittiert wird, so daß dadurch ein lichtemittierender Streifen mit im wesentlichen parallelen Rändern entsteht.14. Field of light-emitting elements according to claim 13, characterized characterized in that the strip formed by the p-type semiconductor region Has notches which are filled with n-type semiconductor material and that the several, spaced-apart contact lines connected to the p-conducting Area are connected, extend outwards between the notches, so that in the the area between the several spaced-apart contact lines no light is emitted, thereby creating a light-emitting strip with im substantial parallel edges arise. 15. Feld aus lichtemittierenden Elementen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial Calliumarsenid, Galliumphosphid oder Galliumarsenidphosphid ist.15. Field of light-emitting elements according to claim 13, characterized characterized in that the semiconductor material callium arsenide, gallium phosphide or Is gallium arsenide phosphide. 16. Vorrichtung zum Umsetzen einer in einer Form vorliegenden Information in elektrische Signale, die die Information repräsentieren, und zum Anzeigen der Information in sichtbarer Form, gekennzeichnet durch (a) eine Umsetzungsanordnung zum Umsetzen der in einer Form vorliegenden Information in elektrische Signale, die die Information repräsentieren, und (b) eine an die Umsetzungsanordnung angelchlossene Lichtquelle, die abhängig von den elektrischen Signalen eine Wiedergabe der Information in Form von sichtbarem Licht erzeugt, wobei die Umsetzungsanordnung ein Lichtemitterfeld mit einem einzigen Übergang enthält.16. Device for converting information present in a form into electrical signals representing the information and for displaying the Information in a visible form, characterized by (a) a translation arrangement to convert the information available in a form into electrical signals, representing the information, and (b) one attached to the conversion arrangement Light source which, depending on the electrical signals, reproduces the information generated in the form of visible light, the conversion arrangement having a light emitter field with a single transition. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzungsanordnung ein Infrarotdetektorfeld enthält.17. The device according to claim 16, characterized in that the Conversion arrangement includes an infrared detector array. 18. Vorrichtung nach Anspruch 16,dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzungsanordnung ein Register zur Verarbeitung analoger Informationen enthält.18. The device according to claim 16, characterized in that the conversion arrangement contains a register for processing analog information. 19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzungsanordnung ein Register zur Verarbeitung digitaler Informationen enthält.19. The device according to claim 16, characterized in that the Conversion arrangement contains a register for processing digital information. 20. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtemitterfeld mit einem Übergang ein Substrat aus n-leitendem Halbleitermaterial enthält, daß in dem Substrat aus n-leitendem Halbleitermaterial eine Zone aus p-leitendem Halbleitermaterial gebildet ist und daß mehrere Kontaklivorgesehen sind, die im Abstand voneinander in elektrischem Kontakt mit der Zone aus p-leitendem Halbleitermaterial und dem Substrat aus n-leitendem Halbleitermaterial stehende Abschnitte aufweisen.20. The device according to claim 16, characterized in that the Light emitter field with a junction a substrate made of n-conducting semiconductor material contains that in the substrate of n-conducting semiconductor material a zone of p-conducting Semiconductor material is formed and that several contacts are provided, which in the Distance from one another in electrical contact with the zone of p-conducting semiconductor material and the substrate made of n-conducting semiconductor material have standing portions.
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