FR2631722A1 - Agencement detecteur, en particulier agencement detecteur photoelectrique - Google Patents
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Abstract
Agencement détecteur, en particulier agencement détecteur photoélectrique 21, composé d'une pluralité de détecteurs élémentaires 22 qui sont disposés soit le long d'une ligne, soit dans une matrice présentant des lignes et des colonnes et dont les sorties de signaux peuvent être reliées à un circuit d'interprétation. Afin d'obtenir une résolution accrue de l'agencement détecteur en particulier dans les zones dans lesquelles le signal d'entrée passe d'une valeur à une autre ou saute à cette autre valeur, il est proposé selon l'invention de diviser le signal de sortie du détecteur élémentaire 22 en une partie principale de signal et plusieurs parties secondaires de signal, ces parties secondaires de signal étant plus petites que la partie principale de signal en cas d'alimentation du détecteur élémentaire 22. Les parties secondaires de signal d'un détecteur élémentaire 22 sont combinées avec inversion avec les parties principales de signal de détecteurs élémentaires voisins. Ce signal de sortie combiné est ensuite interprété.
Description
Agencement détecteur, en particulier agencement détecteur
photoélectrique.
lO La présente invention concerne un agencement détecteur, en particulier un agencement détecteur photoélectrique, composé d'une pluralité de détecteurs élémentaires qui sont disposés soit le long d'une ligne., soit dans une matrice présentant des lignes et des colonnes et dont les sorties de signaux peuvent être reliées
à un circuit d'interprétation.
Des agencements détecteurs de ce type sont composés
d'une pluralité de détecteurs élémentaires, en particu-
lier de détecteurs photoélectriques, qui sont disposés
soit le long d'une ligne, soit dans une matrice présen-
tant des lignes et des colonnes. Les signaux -e sortie délivrés par les différents détecteurs sont conduits par l'intermédiaire de sorties de signaux correspondantes
des détecteurs élémentaires vers un circuit d'interpréta-
tion qui est soit séparé de l'agencement détecteur, soit peut être disposé sur l'agencement détecteur lui-même lorsque l'agencement détecteur est fabriqué
selon une technologie intégrée.
La demande de brevet européen 39 020, la demande de brevet britannique 2 15 4 875 et le brevet DE 34 29 812 décrivent des agencements détecteurs
photoélectriques de ce type. -
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Les techniques à couche mince sont particulièrement appropriées pour réaliser des agencements détecteurs de ce type, la structure de l'agencement détecteur étant réalisée au laser sur un substrat transparent constitué d'une succession de couches de silicium alpha polycristallin, comme le décrit la demande de brevet DE 35 08 469. Cette technique permet également de réaliser sur le substrat des interconnexions complexes avec des moyens techniques relativement simples. Cette technique de structuration par laser permet en outre de travailler de grandes surfaces, bien qu'il soit également possible, en focalisant le laser de manière appropriée, de réaliser de très petites structures de l'ordre de quelques 10 um, ce qui constitue un avantage de cette technique par rapport à des procédés
opérant en masse, par exemple.
Dans un agencement détecteur composé de détecteurs élémentaires disposés en lignes et en colonnes, les signaux des détecteurs élémentaires sont interprétés
point par point, quel que soit le procédé de fabrication.
Le pouvoir résolvant est toutefois de ce fait obligatoi-
rement limité, en particulier dans des zones dans lesquelles la valeur mesurée saisie par l'agencement détecteur présente une zone de transition ou un saut
dans les valeurs mesurées. Dans des agencements détec-
teurs photoélectriques utilisés pour l'interprétation d'image, ces zones sont en particulier les contours d'une image ou d'une structure. Le pouvoir résolvant d'un détecteur est toutefois particulièrement déterminé par ces zones de transition. Il est clair que par exemple dans un agencement détecteur photoélectrique, une image peut être plus facilement analysée lorsque des contours droits sont fortement accentués. Cela n'est toutefois pas possible avec les agencements
détecteurs photoélectriques connus.
L'invention a pour objet d'améliorer un agencement
détecteur du type mentionné de telle sorte qu'en parti-
culier des zones de transition ou-des sauts dans les valeurs mesurées puissent être plus facilement détectés. Il convient en particulier d'obtenir dans un agencement détecteur photoélectrique une grande résolution dans
la zone des contours d'une structure.
Selon l'invention, cet objectif est atteint en ce que chaque détecteur élémentaire présente une sortie principale de signaux et des sorties secondaires de signaux conduisant des signaux de sortie plus faibles que la sortie principale de signaux en cas d'alimentation du détecteur élémentaire et en ce que les sorties secondaires de signaux sont reliées avec inversion
aux sorties principales de signaux de détecteurs élémen-
taires voisins.
Ainsi, les signaux de sortie des détecteurs élémentaires sont également influencés de préférence avec inhibition par des parties de signaux de détecteurs élémentaires voisins. Lorsque l'agencement détecteur est disposé en lignes, le signal de sortie.d'un détecteur élémentaire est influencé par exemple par les signaux Le sortie du détecteur élémentaire voisin se trouvant à gauche ou à droite, et dans le cas d'une disposition en lignes et en colonnes, par les signaux de sortie des quatre détecteurs élémentaires voisins. Bien entendu, d'autres maillages sont également possibles. Avec inhibition signifie dans ce contexte que de faibles parties de signaux de détecteurs élémentaires voisins sont conduites avec inversion vers la sortie de signaux du détecteur élémentaire considéré, c'est-à-dire qu'elles réduisent la valeur du signal de sortie dudit détecteur. Dans les zones dans lesquelles les détecteurs élémentaires
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saisissent à peu près les mêmes valeurs mesurées,
cette réduction de la valeur du signal de sortie n'en-
traîne pas une diminution de la résolution du détecteur mais elle accroît la résolution dans les zones dans lesquelles les valeurs mesurées par des détecteurs élémentaires voisins diffèrent plus ou moins fortement les unes des autres. Dans des agencements détecteurs photoélectriques, un maillage de ce type des signaux
de sortie des détecteurs élémentaires accroit considéra-
blement la résolution dans la zone des contours d'image,
étant donné que ces derniers sont accentués.
La structure d'agencements détecteurs proposée par l'invention intègre en quelque sorte dans l'agencement
détecteur lui-même une certaine intelligence électroni-
que. La fabrication des agencements détecteurs se fait de préférence à l'aide de la structuration par laser mentionnée ci-dessus, des structures complexes
pouvant ainsi être réalisées.
Selon des développements de l'invention: - chaque détecteur élémentaire est divisé en un détecteur principal comportant la sortie principale de signaux et plusieurs sous-détecteurs comportant les sorties seccndaires de signaux; - dans le cas d'une disposition en lignes et/ou en colonnes des détecteurs élémentaires, chaque sortie secondaire de signaux est reliée à la sortie principale de signaux du détecteur élémentaire voisin disposée sur la même ligne à gauche ou à droite ou dans la colonne au- dessous ou au-dessus du détecteur principal; - l'agencement détecteur est constitué d'une pluralité de diodes qui sont fabriquées à partir de plusieurs
couches de silicium amorphe de conductivités différen-
tes;
- les diodes sont des diodes pin.
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Il convient à présent d'expliquer plus en détail l'inven-
tion à l'aide d'exemples de mise en oeuvre représentés sur les dessins, sur lesquels:
la figure 1 est un dessin schématique destiné à il-
lustrer le procédé de fabrication d'un agen- cement détecteur composé de 3 diodes pin, trois photodiodes, par exemple, à l'aide
d'une structuration par laser.
la figure 2 représente schématiquement un agencement détecteur selon l'invention afin d'expliquer
son fonctionnement.
la figure 3 représente une vue de dessus schématique d'un agencement détecteur selon l'invention
comportant les détecteurs élémentaires dis-
posés en lignes et en colonnes, quatre sous-détecteurs étant associés à chaque détecteur. la figure 4 représente un circuit équivalent pour un détecteur élémentaire qui est relié à des sous-détecteurs de détecteurs élémentaires voisins. la figure 5 représente une coupe selon la ligne V-V de la figure 3 montrant la structure d'un
agencement détecteur selon l'invention.
Selon la figure 1, un revêtement de matériau d'électrode, dans le cas présent du SnO, est déposé à la surface d'un substrat de verre 1. Dans un deuxième temps, des surfaces d'électrodes sont structurées dans ce revêtement 2 par un masquage optique ou un découpape approprié au laser, par exemple. La surface structurée est ensuite recouverte d'une couche p+ 4 de silicium alpha. Une structuration au laser selon la demande de brevet DE 35 08 469 permet-ensuite de structurer
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1 dans cette couche 4 des zones semi-conductrices 5 qui recouvrent les zones d'électrodes 3 à l'exception d'un raccordement d'électrode. L'ensemble de la surface
est ensuite de nouveau recouverte d'une couche-i d'isola-
tion en silicium alpha dans laquelle on structure ensuite au laser des zones semi-conductrices-i 6 qui recouvrent les zones semi-conductrices p 5. Après + avoir de nouveau déposé une couche n de silicium alpha, on structure à l'aide de lumière laser des + zones semi-conductrices n 7 qui recouvrent les zones + p+ et les zones-i 5 et 6 et sont en contact avec les
languettes de raccordement des zones d'électrodes 3.
On a ainsi obtenu un montage en série de trois diodes.
Cet agencement de diodes peut par exemple être utilisé
en tant qu'agencement détecteur photoélectrique.
En réalisant le contact entre la zone d'électrode 3 de la première diode et la zone semi-conductrice n 7 de la dernière diode, il est possible d'obtenir
un signal photoélectrique approprié.
La figure 2 représente un agencement détecteur S composé d'une pluralité de détecteurs élémentaires, ici des détecteurs élémentaires Sn_4 - Sn+2. Ces détecteurs sont disposés sur une ligne, l'agencement détecteur se prolongeant de manière correspondante vers la gauche et vers la droite. Chaque détecteur élémentaire présente une sortie principale de signaux 11 et deux sorties secondaires de signaux 121 et 122. Dans le cas d'un signal de sortie important d'un détecteur élémentaire, les sorties secondaires de signaux conduisent les
mêmes signaux quoique plus faibles que la sortie princi-
pale de signaux. Dans -ce cas, on part du principe
que le signal des sorties secondaires de signaux repré-
sente un tiers du signal de la sortie principale de signaux. Chaque sortie principale de signaux 11 est
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1 reliée à un organe d'addition 12. La sortie secondaire de signaux 121 d'un détecteur élémentaire qui va sur le dessin vers la gauche est guidée avec inversion,
c'est-à-dire avec un signe négatif, sur l'organe d'ad-
dition 13 du détecteur élémentaire voisin se trouvant à -gauche, l'autre sortie secondaire de signaux 122 est également guidée avec inversion sur l'organe d'addition
13 du détecteur élémentaire voisin se trouvant à droi-
te. On part du principe que l'agencement détecteur S est alimenté avec un signal d'entrée conformément à la ligne supérieure de la figure 2, c'està-dire avec un signal qui passe d'une valeur zéro dans la zone entre les détecteurs élémentaires S et S à la n-1 n valeur un. Dans la ligne inférieure de la figure 3, le signal de sortie I des différents détecteurs est indiqué en unités normalisées. Etant donné que pour les détecteurs élémentaires S -n4Sn1 la sortie n-4 n-i principale de signaux conduit le signal zéro, les
parties de signaux des sorties secondaires des détec-
teurs Sn-4 - Sn lne participent pas au signal de sortie.
En conséquence, le signal de- sortie des détecteurs
S n-4 - Sn 2est zéro conformément à la ligne inférieure.
Le signal de sortie In- l du détecteur élémentaire Sn_1 est influencé par la partie négative de signal avec la valeur (-1/3) qui est conduite par la sortie gauche de signaux du détecteur élémentaire S. Le signal de sortie du détecteur élémentaire Snl est par conséquent (-1/3). Le signal de sortie du détecteur élémentaire S est composé de la valeur (+1) guidée n par la sortie principale de signaux et de la valeur (-1/3) guidée par la sortie secondaire gauche de signaux du détecteur S.n+La sortie secondaire droite de nsignaux du dtecteur lmentaire Sn conduit la valeurl signaux du détecteur élémentaire S lconduit la valeur
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1 zéro. Le signal de sortie I du détecteur élémentaire n S est par conséquent (+2/3). Le signal de sortie n des détecteurs élémentaires S1 et Sn+2 a la valeur (+1/3). Il ressort de la dernière ligne de la figure 2 que les signaux de sortie des deux détecteurs Sn_1 et Sn, qui se trouvent dans la zone du saut du signal d'entrée, diffèrent de la valeur un, tandis que les autres détecteurs élémentaires responsables des zones constantes du signal d'entrée ne diffèrent que de
la valeur (+1/3). Cela signifie une accentuation considé-
rable des signaux de sortie dans la zone de saut.
Si le saut dans le signal d'entrée définit par exemple le contour d'une image, il ressort de la dernière ligne de la figure 2 que les signaux de sortie diffèrent sensiblement dans la zone du contour, si bien que ce contour est accentué de manière correspondante
dans l'image analysée.
La figure 3 représente schématiquement un agencement détecteur photoélectrique 21 dans lequel le principe
de fonctionnement expliqué ci-dessus est utilisé.
L'agencement détecteur photoélectrique 21 est composé d'une pluralité de détecteurs élémentaires 22 de même structure qui sont disposés dans une matrice présentant des lignes et des colonnes. L'agencement détecteur photoélectrique de la figure 3 ne constitue qu'une
partie de l'ensemble de l'agencement détecteur.
Chaque détecteur élémentaire 22 est divisé en un détec-
teur principal 23 e.t quatre sous-détecteurs 24. Le détecteur principal 23 et les sous-détecteurs 24 fonctionnent en tant que diodes. Afin de préciser
la liaison entre le détecteur principal et les sous-
détecteurs, un détecteur principal est désigné par D0 et quatre sousdétecteurs appartenant à des détecteurs élémentaires voisins 22 par D1, D2, D3 et D4. Tous les sous-détecteurs D1 à D4 sont reliés au détecteur principal DO, si bien que l'on obtient des liaisons avec les détecteurs élémentaires voisins dans la même colonne ou sur la même ligne. Les détecteurs principaux 23 sont placés sous une tension négative fixe (-U) et les sous-détecteurs 24 sous une tension positive
fixe (+U). Le signal de sortie des détecteurs élémentai-
res est lu par l'intermédiaire de lignes I qui ne sont qu'esquissées comme les lignes d'alimentation en tension sur la figure 3 et ont été fabriquées lors
de la réalisation de l'agencement détecteur photoélec-
trique par structuration au laser.
La figure 5 représente une coupe partielle de l'agence-
ment détecteur photoélectrique, à savoir une coupe du détecteur principal D et du sous-détecteur D du
O 4
détecteur élémentaire voisin. Pour les deux diodes DG et D 4, on dépose sur un substrat de verre 31 un oxyde conducteur transparent constituant une surface d'électrode 32 et 33. Les diodes pin Do0 et D4 sont montées sur ces surfaces d'électrode 32 et 33, en + déposant tout d'abord une couche p 34 et 35, puis
une couche i 36 et 37 et enfin une couche n 38 et 39.
Des métallisations constituant des secondes couches d'électrode 40 et 41 sont encore déposées sur les couches n supérieures 38 et 39. Des lignes 42, 43 et 44 sont reliées à la surface d'électrode 32 de la diode D servant de détecteur principal ', à la métallisation 40 de cette diode et à la métallisation 41 de la diode D servant de sous-détecteur. Ces lignes
42, 43 et 44 sont également insérées lors de la fabrica-
tion de l'ensemble de l'agencement détecteur, si bien qu'au total on obtient pour l'agencement détecteur photoélectrique une structure réalisée selon la technique à couche mince. La tension négative fixe (-U) est
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appliquée sur la ligne 42, la tension positive fixe (+U) est appliquée sur la ligne 44, tandis que le signal de sortie du détecteur principal 23 contenant la diode Do est prélevé sur la ligne 43. Les deux détecteurs Do et D4 sont reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire de la couche n 38 de la diode DO, si bien qu'il est établi un contact entre cette couche
n 38 et la surface d'électrode 33 de la diode D4.
Cette liaison a pour effet que le signal mesuré de la diode D4 est superposé avec inversion au signal de sortie de la diode DO' En outre, un circuit électrique de résistance est formé par ce circuit de liaison de la couche n entre la surface d'électrode 33 et
la métallisation 40.
De la même manière, la diode Do est reliée aux diodes D1, D 2 et D3, si bien que le signal de sortie I de la diode D 0 se trouvant sur la ligne 43 est composé du courant de sortie produit par ladite diode moins la somme des courants de sortie produits par toutes
les diodes D à D4.
La description de la liaison d'un détecteur principal
avec les sous-détecteurs de détecteurs élémentaires voisins vaut pour tous les détecteurs élémentaires, ces liaisons n'étant pas représentées sur la figure
3 pour plus de clarté.
La figure 4 représente un circuit équivalent pour
la liaison de la diode D 0 avec les diodes D1 à D4.
La sortie de la diode D 0 est ainsi reliée à toutes 0.
les diodes D à D montées en parallèle par l'intermé-
1 4
diaire d'une résistance R, la valeur de cette résistance
étant déterminée par la valeur des couches n 38 condui-
sant aux différentes diodes D1 à D4.
Le signal de sortie I du détecteur élémentaire comportant la diode D 0 est prélevé entre cette diode et le point
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i1 de ramification conduisant aux autres diodes D1 à D. Ce circuit équivalent fait ressortir directement l'influence avec inversion qu'exercent sur le signal
de sortie du détecteur élémentaire 22, les sous-détec-
teurs conformément aux diodes D1 à D4 de détecteurs élémentaires voisins. Les courants circulant par la diode D 0 et ceux circulant par les résistances R vers les différentes diodes D1 à D4 sont désignés par Io,
Ilà I4.
1 4'
La structure indiquée pour l'agencement détecteur photoélectrique 21 permet de combiner des parties de signaux appropriées des détecteurs élémentaires en fonction des signaux de sortie des sous-détecteurs avec les signaux de sortie de détecteurs élémentaires voisins. La hauteur des parties de signaux fournies par les sous-détecteurs est déterminée par la dimension de surface des sous-détecteurs en rapport avec la surface des détecteurs principaux et peut de cette manière être facilement réglée. En fonction de ce réglage, l'accentuation des contours est plus ou moins forte. Ce réglage est optimalisé de façon à obtenir une résolution d'image optimale sur toute la surface
de l'agencement détecteur photoélectrique.
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Claims (5)
1. Agencement détecteur, en particulier agencement détecteur photoélectrique, composé d'une pluralité de détecteurs élémentaires qui sont disposés soit le long d'une ligne, soit dans une matrice présentant des lignes et des colonnes et dont les sorties de
signaux peuvent être reliées à un circuit d'interpréta-
tion, caractérisé en ce que chaque détecteur élémentaire (22) présente une sortie principale de signaux (42) et des sorties secondaires de signaux (37), les sorties secondaires de signaux (37) conduisant des signaux de sortie plus faibles que la sortie principale de signaux en cas d'alimentation du détecteur élémentaire (22) et en ce que les sorties secondaires de signaux sont reliées avec inversion aux sorties principales
de signaux de détecteurs élémentaires (22) voisins.
2. Agencement détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque détecteur élémentaire (22) est divisé en un détecteur principal (23, D0) comportant la sortie principale de signaux (42) et plusieurs sous-détecteurs (24, D1 à D4) comportant
les sorties secondaires de signaux (37).
3. Agencement détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans le cas d'une disposition en lignes et/ou en colonnes des détecteurs élémentaires (22), chaque sortie secondaire de signaux (37) est
reliée à la sortie principale de signaux (42) du détec-
teur élémentaire voisin disposé sur la même ligne à gauche ou à droite ou dans la colonne au-dessous
ou au-dessus du détecteur principal (23).
4. Agencement détecteur selon l'une quelconque des
1 revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'agencement
détecteur (21) est constitué d'une pluralité de diodes qui sont fabriquées à partir de plusieurs couches
(34, 36, 38; 35, 37, 39) de silicium amorphe de conduc-
tivités différentes.
5. Agencement détecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les diodes sont des diodes pin
(D D à D).
o' 4
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| EP0260824A2 (fr) * | 1986-09-16 | 1988-03-23 | OIS Optical Imaging Systems, Inc. | Circuit pour un pixel photosensible comportant un élément de blocage du courant exposé |
| FR2605166A1 (fr) * | 1986-10-09 | 1988-04-15 | Thomson Csf | Dispositif photosensible a l'etat solide, procede de lecture et procede de fabrication |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ELECTRONICS & COMMUNICATIONS IN JAPAN/PART II vol. 70, no. 10, Octobre 1987, SILVER SPRING, US pages 9 - 15; K. SENDA ET AL.: 'Two-dimensional photosensor using a-Si pin diodes ' * |
| IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN. vol. 23, no. 12, Mai 1981, NEW YORK US pages 5601 - 5602; T.H. DISTEFANO: 'Integrated device for optical edge detection ' * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3816660C1 (en) | 1989-09-07 |
| FR2631722B1 (fr) | 1993-12-03 |
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