JP2743426B2 - 光学的リセット動作を伴わない１ドット当り３つのダイオードをもつ感光マトリックス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は感光素子のマトリックスに関わる。

感光マトリックスを作る標準的な方法は、各々の行と
列との交点に個々の感光素子をもつ導体のネットワーク
を列状に設けることである。行のネットワークを通じ
て、１行の感光素子が選択されるが、そのためには電機
的な出力信号を知ることが望ましい。列導体のネットワ
ークを通じて、個々の出力信号が、選択された行の個々
の素子にたいして読出される。

［先行技術の説明］ フランス特許出願No.86,00716は、個々の感光ドット
が感光素子と共に電荷蓄積キャパシタを直列にもち、こ
のユニットが行導体および列導体との間に接続されてい
る感光ドットのネットワークをもつ感光マトリックスを
述べている。感光素子は、３つの層（Ｐ型の半導体層、
真性層ＩおよびＮ型層）をもつPIN光ダイオードであっ
てもよい。電荷は、感光ドットを照射することによって
光ダイオード中に発生される。これらの電荷は、光ダイ
オードとキャパシタとの間の（浮動の）ノード（node）
に蓄積される。それらは、光ダイオードを順方向バイア
スする（しかし蓄積段階では逆バイアスされている）１
方向の電圧パルスを行導体に照射することによって続出
される。蓄積された電荷に対応する量の電荷は次に、浮
動ノードから（または逆に列から浮動ノードに）転送さ
れる。読出し動作は電荷をこの移動を測定することによ
ってなされる。

読出しパルスの終了後には、光ダイオードは電荷を新
たに照射し統合する段階のためにオフする。

しかし、浮動ノードの電位は、統合段階の開始時にも
っていた値をもはやもっていない。従って、浮動ノード
の電位をよく決定された開始値に設定することなく新た
な統合段階を開始することは不可能である。

読出し段階の後には従って、浮動ノードの電位をリセ
ットする段階が続く。

リセット動作は光ダイオードを強く照射することによ
って実行される。従って、個々の読出し段階の後にリセ
ット動作を実行するために、強い照射の源および、感光
マトリックス読出し手段と同期する制御手段を設けるね
ことが必要である。

さらに、光ダイオードおよびキャパシタをもった直列
のユニットが感光ドットとして使用されている上記のマ
トリックスは、照射が断続的、すなわちマトリックスが
感光ドットによって与えられる信号の読出し用に留保さ
れている間は暗いことが必要である。

本発明は、リセット動作のための照射源の必要がな
く、そして、読出し段階の間にマトリックスを暗くする
必要なく連続的に情報を獲得することを可能にする新し
い感光ドット構造を提供する。

［発明の要約］ 本発明は、個々の感光ドットが行と列との交点に位置
され、個々の感光ドットが浮動ノードに接続された３つ
のダイオードを有する行（少なくとも１つ）および列
（少なくとも１つ）に配置された感光ドットのネットワ
ークを有し、感光ダイオードと呼ばれる第１のダイオー
ドが行導体と浮動ノードとの間に接続されて照射される
と浮動ノードに電荷を発生させ、読出しダイオードと呼
ばれる第２のダイオードが浮動ノードと列導体との間に
接続され、照射によって発生された量の電荷をこの列導
体と浮動ノードとの間で転送することを可能にし、そし
てリセット・ダイオードと呼ばれる第３のダイオードが
浮動ノードとリセット電圧源に接続された導体との間に
接続されて前述の電荷の転送の後で浮動ノードの電位を
選択された値にリセットするような感光ドットのマトリ
ックスを提供する。特定の実施例においては、リセット
源は固定した基準値をもつ電位源である。

この場合、感光ダイオードのアノード（anode）、読
出しダイオードのアノードおよびリセット・ダイオード
のカソード（cathode）が浮動ノードに接続される、ま
たは逆に、感光ダイオードのカソード、読出しダイオー
ドのカソードおよびリセット・ダイオードのアノードが
浮動ノードに接続されることが好ましいと提案される。

この実施例においては、浮動ノードの電位をリットす
るための光源が必要でなくなるだけではなく、特定のリ
セット信号を発生されるいかなる必要もなくなり、固定
した電圧源があめだけで浮動電位を望みの水準にリセッ
トするに十分である。

第２の実施例においては、リセット電圧源は別の行導
体に接続され、電荷の統合の期間の最後に感光ダイオー
ドに接続されている行導体に読出しパルスを印加する手
段が与えられている。読出しパルスの後で、他の行導体
にリセット電圧パルスを印加を手段が与えられている。

この場合、感光ダイオードのカソード、読出しダイオ
ードのアノードおよびリセット・ダイオードのカソード
は浮動ノードに接続されるか、または逆に、感光ダイオ
ードのアノード、読出しダイオードのカソードおよびリ
セット・ダイオードのアノードが浮動ノードに接続され
ることが好ましいと規定されている。

この配置の長所は照射のレベルが低いほど、列上に読
出される電荷が大きくなることである。また、この配置
は、ゼロでない最少電荷の転送を、いかなる照射（ゼロ
照射から飽和照射にいたる）の場合においても可能にす
るという長所をももっている。

さらに、前述の他の行導体が、マトリックスの感光ド
ットの別の行に対応する感光ドットの感光ダイオードに
接続されている行導体であることも規定されている。あ
る場合においては、この他の行は最初の行に隣接してい
るが、行の飛び越し走査によってマトリックスを読出す
ことが可能であることを望む時は特に、それが隣接して
いない場合もある。これらの実施例はマトリックスの個
々のドットにたいして２つの行導体をもつことを可能に
する。

別の実施例においては、リセット導体が一定の電源に
接続されることを規定しているがこれは全ての感光点に
たいして同じであり、そして行導体にたいして、３つの
異なる電圧レベルをもつ周期的な信号が印加されること
が規定されているが、これらの３つの電圧レベルとはそ
れぞれ、第１のレベルは統合段階に、第２のレベルは読
出し段階に、そして第３のレベルはリセット段階に印加
される。この配慮によって感光ドットの個々の行にたい
する第２の行の存在を避け、そして照射が低くなると全
く大きくなる量の電荷を提供することの双方が可能にな
る。この場合、感光ダイオードのカソード、読出しダイ
オードのアノードおよびリセット・ダイオードのカソー
ドが浮動ノードに接続され、また、相互に、感光ダイオ
ードのアノード、読出しダイオードのカソードおよびリ
セット・ダイオードのカソードが浮動ノードに接続され
ることを規定することが好ましい。

最後に、ある場合においては、読出しは、全ての列が
基準電位にある状態で１つの行に１つの読出しパルスを
印加することによって実行されるが、しかし、他の場合
においては、列の基準電位にたいして１つの符号をもつ
読出しパルスを１つの行に印加し、そして同時に、逆の
符号をもつ読出しパルスを、他の列導体が基準電位に保
たれている状態で電荷を読出すことが望まれる感光ドッ
トに接続されている特定の列にたいして印加することが
可能である。この配慮によって１列の感光ドットを選択
することが可能となる。

本発明は、放射線医学に用いられている、従って、Ｘ
線放射（またはガンマ、中性子または他の放射）を、感
光ダイオードが感じる帯域の光放射に変換するために、
シンチレータ（酸化ガドリニウム、ヨー化セシウム等）
を有するものを含み、全ての種類の感光マトリックスに
適用可能である。

本発明は、非結晶質のシリコン層を重ねることによっ
て感光ドットがつくられる実施例に特に適している。本
発明から予想される長所（これらの長所は作成されるマ
トリックスの質にとって本質的であるので）の中には次
のものがある。

−感光ドットの列のキャパシタンスが低い。

−高い読出し速度 −隣接し合う行または列の感光ドット間における効果的
なアンカップリング（uncoupling） −読出し時における漂遊ノイズの減少。この漂遊ノイズ
は、先行の技術によるシステムにおいては、感光ダイオ
ードが順方向バイアスによって導電性をもつという事実
によって発生し得るが、ここでは、原則として、光ダイ
オードは、読出し時においても逆方向バイアスされたま
まである。

［実施例］ 第１図は、本発明の実施例による感光ドットのマトリ
ックスを簡単に図示したものである。

マトリックスは、感光ドットPijのネットワーク化さ
れた行および列を有する。

事実、個々の行は２つの行導体LLiおよびLRiを有する
が、これら２つにたいしてこの行の感光ドットが接続さ
れている。行導体LLiは、この行のドットの読出し用の
電圧パルスを与えるために用いられる。行導体LRiは、
新しい段階の統合以前にリセット・パルスを与えるため
に用いられる。行導体は、ドットを読出すべく決定され
た行を選択することが可能な行デコーダDELに接続され
ている。行デコーダDELによって、読出しパルスおよび
リセット・パルスを、選択された行の導体LL1およびLRi
のそれぞれにたいして送ることが可能である。

個々の列は、この列の感光ドットが接続されている列
導体Cjを有する。列導体Cjは、この列と選択された行と
の交点に位置する光間ドットPijによって発生された電
荷を読出すために、回路CLに接続されている。

１つの実施例においては、読出し回路は、ドットの列
の個々にたいして積分器INT、また、指定された行の連
続したドットの照射を示す信号をその出力Ｓに連続的に
与えるために、積分器の出力を受信するマルチプレクサ
MUXを有する。

他の場合においては、読出し回路は電荷転送回路であ
り、マルチプレクサは電荷転送シフト・レジスタであり
得る。

本発明によれば、個々の感光ドットPijは、共通浮動
ノードＡに接続されている３つのダイオードを有する
が、次のものによって指定される。

−DP（その主たる特徴が感光性であるダイオード） −DL（浮動ノードＡから列導体Cjに電荷を転送すること
を可能にする読出しダイオード） −DR（読出し動作の後でノードＡの電位を、定められた
水準にリセットすることを可能にするリセット・ダイオ
ード） 第１図の実施例においては、感光ダイオードDPは第１
の行導体LLiと浮動ノードＡとの間に接続され、読出し
ダイオードDLは列導体と浮動ノードとの間に接続され、
そしてリセット・ダイオードは、第２の行導体LRiと浮
動ノードとの間に接続されている。

より正確には、第１図の例においては、浮動ノードに
接続されているのは感光ダイオードDPのカソード、読出
しダイオードDLのアノードおよびリセット・ダイオード
のカソードである。しかし、同等の方法で、そして行導
体および列導体において自由活動させられる電位の相対
的な方向が逆転されるという条件で、３つのダイオード
のアノードとカソードを逆転させることが可能である。
この場合、感光ダイオードのアノード、読出しダイオー
ドのカソードおよびリセット・ダイオードのアノード
は、浮動ノードに接続される。

ダイオードDPは比較的に面積が大きいので、その感度
は充分である。他の２つのダイオードは、小さく、ま
た、ダイオードDLは特に暗闇中に位置させることが好ま
しいが、その理由は、それが照射されると、浮動ノード
に蓄えられている有用な信号から電荷を奪う危険がある
からである。

ドットの列のキャパシタンスは、読出しダイオードが
小さいので全く小さく（長所である）、これはDLに小さ
い寸法のダイオードを選択する動機になる。

［第１図の図式の働き］ 説明を単純にするために、ダイオードDLおよびDRのキ
ャパシタンスは、感光ダイオードDPのそれに比較して低
いものと仮定する。こうでない場合においては、電位の
ディジタル値および説明中に示される電位変化が修正さ
れるが、しかし動作原理は有効である。

ダイオードの電位の低下は、これらダイオードが逆方
向にバイアスされている時には無視されるべきである
が、この低下は0.5Vのオーダである。

最後に、列に接続されている読出し回路はその電位を
ゼロ基準値に保つものと仮定すべきである。

第２図に示すタイム・チャートによって、動作を図示
できる。

周期的な動作サイクルは、瞬間t0から瞬間ｔ′０まで
の間持続する。

最初は、瞬間t0の直前において、初期状態は次のごと
くである（第２図、図式2a,2b,2c）。

−第１の行導体LLiの電位VLLは負の値VLL1、例えば−5V
である。

−第２の行導体L1の電位VLRの電位はゼロである。

−ノードＡの電位VAの値はゼロである。

以下に説明する読出しサイクルの最後に存在する実際
の状態を理解すべきである。

瞬間t0においては、負の電位VLR1は、絶対値ではVLL1
より低いことが好ましいが、第２の行導体LRiに印加さ
れる。この電位は、例えば−3vという値である。

ダイオードDRのキャパシタンスは、ダイオードDPのそ
れに比較して非常に小さいので、ノードＡの電位は、こ
の電圧変換の効果によって、ほとんど変化しない（しか
し、読出しダイオードDLをオフさせるに充分な程度にま
で負の方向に変化する）。

瞬間t0から瞬間t1までは、照射された光ダイオードDP
が、ノードＡに集中する電荷（この場合、電子）を発生
させ、それによってこのノードの電位が、照射に比例し
て低下する。この電荷は、どのダイオードによっても放
電され得ないが、この理由は、それらが全て、逆方向に
（少なくとも、ノードＡの電位が２つの導体LLjおよびL
Riの１つの電位未満、すなわちこの場合−3V未満に落ち
ない限り）バイアスされるからである。

第2c図の図式は、次の異なった照射レベルによって何
が起こるかを示す。

−レベルE0、ゼロ照射 −レベルE1、低い照射 −レベルE2、中間程度の照射 −レベルE3、最大の見やすい照射 −レベルE4、過度の照射、すなわち飽和 最大の照射レベルE3の程度は、電荷蓄積期間の最後に
おいて、瞬間t1において、読出し事態が開始されると、
点Ａの電位は負のレベルVLR1またはレベルVLL1（実際に
は、VLL1より負でないのでVLR1）の値に達する。

この照射レベルE3越えるとリセット・ダイオードDRは
順方向にバイアスされ、ノードＡの電位はそれ以上は落
ちることが不可能になる（飽和）。この点において、こ
れ以外に注目すべきことは、発生した過度の量の電荷
は、行導体の方向に放電され、そこで、読出しサイクル
にあり得る行の信号を乱す。リセット・ダイオードによ
って発生された幻惑防止効果は、このように、時に有用
な方式で効果を発揮する。

蓄積期間の最後である瞬間t1において、読出しパルス
（第2a図）が第１の行導体LLiに印加される。このパル
スによって、この導体の電位VLLが大きな負の値であるV
LL1から少し負の値VLL2（例えば、−1V）にまで急に変
化する。浮動ノードＡの電位は次に、電圧VLLの増加に
対応した値、すなわち、（VLL2−VLL1）の値だけ急に上
昇する（図式2c）。この急な上昇は、逆方向にバイアス
されキャパシタのように作動するダイオードDPを通して
のキャパシタンスのカップリングによって起こる。

読出しパルスの振幅（VLL2−VLL1）が第２の行導体に
印加されている電圧VLR1の絶対値より大きい場合、ノー
ドＡの電位は、瞬間t1において、時間間隔t0、t1（図式
2c）における照射のレベルのいかんをとわず、常に正の
値である。

読出しダイオードは次に、方式的に導電性となるが、
その理由は列導体の電位がゼロに等しいからである。そ
の結果、浮動ノードに蓄えられた電荷は、読出しダイオ
ードを通じて列導体の方向に放電し、読出し回路CL内に
信号を発生させる。

この放電プロセスが進行するにつれて、浮動ノードＡ
の電位が低下してゼロに戻る。この低下は迅速であり、
従って読出しパルスの最後、すなわち瞬間t2において完
了すべきである。図式2cは、光ダイオードDPによって受
領されている照射のレベルの関数としてのノードＡの電
位のゼロへの帰還を示す。

読出しパルスの最後である瞬間t2において、第１の行
導体の電位はその開始値VLL1に戻り、これによってノー
ドＡ（この瞬間ではどのダイオードも順方向にバイアス
されていないので、再度浮動ノードとなっている）の電
位が急に低下する。この急な電位の低下の振幅は、VLL2
−VLL1（図式2c、瞬間t2）に等しい。

ノードＡの電位がゼロからVLL1−VLL2の値にまで急に
低下することによって、光ダイオードDRが瞬間的に導電
性となる。これによって、ノードＡの電位は、第２の行
導体LR1の値VLR1になる。

瞬間t3においては、ノードＡの電位をリセットする段
階が始まる。このリセット動作は、ノードＡの電位がゼ
ロであった開始状態に戻るために必要である。

リセット動作は、その電位VLR1がサイクルの開始以来
変化していない第２の行導体LRiに印加されるリセット
・パルスによって実行される。パルスは振幅VLR1をもつ
正のパルスであり、すなわち行導体の電位をゼロにす
る。このパルスは瞬間t3で開始される。そして、新しい
読出しサイクルの開始の瞬間ｔ′０で終了する。

ここで注目されるのは、リセット・パルスは読出しパ
ルスの終了以前に開始できるが、それはそれが、点Ａの
電位が再度正の値からゼロになる以前に開始しないとい
う条件とそれが読出しパルスの後に終了するという条件
下においてである、ということである。

リセット・パルスはノードＡの電位をゼロにする効果
をもつが、この理由は、光ダイオードが次に順方向にバ
イアスされるからである（図式2c）。ノードＡの電位は
次に、リセット・パルスの終了まで、すなわち新しい電
荷蓄積サイクルが開始される瞬間ｔ′０までゼロにとど
まる。

第３図に、蓄積期間t0、t1に受領された照射の関数と
しての、読出しパルス中に列Cjに集中された電荷の値の
グラフを示す。この電荷は、読出しパルス中の点Ａの電
位変化の積分値に比例する。変化は第２図のグラフ2cに
見ることができる。

第３図から分かるように、有用信号Qsは、ゼロ照射E0
と最大照射E3との間で変化する照射にたいして線形であ
り、この値を越えると、飽和が起こり、読出された電荷
は照射に無関係である。

注目すべきことは、この図において、読出される電荷
は照射と共に減少することである。これは、ゼロ照射の
最大値（Q0）においてである。これは非常に重要であ
る、というのは、より大きい電荷より転送する（または
速く転送する）ことがより困難である弱い電荷が集中さ
れるのは一般に、低い照射レベルであるからである。さ
らに注目すべきことは、最大照射レベルの場合でも、集
中された電荷QMは、電位差VLL2−VLL1が絶対値でV1R1よ
り大きいとゼロではない、ということである。従って、
ゼロ電荷が読出されるような状態は絶対にない。

電荷蓄積サイクルおよびこれらの電荷の読出しの働き
は、マトリックスの行の場合にたいしてこのように完全
に説明された。異なった行の個々が順次、リセット・パ
ルスに先行する読出しパルスを受領し、また、これらの
パルスは、行ごとに時間的に動揺し、そのため、２つの
行が読出し／リセット動作中に同時にアドレス指定され
る状態はない。注目すべきことは、列のキャパシタンス
は、アドレス指定されていない行の読出しダイオードDL
のキャパシタンスの合計に実質的に等しい（いずれにせ
よ上回ることはない）ということである。このキャパシ
タンスは、先行技術（キャパシタをもった、光ダイオー
ドを直列に用いる光感ドット）の場合よりはるかに小さ
いが、この理由はダイオードDLのキャパシタンスが、先
行技術の光ダイオードおよびキャパシタのそれよりはる
かに小さいからである。

最後に、注目すべきことは、光ダイオードDPが統合お
よび読出しサイクルを通じて逆方向にバイアスされたま
まである、ということである。これによって、早期のエ
ージングが防止され、光レベルのノイズが読出し中に発
生することが防止される。

［別の動作モード］ １つの別の実施例においては、電位は第４図に示す方
式で修正される、すなわち： −第１に、第２の行導体LRiの最も負である電位VLR1
は、第１の行導体LLiの最も負である電位VLL1に等し
い。

−第２に、（リセット・パルス中における）第２の導体
の最も正である電位は、ゼロではなくそして、（列の電
位と比較して）すこし負である値VLR2の値に等しく、ま
た、読出しパルスの高い電位VLL2に等しいことが好まし
い。

その結果、読出しパルスおよびリセット・パルスは同
じ振幅をもち、さらに、これらはおなじ高いレベルと同
じ低いレベルをもつ（第４図の図式4aおよび4b）。

第４図の図式4cは、ゼロ照射レベルE0、中間照射レベ
ルE1、測定可能最大照射レベルE2、さらに大きい照射レ
ベルE3、および幻惑防止機能が活動する高照射レベルE4
のそれぞれにたいしてノードＡの電位変化を示す。

第２図の場合と異なって、蓄積／読出しサイクルが開
始した時の、瞬間t0におけるノードＡの電位はゼロでな
くVLR2に等しいが、この値は直前のリセット・パルスに
よって与えられたものである。

照射レベルE0、E1およびE2の場合、動作は第１図から
第３図に関して説明された動作と類似しているが、相違
は、照射レベルE2の場合には、読出しパルス中に列導体
Cjに送られた電荷はゼロである点である。第３図に見ら
れる最少電荷QMから派生される利点はなにもない。

照射レベルがE2を越えると、読出しパルスによってノ
ードＡの電位が正になることはなく、列Cjに流れ込む電
荷はない。従って、読出しの期間を通じて、ノードＡの
電位は、それが蓄積期間の最後に達した値にとどまり、
VLL2−VLL1だけ増加する。

ノードＡのVLL1に等しい負の電位に対応する照射レベ
ルE4から幻惑防止機能が活動し始め、過度に発生した電
荷が行導体に流れ込む。

読出しパルスによって、ノードＡの電位はVLL2−VLL1
だけ急に上昇する。この電位は、照射レベルがE0とE2の
間にある場合にはゼロより大きくなり、このようにして
ノードＡから列Cjに電荷が転送される。

読出しパルスの最後において、ノードＡの電位は、照
射が正常（E0とE2との間）であれば値VLL1−VLR2にな
り、より高い照射値の場合にはVLL1とVLL1−VLL2との間
で変化する値になる。いずれにせよ、この電位は、リセ
ット・パルスを第２の行導体に印加することによって、
その開始値VLR2になる。

リセット・パルスによって、光ダイオードが導電性と
なり、浮動ノードの電位が、このパルス中行導体LR1に
現れる電位値VLR2になる。

次の蓄積サイクルは、リセット・パルスの最後である
瞬間ｔ′０から始まる。

第５図に、列Cj上で読出された電荷、すなわち照射の
関数としての、読出しパルス中におけるノードＡの電位
の変化の積分値のグラフを示す。変化は線形で負の勾配
をもち、そして読出された電荷はゼロ照射の場合に最大
である。最少読出し電荷はない。

第３図の場合になされた電位VLL1、VLL2、VLR1、VLR2
の選択は、特に非常に有益であるが、その理由は読出し
パルスは、リセット・パルスに厳密に同一であり、ただ
１つの相違は両者間における動揺だけである。

第６図に、この特殊な特性を長所にする実施例を示
す。

第６図においては、考慮されている行の第２の行導体
LR1および次の行の第１の行導体LLi＋１は、１つの単独
行導体中に一緒にされている。第１の行用のリセット・
パルスは、次から後の行にたいしては読出しパルスとし
て働く。

回路は、第３図に関連して与えられた説明に正確に従
って作動する。リセット・パルスが列Cj中になんら電荷
を注入せず行にだけ注入するので、このパルスを他の行
のドット用の読出しパルスとして作動させることになん
らの不利点もない。

行のアドレス指定に使用されるデコーダDELは、２つ
の役割を果たすパルスを、連続して個々の行に印加すべ
きである。

第６図の図面においては、行導体Liは隣接する２つの
行の感光ドット間に分割されており、連続する行に印加
されるパルスは、行の順序に従って連続している。

注目すべきことは、行デコーダDELからの行導体が２
つの隣接しない行間に分割されている他の方式も可能で
ある、この場合にはこの導体は、２つに分割すべきであ
る（しかし、読出しパルス／リセット・パルスによって
形成された単一の信号を受信する）ということである。
この配置は、第１に、複数の行の信号の合計、第２に、
飛び越し走査（第１にハーフ・フレームにおける１つお
きの走査および第２のハーフ・フレームにおける他の行
の走査）が求められるマトリックスにとっては有益であ
る。この配置は、例えば、隣接した２つの行の数グルー
プ同時に読出す（これら２つの行に対応して列に電荷の
合計を集める）ことが求められる場合に用いることがで
きる。またこれ以外にも、２つ以上の隣接した行を同時
に読出すというこの動作は、飛び越し走査において実行
してもよい。すなわち、第１のハーフ・フレームにおい
て、２つの行の１グループが読出され、第２のグループ
は飛び越し、第３のグループは読出されというふうに、
そして次に第２のハーフ・フレームにおいては、第１の
グループが飛び越され、第２のグループは読出され、第
３のグループは飛び越されるというふうにしてもよい。
次に１つの行導体が使用され、第１の行と第５番目の行
との間に分割され、もう１つの行が２の行と第６番目の
行との間に分割され、というふうにしてもよい。

次に、もう１つの、本発明の特に価値ある実施例を述
べる。この実施例は第７図に関連して説明される。

第７図は次に２つの主たる点において第１図と区別さ
れる。

１）感光ダイオードDPが他にたいしてターン・バックさ
れ、一方では、読出しダイオードのアノードおよびリセ
ット・ダイオードのカソードが依然として、第１図およ
び第６図に示すように浮動ノードに接続されており、ノ
ードＡに接続されているのはもはや光ダイオードDPのア
ノードでありそのカソードではない。逆に、読出しダイ
オードのカソードおよびリセット・ダイオードのアノー
ドが共通ノードＡに接続され、そして第７図の実施例に
おいては、感光ダイオードDPのカドードは共通ノードＡ
に接続する必要がある。

２）リセット電圧源は、同一の行の感光ドットに読出し
パルスが送られた後で、１行の感光ドットに同時に周期
的にリセット・パルスを送る行導体（第１図のLRi）で
はない。しかしリセット電圧源はきわめて単純に固定電
圧源VRであり、全ての感光ドットは同じ電圧源に接続さ
れている。

この配置から派生する長所は理解される、というの
は、読出しパルスおよびリセット・パルスにたいして同
じ特徴を与えなければならないという事実からくる制限
はあるが、LLiやLRiのような２つの導体によって個々の
行の感光ドットをアドレス指定したり、単独の導体で
（第６図のように）個々の行をアドレス指定したりする
必要がないからである。

第７図の感光ドットの構造は、共通ノードＡに接続さ
れている次の３つのダイオードとして非常に単純に要約
できる。

−行導体Liに接続された感光ダイオードDPのカソードで
あり、それ自身は行デコーダの出力に接続されている。
デコーダによって、マトリックスの指定された行に読出
しパルスを周期的に与えることができる。

−前と同様に、感光ドットによって発生された信号を集
めることが求められる列導体Cjに接続されている読出し
ダイオードDLのカソード。

−基準電圧源VRに接続されているリセット・ダイオード
DRのアノード。

読出しダイオードDLおよびリセット・ダイオードDRは
小さく、そしてできる限り暗闇に位置させることが好ま
しい。

［第７図の図面の動作］ ダイオードDLおよびDRの寸法が感光ダイオードDPと比
較して小さいことを予想して、説明を簡単にするため
に、これらダイオードのキャパシタンス値はダイオード
DPより小さいと仮定する。これによって、行導体Liに急
に印加された電圧の変化は点Ａにおいて即座にそして実
質的に統合されてみられる、ということである。

第８図に、第１に開始瞬間t0と蓄積／電荷読出しサイ
クルの最後である瞬間ｔ′０との間における、点Ａの電
位の変化のタイム・チャートを示す。電荷蓄積期間は、
行導体Liに読出しパルスが印加されると、瞬間t0から瞬
間t1に伸張する。読出し期間は読出しパルスの持続時間
だけ継続、すなわち瞬間t2まで続く。瞬間t2と瞬間ｔ′
０との間、新しいサイクルが開始された時に、短いリセ
ット期間が経過するが、このリセット動作は自動的に行
なわれる。これらの原因は、第１図から第６図に示すよ
うに瞬間t2とｔ′０間で発生されるべき制御信号ではな
い。

最初は、ノードＡの電位VAが基準電圧VRに等しく、そ
してそれは基準電圧ゼロ（列が読出し回路によって保た
れる電圧）にたいしてできる限り負、例えば−5V、にな
るように選択される、と仮定する。これで分かるよう
に、サイクルの最後に帰還するのはまさにこの開始状態
VA＝VRにおいてである。

瞬間t0とt1との間で、行導体の電位は少し負の値（例
えば−1V）に維持される。その結果、瞬間t0において、
感光ダイオードDPは逆方向にバイアスされ、従って読出
しダイオードDLも同様となる。リセット・ダイオード
は、そのターミナルにおいてはゼロ電圧である。従って
共通ノードＡは全ての側において絶縁され、その電位は
浮動している。光ダイオードの照射によって電荷が発生
する（この場合ホール）が、これはこの浮動ノードに蓄
積され、ノードＡの電位を上昇させる。電位の上昇速度
は、照射レベレに従って変化する。この上昇は第８図に
示されているがこれは次の３つの照射の場合においてで
ある。

−ノードＡの電位になんら変化をもたらさないゼロ照射
E0 −中間照射E1 −感光ドットを飽和させる過度に高い照射E2 ノードＡの電位が行導体少し負である電位VL1に達し
ない限り、全てのダイオードはオフとしてとどまり、ノ
ードＡの電位は照射に比例して効果的に上昇し得る。

しかし、過度の照射に続いて、ノードＡの電位が電荷
統合期間中、すなわち読出しパルスの開始以前に行導体
の電位VL1に達することは可能である。

この場合、感光ダイオードDPは導電性となりその結果
は次の通りである。

１）ノードＡの電位の上昇が停止する。従って、読出し
の時点において、適切に設定された量の電荷が列に送ら
れ、そしてこの量の電荷がデバイスの飽和しきい値に対
応するということが確かとなる。

２）照射に続いて到着し続ける電荷の方向は行導体であ
って、この瞬間に読出され得る別の行からの信号を電荷
が攪乱する危険のある列導体ではない。

瞬間t1において、読出しパルスHA行導体Liに到着す
る。この読出しパルスによって、行導体の電位がその少
し負である値VL1から高い正の値VL2になる。

電圧エクスカーショVL2−VL1は、例えば6Vであり得
る。

光ダイオードは逆方向にバイアスされているので、そ
してそのキャパシタンスは他のダイオードよりはるかに
大きいので、電圧の急な上昇は即座にそして全てがノー
ドＡに送られる。これはデバイスが飽和している場合に
もあてはまるが、その理由は光ダイオードは順方向にバ
イアスされそして電圧上昇の転送を可能にするからであ
る。

点Ａにおける電位は、VL2−VL1だけ急に上昇する。

電圧エクスカーションVL2−VL1は、ゼロ照射（瞬間t1
においてVA＝VR）の場合、点Ａにおける電位は正の値に
なるように選択することが好ましい。言い換えれば、VL
2−VL1が、（列の基準電圧に関連してとられた）リセッ
ト電圧VRの絶対値より高くするように規定することが好
ましい。この選択は、ゼロ照射の場合でも非ゼロ駆動電
荷の転送を可能にし、それによって低い照射レベルの読
出しを容易にするという長所がある。

点Ａにおける電圧が正になると即座に、読出しダイオ
ードが順方向にバイアスされ、点Ａに蓄積されていた電
荷が列導体Cjに放電され、これによって読出し回路CLに
送られる。

第８図に、観察された異なったレベルの照射（ゼロ、
中間、飽和）の場合における、読出しパルス中のノード
Ａ電位の変化を示す。読出しパルスの持続時間は、ゼロ
照射の場合においてもノードＡに蓄積されている全ての
電荷の放電を可能にする充分な値であるべきである。

読出しパルスの最後において、読出しダイオードはオ
フ状態（そのターミナルにおいてゼロ電圧）にある。行
導体の電位は、その少し負である値VL1に再度急に変わ
る。この急な電圧減少は、電圧値VL1−VL2に落ちるノー
ドＡに統合的に再転送される。

次にリセット・ダイオードは、順方向バイアスされる
がこの理由は、VL2−VL1が基準電圧VRより高いと仮定さ
れているからである。次にノードＡの電位がVRの値まで
上昇する。

新しい蓄積／読出しサイクルが瞬間ｔ′０において再
度開始される。

第９図に本発明による別の実施例を示す。感光ドット
は、第１図に関連して説明したように正確に構成されて
いるが、（リセット・ダイオードDRが接続されている）
リセット導体はもはや行アドレス指定デバイスによって
制御される導体ではない。逆に、第５図のように、それ
は感光平面全体に共通な導体であり、この導体は固定電
位VRに永久的に固定される。

３つのダイオードDP、DL、DRの方向は、その全てを同
時に反転できるが、電位の方向も変化するという条件下
においてである。

第９図の感光ドットの構造は、共通ノードＡに接続さ
れた次の３つのダイオードにきわめて単純に要約でき
る。

−行導体Liに接続された第９図の感光ドットのアノード
であり、自身は行デコーダの出力に接続されており、デ
コーダによって、理解されるように、３つの電圧レベル
をもった矩形波信号を周期的に与えてマトリックスの行
を指定できる。

−前と同様に、感光ドットによって発生された信号を集
めることが求められている列導体Cjに接続された読出し
ダイオードDLのアノード。

−リセット・ダイオードDRのカソードは基準電圧源VRに
接続されている。

読出しダイオードDLおよびリセットダイオードDRは、
ここでもまた、小さくそして、できる限り暗闇中に位置
させることが好ましい。

［第９図の図面の動作］ ダイオードDLおよびDRの寸法が、感光ダイオードDPに
たいして小さいことから、説明を簡単にするために、こ
れらのダイオードのキャパシタンス値はダイオードDPよ
り小さいと仮定すべきである。この意味するところは、
行導体Liに急に印加された電圧のいかなる変化も、即座
にそして実質的に全て、点Ａにおいて観察されるという
ことである。

第10図に、第１に開始瞬間t0と蓄積／電荷読出し／リ
セット・サイクルの最後である瞬間ｔ′０との間におけ
る点Ａの電位の変化のタイム・チャートを示す。

リセット電圧VRは、示されたダイオードのバイアスの
場合は負であり、そしてゼロ電位基準は列導体の電位、
例えばVR＝−4Vであると仮定する。

周期的動作サイクルが、瞬間t0から瞬間t1にいたる第
１のリセット段階から開始される。この段階中において
は、行導体Liに印加された電位は第１の値VL0、例えば
−9Vである。

第２の段階は、その間に、照射された光ダイオードが
浮動ノードにおいて電荷（この場合は電子）を集める電
荷蓄積の段階である。この段階中において、瞬間t1から
t2まで、行導体の電位は、電圧VRよりかなり高いがそれ
でも負である値VL1となる。差VL1−VL0によって電荷の
測定範囲が制限され、従ってこの差が充分な値、例えば
VL1＝−6Vであることが必要である。

第３の段階は、ノードＡに蓄積された電荷を読出す段
階である。新しいサイクルが開始された時、瞬間t2から
ｔ′０まで続くこの段階の場合、行導体Liの電位は、い
まだ負であるがゼロにできる限り近い第３の値VL2とな
る。実際、値VL2−VL1はVRの絶対値より大きいことが好
ましい。ここでは、VL1＝−1Vを選択する。

最初に、ノードＡの電位VAはゼロであると仮定する。
サイクルの最後への帰還はまさにこの開始状態VA＝０で
あることが分かる。

瞬間t0において、行導体Liの電位は値VL2からVL0に急
に落ちる。電位の変化は従って、VL0−VL2である。ノー
ドＡの電位は即座に（容量性のカップリングのために）
減少し、ノードＡに電位はVL0−VL2に等しくなる。

しかしこの値はリセット電圧VRより負であるための、
ダイオードDRは導電性となり、そしてノードＡの電位は
VRになる。これがリセット段階である。

瞬間t1において、行導体Liの電位はVL1−VL0だけ上昇
する。ノードＡの電位は、第１にはどのダイオードも順
方向にバイアスされていないなために、そして第２には
光ダイオード（これを通って電圧パルスが到着する）の
キャパシタンスが他のダイオードより大きいために、同
じ程度まで上昇する。ノードＡの電位は値VR＋VL1−VL0
に変化し、この値は既に述べたように負である。電荷蓄
積段階が次に開始される。照射からくる電荷はノードＡ
に集まりこのノードの電位を低下させる。もし照射の強
度がノードＡの電位をVR未満に低下させるに充分である
場合、飽和が起こる。リセット電圧DRは実際、電位がVR
未満に低下することを防止する。

蓄積段階の最後である瞬間t2において、ノードＡの電
位の値は次の範囲内である。すなわち照射がゼロの場合
（E0）はVR＋VL1−VL0、そして照射がより大きい場合
（E4）または飽和照射に等しい場合（E3）にはVRであ
る。

行導体Liの電位は次に値VL2になる。振幅VL2−VL1の
電位の変化は、光ダイオードDPを通じて、容量性カップ
リングによってノードＡに送られる。ノードＡの電位対
応する値によって、正になり読出しダイオードDLを導電
性にするように上昇する。点Ａに蓄積された電荷は列導
体Cjに放電され、そして読出し回路CLに送られる。

電圧エクスカーションVL2−VL1は、ゼロ照射の場合
（瞬間t2においてVA＝VR＋VL1−VL0）でも、点Ａの電位
が正になるように選択するのが好ましい。言い換えれ
ば、VL2−VL1は、（列基準電圧に関連してとられた）リ
セット電圧VRの絶対値より高いように規定することが好
ましい。この選択は、最大照射の場合でも非ゼロ駆動電
荷の転送を可能にし、これによって高い照射レベルの読
出しを容易にするという長所がある。低い照射レベルの
読出しについては、非常に容易であるが、その理由は、
この場合、列導体に転送される電荷がその最大値にある
からである。

予想される異なったレベルの照射（ゼロ、中間、飽
和）の場合における読出しパルス中（t2からｔ′０ま
で）に除去される電荷の量の変化は第３図の場合と全く
同じである。

読出しパルスの持続時間は、ゼロ照射の場合において
も、ノードＡに蓄積された全ての電荷を放電させるに充
分な値であるべきである。

読出しパルスの最後において、読出しダイオードはオ
フ状態（そのターミナルにおいてゼロ電圧）である。行
導体の電位は、再度その高い負の値VL0に急になる。電
圧の急な減少はノードＡに統合的に再転送され、電圧VL
0−VL2に減少し、そして新しいサイクルが開始される。

第11図に、リセット／蓄積／読出しサイクルが互いに
いかに時間的に動揺するかを示す。

読出しパルスは、自身達が互いに重ならないように動
揺する。しかし、行の場合に読出しを開始するために
は、直前の行のリセット動作が完了するのを待つ必要は
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による感光ドットのマトリックス、 第２図は、第１図の実施例にたいする、それぞれ第１の
行導体、第２の行導体および共通浮動導体の電位の変化
のタイム・チャート、 第３図は、照射の関数としての、列において読出される
電荷の量の変化曲線、 第４図は第１図の回路の別の動作モードの電位のタイム
・チャート、 第５図は、第４図の動作モードにたいする、照射の関数
として、読出される電荷の量の変化曲線、 第６図は第４図の動作モードを用いる別の実施例、 第７図は、読出し後のリセット動作が電圧パルスではな
く直流電圧源によってなされる、本発明による感光マト
リックスの別の実施例、 第８図は第７図の実施例の電位の変化を示す説明的なタ
イム・チャート、 第９図はリセット動作が一定の電圧源によって、しかし
照射レベルが低いと高い水準の電荷の量を与えることを
可能にするようになされる、別の実施例、 第10図は第９図の実施例に対応する電圧の変化のタイム
・チャート、 第11図はマトリックスの異なる行の、連続した制御段階
のタイム・チャートを示す。

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１つの行および少なくとも１つ
   の列に配置された感光ドットのネットワークを有する感
   光ドットのマトリックスであり、個々の感光ドットが行
   と列との交点に位置し、そこでは個々の感光ドットが共
   通の浮動ノードに接続された３つのダイオードを有し、
   第１のダイオードは、感光ダイオードと呼ばれ、照射さ
   れた時に浮動ノードにおいて電荷を発生させるために行
   導体と浮動ノードとの間に接続され、第２のダイオード
   は、読出しダイオードと呼ばれ、照射によって発生した
   電荷の量に対応する量の電荷を列導体と浮動ノードとの
   間で転送することを可能にするために浮動ノードとこの
   列導体との間に接続され、そして第３のダイオードは、
   リセット・ダイオードと呼ばれ、前記の電荷転送の後
   で、選択された値に浮動ノードの電位をリセットするた
   めに、リセット電圧源に接続された導体と浮動ノードと
   の間に接続されていることを特徴とする、前記の感光ド
   ットのマトリックス。
2. 【請求項２】リセット電圧が固定電圧であることを特徴
   とする請求項１記載の感光マトリックス。
3. 【請求項３】感光ダイオードのアノード、読出しダイオ
   ードのアノードおよびリセット・ダイオードのカソード
   が共通ノードに接続されているか、または逆に、感光ダ
   イオードのカソード、読出しダイオードのカソードおよ
   びリセット・ダイオードのアノードが共通ノードに接続
   されていることを特徴とする請求項２記載のマトリック
   ス。
4. 【請求項４】列導体が維持されている基準電圧とリセッ
   ト電圧との電位の差の絶対値より大きな絶対値の振幅を
   もつ読出しパルスを行導体に印加する手段が与えられて
   いることを特徴とする請求項２記載のマトリックス。
5. 【請求項５】感光ダイオードのカソード、読出しダイオ
   ードのアノードおよびリセット・ダイオードのカソード
   が浮動ノードに接続されているか、または逆に、感光ダ
   イオードのアノード、読出しダイオードのカソードおよ
   びリセット・ダイオードのアノードが浮動ノードに接続
   されていることを特徴とする請求項１記載のマトリック
   ス。
6. 【請求項６】リセット電圧源が別の行導体に接続されて
   おり、そして電荷蓄積期間の最後において、前記第１の
   行導体に読出しパルスを、そして読出しパルスに続くリ
   セット・パルスを他の行導体に印加する手段が与えられ
   ていることを特徴とする請求項５記載のマトリックス。
7. 【請求項７】読出しパルスの振幅がリセット・パルスよ
   り大きいことを特徴とする請求項６記載のマトリック
   ス。
8. 【請求項８】読出しパルスおよびリセット・パルスの振
   幅ならびに高い電位レベルおよび低い電位レベルが同じ
   であることを特徴とする請求項６記載のマトリックス。
9. 【請求項９】決められた行の感光ドットのリセット・ダ
   イオードに接続されている他の行導体が、マトリックス
   のもう１つの行の感光ドットの感光ダイオードに接続さ
   れている第１の行導体であることを特徴とする請求項８
   記載のマトリックス。
10. 【請求項１０】感光ダイオードのカソード、読出しダイ
    オードのアノードおよびリセット・ダイオードのカソー
    ドが共通ノードに接続されているか、または相互に、感
    光ダイオードのアノード、読出しダイオードのカソード
    およびリセット・ダイオードのアノードが共通ノードに
    接続されており、そして、行導体の電位が第１のレベル
    にある第１の電荷蓄積段階、行導体の電位が第２のレベ
    ルにある第２の読出し段階および行導体の電位が第３の
    レベルにある第３のリセット段階とを有する電位変化サ
    イクルを行導体に印加する手段が与えられていることを
    特徴とする請求項２記載のマトリックス。
11. 【請求項１１】第１のレベルと第３のレベルとの電位の
    差が、絶対値で比較して、リセット電圧と列導体の基準
    電位との差より小さいことを特徴とする請求項10記載の
    マトリックス。
12. 【請求項１２】第２のレベルと第１のレベルとの電位差
    が、絶対値で比較して、リセット電圧と列導体の基準電
    位との差より大きいことを特徴とする請求項11記載のマ
    トリックス。