JPS5820185B2 - ホウシヤカンチソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電磁放射束によって発生された電荷を感知
し且つ貯蔵し、貯蔵されている電荷を電気的に読出す装
置に関する。

従来の放射感知装置は、一方の導電型の半導体材料で形
成され且つ放射によって発生された少数キャリアをその
中に貯蔵する為に複数個の行及び列に配置された複数個
の貯蔵箇所を持つ基体を持っている。

各々の貯蔵箇所が行の向きの導体−絶縁体−半導体容量
性セルと、密に結合された列の向きの導体−絶縁体−半
導体容量性セルとを有する。

１行の貯蔵箇所の各々の行の向きの導電部材又は板が夫
々の行導体線に接続される。

１列の貯蔵箇所の各々の列の向きの導体部材又は板が夫
々の列導体線に接続される。

基体を大地又は基準電位点に周期的に接続し且つ遮断す
る為にスイッチング手段が設けられる。

行及び列導体線を基準電位点の電位に対し予定の電位ま
で充電して、基体内で、第１及び第２の導電板の各々の
下にある空乏領域を設定する手段が設けられる。

隣接した第１及び第２の導電板の下にある空乏領域が結
合される。

１行の貯蔵箇所に貯蔵された電荷の選択的な読出しが、
行の線の電位を変えることによって行なわれ、行の向き
の貯蔵セルに貯蔵された電荷を列の向きの貯蔵セルに流
れ込むようにする。

列の向きのセルに貯蔵された電荷の読出しは、各々の列
の線の電位を順次変えることによって行なわれ、その中
に貯蔵されたキャリアを基体に順次注入すると同時に、
キャリアの毎回の注入の際、基体を大地又は基準電位か
ら遮断する。

この注入により、基体の回路に夫々電流が流れ、この電
流が、導体線並びにそれに接続された導電部材の基体に
対する固有の容量を含む積分容量の両端で感知される。

積分容量に発生された電圧の変化を周期的に標本化して
、標本の振幅の変化に応じて時間的に変化する電気出力
を発生する手段が設けられる。

配列内の貯蔵箇所の数が増加すると、大地又は基準電位
点に対する基体の固有の容量の合計が増加し、この為、
容量の両端に発生される信号電圧が下がる。

この結果、多数の対の貯蔵セルを持つ配列では、信号レ
ベルがかなり低くなることがある。

更に、選ばれた箇所以外や導体−絶縁体−半導体容量性
セルから光子によって発生された電流が、スイッチング
手段によって側路されていなし・時の積分容量を通過す
る時、光子によって発生された全電流は、選ばれた箇所
からの電流をこえることがあり、その為所望の信号を埋
れさせることがある。

注入電流が、読出す箇所以外の箇所で光子によって電子
と正孔の対が発生される為に流れる光子による電流をこ
える時でも、この光子によって発生された電流が信号電
流に雑音を持ち込み、この為積分容量の両端に現われる
電圧に雑音を持ち込む。

この発明は前述の種類の放射応答装置に於ける前述のよ
うな問題を克服することを目的とする。

この発明の１面では、前述の種類の放射感知素子の配列
が設けられる。

この配列は非常に多数の感知素子を含むが、少数の感知
素子を含む配列で得られる場合に較べて、その出力信号
の劣化が最小限であると共に、呼出されない素子による
雑音の増加が最小限である。

この発明を実施した１実施例では、行及び列導体線を予
定の電位まで充電し、読出しの為に選ばれた容量性セル
に関連する行及び列の線以外の行及び列導体線を基体の
回路から遮断する手段が設けられる。

放射感知装置のこの構成により、積分容量は、選ばれた
行導体線及びそれに接続された板又は導電部材の静電容
量だけとなり、この高上に述べたような改善された性能
が得られる。

この発明の好ましい形式では、各々の列導体線及び行導
体線が、ＭＯ８ＦＥＴトランジスタのような夫々のゲー
ト装置を通じて、動作電位源又は充電電位源の回路に接
続される。

このトランジスタでは、ソース・ドレン間の導電通路の
インピーダンスがそのゲートに印加された電圧によって
設定される。

読出機能を行なわない時、１行の貯蔵箇所に対する貯蔵
箇所走査期間の終りに発生する適当なゲート・パルスを
印加することにより、行及び列導体線がゲート装置を通
じて周期的に充電される。

この時間中、基体が基準電位点に接続され且つ全ての導
体線が動作電位源並びに基体と回路を成す時、種々の箇
所の空乏領域を再充電する為に充電電流が流れ得る。

この発明の構成並びに作用は、以下図面について説明す
る所から、最もよく理解されよう。

第１Ａ図、第１Ｂ図及び第１Ｃ図は、２次元の配列で動
作するのに特に適した１対の結合された感知セルを示す
。

第１Ａ図に示す装置１０は、Ｎ型の導電型を持つ半導体
材料の基体１１、基体の主面１３に重なる絶縁部材１２
、及び絶縁部材に重なる１対の導電部材又は板１４及び
１５を含む。

板１４が、放射感知装置の行及び列で構成される配列の
行導体線に接続されるようになって（・る。

板１５が配列の列導体線に接続されるようになっている
。

積分コンデンサ１８が基体端子１６と犬地端子１７との
間に接続される。

このコンデンサは、基体に対する板１５の静電容量並び
に意識的に加えられた静電容量を表わす。

リセット・スイッチ１９が端子１６及び１７の間に接続
される。

板１４及び１５は密な間隔であり、板の間の空間の下に
ある基体にはＰ型の導電型の領域２０を設ける。

板１４及び１５が動作電圧源（図に示していない）の動
作電位点に接続され、大地に対し図示の負の電位になる
。

即ちＶＸ−一１５ボルト、ｖｙ＝−１５ボルト。

列の向きの板１５、大地端子１７及び基体端子１６に対
する接続を夫々第１、第２及び第３の端子と呼び、行の
向きの板１４に対する接続を第４の端子と呼ぶ。

列の向きの板１５及び行の向きの板１４に印加される貯
蔵電位を夫々第１及び第４の電位と呼ぶ。

基準電位又は大地電位を第２の電位と呼ぶ。

次いで、列の向きの板１５に対する注入電位を第３の電
位と呼ぶ。

以下の１実施例においては、第１の電位、第４の電位、
第２の電位及び第３の電位は、夫々−１５ボルト、−１
５ボルト、０ボルト、０ボルトとして説明される。

しかし、後で述べる様に、第３の電位は一１５ボルト及
びＯポル、トの間の任意の電位であってよし・０ 基体に対して適当な極性並びに適当な大きさ、例えば第
１Ａ図に示す−１５ボルトの大きさを持つ電位（第４の
電位、第１の電位）を板１４及び１５に印加すると、１
対の空乏領域２１及び２２が形成され、これらがやはり
空乏領域２３を伴ななう導電度の高いＰ型の領域２０に
よって一緒に接続される。

この為、板１４及び１５のいづれかの下にある一方の空
乏領域に貯蔵された電荷は、Ｐ型の導電性を持つ領域２
０を通じて他方の空乏領域へ容易に流れることが出来る
。

空乏領域に入る放射束により、少級キャリアが発生され
、これが空乏領域の表面に貯蔵される。

この状態が、空乏領域の表面部分に電荷が蓄積する時の
基体に対する電流の流れによって示されており、板と基
板との間の外部電位印加回路に於ける電子電荷の導通に
対応する。

第１Ｂ図は、板１４の電圧をゼロに設定してその空乏領
域２１をなくすと共に、その中に貯蔵されていた電荷を
板１５の下にある領域２２０反転層に流れさせ又は転送
させた時の装置の状態を示す。

反転層に貯蔵されていた電荷を読出す為即ち感知する為
、積分コンデンサ１８０両端に接続されたリセット・ス
イッチ１９を開いた後、板１５の電位を取去るか又はゼ
ロのような適当な値（第３の電位）に大きさを下げる。

この動作により、反転層に貯蔵されていたキャリアが基
体に注入されると共に、空乏領域２２に貯蔵され且つ基
体に注入された電荷に対応する電流が基体から流れ出す
。

板１５の電位が負の値（第１の電位）からゼロ（第３の
電位）に増加すると、電荷を表面反転層に保持していた
電界が低下し、反転層に貯蔵されていた少数キャリアが
基体に注入される。

少数キャリアの注入が、基体１１全体にわたる正の電荷
の分布によって表わされている。

この注入により、中和用の負の電荷が基体に流れ込む。

即ち普通の電流は基体から流れ出す。

この電流が基体１１カ・らコンデンサ１８に流れ込む。

コンデンサは注入された電荷に応じた値に充電される。

基体に注入された少数キャリアは、最終的には拡散し又
は再結合する。

別の動作サイクルの為に空乏領域を再び設定するには、
領域２２からこの少数キャリアが消滅するのを待たなけ
ればならない。

そうしないと、貯蔵されていた電荷が再び設定された空
乏領域２２に再び蓄積され又は再び回収される。

リセット・スイッチ１９を閉じる前、但し注入された少
数キャリアが領域２２から消滅する時間の後、板１５の
電位が初めの値（第１の電位）に戻される。

この動作様式では、基体に流れ込む電流が基体から流れ
出す電流から差し引かれる。

基体から流れ出す電流の空乏領域による成分は、残って
いる空乏電荷によるものであるが、これは最初に空乏領
域を設定した、基体に対して流れ込む電流、即ち空乏領
域充電電流と呼ぶ電流と大体等しい。

セルの相次ぐ動作サイクルによって生じた積分コンデン
サの電圧の標本をとり、相次ぐ動作サイクルでセルに入
射する放射の積分値を表わすビデオ信号を発生すること
が出来る。

この為、セルに印加された駆動電圧によってビデオ出力
内に発生される擬似信号が大部分なくなる。

配列の場合、読出される装置の板に接続された導体の漂
遊容量に蓄えられる電荷も、積分容量に流れ込む電流に
含められる。

電流のこの成分は、電荷の注入に応答する電流に対して
かなり犬き℃・ことがある。

然し、この電流成分は装置における電荷の貯蔵によって
影響を受げないから、これは装置に貯蔵電位を再び設定
することによって完全に相殺される。

更に配列では、第１及び第３の電位が配列の走査中に変
化しない限り、セルの静電容量の変動が除かれる。

この例では、板１５に印加される第３の電位が第２の電
位に等しいが、第３の電位が第１及び第２の電位の間の
任意の電位であってよいことは云う迄もない。

第２Ａ図、第２Ｂ図及び第２Ｃ図は、放射によって発生
された電位が伺等貯蔵されていない場合、並びに放射に
応答して電荷が貯蔵された場合のセルに於ける電荷貯蔵
の２つの相異なる状態に対し、第１Ａ図、第１Ｂ図及び
第１Ｃ図に示した装置に対する列の向きの板の駆動電圧
Ｖｙ、読出電流及び積分コンデンサの電圧を共通の時間
軸に対して示伊グラフである。

行の向きの板の電圧Ｖｘはゼロに下げたと仮定する。

第２Ａ図は、異なる動作サイクルで板１５に印加される
駆動電圧の同じパルス３１及び３２を示す。

第２Ｂ図はこのようなノ（ルスの印加に応答して基板接
続を通って流れる電流を示す。

第２Ｃ図は第２Ｂ図に示す電流の流れによってコンデン
サ１８の両端に発生した電圧を示す。

第２Ｃ図は、リセット・スイッチ１９が開いている期間
並びにそれが閉じている期間をも示している。

第２Ｂ図に示す最初の１対の電流パルス３３及び３４は
、全く放射を受取らず、従って装置１００列の向きのセ
ルに何等電荷が貯蔵されない状態を表わす。

電圧が一１５ボルトのレベルから大地レベルへ変化する
際、空乏領域２２を設定する為に使われた電荷が流れ出
し、正に向うパルス３３として現われる。

読出期間の後、板に対する電圧が一１５ボルトのレベル
に戻され、電流パルス３４によって表わす電荷の流れを
生じ、板１５の下に初期の空乏領域を設定する。

この流れは電流パルス３３と等しい。

従って、コンデンサ１８の両端には、その振幅を別とし
て、パルス３１と本質的に同じ形の電圧パルス３５が発
生される。

積分動作の終りに於ける正味の電圧出力は、第２Ｃ図に
示すようにゼロである。

次に列の向きのセルにパルス３２を印加したことに応答
して発生されるパルス３７及び３８について説明する。

大きな振幅を持つ正のパルス３７は、放射に応答して空
乏領域２２に貯蔵される電荷並びに空乏領域の静電容量
の為に基体に流れ込んだ若干の電荷を表わす。

振幅が小さい負の７パルス３８は、初期空乏領域を設定
する為に基体に流れ込む電流を表わす。

コンデンサ１８でパルス３７及び３８を積分すると、図
示の形のパルス４０が発生される。

最初はコンデンサ１８の両端の電圧が、最初の電流パル
ス３７の為、大きな振幅又はレベル４１まで上昇し、第
２の電流パルス３８が発生すると、コンデンサの電圧が
第２のレベル４２へ下がる。

これを便宜上パルスのバックポーチと呼ぶ。

第２のレベル４２は領域２２の反転層に貯蔵された電荷
に対応する電圧を表わす。

標本化期間の間、即ち、感知装置の各動作サイクルの第
２Ｃ図の電圧パルスが発生する間、リセット・スイッチ
が開いていて、１つの感知装置しか持たない装置の場合
、電荷の貯蔵が装置内で起るサイクルの残りの部分の間
は、閉じたま匁でいることに注意され度い。

回路内にある装置の相次ぐ動作サイクルにより、パルス
４０のような相次ぐ電圧パルスが発生され、そのバック
ポーチは貯蔵期間の間装置に入射した放射に応じて変化
する。

相次ぐ電圧パルスのバックポーチを標本化すれば、装置
に入射した放射の変化を表わす信号が時間の函数として
得られる。

このような装置を配夕１ルだ場合、積分容量を短絡する
スイッチ１９は配列のすべての装置に対して共通であり
、配列の各々の装置の読出しの際に開閉され、その為配
列の１箇の装置の貯蔵及び読出サイクルの間、何回もの
サイクルを経過する。

セルの誘電体容量をセルの初期空乏容量に対して大きく
し、光子によって発生された電荷に対する貯蔵能力と、
空乏領域の充電並びに放電による擬似電流との比を大き
くすることが好ましい。

非常に多数のセルの２次元配列の各セルで誘電体容量と
空乏容量との比を１０対１にすると、広い範囲の放射強
度を表わすのに適切な貯蔵能力が得られると共に、空乏
領域による擬似信号は十分小さく、増幅器の過負荷、並
びに配列の１列内の呼出されない（半選択）セルからの
容量性信号の相殺による喪失は起らない。

所定の動作電位に対しこの比を変える２つの方法として
、絶縁層の厚さを変えること又は基体の比抵抗を変える
ことが挙げられる。

セルのサイクル動作に於ける基体の電位の変動を比較的
小さくする為、積分容量はセルの誘電体容量に較べて大
きいことが好ましい。

積分容量を大きくすると、基体からの信号電流に応答す
る電圧の変化が対応的に一層小さくなる。

即ち、標本化された信号の信号対雑音比が低下する。

積分容量が小さくなると、基体の電位の変化が一層太き
（なり、それに対応してセルの板に対する貯蔵電位と注
入電位との所定の差に対し、基体に注入される電荷が一
層少なくなる。

云い変えれば、貯蔵されている電荷を完全に注入するに
は、この電位の差を大きくすることが必要である。

他方、多数の放射感知素子を持つ配列の場合に自然にそ
うなるように、積分容量が非常に太きいと、積分容量の
両端に現われる信号レベルはかなり小さくなり、この為
標本化された信号の信号対雑音比が悪くなる。

更に、配列の全ての感知箇所からの、光子によって発生
された電流が、リセット・スイッチが開いている時、積
分容量に流れるので、標本化された信号はこの電流の為
に更に劣化する。

この発明は、こ〜で考えている種類の放射感知装置に於
て起るこのような問題を克服することを特に自相してお
り、次に第７図について具体的に説明する。

この発明を実施した第７図の放射感知装置を説明する前
に、この装置に使われる放射感知配列を説明する。

こＮで第３図、第４図、第５図及び第６図を参照すると
、これらの図には、第１Ａ図、第１Ｂ図及び第１Ｃ図に
ついて説明した装置１０のような放射感知装置５１を４
つの行及び列に配置した像感知装置配列５０が示されて
いる。

この配列は４つの行導体線を持ち、その各々が上から下
に順にＸｌ、Ｘ２．Ｘ３．Ｘ４と記され、夫々の行の装
置の行の向きの板に接続される。

配列は４つの列導体線をも含み、その各々が左から右に
順にＹＩ、Ｙ２．Ｙ３．Ｙ４と記され、夫々の列の装置
の列の向きの板に接続される。

各々の線の各々の端に設けられた導電性ランド又は接触
片５２を通じて、これらの線に対する導電接続が行なわ
れる。

第３図では、行導体線が列導体線と交わるように見える
が、行導体線は第４図、第５図及び第６図から容易に明
らかなように、透明硝子の層５４により、列導体線から
絶縁されている。

第３図では、図面を見易くする為、硝子の層５４の下に
ある構造の輪郭を実線で示しである。

配列はＮ型の導電型を持つ半導体材料の基体又はウェー
バ５５を持ち、その上に基体５５の主面に接触する絶縁
層５６が設けられる。

絶縁層には、夫々の装置５１に対し、１つづつ複数個の
深い凹部５７が設けられる。

この為、絶縁層５６は凹部の底にある複数個の薄い部分
５９を取囲む厚い部分又は隆起部分５８を有する。

各々の凹部の底に矩形の輪郭を持つ実質的に同一の１対
の導電板又は導電部材６１及び６２がある。

板６１が行の向きの板であり、板６２が列の向きの板で
ある。

装置５１の板６１及び６２が行の向きに沿って互いに密
な間隔で隔たり、隣合った縁は略平行である。

配列の左側部分から右側部分へ見て行くと、行の向きの
板６１は列の向きの板６２と左右の位置が交互に変わる
。

この為、１行の対の隣接した装置の行の向きの板６１が
隣接し、板６１を形成するものと一体に形成された導体
６３によって一緒に接続される。

この構造により、前述の硝子の層５４内の孔６９を通っ
て行導体線から単一の接続部６４が、１対の行の向きの
板を接続する導体６３に対して接続される。

列の向きの導体線が列の向きの板６２を形成するものと
一体に形成される。

各々の装置５１の板６１及び６２の間の空間の下にある
基体５５０表面近くの部分には、第１Ａ図のＰ型の導電
型を持つ領域２０に対応するＰ型の導電型の領域６６が
設けられる。

基体内の領域６７もＰ型の導電型であり、Ｐ型の領域６
６を形成するのと同時に、それを形成する為の拡散法に
従って形成される。

この拡散法で、板６１及び６２が拡散マスクとして使わ
れる。

硝子の層５４が絶縁層５６の厚い部分５８及び薄い部分
５９、板６１及び６２、導体６３、及び接触片５２を除
いた列の向きの導体線ＹＩ乃至Ｙ４にがふさる。

硝子の層５４はアクセプタ活性剤を含んでいてよく、Ｐ
型領域６６及び６７を形成する際に利用することが出来
る。

装置５１を形成する主面と反対の基体の主面にリング形
電極６８を設ける。

基体に対するこの接続により、前面並びに後面が、感知
しようとする物体からの放射を受取ることが出来る。

像感知配列５０並びにそれを構成する装置５１は、集積
回路を作る確立された方法に従って、種種の材料を用い
、種々の寸法に作ることが出来る。

第７図には、第３図の像感知配列５０を含み、例えばレ
ンズ装置（図に示してない）によって配列に結像した放
射に応答してビデオ信号を発生する放射検出装置のブロ
ック図が示されている。

このビデオ信号は、配列の走査と同期した掃引電圧と共
に陰極線管のような適当な表示装置（図に示してない）
に印加して、ビデオ信号を像の可視的な表示に変換する
ことが出来る。

第７図の装置の種々の点に現われる信号の振幅を共通の
時間軸に対して示した第８Ａ図乃至第８０図についてこ
の装置を説明する。

第８Ａ図乃至第８０図の信号が発生する場所が、第７図
に第８Ａ図乃至第８０図の文字に対応する文字によって
示されている。

第８Ａ図乃至第８０図の信号の振幅は、この発明による
装置の動作の説明を判り易くする為、共通の電圧又は電
流尺度で示してない。

装置はクロック・パルス発生器７１を含み、これが第８
Ａ図に示す持続時間の短い規則的に発生される一連のＸ
軸パルス７２を発生する。

第８Ａ図で、これらのパルスは時点ｔｌ乃至ｔ８に順次
発生され、配列の走査サイクルの半分を表わす。

また時点ｔに発生するパルスも示されている。

クロック・パルス発生器７１の出力が第１の計数器７３
に印加され、この計数器がクロック・パルス発生器のカ
ウントを４で割り、第８Ｂ図に示すようなＸ軸りロック
・パルス７４を取出す。

第１の計数器７３の出力が第２の計数器７５にも印加さ
れ、この計数器は印加されたカウントを４で割り、フレ
ーム同期発生器７６に対しフレーム同期パルスを供給す
る。

第３図の像感知配列と同一であって同じ数字で表わされ
る感知配列５０が、行導体線Ｘ１乃至Ｘ４及び列導体線
Ｙｌ乃至Ｙ、を含む。

配列５００行導行線Ｘ１乃至Ｘ４及び列導体線Ｙｌ乃至
Ｙ４に対する駆動回路が配列と同じ基体７０上に設けら
れ、配列５０を装置で利用する為に必要とする外部接続
の数を最小限に抑える。

いずれもソース電極、ドレン電極及びゲート電極を持つ
ＭＯＳＦＥＴ）ランジスタ装置の形をした複数個の行線
アナログ・スイッチ８１乃至８４が設けられる。

装置８１乃至８４の各々のソースが夫々１つの行導体線
Ｘ１乃至Ｘ４の１端に接続され、装置８１乃至８４の各
々のドレンが行線バイアス端子８５に接続される。

端子８５が一１５ボルトの電源８６の負の端子に接続さ
れ、この電源の正の端子が大地に接続される。

同様に、℃・ずれもソース電極、ドレン電極及びゲート
電極を持つＭＯ３ＦＥＴ装置の形をした複数個の列線ア
ナログ・スイッチ９１乃至９４が設けられる。

装置９１乃至９４の各々のソースが夫々１つの列導体線
Ｙｌ乃至Ｙ４の１端に接続され、装置９１乃至９４の各
々のドレンがバイアス端子８５に接続される。

ＭＯＳＦＥＴ）ランラスタ８１乃至８４及び９１乃至９
４はＰ−チャンネル形装置である。

この為、この装置のゲート電極がソース電極に対して負
に適当にバイアスされると、ソース及びドレンの間が低
抵抗になり、逆にこのバイアスがない時、ソース及びド
レンの間が高抵抗になる。

行導体線Ｘ１乃至Ｘ４の他端のゲート作用が、基体７０
上に一体に形成された複数個のＭＯＳＦＥＴ）ランラス
タ１０１乃至１０４によって行なわれる。

この各々のトランジスタはドレン電極が夫々１つの行導
体線Ｘ１乃至Ｘ４の他端に接続され、且つソース電極が
列線バイアス接点１０５に接続される。

装置の動作中、この接点が一５ボルトの電源１０９の負
の端子に接続され、この電源の正の端子が大地に接続さ
れる。

トランジスタ１０１乃至１０４の各々のゲート電極が、
行シフト・レジスタ１０６から取出された夫々の駆動信
号によって駆動される。

行シフト・レジスタ１０６は、公知の数あるシフト・レ
ジスタの内の任意のものであってよい。

シフト・レジスタ１０６の要素は、像感知配列５０の装
置が形成されるのと同時に、基体上に形成することが出
来る。

シフト・レジスタ１０６の端子１０７に、第８Ｂ図に示
すような一連の垂直走査速度クロック又はＸ軸パルス７
４が印加される。

このパルスの繰返し速度はＹ軸りロック・パルスの繰返
し速度の１／４である。

計数器７５かも取出したフレーム同期パルスがフレーム
同期パルス発生器７６に印加され、その出力がフレーム
同期端子１０８に印加される。

各々のフレーム同期パルスは、４サイクルのＹ軸りロッ
ク・パルスの周期の和と略等しい持続時間を持つ。

フレーム同期パルスがシフト・レジスタ１０６内でＸ軸
りロック速度でシフトさせられ、線Ｘ１乃至Ｘ４に夫々
接続されたトランジスタ１０１乃至１０４のゲート電極
を相次いで付勢し、パルス電圧を相次いで一１５ボルト
の値及び−５ボルトの値の間で変化させる。

配列の半分の動作サイクルに対し、線ＸＩに対する駆動
電圧の波形を第８Ｃ図に示し、線Ｘ２に対する駆動電圧
の波形を第８Ｄ図に示しである。

基体７０上は列導体線を駆動する複数個のＭＯＳＦＥＴ
）ランラスタ１１１乃至１１４も一体に形成されている
。

各々のトランジスタ１１１乃至１１４は、ドレン電極が
夫々１つの列導体線Ｙｌ乃至Ｙ４の他端に接続され、且
つソース電極が接触端子１１５に接続されている。

この端子に列駆動信号が印加される。

トランジスタ１１１乃至１１４の各々のゲート電極が列
シート・レジスタ１１６上の夫々の点に接続される。

列シフト・レジスタ１１６０入力端子１１７に、クロッ
ク・パルス発生器７１から取出したＹ軸りロック・パル
スが印加される。

列シフト・レジスタ１１６の水平線同期端子１１８に、
線同期パルス発生器１１９から線同期パルスが印加され
る。

線同期パルス発生器が第１の計数器７３に接続され、Ｘ
軸りロック・パルスと同期した出力を発生する。

Ｙ軸りロック・パルスに応答して、線同期パルスが列シ
フト・レジスタ内でシフトさせられる。

線同期端子１１８に印加される線同期パルスの波形が第
８Ｅ図に示されており、この図には列シフト・レジスタ
の第１段の出力も示されている。

線同期パルスは、１対のＹ軸りロック・パルスの間の期
間より短い幅を有する。

夫々８Ｅ図乃至８Ｈ図に示す駆動信号１２１乃至１２４
が列シフト・レジスタ１１６の出力端子に得られ、夫々
トランジスタ１１１乃至１１４に印加される。

駆動信号は、図示の期間の間、−２０ボルトの振幅を持
つ。

Ｙ軸りロック・パルスと同期した第８１図に示す一連の
列駆動パルス１２５が列駆動発生器１２６から取出され
、端子１１５に印加される。

各々のパルス１２５は、夫夫の列内の１つの装置に貯蔵
された放射による電荷を読出したい時間に対応する短い
持続時間を持つ。

このパルスにより、貯蔵すれていた電荷が注入され、こ
の電荷が基体の接触端子１２７と大地との間に接続され
た積分コンデンサ１３００両端で感知される。

接触端子１２７が基体５０のリング形電極６８に導電接
続される。

パルス１２５は、−１５及び−５ボルトのレベルの間で
１０ボルトの振幅を持つ。

この為、ｔからｔｌ までの期間の間、配列５００１
番上の行及び左側の列にある放射感知装置５１が読出さ
れ、その後導体線Ｙ２に対応する列にある装置が読出さ
れると云う風に続く。

１行の装置の走査が完了した後、第８５図に示すような
ゲート・パルス１３１が、各々の装置８１乃至８４及び
９１乃至９４のゲートに印加され、線Ｘ１乃至Ｘ４及び
Ｙ、乃至Ｙ４を動作電位源８６へ接続し、これにより全
ての装置５１の全ての板に空乏状態を生ずる適当な電位
が設定される。

図示の如く、各々のゲート・パルスは各々の行内の最後
の装置を駆動する列駆動パルス１２５より後に発生され
る。

ゲート・パルスは列シフト・レジスタの段４の出力より
後に発生され、そしてＸ線の電圧が一１５ボルトの貯蔵
電位にある時に発生される。

ゲート・パルスの持続時間は、全ての線に一１５ボルト
の貯蔵電位を再び設定するのに十分であるように選ばれ
る。

ゲート・パルスがゲート発生器１３５から取出される。

このゲート発生器が、４つ回毎の入力パルスに対して出
力パルスを発生する計数器１３６によって駆動される。

この計数器がクロック・パルス発生器７１か□らのＹ軸
りロック・パルスによって駆動される。

配列の第１行及び第２行にある装置の逐事的な走査に応
答して、基体接点１２７を通じて配列の基体の回路に流
れる電流が、第８に図のグラフ１３７に示されている。

この図には、第１行及び第２行Ｘ１及びＸ２の装置を順
々に読出す際、基体７０の回路に流れる電流に夫々対応
する８対の電流パルスが示されている。

各対の最初に発生されるパルスは、放射によって発生さ
れた電荷、並び１に装置の列の向きの板に貯蔵電位を印
加した瞬間に貯蔵される、空乏状態を生じる電荷の若干
の双方による電流の流れに対応する。

最初に発生されるパルスと反対の極性を持つ２番目に発
生されるパルスは、装置の列の向きの板に電圧を印加し
た・ことによって生ずる前述の電流の流れに対応する。

各対の最初のパルスは夫々１つの列１駆動パルス１２５
の前縁で発生され、各対の２番目のパルスは夫々１つの
列１駆動パルスの後縁で発生される。

１番目のパルスが、最初の２行の種々の装置に貯）蔵さ
れている電荷の種々の大きさに対応して、種種の振幅を
持つことが示されている。

各々の装置の列の向きのセルは構成が同じであり、充電
電流又は空乏領域を発生する電流が同じであるから、２
番目のパルスの振幅は同じである。

この点で重要なことは、セルどうしの充電電流の違いで
はなく、最初の空乏状態を設定する為に基体に流れ込む
電荷と、貯蔵されている電荷が注入された時、基体から
流れ出る電荷との差である。

各対の１番目及び２番目のパルスの積分がコンデンサ１
３０の充電によって行なわれる。

この発明の１面ではコンデンサ１３０が、走査され又は
読出しされている装置の行の第２の板即ち行の向きの板
に対する配列の基体の容量を本質的に表わし、選ばれた
行導体線及びその接触片の容量のような漂遊容量を含み
、希望によっては付は加えた容量を含んでもよい。

Ｎ−チャンネル形の電界効果トランジスタ１３８を設け
、そのソース・ドレン間回路をコンデンサ１３０と並列
に接続し、且つゲートを第８Ｎ図に示すようなリセット
・パルス１４１を発生する調時及び制御回路１３９に接
続する。

リセット・パルスは大地レベルかう正の電圧レベルへ切
換わる。

各々のリセット・パルスの後縁が夫々１つの列線駆動パ
ルス１２５の前縁と一致する。

この為、各々の装置５１の読出期間の間を除き、コンデ
ンサ１３０が短絡される。

即ち大地に側路される。

列駆動パルスが発生した時、前に述べたような１対の電
流パルスが発生され、これがコンデンサ１３０によって
積分され、その結果対応する２レベルの出力パルスを生
じる。

１番目のレベルは最初の電流パルスの電荷に対応し、２
番目のレベルは最初の電流パルスの電荷から２番号の電
流パルスの電荷を差し引いたものに対応する。

コンデンサの両端の出力が第８Ｌ図のグラフ１４４に示
されており、この図で、第１のレベル１４６及び第２の
レベル１４７を持つ２レベルのパルス１４５はいずれも
夫々第３に図の１対のパルスに対応する。

第８Ｌ図の１番目及び７番目のパルスの場合、第２のレ
ベルがゼロであって、それに対応する装置に、放射によ
って発生された電荷が全く貯蔵されていなかったことを
表わす。

便宜上第１の予定の期間と呼ぶ期間は、放射によって誘
起された電荷が装置に貯蔵される時間を表わし、便宜上
第２の予定の期間と呼ぶ期間は、電荷が読出される時間
を表わす。

第３の予定の期間はリセット・スイッチ１３８を閉じて
いる時間を表わし、第４の予定の期間はリセット・スイ
ッチが開いている時間を表わす。

各々の装置に貯蔵されている電荷の読出しに同じスイッ
チ１３８を使うので、１つの装置の貯蔵サイクルの間、
配列は何回も接地されなくなる。

信号電圧の振幅が板に用いる貯蔵電位に対して小さいの
で、この作用により読出されない装置の貯蔵には影響が
ない。

積分コンデンサ１３０の両端に現われる出力がビデオ・
チャンネル１５０に印加される。

ビデオ・チャンネルは、第１の増幅器１５１、標本化及
び保持回路１５２及び第２の増幅器１５３で構成され、
この増幅器１５３の出力を陰極線管表示装置（図に示し
てない）の電子ビーム強度変調電極に印加することが出
来る。

標本化及び保持回路１５２は、ドレン１５５、ソース１
５６及びゲート１５７を持つＮ−チャンネル形ＭＯ８Ｆ
ＥＴトランジスタ１５４と、コンデンサ１５８とを含む
。

このトランジスタのソース・ドレン間電流通路が増幅器
１５１の出力とコンデンサ１５８の一方の電極との間に
接続され、このコンデンサの他方の電極が大地に接続さ
れている。

ゲート１５７が、第８Ｍ図のグラフに示す一連の標本化
パルス１４０を発生する調時及び制御回路１３９に接続
される。

各々のパルス１４０は持続時間が短く、グラフの時間軸
に沿って等間隔である。

各々のＹ軸りロック・パルスに対して１つの標本化パル
スが発生される。

各々のパルス１４０は、積分コンデンサ１３０に現われ
る第８Ｌ図の２レベルのビデオ・パルスのバックポーチ
即ち第２のレベル１４７が発生する時に発生するような
位相になっている。

標本化期間の間、トランジスタ１５４がオンに転せられ
、第２のコンデンサ１５８が、第８Ｌ図のパルス１４５
の第２のレベルの電圧１４７に対応する電圧まで充電さ
れるようにする。

この為、第８０図に示すようなビデオ信号１６１が得ら
れ、この信号は標本化期間中の積分コンデンサ１３０の
電圧に応じて、標本化の間隔で成るビデオ・レベルから
別のビデオ・レベルへ変化スる。

前に述べたように、ビデオ信号１６１が第２の増幅器１
５３によって増幅され、感知した像を表示する為、適当
な表示装置に印加される。

第７図の放射感知装置では、電源８６によって動作電位
まで充電された後、行線及び列線を隔離すると共に、１
行の装置の走査が終った後、これらの線を電源に周期的
に接続する為に、アナログ・スイッチ８１乃至８４及び
９１乃至９４を用いたが、各々の線Ｙｌ乃至Ｙ４を動作
電位源から完全に遮断し、注入電位が印加された後、列
線に動作電位を再び設定する為に列駆動パルスに頼るこ
とが出来ることが理解されよう。

この構成の特定の利点は、装置９１乃至９４及びそれに
関連した回路がなくなることである。

ゲート・パルスを利用すること、更に具体的に云えば１
行の走査の終りにゲート・パルスを加えることの特定の
利点は、帰線期間の間、配列の種種の装置の電位が浮い
ている間に蓄積された光子による電荷を、コンデンサ充
電流の形で装置の種種の板へこの期間中に通し、配列の
各装置の動的範囲を保つことが出来ることである。

列線について図示し且つ説明したような線駆動の構成を
行線に使えば、行線を動作電位源から完全に遮断し、走
査後に、各々の行線に動作電位を再び設定する為に行駆
動パルスに頼ることが出来る。

然し、行導体線は読出しの為にアドレスされる頻度が列
導体線より少ないから、行線を動作電位まで周期的に充
電する必要性が一層多くなる。

行導体線及び列導体線のアナログ・スイッチのゲート作
用が１行の走査又は読出しの終りに行なわれる場合につ
いて説明したが、夫々の線が動作電位に復帰し且つ基体
スイッチング装置が閉じていれば、このゲート作用は他
の時に各線に加えてもよい。

行導体線に接続されたアナログ・スイッチ及び列導体線
に接続されたアナログ・スイッチが単一電位源に復帰す
るものとして図示したが、行導体線のアナログ・スイッ
チを成る電位源に復帰させ且つ列導体線のアナログ・ス
イッチを別の電位源に復帰させることが出来ることは云
うまでもない。

この発明をＮ型の導電型を持つ基体で構成された配列の
場合について説明したが、Ｐ型の導電型を持つ基体も同
様に使うことが出来る。

勿論、この場合、印加される電位は極性が反転し、電流
の流れは逆向きになる。

この発明は特許請求の範囲の記載に関連して次の実施態
様を取り得る。

（イ）最初に述べた予定の期間並びに第３の期間以外の
時に、行導体線を最初に述べた予定の電位まで充電する
手段を設けること。

（ロ）前記イ）項に於て、行導体線に対する充電手段が
複数個の行線スイッチング装置を含み、その各々が夫々
の行導体線と、最初に述べた予定の電位を設定する為の
源に接続されるようになっている端子との間の回路に接
続されること。

Ｃ→ 別の予定の期間及び第３の予定の期間以外の時に
、列導体線を別の予定の電位まで充電する手段を設ける
こと。

に）前記０→項に於て、列導体線に対する充電手段が複
数個の列線スイッチング装置を含み、その各々が夫々の
列導体線と、別の予定の電位を設定する別の源に接続さ
れるようになっている別の端子との間の回路に接続され
ること。

（力 前記（ハ）項又はに）項に於て、行導体線及び列
導体線が、行線充電手段及び列線充電手段により周期的
に且つ同時に充電させられること。

（ハ）前記（両頂に於て、同時に行なわれる充電が各各
の行の板に貯蔵された電荷の読出しの終りに行なわれる
こと。

（ト）最初に述べた期間が別の期間より何倍か長いこと
。

（刀 最初に述べた予定の電位及び別の予定の電位が同
じであること。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図乃至第１Ｃ図は第３図の放射感知配列に用いる
種類の対の導体−絶縁体−半導体セルの線図で、その種
々の動作段階を例示している。 第２Ａ図乃至第２Ｃ図は第１Ａ図乃至第１図Ｃ図の線図
に現われる種々の電圧及び電流信号のグラフで、その動
作を説明するものである。 第３図は共通の半導体基体上に形成された第１Ａ図乃至
第１Ｃ図に示すような複数個の放射応答セルの配列又は
集成体の平面図、第４図は第３図の切断線４−４で切っ
た第３図の集成体の断面図、第５図は第３図の切断線５
−５で切った第３図の集成体の断面図、第６図は第３図
の切断線６−６で切った第３図の集成体の断面図、第７
図は第３図乃至第６図の像感知配列を含む装置のブロッ
ク図、第８Ａ図乃至第８０図は第７図の集成体の種々の
点に現われる信号の振幅を共通の時間軸に対して示すグ
ラフであり、第８Ａ図乃至第８０図の信号が；第７図の
ブロック図で現われる点を、第８Ａ図乃乃第８０図の英
文字によって第７図に示しである。 主な符号の説明、１１，５５，７０−基体、１２．５６
：絶縁層、１３：主面、１４，１５゜６Ｌ６２：対の導
電板、１９．１３８：基体スイツチング装置、２０，６
６：Ｐ型頭域、Ｘｌ。 Ｘ２．Ｘ３．Ｘ４ ：行導体線、Ｙｌ、Ｙ２．Ｙ３．Ｙ
４列導体線、８１乃至８４：行のアナログ・スイッチ、
９１乃至９４：列のアナログ・スイッチ、１０１乃至１
０４ ：ＭＯＳＦＥＴ）ランジスタ、１０６：行シフト
・レジスタ、１１１乃至１１４：ＭＯＳＦＥＴ）ランジ
スタ、１１６：列シフト・レジスタ、１３９：調時及び
制御回路、１５０：ビデオ・チャンネル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一方の導電型であって主面を持つ半導体材料の基体
   と、各々前記主面に絶縁されて重なり且つ基体と第１の
   導体−絶縁体−半導体コンデンサを形成する複数個の第
   １の導電板と、各々夫々の第１の導電板に隣接して行及
   び列から成る行列に配置された複数個の対の板を形成す
   ると共に、夫々前記主面に絶縁されて重なって、各々が
   夫々の第１の導体−絶縁体−半導体コンテンサに結合さ
   れた第２の導体−絶縁体−半導体コンデンサを基体と形
   成する複数個の第２の導電板と、各々の列にある第１の
   導電板を夫々の列導体線に接続するようにした複数個の
   列導体線と、各々の行にある第２の導電板を夫々の行導
   体線（接続するようにした複数個の行導体線と、更に前
   記基体並びに基準電位点の間に接続された基体スイッチ
   ング装置とを有している放射を感知して電気的に読出す
   装置に於て、夫々の第１の期間の間、各々の行導体線を
   順次前記基準電位に対する予定の電位から放電させ且つ
   該電位まで再び充電し、夫々の第１の期間の間、夫々の
   放電且つ再充電中の行導体線以外の行導体線を基体から
   導電的に隔離する第１の手段と、該第１の期間よりは短
   （且つ該第１の期間に含まれる夫々の第２の期間の間、
   各々の列導体線を順次前記基準電位に対する別の予定の
   電位から放電させ且つ該電位まで再び充電し、夫々の第
   ２の期間の間、夫々の放電且つ再充電中の列導体線以外
   の列導体線を基体から導電的に隔離する第２の手段と、
   第３の期間の間、前記基準電位点を前記基体から遮断し
   且つ該基体に再び接続するように前記基体スイッチング
   装置を周期的に作動する第３の手段とを有し、各々の第
   ３の期間は夫々の前記第２の期間の間にわたり、この為
   夫々の行の第２の導電板の下にある空乏領域に貯蔵され
   たキャリアがその第１の導電板の下にある空乏領域に流
   れ込み、各々の第１の導電板の下にあるキャリアが夫々
   １つの前記第３の期間の間、順次基体に注入され、こう
   して前記基体及び前記基準電位点の間に夫々の電圧を発
   生し、更に、前記基体及び前記基準電位点の間の回路に
   接続され、前記第３の期間の間、前記基体並びに前記基
   準電位点の間の電圧を標本化して、標本の振幅に応じた
   電気信号を発生する第４の手段を有する装置。