JPH11503295A

JPH11503295A - ランダムアクセス電荷転送素子内の集合的電荷読取り及び注入

Info

Publication number: JPH11503295A
Application number: JP9527061A
Authority: JP
Inventors: ジョセフカーボーン; エムボーナーデントン; スティーヴンダブリューチェビニアク; ジェフリージェイザーノウスキー; スティーヴンエヌヴァンゴーデン; マイケルジェイピロン
Original assignee: シーアイディーテクノロジーズインコーポレイテッド
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1997-01-27
Publication date: 1999-03-23
Also published as: WO1997027701A1; EP0827666A4; AU726900B2; US5717199A; EP0827666A1; AU1840397A

Abstract

(57)【要約】コラムとロウの任意の望ましい組合せのうちの１つの中の各々の検出要素（画素）（１２）内に蓄積された電荷を同時に読取ることのできるランダムアクセス電荷転送素子が提供されている。少なくとも１つの選択されたコラム（１８）又はロウ（２０）の中の各画素内に蓄積された電荷を同時に読みとることができる。コラム及びロウの任意の望ましい組合せのうちの１つの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷の注入を同時にひき起こすことができる。又、少なくとも１つの選択されたコラム又はロウの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷の注入も同時にひき起こすことができる。いくつかの実施形態においては、各々単一のコラム又はロウの中の少なくとも１つの画素内に蓄積された電荷に対応する複数の出力を同時に生成するため、コラム又はロウ電極に複数の前置増幅器（３２）が接続される。前置増幅器の各々の中に接続されたフィードバックループをもつ加算増幅器（３４）が提供されている。

Description

【発明の詳細な説明】ランダムアクセス電荷転送素子内の集合的電荷読取り及び注入発明の背景ランダムアクセス電荷転送素子内の多数の画素の集合的読取り及び集合的電荷注入に関する。ランダムアクセス素子でない電荷結合素子（ＣＣＤ）においては、多数の画素を集合的に読取ることが知られている。このプロセスは時として「ビニング(bin ning)」と呼ばれる。ＣＣＤ内で集合的読取りを実行する場合、複数の画素からの電荷は、標準的に、非常に低い光のレベルに対する信号レベルを増大させるべく１つの画素の中に転送される。このことは、複数の画素の下で収集された電荷について１回の読取りしか存在しないことから、信号との関係において読取りノイズを減少させるという利点をもっと同時に、読取り速度の増大という利点もある。ランダムアクセス電荷注入素子（ＣＩＤ）においては、多数の画素を集合的に読みとることも知られている。特に、Michon et al.,の「画像帯域幅圧縮のための電荷注入素子（ＣＩＤ）Hadamard 焦点面プロセッサ」及びGrafinger et al. ,の「電荷注入素子（ＣＩＤ）技術の再考」は、画素のいくつかの特定の組合せを集合的に読み取ることのできるいくつかの電荷注入素子について記述している。発明の要約本発明の１つの形態は、任意の望ましいコラム組合せのうちの１つの中にあるものと同様に任意の望ましいロウの組合せのうちの１つの中にある各々の検出要素（画素）の中に蓄積された電荷を同時に読取ることが可能であるランダムアクセス電荷転送素子に関するものである。電荷読取りのため任意の望ましいコラム及びロウの組合せを選択するように構成されたコラム及びロウセレクターを提供することによって、及び任意の望ましいコラム及びロウの組合せの中に蓄積された電荷の同時読取りを提供する電荷転送回路及び電荷読取り回路を提供することによって、本発明のこの形態は、対象の任意領域が標準的に小さく精確に位置づけされている分光アプリケーションに唯一役立つ非常に柔軟性のある集合的読取り装置を提供する。本発明は、その領域内に累積された全電荷の急速な読取りのため意のままに小さく精確に位置づけされたあらゆる任意領域を選択することを可能にする。一般的な画像形成アプリケーションにおいては、本発明は、強く照明された任意のショットノイズ制限部域も含む１つの画像の任意の減光読取りノイズ制限部域の中に収納された全電荷を集合的に読取る上で、特に有用である。任意の減光部域の全電荷を集合的に読取ることにより、任意の減光部域に付随する全体的読取りノイズを減少させることが可能である。同様に、本発明は、画像のその他の任意部域との関係において何らかの重要性をもつ細部をほとんど又は全くもたない１つの画像の任意部域の中に収納された全電荷を集合的に読取る上で特に有用であり、かくして画像の読取り速度を増大させることを可能にしている。さらに、同時読取りに先立ち、望まれない高エネルギー事象に付随する検出要素を識別し同時読取りからその特定の検出要素の中に蓄積された電荷を除外することを目的として、検出要素のアレイが放射線の受理に応答して電荷を生成し蓄積する間に検出要素の各々を個別に走査することが可能である。本発明のもう１つの形態は、単一のコラム又はロウの中の少なくとも１つの検出要素（画素）内に蓄積された電荷に各々対応する複数の出力を同時に生成するため電荷転送素子のコラム又はロウ電極に接続された複数の前置増幅器及び、これらの前置増幅器の各々の中に接続されているフィードバックループを有する合計増幅器をもつ、ランダムアクセス電荷転送素子に関する。この特定の回路配置は、個々の前置増幅器の利得又は相互コンダクタンスの変動に対する合計増幅器の出力の最小の利得感度を提供する。この利点は、そうでなければ電荷転送素子のコラム又はロウの端部におけるトランジスタの個々の相互コンダクタンスの精確な整合が必要となるような精密科学測定においてきわめて重要なものであり得る。本発明のこの形態がもつもう１つの利点は、それが或る種の実施形態において、画素アレイを含む同じ半導体チップ内に全ての加算回路を適切に内蔵できるようにするものである、ということにある。本発明のもう１つの形態は、少なくとも１つの選択されたコラム又はロウの中の各々の検出要素（画素）の中に蓄積された電荷を同時に読取ることが可能であるランダムアクセス電荷転送素子に関する。電荷読取りのための少なくとも１つのコラム又はロウを選択するよう構成されたコラム又はロウセレクタを提供することによって、及び選択されたコラム又はロウの中の各々の検出要素（画素）内に蓄積された電荷の同時読取りを提供する電荷転送回路及び電荷読取り回路を提供することにより、本発明のこの形態は、１次元分光アプリケーションのために唯一有用である集合的読取り装置を提供する。特定的に言うと、コラム又はロウ全体の上の電荷を集合的に読取る能力により、一定の与えられたスペクトル線に結びつけられた全ての検出要素（画素）を同時に読みとることが可能となり、かくして、読取りノイズを実質的に減少させながら読取り速度を実質的に増大させる。その上、同時読取りに先立ち、望まれない高エネルギー事象に付随する検出要素を識別し同時読取りからその特定の検出要素内に蓄積された電荷を（例えば同時読取り内にその検出要素を内含しないことによるか又は読取りに先立ち検出要素からの電荷を注入することによって）除外することを目的として、検出要素のアレイが放射線の受理に応答して電荷を生成し蓄積する間に検出要素の各々を個々に走査することが可能である。本発明のもう１つの形態は、任意の望ましいコラムの組合せのうちの１つの中と同様に任意の望ましいロウの組合せのうちの１つの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷の一部又は全部の注人を同時にひき起こすこと又は少なくとも１つの選択されたコラム又はロウの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷の一部又は全部の注入を同時にひき起こすことが可能であるランダムアクセス電荷転送素子に関する。検出要素内に蓄積された電荷の一部分の注入は、時として「スキミング（skimming）」と呼ばれる。電荷読取りのために望ましいコラム又はロウを選択するよう構成された適切なコラム及びロウセレクタを提供することによって、及び適切な検出要素内に蓄積された電荷の注入を同時にひき起こすための電荷注入回路を提供することによって、本発明のこの形態は、注入すべき領域全体に対する適切な電圧電位の印加のために利用できる時間の量の増大、ならびに注入プロセス中の外来クロック信号の除去に起因する、注入安定性及び精度の改善を提供する。注入安定性及び精度の改善により、今度は、線形ダイナミックレンジの測定の精度に影響が及ぼされる。同様に、本発明は、その「並行処理」性のため、電荷注入に必要とされる全体的処理時間を短縮する。その上、対象領域内の全ての検出要素が電荷注入状態に同時に保たれることから、注入クロストークは低減する。これらの利点は全て、１）分光アプリケーションにおける電荷注入のために唯一有用である任意の望ましいコラム及びロウの組合せの中に蓄積された電荷の同時注入、及び１の画像の任意部域内に収納された全電荷の集合的注入、又は２）１次元分光アプリケーションにおける電荷の注入のために唯一有用な配置である、選択されたコラム又はロウ内の各々の検出要素の中に蓄積された電荷の同時注入、という状況下で得られる。図面の簡単な説明図１は、本発明に従った電荷注入素子の回路図である。図２は、図１の電荷注入素子の画素内のコラム及びロウキャパシタンスプレートの下の電圧電位ウェルの線図である。図３は、図１の電荷注入素子と接続して用いられる注入ゲート及び注入ドレイン信号のタイミング図である。図４は、図１の電荷注入素子の加算回路に従った信号流れ図である。図５は、線形分光アプリケーションと結びつけると特に有用である電荷注入素子の線図である。詳細な説明図１を参照すると、或る種の実施形態においては、単一の半導体チップ上で実行可能である電荷注入素子回路１０は、検出器要素又は画素１２のアレイを含んでおり、これらの要素の各々は一対のキャパシタンスプレート１４，１６を含み、そのうちの１つはコラム電極１８の１方に、又そのうちのもう１方のプレートはロウ電極２０の１つに接続されている。与えられた任意の時点で、検出器要素１２の各々は、検出器要素による放射線の受理に応答して生成される電荷を積分するか、又は検出器要素により収集された光子電荷から一掃されるか（これは「電荷注入」として知られている）、又は検出器要素により収集された電荷の非破壊的読取りを受けることができる。電荷積分プロセスの間、コンピュータシステム（図示せず）は、各々のコラム基準ＭＯＳＦＥＴ素子３６のゲートを活動化させ、かくして「Column ref（コラム基準）」電圧電位が、各々のコラム電極１８に印加されるようにする。同時に、ロウ復号器３８が、入力ライン４０上でコンピュータシステムから受理された入力信号を復号し、ロウ励起ＭＯＳＦＥＴ素子４２のゲートを活動化させることによって対応する１つの又は多数のロウ電極１８に「row ref(ロウ基準)」電圧電位が印加されるようにする。こうして、選択されたロウの中のキャパシタンスプレート１４及び１６の下の電圧電位ウェルは図２に示されるようにセットされることになり、検出要素又は画素により受理された電荷は、キャパシタンスプレート１６の下のウェルよりも深いキャパシタンスプレート１４の下のウェルの中に集まる。電荷注入プロセスの間、コラム復号器２２は入力ライン２４上でコンピュータシステムから受理された入力信号を復号し、コラム励起ＭＯＳＦＥＴ素子２６のゲートを活動化させることによって、「Column drive（コラム励起）」電圧電位が対応する１つの又は多数のコラム電極１８に印加されるようにする。こうして、図２のキャパシタンスプレート１４の下の電圧電位ウェルは、「Col Drive(コラム励起)」によって表わされているレベルまで上昇することになる。同時に、ロウ復号器３８は、入力ライン４０上でコンピュータシステムから受理した入力信号を復号し、２重ゲートロウ注入ＭＯＳＦＥＴ素子４４のゲートの１つを活動化することにより対応する１つの又は多数のロウ電極に対して「Inje ction drain(注入ドレイン)」電圧電位Ｉ_Dを印加させ、その間「Injection gate （注入ゲート）」電圧電位Ｉ_G及び「注入ドレイン」電圧電位Ｉ_Dは図３に示されるような遷移を受ける。図３に示されているようにＩ_Dが高くなった時点で、選択された単数又は複数のロウ内の電圧電位ウェルは「Ｉ_D high（ＩＤ高）」により表わされるレベルまで上昇する。従って、図２に示されている電圧電位ウェルは両方共、注入のために選択された単数又は複数の各々の検出要素について消滅し、電圧電位ウェル内で収集された電荷は、下にある基板材料内に注入される。入力ライン２４及び４０に対して適当な信号を印加することによって、電荷注入のために望まれるあらゆるコラム及びロウの組合せを選択することができ、望ましいコラムの組合せのうちの１つの中と同様望ましいロウの組合せのうちの１つの中にある全ての検出要素１２が、電荷注入を受けることになるということがわかる。かくして、図１の回路は、単一の要素を実際に形成するべく任意の画素群の「ビニング」又は任意の単一画素のランダムアクセス選択を可能にする。画素注入は、イメージやその他の部分の中の対象領域外の画素電荷に影響を及ぼすことなく、単一プロセス動作で、ユーザーが規定した任意の対象領域（ＲＯＩ）内で１つの画素群について同時にか、又は単一の画素について実行することができる。図１の回路は、このアプローチが並行処理したものであることから、一群の画素について電荷注入を実行するための全体的処理時間を短縮するものであることがわかる。そのため、電荷注入の精度及び安定性を増大させるべくＩ_Dを長時間高く維持することができる。同様に、対象領域の電荷注入中の外来クロック信号の除去は、さらに安定性及び精度を改善する。こうして究極的に、線形ダイナミックレンジ測定の精度も改善される。その上、対象領域内の全ての画素が同時に注入状態に保たれることから、注入のクロストークは減少する。ここで使用される「電荷注入」という語は、Ｉ_Dが図３に示されている「Ｉ_D h igh」よりも幾分か高いレベルまで増大させられる「電荷スキミング」として時として呼ばれるようなプロセスをも包含することが意図されている。こうして、一定のしきい値を上回る一定の与えられた検出要素内の全ての電荷がクリアされる。「Ｉ_D high」のレベルを選択することによって、しきい値を選択することが可能である。読取りプロセス中、コラム復号器２２は、入力ライン２４上でコンピュータシステムから受理された入力信号を復号し、コラム励起ＭＯＳＦＥＴ素子２６のゲートを活動化することによって、「コラム励起」電圧電位を対応する１つの又は多数のコラム電極１８に印加させる。こうして、図２中のキャパシタンスプレート１４の下の電圧電位ウエルは「Col drive」で表わされるレベルまで上昇させられることになり、キャパシタンスプレート１４下に蓄積されたあらゆる電荷はキャパシタンスプレート１６下の電圧電位ウェルの中へと転送される。同様に、読取りプロセスの間に、ロウ復号器２８は、入力ライン３０の上でコンピュータシステムから受理した入力信号を復号し、対応する１つの又は対応する多数の２重ゲートＭＯＳＦＥＴ前置増幅器３２のゲートの１つを活動化させる。各々の２重ゲートＭＯＳＦＥＴ前置増幅器３２のもう１つのゲートは、ロウ電極２０のそれぞれ１つに接続され、前置増幅器３２のドレインは全て、オフチップ又はオンチップ増幅器３４の単一の非反転入力端に接続されている。増幅器３４の出力端はフィードバックループにより各々のＭＯＳＦＥＴ前置増幅器３２のソースに接続されている。各々のロウ電極２０上の電圧は、「コラム励起」電圧電位が対応するコラム電極に対し印加されたロウ内の各検出要素１２によって収集された電荷の合計を表わす。増幅器３４の出力信号ｅ₀は、選択されたロウ電極２０の各々の上の電圧の合計を表わす。入力ライン２４及び４０に対して適当な信号を印加することによって読み取りのため、任意の望ましいコラム及びロウの組合せを選択することができること、そして増幅器３４の出力は望ましいコラムの組合せのうちの１つと同様望ましいロウの組合せのうちの１つの中の各々の検出要素によって収集された電荷の合計を表わしていることがわかる。集合的読取りは、全て非破壊的読取りの状況下で、信号雑音比の改善及び読取り速度の改善を提供する。従来のロウ（又はコラム）セレクトスイッチのための２重ゲート前置増幅器３２の置換は、電荷注入素子の信号−雑音比を改善するのみならず、増幅器３４に対して単数又は複数の前置増幅器ドレインノードを接続する手段を提供する。「オン−チップ」集合的読取りは、ロウ毎の前置増幅器（ＰＰＲ）の読取りのノイズ利点を提供するが、集合的画素読取りプロセスのオフチップを補完するのに必要とされる多数の外部補助増幅器を必要としない。精確な科学的測定のため、多数のコラム増幅器からの信号の合計には、個々のトランジスタの相互コンダクタンスの精確な整合が要求される。共通のＦＥＴソース接続に対するフィードバックを内蔵する多重入力増幅器３４の使用、及び複数の非反転入力端と従来の反転入力端の組合せによって、個々の前置増幅器の相互インダクタンスの変動に対する信号利得の感度を減少させるための手段が提供される。多重入力フィードバック増幅器３４は、全体的利得を、外部フィードバックレジスタネットワークの一関数にし、個々の前置増幅器の利得の変動に対する読取り信号利得の感度を実質的に低減させる。導入される縮退の量は、順方向増幅利得によって決定される。図４を参照すると、Ｇ₁＝ｇ_m1Ｒ_L，Ｇ₂＝ｇ_m2Ｒ_L等々でありＧ＝Ａ₀Ｌ及び β＝Ｒ₁／（Ｒ₁＋Ｒ₂）である図１の電荷注入素子の加算回路に対応する信号の流れ図が示されている。周波数及びＦＥＴ出力インピーダンスの効果を無視し、前置増幅器が比較的うまく整合されていると仮定すると、ｅ₀＝Ｇ［Ｇ₁（ｅ₁−βｅ₀）＋Ｇ₂（ｅ₂−βｅ₀）＋・・・＋Ｇ_m（ｅ_m−βｅ₀ ）］従って、ｅ₀＝Ｇ［ΣＧ_mｅ_m−βｅ₀ΣＧ_m］もしＧ₁＝Ｇ₂＝Ｇ₃＝・・・＝Ｇ_m，であれば、このときｅ₀＝ＧＧ_mΣｅ_m−ｍＧＧ_mβｅ₀ 従って、ｅ₀／Σe_m＝ＧＧ_m／［１＋ｍＧＧ_mβ］ｍβＧＧ_m＞＞１という限界を考慮すると、結果はｅ₀／e_m＝１／β，であり、これは標準的なフィードバック予測である。同様にしてｅ₀［１＋βＧΣＧ_m］＝ＧΣＧ_mｅ_m である。従って、ｅ₀［１／ΣＧ_m＋βＧ］＝ＧΣＧ_mｅ_m／ΣＧ_m＝Ｇｅ_m，及びｅ₀／ｅ_m＝ＧΣＧ_m／［１＋βＧΣＧ_m］である。ここでも又、βＧΣＧ_m＞＞１であるとすると、ｅ₀／ｅ_m＝１／β である。２つの入力のケースを検討するならば、Ｇ₁又はＧ₂の変動に対する閉ループ利得の感度を決定することができる。特にｅ₀＝Ｇ［Ｇ₁（ｅ₁−βｅ₀）＋Ｇ₂（ｅ₂−βｅ₀）］である。ｅ₁＝ｅ₂＝ｅ_inであるとすると、ｅ₀＝Ｇ（Ｇ₁＋Ｇ₂）ｅ_in−βＧ（Ｇ₁＋Ｇ₂）ｅ₀ となる。かくしてｅ₀［１＋βＧ（Ｇ₁＋Ｇ₂）］＝Ｇ（Ｇ₁＋Ｇ₂）ｅ_in 閉ループ利得Ａは、ｅ₀／ｅ_in＝Ｇ（Ｇ₁＋Ｇ₂）/[１＋βＧ（Ｇ₁＋Ｇ₂）] Ｇ₁又はＧ₂に対する閉ループ利得の感度は、ｄＡ／ｄＧ₁＝１／［１＋βＧ（Ｇ₁＋Ｇ₂）］² 例えば、Ｇ₁＝Ｇ₂＝Ｇ₀＝１０，Ｇ＝Ａ₀Ｌ＝１０⁴，及びβ＝１／４０である場合，ｄＡ／ｄＧ₁＝１／［１＋１０⁴（１０＋１０）／４０］＝４／１０⁸ である。Ｇ₁が１０パーセント変動したならば（１の増分）、そのとき、ｄＡ−４／１０⁸である。かくして、個々の前置増幅器の利得の変動に対する読取り信号利得の感度は最小となる。図１の回路内の画素群が同時に読取られた場合、集合的読取りに付随する読取りノイズは、個々の画素全ての別々の読取りに付随する集合的ノイズよりも低い。集合的読取りは、従来の読取りと比較した場合の読取りノイズを減少させるだけでなく、読取り速度を増大させる。対象領域内の任意の数の画素を選択し読取るのに必要とされる時間は、単一の画素を読取るための時間とほぼ同じである。この速度の上昇は、多数の画素からの電荷がサンプリングされるものの各画素からの電荷がその画素を離れることは決してないような多重非破壊読取りを利用することによって、読取りノイズのさらなる減少へと変換され得る。このことはすなわち、サンプリングされ得るキャリアの数が単一画素の電荷容量（又はフルウエル）よりも大きいものであり得るということを意味している。対象領域が、特に低光画像形成に付随する長い積分時間の間に発生し得るような「宇宙線事象」（高エネルギー粒子が検出器にあたり単一画素又は小さな画素セット内に非常に高い信号レベルをひき起こすことを原因とするもの）を内含する場合、電荷注入素子上の画像の残りのものは変わらない状態にとどまり、そのため対象領域内の画素を積分の間に個々にサンプリング化てその事象を内含する単数又は複数の画素を決定することが可能となる。複数のサンプルが実行される場合、各画素内の電荷の積分における非線形性が直ちに認められる。このような事象を含む画素内の電荷は、実際、読取りに先立って画素上でオンチップ電荷注入を実行することによってか又は読取りからその画素を除外することによって、画像から数値的に減算できる。コンピュータシステムは、対象領域から読取られた全電荷を適切な係数で乗じることによってこのような画素の欠如を補償することができる。電荷注入素子は、集合的に読みとられた対象領域内の全ての情報ではなくむしろその事象に付随する１つの画素の中に含まれた情報のみを失なう。図１の回路によって提供される集合的読取り能力は、対象領域内の画素の電荷が単一の画素内へ収集されないことからブルーミングの問題（電荷が１つの画素が保持できる以上のものである場合の、１つの画素から隣接する画素への電荷の漏出）を回避させる。図１に示されているタイプの回路は、原子放射及び吸収といったようなエシェル分光のアプリケーションにおいて特に有用である。これらの分光学における対象領域は、小さく精確に位置設定されている。検査されるサブアレイは通常、幅１５コラム×高さ３ロウであり、これは中心の解析信号（３×３）及び中心の両側の２つの背景（２×３）領域の両方を網羅する。ロウビニングのアプリケーションの場合、背景読取りは、１２回から４回の読取りへと低減でき、それと共にノイズは減少し速度は３倍になる。中央信号強度は、９回ではなく３回の読取りで読取ることができ、同様にして読取りノイズは減少し速度が増大する。カラムビニングを付加することにより、２つの背景領域を２回の読取りで検査して読取りノイズを低減することができ、又信号強度も、読取りノイズの低減を伴って１回の読取りで読み出すことができる。そうでなければサブアレイのために必要とされる７５回の画素読取りは、より速い速度で３回のビニングされた読取りまで減少させられる。読取りノイズの低減は、それがより優れた検出限界を生み出すことから原子放射にとって特に重要であり、一方、速度の上昇は、必要とされる高いフレーム率でより過渡的な信号が見られることから、原子吸収に最高の利点をもたらす。一般的な画像形成に対して図１に示されたタイプの回路により提供される集合的読取りを応用することにより、より低い光の検出、より高い速度、柔軟性あるアレイフォーマット化及び画像プレヴューを含むいくつかの主要な利点を提供する。集合的読取りは、低い信号レベルで数多くの画素からの信号を合計することにより光検出のダイナミックレンジを増大することができる。こうして、強く照明を受けたショットノイズ制限部域に影響を及ぼすことなく、多数の非破壊読取りで起こりうるような減速ではなくむしろ速度の上昇を伴って、減光した読取りノイズ制限部域のための信号雑音比が増加することになる。集合的読取りは、解像度を犠牲にして通常の読取りに比べ速度を上昇させる。解像度の喪失は、画像の一部が他の部分ほど細部を必要としない可能性があることから、画像形成にとっては必ずしも欠点ではない。例えば、集積回路の顕微鏡画像は、回路トレースのために必要とされるほどのボンディングパッドの解像度を必要としない。集合的読取りと増大した読取り速度の組合せを用いてプレヴュー画像を迅速に得ることができかくして、対象領域をより低速の高解像度の解析のために識別することができるようになる。例えば、読取り速度が３倍になり、１本のロウ又はコラムにつき４つの画素が集合的に読みとられる場合、電荷注入素子全体は、通常よりも１２倍の速さで読み出すことができる。最大画素クロックが２００ｋＨｚの１ｋ×１ｋの素子の場合、４×ビンを読み出すのにわずか１.３秒しか必要としない。図５を参照すると、１次元線形分散分光に結びつけた場合に特に有用である電荷注入素子が示されている。この素子には、図１に示されているものと類似する集合的読取り回路及び集合的注入回路が含まれる（ただしロウとコラムは互いに対し反転されている）。各コラム内の２５６の画素は全て同時に読み取ることができる。電荷注入素子は、各コラム上に前置増幅器を伴った状態で、１０２４×２５６平方画素（２８ μｍ）のフォーマットを有する。全体的構成は、短軸上にセンスアンプを伴う分数フォーマットと整合する矩形素子である。描かれている通り、スペクトル線は素子上に垂直に降下し、一方波長は左から右へ分散させられる。アドレッシング及び励起用電子部品により無作為の集合的読取りが可能となっている。特に、コラム全体上の電荷を集合的に読みとる能力はすなわち、単一の読み取りで各コラムを検査できるということを意味する。単一センスアンプに付随する全ての画素上の電荷を集合的に読み取ることによって、単一の波長で光子が生成する全ての電荷を読取ることが可能である。こうしてセンスライン（コラム）に沿った画素の数だけ、合計読取り数が低減する。これは、約２５６，０００回の読取りを１０２４回まで減少させることに等しく、かくして読取りは、フレーム全体を読み出すよりも２５６倍速くもなる。画素クロック周波数が１００ｋＨｚである場合、素子は１秒あたり約１０フレームの速度で読みとられ得る。さらに、このアプローチは、読取りノイズの実際的な影響を（各画素を別々に読みとることに付随する集合的読取りノイズに比べて）低減させる。この手順において節減された時間は、多数の非破壊的読取りを実現するのに使用でき、システムの読取りノイズはさらに減少する。極端に低光の状況下（時としてラマン分光、リン光分光などで遭遇するもの）では、非破壊読取りモードは、上述のとおりの要領で、観察された光子束（いわゆるホットピクセル、宇宙線、放射性事象など）以外の要因による異常に高い電荷を含む画素の存在を決定するべく画素アレイ全体を走査するのに使用できる。この異常を検出した時点で、システムは、違反する画素を破壊的に注入（クリア）するか又は単に違反する画素の電荷をセンスライン上に「スロッシング」のをやめることができる。このプロセスは、異常な画素からのスプリアス信号を信号の中に内含するのを妨げる。この分光電荷注入素子は、ＵＶ−Ｖｉｓ，螢光及びラマン分光において用いるのに理想的に適している。集合的読取りによって付与される高速のフレーム率はすなわち、オンラインプロセス監視及び制御で、及び高性能液相クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）及び薄層クロマトグラフィ（ＴＬＣ）といったような一般的な分析アプリケーションにおいてこれを使用することができる、ということを意味している。２５６のロウがあることから、素子上に同時に多数のスペクトルを獲得することができる。例えば、各々２５本のロウをカバーする１０本の別々のスペクトルを毎秒得ることができる。その他の実施形態が以下のクレーム中に記されている。例えば、図面に示されたロウの代りに、コラムを置換し、コラムの代りにロウを置換することも自明のことである。さらに、本発明は、画素毎の前置増幅器（ＰＰＰ）素子（時として能動的画素センサーとも呼ばれる）といったその他のランダムアクセス転送素子にも同様に応用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デントンエムボーナーアメリカ合衆国アリゾナ州 85749 ツーソンイーストルックアウトレーン 13790 (72)発明者チェビニアクスティーヴンダブリューアメリカ合衆国ニューヨーク州 13833 ポートクレインポートストリートロード＃２ボックス 1261 (72)発明者ザーノウスキージェフリージェイアメリカ合衆国ニューヨーク州 13101 マックグロウタウンラインロード 5296 (72)発明者ヴァンゴーデンスティーヴンエヌアメリカ合衆国ニューヨーク州 13165 ウォータールーチェロキートレイル 2964 (72)発明者ピロンマイケルジェイアメリカ合衆国マサチューセッツ州 01701 フレミンガムローレンスストリート 40

Claims

【特許請求の範囲】１．− 放射線の受理に応答して電荷を生成し蓄積するように構成された検出要素のアレイ； − 前記アレイのそれぞれの複数のコラム内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のコラム電極; − 前記アレイのそれぞれの複数のロウ内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のロウ電極; − 前記コラムの任意の望ましい組合せを識別する入力を受理し電荷読取りのためコラムの前記望ましい組合せを選択するように構成された少なくとも１つのコラムセレクタ； − 前記ロウの任意の望ましい組合せを識別する入力を受理し電荷読取りのためロウの前記望ましい組合せを選択するように構成された少なくとも１つのロウセレクタ； − 前記選択されたコラムの組合せのうちの１つの中と同様に前記選択されたロウの組合せのうちの１つの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷の転送をひき起こすための、前記コラムセレクタと前記コラム電極の各々の間、及び前記ロウセレクタと前記ロウ電極の各々の間に接続された電荷転送回路；及び、 − 前記選択されたカラムの組合せのうちの１つの中と同様に前記選択されたロウの組合せのうちの１つの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷を同時に読取るための、前記コラム電極の各々又は前記ロウ電極の各々に接続された電荷読取り回路；を含んで成るランダムアクセス電荷転送素子。２．前記電荷読取り回路によって読取られた前記電荷の合計量を決定するため、前記電荷読取り回路に接続された加算回路をさらに含んで成る請求の範囲第１項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。３．前記電荷読取り回路が、複数の出力を同時に生成するように構成され、これらの出力の各々が単一のコラム又はロウの中の検出要素内に蓄積された電荷の合計を含んでいる請求の範囲第１項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。４．前記電荷読取り回路の前記複数の出力を合計するため、前記電荷読取り回路の前記出力の各々に接続された加算回路をさらに含んで成る請求の範囲第３項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。５．前記加算回路が、前記アレイ、前記コラム電極、前記ロウ電極及び前記電荷読取り回路も同様に含んでいる半導体チップ上で実現されている請求の範囲第４項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。６．前記複数の出力を同時に生成するため前記コラム又はロウ電極に接続された複数の前置増幅器が、前記電荷読取り回路に含まれている請求の範囲第３項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。７．前記電荷読取り回路の複数の出力を合計するため、前記電荷読取り回路の前記出力端の各々に接続された加算回路をさらに含んで成り、かつこの加算回路が、前記前置増幅器の各々に接続されているフィードバックループを含んでいる請求の範囲第６項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。８．前記加算回路が増幅器を含んでいる請求の範囲第７項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。９．前記前置増幅器が、前記加算回路の入力端に接続されたドレイン及び前記フィードバックループに接続されたソースをもつＭＯＳＦＥＴ素子を含んで成る請求の範囲第７項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。 10．前記前置増幅器が、２重ゲート前置増幅器であり、そのうちの１つのゲートは、前記電荷読取り回路が接続されている前記コラム又はロウ電極のうちのそれぞれ１つに接続されており、もう１つのゲートは前記少なくとも１つのコラム又はロウセレクタのそれぞれの出力端に接続されている請求の範囲第６項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。 11．ランダムアクセス電荷転送素子の中の複数の検出要素の中に蓄積された電荷を読取る方法において、 − 放射線の受理に応答して電荷を生成し蓄積するように構成された検出要素のアレイ、前記アレイのそれぞれの複数のコラム内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のコラム電極、前記アレイのそれぞれの複数のロウ内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のロウ電極、前記コラムの任意の望ましい組合せを識別する入力を受理し電荷読取りのためコラムの前記望ましい組合せを選択するように構成された少なくとも１つのコラムセレクタ、及び前記ロウの任意の望ましい組合せを識別する入力を受理し電荷読取りのためロウの前記望ましい組合せを選択するように構成された少なくとも１つのロウセレクタ、を含んで成るランダムアクセス電荷転送素子を提供する段階； − 電荷読取りのための望ましいコラムの組合せを選択する段階； − 電荷読取りのための望ましいロウの組合せを選択する段階； − 前記選択されたコラムの組合せのうちの１つの中と同様に前記選択されたロウの組合せのうちの１つの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷の転送をひきおこす段階；及び、 − 前記選択されたコラムの組合せのうちの１つの中と同様に前記選択されたロウの組合せのうちの１つの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷と同時に読み取る段階；を含んで成る方法。 12．前記検出要素のうちの少なくとも１つの中に蓄積された前記電荷に影響を及ぼす望ましくない高エネルギー事象について探索するため、前記電荷を同時に読取る前記段階に先立って、少なくとも部分的に同時でない要領で、前記選択されたコラムの組合せのうちの１つの中と同様前記選択されたロウの組合せのうちの１つの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷を読みとる段階をさらに含んで成る請求の範囲第１１項に記載の方法。 13．前記電荷を同時に読みとる前記段階に先立って前記検出要素の前記少なくとも１つから電荷を注入する段階をさらに含んで成る、請求の範囲第１２項に記載の方法。 14．前記同時読取り段階の中で読取られた前記電荷の合計量を決定し、前記検出要素のうちの前記少なくとも１つからの電荷の欠如を補償する前記合計量について数理計算を実行する段階をさらに含んで成る請求の範囲第１３項に記載の方法。 15．前記検出要素のうちの少なくとも１つを除外する形で前記コラムの前記望ましい組合せ及び前記ロウの前記望ましい組合せを選択する段階を含んで成る請求の範囲第１２項に記載の方法。 16．前記同時読取り段階で読取られた前記電荷の合計量を決定し、前記検出要素のうちの少なくとも１つからの電荷の欠如を補償する前記合計量に関する数理計算を実行する段階をさらに含んで成る請求の範囲第１５項に記載の方法。 17．少なくとも部分的に同時でない要領で電荷を読取る前記段階は、前記検出要素のアレイが放射線の受理に応えて電荷を生成し、これを蓄積する間に実行される請求の範囲第１２項に記載の方法。 18．− 少なくとも部分的に同時でない要領で、前記電荷読取り段階を連続的に反復する段階；及び、 − 望まれない高エネルギー事象のインジケータとして前記検出要素のうちの前記少なくとも１つの中に記憶された電荷の非線形性を探索する目的で、前記少なくとも部分的に同時でない要領で電荷を読取る段階の連続した各々の反復において、前記検出要素のうちの少なくとも１つから読取られた前記電荷の量を連続的に比較する段階；をさらに含んで成る請求の範囲第１２項に記載の方法。 19．− 前記選択されたコラムの組合せと前記選択されたロウの組合せが対象の領域を構成していることを見極める目的で、前記同時読取り段階内で読取られた前記電荷の合計量を決定する段階；及び − 前記対象の領域に関する詳細な情報を得る目的で、少なくとも部分的に同時でない要領で前記選択されたコラムの組合せのうちの１つの中と同様に前記選択されたロウの組合せのうち１つの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷を読みとる段階；をさらに含んで成る請求の範囲第１１項に記載の方法。 20．前記望ましいコラムの組合せ及び前記望ましいロウの組合せが、その領域外の場所における１つの検出要素あたりの電荷レベルよりも実質的に低い検出要素あたりの電荷レベルを内含するものと予想される１つの領域を構成している請求の範囲第１１項に記載の方法。 21．前記望ましいコラムの組合せ及び前記望ましいロウの組合せは、その領域外の場所での１検出要素あたりの電荷レベルよりも隣接する検出要素間での変動傾向が低い電荷レベルを内含するものと予想される１つの領域を構成している請求の範囲第１１項に記載の方法。 22．前記望ましいコラムの組合せと前記望ましいロウの組合せは、分光画像形成プロセスの中で得られた解析信号に対応する１つの領域を構成する請求の範囲第１１項に記載の方法。 23．前記分光画像形成プロセスが２次元分光画像形成プロセスであり、前記領域が実質的に２次元である、請求の範囲第２２項に記載の方法。 24．前記分光画像形成プロセスが１次元分光画像形成プロセスであり、前記領域が実質的に１次元である、請求の範囲第２２項に記載の方法。 25．前記望ましいコラムの組合せと前記望ましいロウの組合せは、分光画像形成プロセスにおいて得られた対象の解析信号の欠如に対応する背景領域を構成している請求の範囲第１１項に記載の方法。 26．前記同時読取り段階で読取られた前記電荷の合計量を決定する段階をさらに含んで成る請求の範囲第１１項に記載の方法。 27．前記電荷を同時に読取る前記段階が複数の出力を同時に生成する段階を含んで成り、これらの出力の各々が単一のコラム又はロウの中の検出要素内に蓄積された電荷の合計を含んでいる、請求の範囲第１１項に記載の方法。 28．前記出力の各々を合計する段階をさらに含んで成る、請求の範囲第２７項に記載の方法。 29．− 放射線の受理に応答して電荷を生成し蓄積するように構成された検出要素のアレイ； − 前記アレイのそれぞれの複数のコラム内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のコラム電極； − 前記アレイのそれぞれの複数のロウ内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のロウ電極； − 電荷読取りのためのコラム又はロウの組合せを選択するように構成された少なくとも１つのコラム又はロウセレクタ； − 前記選択されたコラム又はロウの組合せの中の検出要素内に蓄積された電荷の転送をひき起こすための、前記コラムセレクタと前記コラム電極の各々の間、及び前記ロウセレクタと前記ロウ電極の各々の間に接続された電荷転送回路； − 前記選択されたコラム又はロウの組合せの中の検出要素内に蓄積された電荷を同時に読み取るために前記コラム又はロウ電極の各々に接続され、かつ、各々単一のコラム又はロウ内の少なくとも１つの検出要素内に蓄積された電荷に対応する複数の出力を同時に生成するため前記カラム又はロウ電極に接続された複数の前置増幅器を含んで成る電荷読取り回路；及び − 前記電荷読取り回路の前記複数の出力を合計するため、前記電荷読取り回路の前記出力の各々に接続され、かつ前記前置増幅器の各々の中に接続されているフィードバックループを有する増幅器を含んで成る、加算回路、を含んで成るランダムアクセス電荷転送素子。 30．前記前置増幅器が、２重ゲート前置増幅器であり、そのうちの１つのゲートは、前記電荷読取り回路が接続されている前記コラム又はロウ電極のうちのそれぞれ１つに接続されており、もう１つのゲートは前記少なくとも１つのコラム又はロウセレクタのそれぞれの出力端に接続されている請求の範囲第２９項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。 31．前記前置増幅器が、前記加算回路の入力端に接続されたドレイン及び前記フィードバックループに接続されたソースをもつＭＯＳＦＥＴ素子を含んで成る、請求の範囲第２９項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。 32．前記加算回路が、前記アレイ、前記コラム電極、前記ロウ電極及び前記電荷読取り回路を同様に含んでいる半導体チップ上で実現されている請求の範囲第２９項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。 33．前記前置増幅器が１よりも大きい利得を有する、請求の範囲第２９項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。 34．前記コラムの任意の望ましい組合せを識別する入力を受理し電荷読取りのためコラムの前記望ましい組合せを選択するように構成された少なくとも１つのコラムセレクタ、及び前記ロウの任意の望ましい組合せを識別する入力を受理し電荷読取りのためロウの前記望ましい組合せを選択するように構成された少なくとも１つのロウセレクタ、を含んで成り、前記電荷転送回路は、前記選択されたコラムの組合せの１つの中と同様前記選択されたロウの組合せの１つの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷の転送をひき起こすように構成されており、前記電荷読取り回路は、前記選択されたカラムの組合せのうちの１つの中と同様前記選択されたロウの組合せのうちの１つの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷を同時に読みとるために構成されている、請求の範囲第２９項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。 35．− 放射線の受理に応答して電荷を生成し蓄積するように構成された検出要素のアレイ； − 前記アレイのそれぞれの複数のコラム内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のコラム電極； − 前記アレイのそれぞれの複数のロウ内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のロウ電極； − 前記コラム又はロウの少なくとも１つを識別する入力を受理し電荷読取りのため前記少なくとも１つのコラム又はロウを選択するように構成された少なくとも１つのコラム又はロウセレクタ； − 前記少なくとも１つの選択されたコラム又はロウの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷の転送をひき起こすための、前記コラムセレクタと前記コラム電極の各々の間、及び前記ロウセレクタと前記ロウ電極の各々の間に接続された電荷転送回路、及び − 前記少なくとも１つのコラム又はロウの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷を同時に読取りための、前記コラム又はロウ電極の各々に接続された電荷読取り回路、を含んで成るランダムアクセス電荷転送素子。 36．− 前記カラムの少なくとも１つを識別する入力を受理し、電荷読取りのため前記少なくとも１つのカラムを選択するように構成された少なくとも１つのカラムセレクタ； − 前記ロウの少なくとも１つを識別する入力を受理し、電荷読取りのため前記少なくとも１つのロウを選択するよう構成された少なくとも１つのロウセレクタ；を含んで成り、 − 前記電荷転送回路はさらに、前記少なくとも１つの選択されたコラムの中と同様前記少なくとも１つの選択されたロウの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷の転送をひき起こすために構成されており； − 前記電荷読取り回路はさらに、前記少なくとも１つの選択されたコラムの中と同様前記少なくとも１つの選択されたロウの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷を同時に読取るために構成されている；請求の範囲第３５項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。 37．前記電荷読取り回路は、前記電荷読取り回路によって読取られた前記電荷の合計量を決定するべく構成されている請求の範囲第３６項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。 38．ランダムアクセス電荷転送素子の中の複数の検出要素の中に蓄積された電荷を読取る方法において、 − 放射線の受理に応答して電荷を生成し蓄積するように構成された検出要素のアレイ、前記アレイのそれぞれの複数のコラム内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のコラム電極、前記アレイのそれぞれの複数のロウ内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のロウ電極、及び前記コラム又はロウの少なくとも１つを識別する入力を受理し電荷読取りのため前記少なくとも１つのコラム又はロウを選択するように構成された少なくとも１つのコラム又はロウセレクタ、を含んで成るランダムアクセス電荷転送素子を提供する段階； − 電荷読取りのための少なくとも１つのコラム又はロウを選択する段階； − 前記少なくとも１つのコラム又はロウの中の各々の検出素子内に蓄積された電荷の転送をひき起こす段階；及び、 − 前記少なくとも１つのコラム又はロウの中の各々の検出素子内に蓄積された電荷を同時に読取る段階；を含んで成る方法。 39．前記検出要素のうちの少なくとも１つの中に蓄積された前記電荷に影響を及ぼす望ましくない高エネルギー事象について探索するため、前記電荷を同時に読取る前記段階に先立って、少なくとも部分的に同時でない要領で、前記少なくとも１つのコラム又はロウの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷を読みとる段階をさらに含んで成る請求の範囲第３８項に記載の方法。 40．前記電荷を同時に読みとる前記段階に先立って前記検出要素の前記少なくとも１つから電荷を注入する段階をさらに含んで成る、請求の範囲第３９項に記載の方法。 41．前記同時読取り段階の中で読取られた前記電荷の合計量を決定し、前記検出要素のうちの前記少なくとも１つからの電荷の欠如を補償する前記合計量について数理計算を実行する段階をさらに含んで成る請求の範囲第４０項に記載の方法。 42．少なくとも部分的に同時でない要領で電荷を読取る前記段階は、前記検出要素のアレイが放射線の受理に応えて電荷を生成しこれを蓄積する間に実行される、請求の範囲第３９項に記載の方法。 43．− 少なくとも部分的に同時でない要領で、前記電荷読取り段階を連続的に反復する段階；及び − 望まれない高エネルギー事象のインジケータとして前記検出要素のうちの前記少なくとも１つの中に記憶された電荷の非線形性を探索する目的で、前記少なくとも部分的に同時でない要領で電荷を読取る段階の連続した各々の反復において、前記検出要素のうちの少なくとも１つから読取られた前記電荷の量を連続的に比較する段階をさらに含んで成る請求の範囲第３９項に記載の方法。 44．前記少なくとも１つの選択されたコラム又はロウが、１次元分光画像形成プロセス内で得られた解析信号に対応する領域を構成している請求の範囲第３８項に記載の方法。 45．前記同時読取り段階が、前記同時に読取られた電荷の合計量を決定する段階を含んで成る請求の範囲第３８項に記載の方法。 46．− 放射線の受理に応答して電荷を生成し蓄積するように構成された検出要素のアレイ； − 前記アレイのそれぞれの複数のコラム内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のコラム電極； − 前記アレイのそれぞれの複数のロウ内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のロウ電極； − 前記コラムの任意の望ましい組合せと識別する入力を受理し、前記望ましいコラムの組合せの中の検出要素からの電荷の注入のためコラムの前記望ましい組合せを選択するように構成されたコラムセレクタ； − 前記ロウの任意の望ましい組合せを識別する入力を受理し、前記望ましいロウの組合せの中の検出要素からの電荷の注入のためロウの前記望ましい組合せを選択するように構成されたロウセレクタ； − 前記選択されたコラムの組合せのうちの１つの中と同様に前記選択されたロウの組合せのうちの１つの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷の注入を同時にひき起こすため、前記コラム又はロウセレクタと前記コラム又はロウ電極の各々の間に接続された電荷注入回路、を含んで成るランダムアクセス電荷転送素子。 47．前記電荷注入回路は、前記検出要素内に蓄積された前記電荷の実質的に全部の注入をひき起こすように構成されている請求の範囲第４６項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。 48．前記電荷注入回路は、しきい値を上回る前記検出要素内に蓄積された電荷の注入をひき起こすように構成されている、請求の範囲第４６項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。 49．前記しきい値が選択可能である請求の範囲第４８項に記載のランダムアクセス電荷転送素子。 50．ランダムアクセス電荷転送素子の中の複数の検出要素からの電荷を注入する方法において、 − 放射線の受理に応答して電荷を生成し蓄積するように構成された検出要素のアレイ、前記アレイのそれぞれの複数のコラム内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のコラム電極、前記アレイのそれぞれの複数のロウ内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のロウ電極、前記コラムの任意の望ましい組合せを識別する入力を受理し、前記望ましいコラムの組合せの中の検出要素からの電荷の注入のため前記望ましいコラムの組合せを選択するように構成されたコラムセレクタ、及び前記ロウの任意の望ましい組合せを識別する入力を受理し、前記望ましいロウの組合せの中の検出要素からの電荷の注入のため前記ロウの望ましい組合せを選択するように構成されたロウセレクタを含んで成るランダムアクセス電荷転送素子を提供する段階；及び、 − 前記選択されたコラムの組合せのうちの１つの中と同様前記選択されたロウの組合せのうちの１つの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷の注入を同時にひき起す段階を含んで成る方法。 51．前記電荷の注入を同時にひき起す前記段階には、前記検出要素内に蓄積された前記電荷の実質的に全部の注入をひき起こす段階が含まれている、請求の範囲第５０項に記載の方法。 52．前記電荷の注入を同時にひき起す前記段階には、しきい値を上回る前記検出要素内に蓄積された電荷の注入をひき起こす段階が含まれている請求の範囲第５０項に記載の方法。 53．前記しきい値を選択する段階をさらに含んで成る請求の範囲第５２項に記載の方法。 54．− 放射線の受理に応答して電荷を生成し蓄積するように構成された検出要素のアレイ； − 前記アレイのそれぞれの複数のコラム内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のコラム電極； − 前記アレイのそれぞれの複数のロウ内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のロウ電極； − 前記コラム又はロウの少なくとも１つを識別する入力を受理し、前記少なくとも１つのコラム又はロウの中の各々の検出要素からの電荷の注入のため前記少なくとも１つのコラム又はロウを選択するように構成されている少なくとも１つのコラム又はロウセレクタ； − 前記少なくとも１つの選択されたコラム又はロウの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷の注入を同時にひき起こすため、前記コラム又はセレクタと前記コラム又はロウ電極の各々の間に接続された電荷注入回路；を含んで成るランダムアクセス電荷転送素子。 55．ランダムアクセス電荷転送素子の中の複数の検出要素からの電荷を注入する方法において、 − 放射線の受理に応答して電荷を生成し蓄積するように構成された検出要素のアレイ、前記アレイのそれぞれの複数のコラム内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のコラム電極、前記アレイのそれぞれの複数のロウ内で各々の検出要素に電気的に接続された複数のロウ電極、及び前記コラム又はロウの少なくとも１つを識別する入力を受理し前記少なくとも１つのコラム又はロウの中の各々の検出要素からの電荷の注入のため前記少なくとも１つのコラム又はロウを選択するように構成された少なくとも１つのコラム又はロウセレクタを含んで成るランダムアクセス電荷転送素子を提供する段階、及び − 前記少なくとも１つの選択されたコラム又はロウの中の各々の検出要素内に蓄積された電荷の注入を同時にひき起す段階；を含んで成る方法。