WO1989009960A1 - Dispositif de visualisation et d'ecriture - Google Patents

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WO1989009960A1
WO1989009960A1 PCT/FR1989/000129 FR8900129W WO8909960A1 WO 1989009960 A1 WO1989009960 A1 WO 1989009960A1 FR 8900129 W FR8900129 W FR 8900129W WO 8909960 A1 WO8909960 A1 WO 8909960A1
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photosensitive
display device
matrix
column
line
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PCT/FR1989/000129
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Marc Arques
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Thomson-Csf
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Definitions

  • the invention relates to a display and writing device of the type making it possible, in particular, simultaneously or not, on the one hand to observe an image, and on the other hand, to write or draw or carry markers on a surface 'writing with an optical pencil; that is to say a device combining the functions of "image display” and "graphics tablet”.
  • Such devices are known in which, on the one hand: - the image display function is provided by an image generator comprising a cathode ray tube; the image is formed in the cathode ray tube on a screen constituted by a front face or slab of the cathode ray tube, under the effect of a scanning of one or more electron beams; - on the other hand, the "graphic tablet” function is ensured using an optical pencil, and a writing surface which corresponds to the screen on which the image is formed, more precisely to a outer face and therefore opposite to that qtii is swept by the electron beam (s).
  • An operator holding the optical pencil can designate with the aid of the latter, a point on the writing surface or a succession of points whose coordinates are memorized and can be reproduced by the image generator, possibly overprinted with a another picture.
  • the optical pencil is sensitive to the light emitted by the screen or writing surface, and the location of a point on this writing surface designated by the optical pencil is obtained generally by locating the instant at which the optical pencil captures the light relative to the time during which a complete scanning of the screen or writing surface takes place.
  • the present invention relates to an apparatus which combines the functions of image display and graphics tablet, without having the above-mentioned drawbacks.
  • the device of the invention uses, on the one hand, a functioning writing surface. in a completely different manner from that described above, and uses on the other hand, an image generator of a different type from that mentioned above.
  • the image generator capable of being used in the apparatus of the invention can be a display device of the type constituted for example by a panel of light-emitting diodes, arranged in line and in column according to a matrix arrangement, the functioning is in itself known; the matrix array of light emitting diodes is controlled, in a conventional manner, to produce the desired image.
  • the display device may also be of the plasma type, that is to say operating in a conventional manner according to a matrix arrangement of electrodes.
  • the display device can also be a display device of the liquid crystal type, which also uses in known manner an array of electrodes.
  • these different display devices or image generators can fall into the same category which can be called a matrix type display device or a matrix type image generator; and all these different display devices or image generator; and all these different display devices or image generator; and all these different display devices or image generator; and all these different display devices or image generator; and all these different display devices or image generator; and all these different display devices or image generator; and all these different display devices or image generator; and
  • a display and writing device comprising, an image generator, a pencil
  • ⁇ optical, a writing surface is characterized in that it comprises a matrix of photosensitive elements, one photosensitive face of which constitutes the writing surface, and in that the optical pencil emits light radiation, the photosensitive matrix being placed in front of the image generator so that an image produced by the image generator is seen through the photosensitive matrix.
  • FIG. 1 shows schematically and partially a display and writing device according to the invention, and illustrates how it provides at least the two functions "image display” and “graphics tablet”;
  • 0 - Figure 2 schematically shows a second version of the device of the invention, particularly with regard to the position of a light source used to provide a third function "document reader”;
  • FIG. 3 shows the electrical diagram of a -5 photosensitive matrix shown in Figures 1 and 2;
  • - Figures 4a to 4c show explanatory signals for the operation of the photosensitive matrix shown in Figure 3, in the context of a "document reader”function;
  • - Figures 5a to 51 show explanatory signals for the operation of the photosensitive matrix shown in Figure 3, in the context of the "graphics tablet”function;
  • FIGS. 6a and 6b are side sections in two orthogonal directions, showing schematically by way of non-limiting example, an embodiment of the photosensitive matrix shown in Figure 3;
  • FIG. 7 schematically illustrates, in a perspective view, a second embodiment of the photosensitive matrix.
  • Figure 1 shows partially, schematically, a display and writing device 1 according to the invention.
  • the display device 1 comprises a photosensitive matrix
  • the photosensitive matrix 2 is represented by a substrate 3 carrying a plurality of photosensitive points PI, P2,. . . , Pn each comprising at least one photosensitive element, as is further explained in a continuation of the description relating to FIG. 3.
  • the end of the photosensitive points PI to Pn is contained substantially in the same plane symbolized in FIG. 1 by a line in dotted lines marked 5, this plane representing a photosensitive surface 5 which extends in a plane perpendicular to that of the figure.
  • the photosensitive surface 5 is divided into a plurality of n elementary surfaces Sel to Sen equal, each containing a photosensitive point PI to Pn.
  • one side of an elementary surface Salt to Sen can have a length 11 of the order of 200 micrometers, while the height h of a photosensitive point PI to Pn, above the substrate 3, is of the order of only a few micrometers; the substrate 3 may itself have a thickness E of the order of 2 to 3 millimeters for example, especially if this substrate is made of glass in order to be transparent, as is necessary for the operation of the device.
  • a surface image generator 7 of matrix type under the substrate 3, that is to say opposite to the photosensitive points PI to Pn, is arranged a surface image generator 7, of matrix type, the surface of which extends in a perpendicular plane to that of the figure.
  • the image generator 7 can be constituted for example as it was previously mentioned, by a panel of light-emitting diodes (not shown) arranged in line and in column according to a matrix arrangement, the operation of which is known in itself: the matrix array of light emitting diodes is controlled, in a conventional manner, to light only some of the light emitting diodes and produce the desired image.
  • the light (represented by arrows) which contains the image is emitted in the direction of the photosensitive matrix 2 which is partially crossed by this light, so that the image is visible through the photosensitive matrix 2.
  • the photosensitive points PI to Pn have surface areas Sal to San of surface • sufficiently weak to allow the light emitted by the display device or image generator 7 to pass in sufficient quantity for the image projected under these conditions is visible through the photosensitive surface 5 under correct conditions (the active surfaces Sal to San are situated in a plane perpendicular to that of the figure and symbolized on the latter by the length 12 on their side, these active surfaces corresponding in a way to the section of the photosensitive elements that comprise the photosensitive points PI to Pn). Tests have shown that the image which is thus projected through the photosensitive surface 5, is visible under correct conditions when the active surface
  • Sal to San photosensitive points PI to Pn is equal to or less than substantially 50% of an elementary area Salt to Sen.
  • the photosensitive surface 5 constitutes the photosensitive face of the photosensitive matrix 2, and so that the photosensitive points PI to Pn are not illuminated by the light coming from the image generator 7, an opaque screen 12 is disposed between the substrate 3 and each photosensitive points PI to Pn.
  • the display device 1 further comprises an optical pencil 15. According to a characteristic of the invention, the optical pencil 15 emits light radiation in the form of a light brush 16, light to which the points are sensitive. photosensitive PI to Pn on the side of the photosensitive surface 5; so that the photosensitive surface 5 represents a writing surface 5.
  • the optical pencil 15 being a light emitter, it is possible for an operator (not shown) holding the optical pencil 15 by hand, to illuminate the photosensitive surface 5 or writing surface using an optical pencil , and thus to designate a given zone (formed of one or more elementary surfaces Salt to Sen contiguous) at a given time.
  • the operator can thus successively designate different zones on the writing surface 5, to constitute, for example, fixed references distant from each other; the operator can also illuminate the photosensitive surface or writing surface 5 so as to describe thereon any curve of pace.
  • the illumination of an elementary surface Sel to Sen is detected by the photosensitive point PI to Pn contained in this elementary surface, and which delivers a signal which allows to locate it; the location of a succession of adjacent photosensitive points PI to Pn makes it possible to reconstruct a curve drawn on the photosensitive surface 5 or writing surface using the optical pencil 15.
  • the image generator 7 can be constituted by a display device of a different type, for example a display device of the plasma type, in itself conventional.
  • a display device of the conventional liquid crystal type which is represented by a rectangle in dotted lines 20.
  • the image generator or display device 7 can be replaced by a light source, that is to say constitute a light device 7.
  • a display device of the plasma type or of the type comprising a matrix of light-emitting diodes constitutes a light device, which can provide either a light source function or an image display function.
  • a light device 7 formed by light-emitting diodes for example, all the light-emitting diodes are actuated and supply light; for operation as an image display, the matrix array of light-emitting diodes is controlled to produce the desired image (of course the use of the optical pencil 15 is possible during the viewing of the image); and for operation as a graphics tablet only, all the light-emitting diodes are off and the light device 7 produces no light, thus allowing the free use of the optical pencil 15.
  • the light device 7 consisting of a display device of the plasma type, for example, or of the light-emitting diode panel type, performs the function of displaying images, while allowing operation as a graphic tablet, and also allows using the photosensitive matrix 2, to obtain a third function with the viewing and writing device 1, which consists in reading a document 10.
  • the light device 7 constitutes a source of light: the light emitted by. this light source illuminates a face 11 to be analyzed of the document 10, which is pressed against the photosensitive surface or writing surface 5.
  • the document 10 is pressed against a transparent screen 9 made of glass or plastic for example, which mainly fulfills a mechanical protection function with respect to the photosensitive surface or writing surface 5.
  • the light coming from the light device 7 is reflected by the face 11 to be analyzed , and illuminates the photosensitive points PI to Pn of the matrix 2.
  • the light device 7 can in this case constitute only a light source, the liquid crystal display device 20 being disposed between the light device 7 and the photosensitive matrix 2.
  • the light device 7 can be designed in a much simpler manner, and contain for example fluorescent tubes (not shown), and include a surface 8 constituted by a perfectly diffusing partition, in itself conventional, so as to emit a flow of light in a relatively homogeneous manner over the entire surface 8.
  • the liquid crystal display device 20 usually comprises two partitions or substrates 21, 22 carrying electrodes (not shown); between these substrates 21, 22 is arranged a volume 23 filled with the liquid crystal.
  • the substrate 3 belonging to the photosensitive matrix 2 can also constitute the partition or substrate 21 of the liquid crystal display device 20.
  • FIG. 2 shows another version of the invention in which the document to be analyzed, identified 10a, is of a transparent or semi-transparent type, such as for example a graphic radio film.
  • the document 10a is placed on the protective screen 9, that is to say above the photosensitive surface or writing surface 5.
  • the reading of the document 10a is obtained using a light source 25, of surface type which is placed above the document 10a, the latter being thus disposed between the photosensitive surface 5 and this
  • the light device 7 is not mandatory to have the light device 7, as a light source, except of course if the display device or image generator is constituted by the liquid crystal display device 20 .
  • the second light source 25 can be moved away from the analyzed document 10a, so as to allow access to the optical pencil 15 (not shown in FIG. 2). It should be noted that in the latter case, in particular if the document 10a is an X-ray film, the
  • __ optical pencil 15 can be used, for example, to carry markers superimposed on the image itself, and for this purpose the light device 7 as a light source, can be useful for illuminating the image carried by document 10a, while having a minimal influence on the photosensitive points PI to Pn.
  • Figure 3 shows partially the electrical diagram of the photosensitive device 1 according to the invention, and particularly illustrates, by way of nonlimiting example, the photosensitive matrix 2 and the manner in which the photosensitive pixels are formed with it; the structure presented
  • the matrix comprises a plurality of photosensitive points PI, P2,. . . , P9 which are arranged in rows and columns and which each consist of a first and a second element respectively Da, Db connected in series with each other, and at least one of which is a photosensitive element.
  • the first and second elements Da, Db each consist of a diode, the two diodes Da, Db being connected in series with each other and mounted at the head spade, that is to say with opposite directions of conduction with respect to each other; such an assembly of photosensitive dots being described in a French patent application No. 8G 14058 filed on October 9, 1986 in the name of THOMSON-CSF.
  • This patent application relates to a photosensitive device in the solid state, having a photosensitive matrix, the photosensitive dots of which are constituted in the same manner as mentioned above and this patent application describes. in detail the operation of such photosensitive dots, and further describes a reading method and a method of manufacturing a matrix comprising such photosensitive dots; also, this French patent application n ° 86 14058 must be considered as being part of the present description.
  • the number of photosensitive points PI to P9 is limited to 9 according to a 3 ⁇ 3 matrix assembly to simplify FIG. 3, but in the spirit of the invention this matrix assembly can have a much greater capacity. larger, by several million points for example.
  • the matrix 2 comprises in-line conductors LI to L3 and in column conductors FI to F3, the number of each type of these conductors being limited to 3, taking into account the example of FIG. 3 where only 9 photosensitive points PI to P9 are represented.
  • the photosensitive points PI to P9 are each formed at the intersection of a line conductor LI to L3 and a column conductor FI to F3 .
  • Each photosensitive point PI to P9 has a first end 10 connected to a row conductor LI to L3, and has a second end 11 connected to a column conductor FI to F3.
  • the meeting point between the first diode Da and the second diode Db constitutes an area A where charges generated by at least one of the two diodes Da, Db can be stored; the amount of charge being proportional to the illumination of the photosensitive point, • that is to say to the illumination of photosensitive elements or that comprises the photosensitive point.
  • the two diodes Da, Db can be photosensitive elements, but according to a characteristic of the invention, it is sufficient that only one of these two diodes Da, Db is photosensitive to allow the two operating modes provided for the photosensitive matrix 2, namely: operation in "graphics tablet” mode and operation in "document reader” mode.
  • the diode Da or Db which is necessarily photosensitive is the one which, during illumination of the photosensitive points PI to P9, is the only one which is reverse biased in the tablet function graphic.
  • the first and second diodes Da, Db are photodiodes, and they are mounted so that their anodes respectively 10 and 11 are connected respectively to a line LI to L3 and a column FI to F3.
  • the photodiodes or diodes Da, Db could be mounted in opposite directions of conduction to those shown in FIG. 3.
  • diode is meant not only a semiconductor diode, but also possibly a transistor or phototransistor of a NIPIN or PINIP type for example, as soon as the base of this transistor is floating, that is to say not connected.
  • the function provided by the first diode Da is that of a switch or switch which, when the first diode Da is forward biased, is "on” (that is to say that it has a low resistance), and which, when the first diode Da is reverse biased is "open” (that is to say that it has a very high resistance).
  • the operation of the matrix 2, within the framework of the "document reading” function, corresponds to the operation described in the French patent application No. 86 14058 previously mentioned, and requires in particular that, for each photosensitive point PI to P9, during the illumination of the latter by the light coming from document 10, 10a to be read, the two diodes Da, Db are reverse biased; this being obtained by bringing the column conductors FI to F3 to a given potential or reference voltage VR, and on the other hand, by applying successively to each of the line conductors LI to L3 a voltage pulse with respect to the reference voltage column VR ; this pulse is a positive pulse, taking into account the direction of mounting of the diodes Da, Db in the nonlimiting example shown in FIG. 3.
  • Each column conductor FI to F3 is connected to the negative input "-" of an amplifier GF1 to GF3 mounted as an integrator; an integration capacitor CF1 to CF3 being mounted between the negative input "-" of the amplifier GF1 to GF3, and the output OF1 to OF3 of this amplifier.
  • the second positive input "+" of each amplifier GF1 to GF3 is connected to the reference potential VR previously mentioned which may be ground for example as shown in FIG. 3.
  • Each integrating amplifier GF1 to GF3 further includes a switch IF1 to IF3 called reset switch, mounted in parallel with the integration capacitor CFl to CF3; the reset switches IF1 to IF3 consist of MOS transistors controlled by reset signals V. RESET. The reset switch IF1 to IF3 of a given integrating amplifier GF1 to GF3 is maintained
  • the outputs OF1 to OF3 of the amplifiers GF1 to GF3 are connected to an analog data acquisition register 32 called column acquisition register, constituted for example by a shift register with parallel input EF1 to EF3 and serial output SF1, of the CCD type ( Charge Coupled Device) for example.
  • the connection diagram of the column conductors FI to F3 which has just been described is a conventional diagram, which constitutes a reading device and which makes it possible to acquire the charges which - circulate on these conductors
  • the line conductors LI to L3 must be connected not only to an addressing device (comprising in particular a line register 46 and a pulse generator 42) making it possible to apply a
  • Each of the line conductors LI to L3 is connected to the negative input "-" of an integrating amplifier GL1 to GL3, of the same type as the integrating amplifiers connected to the
  • each line conductor LI to L3 corresponds to the potential of the second input or positive input "+" of the amplifier GL1 to GL3.
  • an integration capacitor CL1 to CL3 is mounted between the negative input "-" and
  • the OL1 to OL3 output of this amplifier In parallel on each of the integration capacitors CL1 to CL3 is mounted a reset switch IL1 to IL3; these switches being constituted for example by MOS transistors controlled by second reset signals V2. RESET. These second reset signals V2. RESET are intended to short-circuit the integration capacitors CLl to CL3 and CFl to CF3 during a given phase of operation in "graphics tablet” mode, and they are also applied to the integration capacitors mounted on the amplifiers GF1 to GF3 of the column conductors FI to F3; to this end, the switches IF1 to IF3 mounted on the amplifiers GF1 to GF3 are controlled by the first reset signals V. RESET, or by the second reset signals V2.
  • the outputs OL1 to OL3 of the amplifiers GL1 to GL3 are connected to inputs ELI to EL3 of a second acquisition register 33 called the line acquisition register, constituted for example by a shift register of the type with parallel input and serial SOL output.
  • the column and line acquisition registers 32, 33 respectively comprise a control input 34, 35 to which loading control signals SCI, SC2 are applied respectively, when it is desired to load into these registers 32 , 33 the signals which are applied to their inputs EF1 to EF3 and ELI to EL3.
  • the information contained in the acquisition registers 32, 33 is transferred to main memories (not shown), in themselves conventional, and this information is then processed in a conventional manner so as to reconstruct an image formed on the sensitive surface 5 of matrix 2, either in document reader mode (only for column 32 acquisition register in this case), or in graphics tablet mode.
  • the output of the signals contained in the acquisition registers 32, 33 is operated under the control of pulses or transfer signals ST applied to a transfer control input 38, 39 that comprise respectively the column 32 acquisition register and the row 33 acquisition register; these transfer pulses ST being delivered by the same transfer pulse generator 40, so as to determine a known phase relationship in the output of the signals from the two acquisition registers 32, 33, with a view to designating between which line conductor LI to L3 and which column conductor FI to F3 was connected a photosensitive point PI to P9 lit at a given time by the optical pencil 15 (shown in Figure 1).
  • each positive input "+" of the amplifiers GL1 to G13 is connected on the one hand to the line pulse generator 42 via a line pulse interrupter IL1 to IL3, and connected on the other hand to the DC voltage source 45 via another switch IV1 to IV3; at the level of an amplifier GL1 to GL3, only one or the other of these switches being made "on" at the same instant.
  • the switches IL1 to IL3 are constituted by MOS transistors, and are controlled respectively by an output Ul, U2, U3 of a line shift register 46, so as to successively connect the line conductors LI, L2, L3 to the generator. line pulses 42, this succession taking place under the control of line shift signals SDL which are applied to an offset control input 47 of the shift register 46.
  • the other switches IV1 to IV3 also connected to the positive inputs "+" of the amplifiers GL1 to GL3 are also MOS transistors, and are controlled simultaneously by a DC voltage signal VSG which is established at the same time as the "graphics tablet” function is established.
  • a voltage pulse SL delivered by the line pulse generator 42 is applied to the positive input of the amplifier GL1, and this pulse positive is found on the negative "-" input of this amplifier, that is to say on the line conductor LI, so that the pulse SL is applied to all the photosensitive points PI to P3 connected to this line conductor.
  • the result of the application of this line pulse SL is an injection of charges on each of the column conductors FI to F3, these charges each corresponding to the charges stored in zones A of photosensitive points PI to P3.
  • the signals constituted by these charges are present at the output of the amplifiers GFl to GF3 in the form of voltage, and these signals are injected into the column acquisition register 32.
  • the integration capacitors CFl to CF3 mounted on the amplifiers GFl to GF3 are then short-circuited, and the line pulse generator 42 is connected to a line conductor along L2 to which is also applied a line pulse SL which leads to injecting on each of the column conductors FI to
  • the column acquisition register 32 having been emptied beforehand and the charges it contained transferred to a main memory as previously mentioned, the column acquisition register 32 can be loaded again by the charges contained in point A of the photosensitive points P4, P5, P6, as in the previous example; and the same cycle is reconstituted for the third conductor line L3 and so on until all the photosensitive points of all the lines of the matrix; the signals corresponding to the entire image of the document to be read being delivered at the output SF1 of the column acquisition register 32, they can be stored in a main memory.
  • each photosensitive point PI to P9 remains reverse biased and, if it is lit, it generates charges which circulate on the row conductor and on the column conductor between which the photosensitive point PI to P9 is connected located in the elementary surface Salt to Sen lit by the optical pencil 15.
  • the optical pencil illuminates the elementary surface Se6, that is to say the photosensitive point P6, the zone A of the latter is at a positive potential close to that delivered by the DC voltage source 45. Consequently , the second photosensitive diode Db is reverse biased and delivers charges and a current represented by an arrow 50 flows on the line L2 and the column F3 crossing the photosensitive point P6, that is to say passing through the diodes Da, Db of the latter.
  • the data or signals contained in the acquisition registers 32, 33 can be transferred to main memories : this is accomplished by simultaneously applying to the two acquisition registers 32, 33 the same 5 ST transfer control pulses delivered by the transfer signal generator 40.
  • These ST transfer signals are delivered at a frequency for example of 1 MHz : under these conditions, assuming that the matrix 2 is a matrix of for example 4 million photosensitive points formed using 0 using 2,000 row conductors and 2,000 column conductors, the simultaneous transfer of the 2,000 data stored in the register line 33 and 2000 data stored in the column 32 acquisition register, is performed in a time of 2 milliseconds.
  • an elementary surface Sel to 5 Se9 have the same length 11 of the order of 100 micrometers for example, and if on the other hand the speed of movement of a light brush on the photosensitive surface 5 is of l '' order of 3 to 4 cm per second, the time which elapses between the start of the illumination of an element surface Sel at Se9 and the moment when this elementary surface has been fully illuminated is much greater than the time of transfer of the above-mentioned data, so that the acquisition of the data relating to a complete image of the photosensitive surface 5 can be carried out for the time necessary to pass through an elementary surface 5.
  • the active surfaces Sal to Sa9 of the photosensitive points PI to P9 are much smaller than the elementary surfaces Sel to Se9.
  • the active surface Sal to Sa9 of a photosensitive point pi to p9 corresponding to the section of the photosensitive element which the latter comprises, that is to say generally to the crossing surface between the line conductors L1 to L3 and the column conductors F1 to F3 and which is given by the width of these conductors.
  • FIGS. 4a to 4c illustrate the operation of the photosensitive matrix 2 in the document reader mode which has been explained with reference to FIG. 3.
  • FIG. 4a shows the application to the first line conductor L1 of a line pulse SL, delivered by the line pulse generator 42, so as to particularly illustrate the operation of the second photosensitive point P2;
  • - Figure 4b shows the potential variations
  • FIG. 4c illustrates the correlation in time between the charges Q delivered by the photosensitive point P2 and the application of the line pulses SL. It should be noted that, in FIG. 4c, only the charges generated by illumination are represented, and the charges which can circulate on the column conductors F1 to F3 are not represented consequently only voltage variations applied to photosensitive points.
  • FIG. 4a at a time t0, a line pulse SL begins which reaches an amplitude VO, this amplitude VO is kept until an instant t3.
  • FIG. 4b shows that with the start of the pulse SL, the voltage Va in the zone A increases, from the instant tO, to reach a value substantially equal to the value VO at an instant t2 which precedes the instant t3 .
  • FIG. 4c shows that a quantity of charge Q circulates on lO ' i column F2, charge which is generated by the second photosensitive point P2 at an instant tl comprised between instant tO and instant t2; this instant tl corresponding to the moment when the first diode Da goes into direct polarization.
  • the pulse SL applied to the line conductor L1 FIG. 4a
  • Db are reverse biased and behave like capacitors; it is noted that the voltage Va at point A (FIG. 4b) has passed to a value VI substantially equal to half of VO, which confirms that the two diodes Da and Db are polarized at
  • FIGS. 5a to 51 illustrate the operation of the photosensitive matrix 2 in the case of operation as a graphics tablet.
  • FIG. 5a illustrates a slot which begins at time tO.
  • FIGS. 5b and 5f show respectively that at time t0 the circulation of a current I begins on the first row conductor L1 and on the second column conductor F2;
  • FIGS. 5c, 5d, 5e, 5g show that no current flows on the other row conductors and column conductors when only the second photosensitive point P2 is lit.
  • Figure 5h illustrates a variation in output voltage V. OLl generated at the output of the first line amplifier GLl by the integration of the current IL1; and
  • FIG. 5i shows a variation in output voltage V. OF2 generated at the output of the second column amplifier GF2 by the column current IF2.
  • FIG. 5j shows that at an instant t2 the loading control signal SC is applied to the acquisition registers 32, 33, in order to load therein the signals which correspond to the output voltages of the amplifiers GL1 to GL3 and GFl to GF3. Since only the second photosensitive point P2 is lit, only the output voltages V are modified.
  • OLl and V. OF2 Figures 5h and 5i) which correspond respectively to the first row amplifier GL1 and to the second column amplifier GF2; the signals thus loaded being the voltage levels VS1, VS2 which, at time t2, comprise the output voltages V. OLl and V. OF2 ( Figures 5h and 5i).
  • FIG. 5k illustrates the application of the second reset signal V2. RESET, at an instant t3 following the end of the loading command signal SC; the second signal from reset- to zero V2.
  • RESET is used to short-circuit all the integration capacitors CLl to CL3 and CFl to CF3, so as to prepare all the line and column integrating amplifiers GLl to GL3 and GFl to GF3 to integrate a possible current on a line or a column, in a subsequent cycle.
  • the following cycle begins at an instant t4, corresponding to the end of the signal V2.RAZ, from which the operations described above are repeated.
  • the integrating amplifiers GL1 to GL3, each connected to an online conductor L1! to ; Eî, and the column amplifiers GFl to GF3 each connected to a column conductor Fl to F3, fulfill a function of current detector.
  • the operating cycle which has just been explained has therefore already taken place, that is to say that the data have already been transferred to the registers 32, 33.
  • the data or signals contained in the acquisition registers 32, 33 are transferred to the main memories during a transfer time T2 comprised between the end of a loading command signal SC and the start of the next load control signal SC, as shown in FIG. 5j.
  • This transfer of the data contained in the acquisition registers 32, 33 is effected by applying, during the transfer times T2, the transfer pulses ST (shown in FIG. 51) simultaneously to the two acquisition registers 32, 33.
  • Figures 6a and 6b are side sections in two orthogonal directions, which show, by way of nonlimiting example and schematically, a first embodiment of a photosensitive matrix 2 according to the invention.
  • the photosensitive matrix 2 is formed on a transparent substrate 3, for example made of glass or else made of quartz.
  • This conductive layer 61 is etched so as to constitute the column conductors F1 to F3. It should be noted that the column conductors being opaque, they can constitute the screens 12 shown in FIG. 1, and which are arranged between the substrate and the photosensitive points PI to Pn.
  • the conductive layer 61 is covered, after etching, by a stack 60 of several semiconductor layers 62, 63, 64, 65, 66 intended to constitute the first and second diodes Da and Db arranged one above the other; these two diodes Da, Db being in the nonlimiting example both described as photodiodes: there is first above the conductive layer 61, a layer 62 of hydrogenated amorphous silicon, doped with a P-type impurity; then above the layer 62 of P doped silicon there is a layer 63 of intrinsic hydrogenated amorphous silicon; then above the layer 63 of intrinsic amorphous silicon, there is a layer of hydrogenated amorphous silicon 64 doped with an N-type impurity, phosphorus for example.
  • the semiconductor layers are thus deposited from which the second diodes Db are made; the third semiconductor layer 64 formed of hydrogenated amorphous silicon doped with an N-type impurity being common also to the first diodes Da.
  • the third semiconductor layer 64 of N-doped silicon there is a layer 65 of intrinsic hydrogenated amorphous silicon, then finally a layer 66 of hydrogenated amorphous silicon doped with a P-type impurity, for example boron, is deposited. .
  • the five semiconductor layers 62, 63, 64, 65, 66 are then etched in an island pattern.
  • a layer 67 of an electrically insulating and transparent material for example made of silicon nitride, is deposited.
  • openings are made in this last insulating layer 67, above the first diodes Da, so as to bring the latter into contact with a layer 70 of material electrically conductive and transparent, made of indium tin oxide (ITO) for example, this conductive layer 70 being etched to constitute the conductors in line L1 to L3.
  • ITO indium tin oxide
  • the substrate 3 of the photosensitive matrix 2 it is also possible to use the substrate 3 of the photosensitive matrix 2 to produce one of the partitions, the first partition 21 for example, of the liquid crystal display device 20 shown in FIG. 1. It Sufficient for this purpose to deposit an electrically conductive layer 73 and transparent, made of indium tin oxide (ITO) for example, on a face 72 of the substrate 3 which is opposite to the diodes Da, Db; this transparent conductive layer constituting for example the solid surface electrode that conventionally comprises a liquid crystal display device.
  • ITO indium tin oxide
  • Figure 7 is a perspective view which schematically and partially shows the photosensitive matrix 2 in another embodiment.
  • This new embodiment has the advantage, compared to the embodiment shown in FIGS. 6a, 6b, of requiring less masking and engraving operations.
  • the electrically conductive layer 61 has been deposited on the substrate 3 and then etched so as to constitute the column conductors F1, F2.
  • the 5 semiconductor layers 61 to 65 which form a stack 60 intended to constitute the superimposed diodes Da and Db.
  • the layer is deposited directly electrically.
  • upper conductor 70 transparent, intended to be etched to form the line conductors L1 to L3.
  • the upper electrically conductive layer 70 and the stack 60 of semiconductor layers are then simultaneously etched, so that the stack 60, after etching, forms strips 60a located under the line conductors L1, L2 and consequently having the same shape and the same surface as these conductors L1, L2.
  • the photosensitive points PI, P2, P4, P5 which are thus produced are located at the intersection of the line conductors L1, L2 and the column conductors Fl, F2.
  • the active surface Sal, Sa2, Sa4, Sa5 (represented by a hatched surface in FIG. 7) of the photosensitive points PI, P2, P4, P5, consists solely of the intersection surface of the line conductors and the column conductors Ll, L2, Fl, F2.
  • the superimposed diodes Da and Db are formed only between the "crossing points of the row and column conductors, in particular because it is only in the volume located under the active surfaces Sal, Sa2 , Sa4, Sa5 that a sufficient electric field has been established. Consequently, the resistance presented by zones Z situated between two adjacent photosensitive points and located under the same line conductor (the photosensitive points PI and P2 for example), is large and these photosensitive points are not short-circuited, of course this technique is made possible by the fact that the active surfaces Sal to Sa9 have a surface "considerably less" than the surface of an elementary surface Salt to Se9.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) de visualisation permettant, simultanément ou non, de visualiser une image et d'écrire à l'aide d'un crayon optique (15), et qui présente un encombrement réduit. Le dispositif de visualisation (1) de l'invention comporte un générateur d'image (7, 20) et un crayon optique (15) servant à désigner un point d'une surface d'écriture (5). Selon une caractéristique de l'invention, d'une part le dispositif de visualisation (1) comporte en outre une matrice (2) d'éléments photosensibles dont une face photosensible (5) constitue la surface d'écriture (5), le crayon optique émettant un rayonnement de lumière et, d'autre part, la matrice (2) photosensible est disposée devant le générateur d'image (7, 20) de manière qu'une image produite par ce dernier soit vue à travers la matrice (2) photosensible.

Description

DISPOSITIF DE VISUALISATION ET D'ECRITURE.
L'invention concerne un dispositif de visualisation et d'écriture du type permettant notamment , simultanément ou non, d'une part d'observer une image , et d 'autre part, d'écrire ou dessiner ou porter des repères sur une surface d'écriture à l'aide d'un crayon optique ; c'est-à-dire un dispositif cumulant les fonctions "d'affichage d'images" et de "tablette graphique" .
On connaît de tels dispositifs dans lesquels , d'une part : - la fonction affichage d 'images est assurée par un générateur d'images comportant un tube cathodique ; l'image est formée dans le tube cathodique sur un écran constitué par une face avant ou dalle du tube cathodique , sous l'effet d'un balayage d'un ou plusieurs faisceaux d 'électrons ; - d'autre part, la fonction "tablette graphique" est assurée à l'aide d'un crayon optique , et d'une surface d'écriture qui correspond à l'écran sur lequel est formée l'image, plus précisément à une face extérieure et par conséquent opposée à celle qtii est balayée par le ou les faisceaux d'électrons . Un opérateur tenant le crayon optique peut désigner à l'aide de ce dernier, un point de la surface d'écriture ou une succession de points dont les coordonnées sont mémorisées et peuvent être reproduites par le générateur d'images, éventuellement en surimpression avec une autre image . Le crayon optique est sensible à la lumière émise par l'écran ou surface d'écriture, et la localisation d'un point de cette surface d'écriture désigné par le crayon optique est obtenue généralement en situant l'instant auquel le crayon optique capte la lumière par rapport au temps durant lequel s'effectue un balayage complet de l'écran ou surface d'écriture.
Le cumul des deux fonctions "affichage d'images" et "tablette graphique" par un même appareil du type ci-dessus décrit offre de nombreux avantages . Mais , l'un des inconvénients de ce type d'appareil réside dans le fait qu'il présente un encombrement relativement important, particulièrement en profondeur, c'est-à-dire dans une direction perpendiculaire à la surface» de l'écran ; ceci principalement à cause du balayage par* lé- ou les faisceaux d'électrons qui exige une distance non négligeable entre l'écran et les sources d'électrons ou canons à électrons. De sorte que, pour un angle de déviation maximum donné des faisceaux d'électrons (pour le balayage) , il faut augmenter cette profondeur quand on veut augmenter les dimensions de la surface d'image et donc de la surface d'écriture. Il en résulte qu'un tel appareil, à cause de son encombrement, mais aussi de son coût, se prête mal à être utilisé dans le cadre de la bureautique, et en grande quantité. La présente invention concerne un appareil qui regroupe les fonctions d'affichage d'images et de tablette graphique, sans présenter les inconvénients ci-dessus cités. A cet effet, le dispositif de l'invention utilise, d'une part, une surface d'écriture fonctionnant. de manière tout à fait différente de celle ci-dessus exposée, et utilise d'autre part, un générateur d'images d'un type différent de celui ci-dessus cité.
Le générateur d'images susceptible d'être utilisé dans l'appareil de l'invention peut être un dispositif d'affichage du type constitué par exemple par un panneau de diodes électroluminescentes, disposées en ligne et en colonne selon un arrangement matriciel, dont le fonctionnement est en lui-mêmet connu ; le réseau matriciel de diodes électroluminescentes est commandé, de manière conventionnelle, pour produire l'image désirée. Mais le dispositif d'affichage peut être également du type à plasma , c'est-à-dire fonctionnant de manière classique selon un arrangement matriciel d'électrodes . Le dispositif d affichage peut être également un dispositif d'affichage du type à cristaux liquides , qui lui aussi utilise de manière connue un arrangement matriciel d'électrodes . Aussi, ces différents dispositifs d'affichage ou générateurs d'images peuvent entrer dans une même catégorie qui peut être appelée dispositif d'affichage de type matriciel ou générateur d'images de type matriciel ; et tous ces
10 dispositifs d'affichage de type matriciel présentent comme avantage notamment d'être de type surfacique, et d'avoir une faible épaisseur.
Selon l'invention , un dispositif de visualisation et d'écriture, comportant, un générateur d'images , un crayon
^ optique, une surface d'écriture , est caractérisé en ce qu'il comporte une matrice d'éléments photosensibles dont une face photosensible constitue la surface d'écriture, et en ce que le crayon optique émet un rayonnement de lumière , la matrice photosensible étant placée devant le générateur d'images de 0 manière qu'une image produite par le générateur d'images soit vue à travers la matrice photosensible .
L'invention sera mieux comprise et d'autres effets et avantages qu'elle procure apparaîtront à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif , et 5 aux figures annexées , parmi lesquelles :
- la figure 1 montre schématiquement et partiellement un dispositif de visualisation et d'écriture conforme à l'invention, et illustre comment il assure au moins les deux fonctions "affichage d'images" et "tablette graphique" ; 0 - la figure 2 montre schématiquement une seconde version du dispositif de l'invention , particulièrement en ce qui concerne la position d'une source de lumière servant à assurer une troisième fonction "lecteur de documents" ;
- la figure 3 montre le schéma électrique d'une -5 matrice photosensible représentée aux figures 1 et 2 ; - les figures 4a à 4c représentent des signaux explicatifs du fonctionnement de la matrice photosensible montrée à la figure 3, dans le cadre d'une fonction "lecteur de documents" ; - les figures 5a à 51 représentent des signaux explicatifs du fonctionnement de la matrice photosensible montrée à la figure 3, dans le cadre de la fonction "tablette graphique" ;
- les figures 6a et 6b sont des coupes latérales selon deux directions orthogonales, montrant schématiquement à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de la matrice photosensible représentée à la figure 3 ;
- la figure 7 illustre schématiquement, par une vue en perspective, une seconde forme de réalisation de la matrice photosensible.
La figure 1 montre partiellement, de manière schématique, un dispositif de visualisation et d'écriture 1 conforme à l'invention.
Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de visualisation 1 comporte une matrice photosensible
2 du type détecteur photosensible à l'état solide ; la matrice photosensible 2 est représentée par un substrat 3 portant une pluralité de points photosensibles PI, P2, . . . , Pn comportant chacun au moins un élément photosensible, comme il est davantage expliqué dans une suite de la description relative à la figure 3.
A l'opposé du substrat 3, l'extrémité des points photosensibles PI à Pn est contenue sensiblement dans un même plan symbolisé sur la figure 1 par une ligne en traits pointillés repérée 5, ce plan représentant une surface photosensible 5 qui s'étend dans un plan perpendiculaire à celui de la figure. La surface photosensible 5 est partagée en une pluralité de n surfaces élémentaires Sel à Sen égales, contenant chacune un point photosensible PI à Pn. Il est à noter que dans la représentation de la figure 1 , les proportions entre les différentes dimensions ne sont pas respectées , pour une meilleure clarté de la figure : ainsi par exemple, un côté d'une surface élémentaire Sel à Sen peut avoir une longueur 11 de l'ordre de 200 micromètres, alors que la hauteur h d'un point photosensible PI à Pn , au-dessus du substrat 3 , est de l'ordre de seulement quelques micromètres ; le substrat 3 pouvant avoir lui-même une épaisseur E de l'ordre de 2 à 3 millimètres par exemple, notamment si ce substrat est en verre afin d'être transparent, comme il est nécessaire au fonctionnement du dispositif .
En effet , sous le substrat 3 , c'est-à-dire à l'opposé des points photosensibles PI à Pn, est disposé un générateur d'images 7 surfacique, de type matriciel, dont la surface s'étend dans un plan perpendiculaire à celui de la figure . Le générateur d'images 7 peut être constitué par exemple comme il a été précédemment mentionné, par un panneau de diodes électroluminescentes (non représentées) disposées en ligne et en colonne selon un arrangement matriciel , dont le fonctionnement est en lui-même connu : le réseau matriciel de diodes électroluminescentes est commandé, de manière conventionnelle, pour allumer seulement certaines des diodes électroluminescentes et produire l'image désirée . La lumière (représentée par des flèches) qui contient l'image est émise en direction de la matrice photosensible 2 qui est partiellement traversée par cette lumière, de sorte que l'image est visible au travers de la matrice photosensible 2.
A cette fin , les points photosensibles PI à Pn comportent des surfaces actives Sal à San de surface • suffisamment faibles pour laisser passer la lumière, émise par le dispositif d'affichage ou générateur d'images 7, en quantité suffisante pour que l'image projetée dans ces conditions soit visible au travers de la surface photosensible 5 dans des conditions correctes (les surfaces actives Sal à San sont situées dans un plan perpendiculaire à celui de la figure et symbolisées sur cette dernière par la longueur 12 de leur côté , ces surfaces actives correspondant en quelque sorte à la section des éléments photosensibles que comportent les points photosensibles PI à Pn) . Des essais ont montré que l'image qui est ainsi projetée au travers de la surface photosensible 5, est visible dans des conditions correctes quand la surface active
Sal à San des points photosensibles PI à Pn est égale ou inférieure à sensiblement 50 % d'une surface élémentaire Sel à Sen.
La surface photosensible 5 constitue la face photosensible de la matrice photosensible 2, et pour que les points photosensibles PI à Pn ne soient pas éclairés par la lumière provenant du générateur d'images 7, un écran 12 opaque est disposé entre le substrat 3 et chacun des points photosensibles PI à Pn. Le dispositif de visualisation 1 comporte en outre un crayon optique 15. Selon une caractéristique de l'invention, le crayon optique 15 émet un rayonnement de lumière sous la forme d'un pinceau de lumière 16, lumière à laquelle sont sensibles les points . photosensibles PI à Pn du côté de la surface photosensible 5 ; de sorte que la surface photosensible 5 représente une surface d'écriture 5.
Le crayon optique 15 étant émetteur de lumière, il est possible à un -opérateur (non représenté) tenant le crayon optique 15 à la main , d'éclairer à l'aide d'un crayon optique la surface photosensible 5 ou surface d'écriture, et ainsi de désigner une zone donnée (formée d'une ou plusieurs surfaces élémentaires Sel à Sen contiguës) à un instant donné . L'opérateur peut ainsi désigner successivement des zones différentes sur la surface d'écriture 5, pour constituer par exemple des repères fixes éloignés les uns des autres ; l'opérateur peut également éclairer la surface photosensible ou surface d'écriture 5 de sorte à décrire sur celle-ci une courbe d'allure quelconque. L'éclairement d'une surface élémentaire Sel à Sen est détecté par le point photosensible PI à Pn contenu dans cette surface élémentaire, et qui délivre un signal qui permet de le localiser ; la localisation d'une succession de points photosensibles PI à Pn adjacents permet de reconstituer une courbe tracée sur la surface photosensible 5 ou surface d'écriture à l'aide du crayon optique 15. II est à noter que le générateur d'images 7 peut être constitué par un dispositif afficheur d'un type différent, par exemple un dispositif afficheur du type à plasma, en lui-même classique .
Il est également possible d'utiliser un dispositif d'affichage du type à cristaux liquides , classique, qui est représenté par un rectangle en traits pointillés 20. Dans ce cas, le générateur d'images ou dispositif d'affichage 7 peut être remplacé par une source de lumière , c'est-à-dire constituer un dispositif lumineux 7. On peut considérer en effet qu'un dispositif d'affichage du type à plasma ou du type comportant une matrice de diodes électroluminescentes constitue un dispositif lumineux, qui peut assurer soit une fonction de source de lumière , soit une fonction d'afficheur d'images . En effet dans le fonctionnement en source de lumière d'un dispositif lumineux 7 formé de diodes électroluminescentes par exemple, toutes les diodes électroluminescentes sont actionnées et fournissent de la lumière ; pour le fonctionnement en afficheur d'images , le réseau matriciel de diodes électroluminescentes est commandé pour produire l'image désirée (bien entendu l'utilisation du crayon optique 15 est possible durant la visualisation de l'image) ; et pour le fonctionnement en tablette graphique seule, toutes les diodes électroluminescentes sont éteintes et le dispositif lumineux 7 ne produit aucune lumière, permettant ainsi la libre utilisation du crayon optique 15.
En conséquence, l'utilisation d'un dispositif lumineux
7 constitué par un dispositif afficheur du type par exemple à plasma, ou du type panneau de diodes électroluminescentes , réalise la fonction d'affichage d'images , tout en permettant le fonctionnement en tablette graphique , et permet en outre , à l'aide de la matrice photosensible 2 , d'obtenir une troisième fonction avec le dispositif de visualisation et d'écriture 1, et qui consiste dans la lecture d'un document 10. Dans cette troisième fonction, le dispositif lumineux 7 constitue une source de lumière : la lumière émise par. cette source de lumière éclaire une face 11 à analyser du document 10, qui est plaquée contre la surface photosensible ou surface d'écriture 5. En fait, dans l'exemple non limitatif représenté à la figure 1, le document 10 est plaqué contre un écran transparent 9 en verre ou en plastique par exemple, qui remplit principalement une fonction de protection mécanique vis-à-vis de la surface photosensible ou surface d'écriture 5. La lumière venant du dispositif lumineux 7 est réfléchie par la face 11 à analyser, et éclaire les points photosensibles PI à Pn de la matrice 2.
Il est à noter que dans le cas où le générateur d'images est constitué par le dispositif d'affichage à cristaux liquides 20, le dispositif lumineux 7 peut constituer dans ce cas uniquement une source de lumière, le dispositif d'affichage à cristaux liquides 20 étant disposé entre le dispositif lumineux 7 et la matrice photosensible 2. Bien entendu dans ce cas, le dispositif lumineux 7 peut être conçu de manière beaucoup plus simple, et contenir par exemple des tubes fluorescents (non représentés) , et comporter une surface 8 constituée par une cloison parfaitement diffusante, en elle-même classique, de sorte à émettre un flux de lumière d'une manière relativement homogène de toute la surface 8.
Le dispositif d'affichage à cristaux liquides 20 comporte de manière habituelle deux cloisons ou substrats 21, 22 porteurs d'électrodes (non représentées) ; entre ces substrats 21, 22 est aménagé un volume 23 rempli par le cristal liquide. En vue de simplifier la réalisation du dispositif de visualisation 1, le substrat 3 appartenant à la matrice photosensible 2 peut également constituer la cloison ou substrat 21 du dispositif d'affichage à cristaux liquides 20. La figure 2 montre une autre version de l'invention dans laquelle le document à analyser, repéré 10a, est d'un type transparent ou semi- transparent, comme par exemple un film radio grap hique . Dans ce cas, le document 10a est posé sur l'écran de protection 9, c'est-à-dire au-dessus de la surface photosensible ou surface d'écriture 5. La lecture du document 10a est obtenue à l'aide d'une source de lumière 25, de type surfacique qui est placée au-dessus du document 10a, ce dernier étant ainsi disposé entre la surface photosensible 5 et cette
10; seconde source de lumière 25 ; les points photosensibles PI à Pn captent chacun la lumière provenant, sensiblement de la face en regard du document 10a, l'image lumineuse de ce document étant cette fois formée par transmission de la lumière et non par réflexion comme dans le cas de l'exemple précédent. Dans
15 cette configuration, il n'est pas obligatoire de disposer du dispositif lumineux 7, en tant que source de lumière, sauf bien entendu si le dispositif d'affichage ou générateur d'images est constitué par le dispositif d'affichage à cristaux liquides 20.
Cependant le dispositif lumineux 7 en tant que source
20 de lumière peut être conservé . En effet, la seconde source de lumière 25 peut être écartée du document analysé 10a, de sorte à laisser l'accès au crayon optique 15 (non représenté sur la figure 2) . Il est à remarquer que dans ce dernier cas, notamment si le document 10a est un film radiographique , le
__ crayon optique 15 peut servir par exemple, à porter des repères en surimpression de l'image elle-même, et qu'à cet effet le dispositif lumineux 7 en tant que source de lumière, peut être utile pour éclairer l'image portée par le document 10a, tout en ayant une influence minime sur les points photosensibles PI à Pn.
30 La figure 3 montre partiellement le schéma électrique du dispositif photosensible 1 selon l'invention, et illustre particulièrement, à titre d'exemple non limitatif , la matrice photosensible 2 et la manière dont sont constitués les points photosensibles qu'elle comporte ; la structure présentée des
_ _ points photosensibles tant particulièrement intéressante en ce qu'elle permet le fonctionnement de la matrice 2 aussi bien dans la fonction "lecture de documents" , que dans la fonction "tablette graphique" .
La matrice comporte une pluralité de points photosensibles PI, P2, . . . , P9 qui sont disposés en lignes et en colonnes et qui sont constitués chacun par un premier et par un second éléments respectivement Da, Db montés en série l'un avec l'autre, et dont au moins l'un est un élément photosensible. Dans l'exemple non limitatif décrit et représenté à la figure 3, le premier et le second éléments Da, Db sont constitués chacun par une diode, les deux diodes Da, Db étant montées en série l'une avec l'autre et montées tête-bêche, c'est-à-dire avec des sens de conduction opposés l'une par rapport à l'autre ; un tel montage de points photosensibles étant décrit dans une demande de brevet français n ° 8G 14058 déposée le 9 Octobre 1986 au nom de THOMSON- CSF. Cette demande de brevet se rapporte à un dispositif photosensible à l'état solide, ayant une matrice photosensible dont les points photosensibles sont constitués d'une même manière que ci-dessus mentionnée et cette demande de brevet décrit . en détail le fonctionnement de tels points photosensibles, et décrit en outre un procédé de lecture et un procédé de fabrication d'une matrice comportant de tels points photosensibles ; aussi, cette demande de brevet français n ° 86 14058 doit être considérée comme faisant partie de la présente description.
Dans l'exemple non limitatif décrit, le nombre de points photosensibles PI à P9 est limité à 9 selon un assemblage matriciel 3 x 3 pour simplifier la figure 3, mais dans jl'esprit de l'invention cet assemblage matriciel peut avoir une capacité beaucoup plus grande, de plusieurs millions de points par exemple .
La matrice 2 comporte des conducteurs en ligne LI à L3 et des conducteurs en colonne FI à F3, le nombre de chaque type de ces conducteurs étant limité à 3, compte-tenu de l'exemple de la figure 3 où seulement 9 points photosensibles PI à P9 sont représentés .
En pratique , et d'une manière en elle-même classique, mais non nécessairement, les points photosensibles PI à P9 sont formés chacun à l'intersection d'un conducteur en ligne LI à L3 et d'un conducteur en colonne FI à F3. Chaque point photosensible PI à P9 comporte une première extrémité 10 connectée à un conducteur ligne LI à L3, et comporte une seconde extrémité 11 connectée à un conducteur colonne FI à F3. Pour chaque point photosensible PI à P9, le point de réunion entre la première diode Da et la seconde diode Db constitue une zone A où peuvent être stockées des charges engendrées par au moins une des deux diodes Da , Db ; la quantité de charges étant proportionnelle à l'éclairement du point photosensible, • c'est-à-dire à l'éclairement du ou des éléments photosensibles que comporte le point photosensible .
En effet, les deux diodes Da, Db peuvent être des éléments photosensibles , mais selon une caractéristique de l'invention, il est suffisant que l'une seulement de ces deux diodes Da, Db soit photosensible pour permettre les deux modes de fonctionnement prévus de la matrice photosensible 2 , à savoir : le fonctionnement en mode "tablette graphique" et le fonctionnement en mode "lecteur de documents" . Comme il apparaît clairement du fonctionnement expliqué dans la suite de la description, la diode Da ou Db qui est obligatoirement photosensible, est celle qui, durant un éclairement des points photosensibles PI à P9, est la seule qui soit polarisée en inverse dans la fonction tablette graphique .
Dans l'exemple non limitatif de la description, pour chaque point photosensible PI à P9 , les premières et secondes diodes Da, Db sont des photodiodes, et elles sont montées de sorte que leurs anodes respectivement 10 et 11, soient reliées respectivement à une ligne LI à L3 et à une colonne FI à F3. Mais dans l'esprit de l'invention , les photodiodes ou diodes Da, Db pourraient être montées selon des sens de conduction opposés à ceux représentés sur la figure 3. Il est à noter en outre que par le terme diode on entend définir non seulement une diode semi- conductrice, mais aussi éventuellement un transistor ou phototransistor d'un type NIPIN ou PINIP par exemple, dès lors que la base de ce transistor est flottante c'est-à-dire non connectée .
Il est à noter en outre, comme il apparaît clairement aussi bien du fonctionnement décrit dans la demande de brevet français n ° 86 14058 ci-dessus cité, que des explications qui suivent dans la présente description, celle des deux diodes Da, Db qui est obligatoirement photosensible, est toujours polarisée en inverse, de sorte qu'elle est toujours capable d'engendrer des photocharges si elle est éclairée . En conséquence la fonction d'un tel élément photosensible peut être assurée par un élément photosensible autre qu'une photodiode, et cet élément photosensible peut être constitué par exemple par une photorésistance .
D'autre part, en supposant, (comme représenté à la figure 3) que les premiers et seconds éléments Da, Db de chaque point photosensible PI à P9 soient constitués par des diodes Da, Db dont la seconde diode Db est celle qui est obligatoirement photosensible, on note que la fonction assurée par la première diode Da est celle d'un commutateur ou interrupteur qui, quand la première diode Da est polarisée en direct est "passant" (c'est-à-dire qu'il présente une faible résistance) , et qui, quand la première diode Da est polarisée en inverse est "ouvert" (c'est-à-dire qu'il présente une très grande résistance) .
Le fonctionnement de la matrice 2, dans le cadre de la fonction "lecture de document", correspond au fonctionnement décrit dans la demande de brevet français n ° 86 14058 précédemment mentionnée, et nécessite notamment que, pour chaque point photosensible PI à P9, durant l'éclairement de ces derniers par la lumière provenant du document 10, 10a à lire, les deux diodes Da, Db soient polarisées en inverse ; ceci étant obtenu en portant les conducteurs colonne FI à F3 à un potentiel donné ou tension de référence VR, et d'autre part, en appliquant successivement à chacun des conducteurs en ligne LI à L3 une impulsion de tension par rapport à la tension référence colonne VR ; cette impulsion est une impulsion positive, compte-tenu du sens du montage des diodes Da, Db dans l'exemple non limitatif représenté à la figure 3.
Nous indiquons ci-après , à titre d'exemple non limitatif, un montage possible (d'autres agencements sont • possibles pour obtenir le fonctionnement désiré) .
Chaque conducteur colonne FI à F3 est relié à l'entrée négative "- " d'un amplificateur GF1 à GF3 monté en intégrateur ; un condensateur d'intégration CFl à CF3 étant monté entre l'entrée négative "- " de l'amplificateur GF1 à GF3 , et la sortie OF1 à OF3 de cet amplificateur . La seconde entrée positive " + " de chaque amplificateur GF1 à GF3 est reliée au potentiel de référence VR précédemment mentionné qui peut être la masse par exemple comme représenté à la figure 3. Chaque amplificateur intégrateur GF1 à GF3 comporte en outre un interrupteur IF1 à IF3 appelé interrupteur de remise à zéro, monté en parallèle avec le condensateur d'intégration CFl à CF3 ; les interrupteurs de remise à zéro IF1 à IF3 sont constitués par de transistors MOS commandés par des signaux de remise à zéro V. RAZ . L'interrupteur de remise à zéro IF1 à IF3 d'un amplificateur intégrateur GF1 à GF3 donné , est maintenu
"fermé" c'est-à-dire "passant" de manière à court-circuiter le condensateur d'intégration CFl à CF3 , sauf pendant la séquence de lecture du point photosensible PI à P9 qui est relié à cet amplificateur. Les sorties OF1 à OF3 des amplificateurs GF1 à GF3 sont reliées à un registre d 'acquisition de données analogiques 32 appelé registre acquisition colonne, constitué par exemple par un registre à décalage à entrée parallèle EFl à EF3 et sortie SF1 série , du type CCD (Charge Coupled Device) par exemple . Le schéma de connexion des conducteurs colonne FI à F3 qui vient d'être décrit est un schéma classique, qui constitue un dispositif de lecture et qui permet de faire l'acquisition des charges qui - circulent sur ces conducteurs
5 colonnes lors de la lecture des points photosensibles PI à P9.
Par contre, au niveau des connexions de lignes LI à L3, une complexité un peu plus grande que dans l'art antérieur permet d'utiliser une même structure des points photosensibles PI à P9 pour les deux types de fonctionnement (lecteur de document et
10 tablette graphique) .
Dans l'exemple non limitatif de la description, les conducteurs ligne LI à L3 doivent être reliés non seulement à un dispositif d'adressage (comportant notamment un registre ligne 46 et un générateur d'impulsions 42) permettant d'appliquer une
1^ impulsion positive successivement à chacun des conducteurs ligne LI à L3 pour le fonctionnement en lecteur de documents, mais aussi les conducteurs ligne LI à L3 doivent être reliés à des moyens qui permettent, pour chaque point photosensible PI à P9, de polariser l'une des deux diodes Da, Db en direct et de
20 polariser l'autre en inverse (pour le fonctionnement en mode tablette graphique) , et à des moyens qui permettent d'autre part de reconnaître à quel conducteur en ligne LI à L3 est relié un point photosensible PI à P9 qui est éclairé par le crayon optique 15 ; le conducteur colonne FI à F3 auquel est relié le
25 point photosensible ainsi éclairé étant reconnu à l'aide des amplificateurs intégrateurs GF1 à GF3.
Chacun des conducteurs ligne LI à L3 est relié à l'entrée négative "-" d'un amplificateur intégrateur GL1 à GL3, du même type que les amplificateurs intégrateurs reliés aux
30 colonnes FI à F3, c'est-à-dire que le potentiel auquel est porté chaque conducteur ligne LI à L3 correspond au potentiel de la seconde entrée ou entrée positive "+" de l'amplificateur GL1 à GL3. Pour chaque amplificateur GL1 à GL3, un condensateur d'intégration CL1 à CL3 est monté entre l'entrée négative "-" et
« la sortie OLl à OL3 de cet amplificateur. En parallèle sur chacun des condensateurs d'intégration CLl à CL3 est monté un interrupteur de remise à zéro IL1 à IL3 ; ces interrupteurs étant constitués par exemple par des transistors MOS commandés par de seconds signaux de remise à zéro V2. RAZ . Ces seconds signaux de remise à zéro V2 . RAZ sont destinés à court- circuiter les condensateurs d'intégration CLl à CL3 et CFl à CF3 durant une phase donnée du fonctionnement en mode "tablette graphique" , et ils sont appliqués également aux condensateurs d'intégration montés sur les amplificateurs GF1 à GF3 des conducteurs colonnes FI à F3 ; à cette fin, les interrupteurs IF1 à IF3 montés sur les amplis GF1 à GF3 sont commandés par les premiers signaux de remise à zéro V . RAZ, ou par les seconds signaux de remise à zéro V2. RAZ, par l'intermédiaire de circuits "OU" 37. Les sorties OLl à OL3 des amplificateurs GL1 à GL3 sont reliées à des entrées ELI à EL3 d'un second registre d'acquisition 33 appelé registre d'acquisition lignes, constitué par exemple par un registre à décalage du type à entrée parallèle et à sortie SOL série . Dans l'exemple non limitatif décrit, les registres d'acquisition colonne et lignes 32 , 33 comportent respectivement une entrée de commande 34, 35 auxquelles sont appliqués des signaux de commande de chargement respectivement SCI , SC2 , quand on désire charger dans ces registres 32, 33 les signaux qui sont appliqués à leurs entrées EFl à EF3 et ELI à EL3. Les informations contenues dans les registres d'acquisition 32, 33 sont transférées vers des mémoires principales (non représentées) , en elles-mêmes classiques, et ces informations sont ensuite traitées de manière conventionnelle de sorte à reconstruire une image formée sur la surface sensible 5 de la matrice 2 , soit dans le mode lecteur de documents (uniquement pour le registre d'acquisition colonne 32 dans ce cas) , soit dans le mode tablette graphique . La sortie des signaux contenus dans les registres d'acquisition 32, 33 est opérée sous la commande d'impulsions ou signaux de transfert ST appliquées à une entrée de commande de transfert 38, 39 que comportent respectivement le registre d'acquisition colonne 32 et le registre d'acquisition lignes 33 ; ces impulsions de transfert ST étant délivrées par un même générateur d'impulsions de transfert 40, de sorte à déterminer une relation de phase connue dans la sortie des signaux des deux registres d'acquisition 32, 33, en vue de désigner entre quel conducteur ligne LI à L3 et quel conducteur colonne FI à F3 était connecté un point photosensible PI à P9 éclairé à un instant donné par le crayon optique 15 (montré à la figure 1) . Le potentiel d'une ligne LI à L3 correspondant au potentiel qui est appliqué à l'entrée positive "+" de l'amplificateur GLl à GL3 auquel ce conducteur en ligne est relié, l'entrée positive "+" de chacun des amplificateurs GLl à GL3 peut être reliée, soit à un générateur d'impulsions ligne 42 qui délivre des impulsions SL de tension positive par rapport à la masse, soit reliée à une source de tension 45 continue qui délivre une tension positive par rapport à la masse, c'est-à-dire, par rapport au potentiel des colonnes FI à F3.. A cette fin, chaque entrée positive "+" des amplificateurs GLl à G13 est reliée d'une part au générateur d'impulsions ligne 42 par l'intermédiaire d'un interrrupteur d'impulsions ligne IL1 à IL3, et reliée d'autre part à la source de tension continue 45 par l'intermédiaire d'un autre interrupteur IV1 à IV3 ; au niveau d'un amplificateur GLl à GL3, seulement l'un ou l'autre de ces interrupteurs étant rendu "passant" à un même instant.
Les interrupteurs IL1 à IL3 sont constitués par des transistors MOS, et sont commandés respectivement par une sortie Ul, U2, U3 d'un registre à décalage ligne 46, de sorte à relier successivement les conducteurs ligne LI, L2, L3 au générateur d'impulsions ligne 42, cette succession s'opérant sous la commande de signaux de décalage ligne SDL qui sont appliqués à une entrée de commande de décalage 47 du registre à décalage 46.
Les autres interrupteurs IV1 à IV3 également reliés aux entrées positives " + " des amplificateurs GLl à GL3 sont également des transistors MOS , et sont commandés simultanément par un signal de tension continue VSG qui est établi en même temps qu'est établie la fonction "tablette graphique" .
Dans cette configuration, quand c'est la fonction "lecteur de documents" qui est en cours, une impulsion de tension SL délivrée par le générateur d'impulsions ligne 42 est appliquée à l'entrée positive de l'amplificateur GLl, et cette impulsion positive se retrouve sur l'entrée négative "-" de cet amplificateur, c'est-à-dire sur le conducteur ligne LI, de sorte que limpulsion SL est appliquée à tous les points photosensibles PI à P3 reliés à ce conducteur ligne . Comme il est expliqué plus en détail à la figure 4 relative au fonctionnement en mode lecteur de documents, il résulte de l'application de cette impulsion ligne SL une injection de charges sur chacun des conducteurs colonne FI à F3, ces charges correspondant chacune aux charges stockées dans les zones A des points photosensibles PI à P3. Les signaux que constituent ces charges sont présents à la sortie des amplificateurs GFl à GF3 sous forme de tension, et ces signaux sont injectés dans le registre d'acquisition colonnes 32. Les condensateurs d'intégration CFl à CF3 montés sur les amplificateurs GFl à GF3 sont ensuite court-circuités, et le générateur d'impulsions ligne 42 est relié à un conducteur ligne suivant L2 auquel est également appliquée une impulsion ligne SL qui conduit à injecter sur chacun des conducteurs colonne FI à
F3 un signal charge correspondant aux charges accumulées au point A des points photosensibles P4 à P6. Le registre d'acquisition colonne 32 ayant été préalablement vidé et les charges qu'il contenait transférées vers une mémoire principale comme il a été précédemment mentionné, le registre d'acquisition colonne 32 peut être à nouveau chargé par les charges contenues au point A des points photosensibles P4, P5, P6, comme dans l'exemple précédent ; et le même cycle est reconstitué pour le troisième conducteur ligne L3 et ainsi de suite jusqu'à lecture de tous les points photosensibles de toutes les lignes de la matrice ; les signaux correspondant à l'image entière du document à lire étant délivrés en sortie SF1 du registre d'acquisition colonne 32, ils peuvent être mémorisés dans une mémoire principale. Pour le fonctionnement en mode tablette graphique, tous les interrupteurs IL1 à IL3 reliés aux entrées positives "+" des amplificateurs ligne GLl à GL3 sont à l'état ouvert, et. les interrupteurs de tension continue IV1 à IV3 sont tous à l'état fermé, c'est-à-dire que toutes les entrées positives "+" dés amplificateurs ligne GLl à GL3 sont reliées à la polarité positive V+ de la tension continue délivrée par la source de tension continue 45. Dans ces conditions, toutes les premières diodes Da sont polarisées en direct, c'est-à-dire qu'on retrouve aux différents points A une même tension que la tension délivrée par la source de tension continue 45, au seuil près de la diode Da. Par contre, la seconde diode Db de chaque point photosensible PI à P9 reste polarisée en inverse et, si elle est éclairée, elle engendre des charges qui circulent sur le conducteur ligne et sur le conducteur colonne entre lesquels est relié le point photosensible PI à P9 situé dans la surface élémentaire Sel à Sen éclairée par le crayon optique 15.
Par exemple, si le crayon optique éclaire la surface élémentaire Se6, c'est-à-dire le point photosensible P6, la zone A de ce dernier est à un potentiel positif voisin de celui délivré par la source de tension continue 45. Par suite, la seconde diode photosensible Db est polarisée en inverse et délivre des charges et un courant représenté par une flèche 50 circule sur la ligne L2 et la colonne F3 en traversant le point photosensible P6, c'est-à-dire en passant par les diodes Da, Db de ce dernier. Il en résulte une variation de tension en sortie OF3 du troisième amplificateur colonne GF3 (diminution de tension) et, simultanément, une variation de tension à la sortie OL2 du second amplificateur ligne GL2 (augmentation de tension) ; ces variations de tension constituant des signaux qui permettent de distinguer le second conducteur ligne L2 et le troisième conducteur colonne F3 des autres conducteurs ligne et des autres conducteurs colonne, et par suite de déterminer que la surface élémentaire Se6 a été désignée ou éclairée par le crayon optique 15. A supposer que le pinceau de lumière 16 fourni par le crayon optique 15 (représenté sur la figure 1) éclaire simultanément plusieurs surfaces élémentaires contiguës, il y aura simultanément des signaux délivrés par des conducteurs en ligne contigus et par des conducteurs en colonne contigus, de sorte qu'il est possible de déterminer une zone centrale éclairée.
Dans le cas où c'est une courbe qui est décrite sur la surface photosensible 5, il y a successivement plusieurs points photosensibles PI à P9 qui sont éclairés, mais pour chacun d'entre eux, c'est uniquement entre le conducteur ligne LI à L3 et le conducteur colonne FI à F3 entre lesquels le point photosensible est connecté qu'existe une simultanéité dans les signaux délivrés ; cette simultanéité devant être respectée ou repérée, lors de l'acquisition et du transfert de ces signaux, vers les mémoires principales d'une unité centrale de traitement (non représentée) . Aussi les valeurs contenues en sortie OLl à
OL3 de tous les amplificateurs ligne GLl à GL3 d'une part, et d'autre part, les valeurs présentes en sortie OF1 à OF3 de tous les amplificateurs colonne GFl à GF3 sont chargées simultanément dans le registre d'acquisition ligne 33 pour les amplificateurs ligne GLl à GL3, et dans le registre d'acquisition colonne 32 pour les amplificateurs colonne GFl à GF3. Cette opération de chargement ayant été effectuée, tous les condensateurs d'intégration CLl à CL3 et CFl à CF3 sont décharges
I' c'est-à-dire court-circuités par les interrupteurs de remise à zéro qui sont eux-mêmes commandés par les seconds signaux de remise à zéro V2. RAZ. Tous les amplificateurs ligne et colonne GLl à GL3 et GFl à GF3 sont alors prêts à nouveau à intégrer le courant qui éventuellement est injecté dans le conducteur ligne LI à L3 où le conducteur colonne FI à F3 auxquels ces amplificateurs sont reliés ; on rappelle que le courant qui a un instant donné circule à la fois sur un conducteur ligne LI à L3 et un conducteur colonne FI à F3 correspond à la photocharge engendrée par la seconde diode Db du point photosensible PI à P9 qui est éclairé à cet instant donné et qui 5 est situé à l'intersection de ce conducteur ligne et de ce conducteur colonne, et en quelque sorte la reconnaissance du conducteur ligne LI à L3 donne la coordonnée "Y" et la reconnaissance du conducteur colonne donne la coordonnée "X" .
Pendant le temps où les amplificateurs ligne et lOZ- colonne GLl à GL3 et GFl à GF3 sont aptes à intégrer le courant qui leur est injecté, les données ou signaux contenus dans les registres d'acquisition 32, 33 peuvent être transférés vers des mémoires principales : ceci est accompli en appliquant simultanément aux deux registres d'acquisition 32, 33 les mêmes 5 impulsions de commande de transfert ST délivrées par le générateur de signaux de transfert 40. Ces signaux de transfert ST sont délivrés à une fréquence par exemple de 1 MHz : dans ces conditions, en supposant que la matrice 2 soit une matrice de par exemple 4 millions de points photosensibles formés à 0 l'aide de 2 000 conducteurs ligne et 2 000 conducteurs colonne, le transfert simultané des 2 000 données stockées dans le registre d'acquisition ligne 33 et 2000 données stockées dans le registre d'acquisition colonne 32, est effectué dans un temps de 2 millisecondes . Si les côtés d'une surface élémentaire Sel à 5 Se9 ont une même longueur 11 de l'ordre de 100 micromètres par exemple, et que d'autre part la vitesse de déplacement d'un pinceau lumineux sur la surface photosensible 5 soit de l'ordre de 3 à 4 cm par seconde, le temps qui s'écoule entre le début de l'éclairement d'une surface élément Sel à Se9 et l'instant où 0 cette surface élémentaire a été entièrement éclairée est largement supérieur au temps de transfert des données ci-dessus mentionné, de sorte que l'acquisition des données relatives à une image complète de la surface photosensible 5 peut être effectuée pendant le temps nécessaire à traverser une surface 5 élémentaire . Dans l'exemple non limitatif représenté à la figure 3 , les surfaces actives Sal à Sa9 des points photosensibles PI à P9 sont largement inférieures aux surfaces élémentaires Sel à Se9.
Par le terme largement inférieures nous entendons définir que ces surfaces actives Sal à Sa9 sont plus petites que les surfaces élémentaires Sel à Se9 non seulement pour éviter des courts -circuits entre des points photosensibles adjacents comme c'est le cas dans la pratique, mais suffisamment inférieures pour en outre projeter une image dans des conditions satisfaisantes, comme il a été expliqué en référence à la figure
1 ; la surface active Sal à Sa9 d'un point photosensible pi à p9 correspondant à la section de l'élément photosensible que comporte ce dernier, c'est-à-dire généralement à la surface de croisement entre les conducteurs ligne Ll à L3 et les conducteurs colonne Fl à F3 et qui est donnée par la largeur de ces conducteurs .
Les figures 4a à 4c illustrent le fonctionnement de la matrice photosensible 2 dans le mode lecteur de documents qui a été expliqué en référence à la figure 3. L figure 4a, montre l'application au premier conducteur ligne Ll d'une impulsion ligne SL, délivrée par le générateur d'impulsions ligne 42 , de sorte à illustrer particulièrement le fonctionnement du second point photosensible P2 ; - la figure 4b représente les variations de potentiel
VA dans la zone A du second point photosensible P2, situé à l'intersection du conducteur en ligne Ll et du conducteur colonne F2 ;
- la figure 4c illustre la corrélation dans le temps entre les charges Q délivrées par le point photosensible P2 et l'application des impulsions ligne SL. Il est à noter que, à la figure 4c, sont représentées seulement des charges engendrées par eclairement, et ne sont pas représentées des charges qui peuvent circuler sur les conducteurs colonnes Fl à F3 par suite uniquement des variations de tension appliquées aux points photosensibles .
A la figure 4a, à un instant tO, débute une impulsion ligne SL qui atteint une amplitude VO, cette amplitude VO est conservée jusqu'à un instant t3. La figure 4b montre qu'avec le début de l'impulsion SL, la tension Va dans la zone A croît, depuis l'instant tO, pour atteindre une valeur sensiblement égale à la valeur VO à un instant t2 qui précède l'instant t3. La figure 4c montre qu'une quantité de charge Q circule sur la lO'i colonne F2, charge qui est engendrée par le second point photosensible P2 à un instant tl compris entre l'instant tO et l'instant t2 ; cet instant tl correspondant au moment où la première diode Da passe en polarisation directe. A l'instant t3, l'impulsion SL appliquée au conducteur ligne Ll (figure 4a)
15 passe de la valeur VO à zéro de sorte que les deux diodes Da et
Db sont polarisées en inverse et se comportent comme des capacités ; on note que la tension Va au point A (figure 4b) est passée à une valeur VI sensiblement égale à la moitié de VO, ce qui confirme que les deux diodes Da et Db sont polarisées en
20 inverse. Aussi à partir de l'instant t3, des charges peuvent être stockées dans la zone A, engendrées par l'éclairement du point photosensible P2. L'accumulation des charges conduit à une diminution de la tension VA dans la zone A (comme représenté à la figure 4b) . A l'instant t4, une seconde impulsion ligne SL,
25 appliquée au premier conducteur ligne Ll, engendre une variation de la tension VA (figure 4b) : la tension VA croît pour atteindre à un instant t5 une valeur Vd à laquelle la première diode Da repasse en direct d'où il résulte l'injection d'une seconde charge Q sur la seconde colonne F2 ; ce cycle
30 étant répété d'une même manière tant que dure la lecture d'un document. Un fonctionnement semblable est obtenu pour tous les points photosensibles PI à P9 de la matrice photosensible 2, par application des impulsions ligne SL à chacun des conducteurs en ligne Ll à L3, successivement, ceci pendant le" temps Tl compris entre deux Impulsions de signaux ligne SL appliqués à un même conducteur ligne .
Les figures 5a à 51 illustrent le fonctionnement de la matrice photosensible 2 dans le cas du fonctionnement en tablette graphique .
En supposant qu'à partir d'un instant tO on éclaire uniquement un point photosensible, le second point photosensible P2 par exemple, cet eclairement est illustré sur la figure 5a par un créneau qui débute à l'instant tO . Les figures 5b et 5f montrent respectivement qu'à l'instant tO débute la circulation d'un courant I sur le premier conducteur ligne Ll et sur le second conducteur colonne F2 ; les figures 5c, 5d, 5e , 5g, montrent qu'aucun courant ne circule sur les autres conducteurs ligne et conducteurs colonne quand seul le second point photosensible P2 est éclairé . La figure 5h illustre une variation de tension de sortie V . OLl engendrée à la sortie du premier amplificateur ligne GLl par l'intégration du courant IL1 ; et la figure 5i montre une variation de tension de sortie V . OF2 engendrée à la sortie du second amplificateur colonne GF2 par le courant colonne IF2.
La figure 5j montre qu'à un instant t2 le signal de commande de chargement SC est appliqué aux registres d'acquisitions 32 , 33 , afin de charger dans ces derniers les signaux qui correspondent aux tensions de sortie des amplificateurs GLl à GL3 et GFl à GF3. Du fait que seul le second point photosensible P2 est éclairé, seules sont modifiées les tensions de sortie V . OLl et V . OF2 (figures 5h et 5i) qui correspondent respectivement au premier amplificateur ligne GLl et au second amplificateur colonne GF2 ; les signaux ainsi chargés étant les niveaux de tension VS1 , VS2 que comportent, à l'instant t2 , les tensions de sortie V . OLl et V . OF2 (figures 5h et 5i) .
La figure 5k illustre l'application du second signal de remise à zéro V2. RAZ, à un instant t3 qui suit la fin du signal SC de commande de chargement ; le second signal de remiser- à zéro V2. RAZ sert à court -circuiter tous les condensateurs d'intégration CLl à CL3 et CFl à CF3, de sorte à préparer tous les amplificateurs intégrateurs ligne et colonne GLl à GL3 et GFl à GF3 à intégrer un éventuel courant sur une ligne ou une colonne, au cours d'un cycle suivant. Le cycle suivant débute à un instant t4, correspondant à la fin du signal V2.RAZ, à partir duquel sont répétées les opérations ci-dessus décrites . On voit que dans ce fonctionnement les amplificateurs intégrateurs GLl à GL3 , chacun relié à un conducteur en ligne Ll! à; Eî, et les amplificateurs colonne GFl à GF3 chacun relié à un conducteur colonne Fl à F3, remplissent une fonction de détecteur de courant.
En supposant que le fonctionnement en mode tablette graphique ait débuté avant le premier instant tO, le cycle de fonctionnement qui vient d'être expliqué a donc déjà eu lieu, c'est-à-dire que les données ont déjà été transférées dans les registres d'acquisition 32, 33. Les données ou signaux contenus dans les registres d'acquisitions 32, 33 sont transférés vers les mémoires principales durant un temps de transfert T2 compris entre la fin d'un signal de commande de chargement SC et le début du signal de commande de chargement SC suivant, comme représenté à la figurée 5j . Ce transfert des données contenues dans les registres d'acquisitions 32, 33 est opéré en appliquant, durant les temps de transfert T2, les impulsions de transfert ST (représentées à la figure 51) simultanément aux deux registres d'acquisitions 32, 33.
Les figures 6a et 6b sont des coupes latérales selon deux directions orthogonales, qui montrent, à titre d'exemple non limitatif et de manière schématique, une première forme de réalisation d'une matrice photosensible 2 conforme à l'invention.
La matrice photosensible 2 est formée sur un substrat 3 transparent, par exemple en verre ou encore en quartz. Sur le substrat 3 est déposée une couche 61 en un matériau électriquement conducteur, opaque à la lumière, en chrome ou molybdène par exemple . Cette couche conductrice 61 est gravée de sorte à constituer les conducteurs colonne Fl à F3. Il est à noter que les conducteurs colonne étant opaques, ils peuvent constituer les écrans 12 montrés sur la figure 1 , et qui sont disposés entre le substrat et les points photosensibles PI à Pn . La couche conductrice 61 est recouverte, après gravure, par un empilement 60 de plusieurs couches semiconductrices 62 , 63, 64, 65, 66 destinées à constituer les première et seconde diodes Da et Db disposées l'une au-dessus de l'autre ; ces deux diodes Da, Db étant dans l'exemple non limitatif décrit toutes les deux des photodiodes : on trouve d'abord au-dessus de la couche conductrice 61, une couche 62 de silicium amorphe hydrogéné, dopé avec une impureté de type P ; puis au-dessus de la couche 62 en silicium dopé P on trouve une couche 63 en silicium amorphe hydrogéné intrinsèque ; ensuite au-dessus de la couche 63 de silicium amorphe intrinsèque , on trouve une couche de silicium amorphe hydrogéné 64 dopé avec une impureté de type N, du phosphore par exemple . On a ainsi déposé les couches semiconductrices à partir desquelles sont constituées les secondes diodes Db ; la troisième couche semiconductrice 64 formée en silicium amorphe hydrogéné dopé avec une impureté de type N étant commune également aux premières diodes Da . On trouve ensuite, au-dessus de cette troisième couche semiconductrice 64 de silicium dopé N, une couche 65 en silicium amorphe hydrogéné intrinsèque, puis enfin est déposée une couche 66 en silicium amorphe hydrogéné dopé avec une impureté de type P, du bore par exemple .
Les cinq couches semiconductrices 62 , 63, 64, 65, 66 sont ensuite gravées selon un motif d'ilôts . Au-dessus de la dernière couche 66 en silicium amorphe dopé P, est déposée une couche 67 en un matériau électriquement isolant, et transparent, en nitrure de silicium par exemple . De manière classique, des ouvertures sont réalisées dans cette dernière couche isolante 67, au-dessus des premières diodes Da, de sorte à mettre en contact ces dernières avec une couche 70 en matériau électriquement conducteur et transparent, en oxyde d'indium-étain (ITO) par exemple, cette couche conductrice 70 étant gravée pour constituer les conducteurs en ligne Ll à L3.
Il peut être déposée en outre, au-dessus de la couche 70, après que cette dernière ait été gravée pour constituer les conducteurs en ligne Ll à L3, une couche isolante transparente 71 en nitrure de silicium par exemple dont le rôle est de réaliser une protection mécanique, et qui permet ainsi éventuellement, de remplacer la glace ou écran transparent 9 de protection placé au-dessus de la surface photosensible 5 (montré sur la figure 1) .
Il est possible, en outre, d'utiliser le substrat 3 de la matrice photosensible 2, pour réaliser l'une des cloisons, la première cloison 21 par exemple, du dispositif d'affichage à cristaux liquides 20 montré sur la figure 1. Il suffit à cet effet de déposer une couche électriquement conductrice 73 et transparente, en oxyde d'indium-étain (ITO) par exemple, sur une face 72 du substrat 3 qui est opposée aux diodes Da, Db ; cette couche conductrice transparente constituant par exemple l'électrode de surface pleine que comporte de manière classique un dispositif d'affichage à cristaux liquides .
La figure 7 est une vue en perspective qui montre schématiquement et partiellement, la matrice photosensible 2 dans une autre forme de réalisation. Cette nouvelle forme de réalisation présente l'avantage, par rapport à la forme de réalisation montrée aux figures 6a, 6b, d'exiger moins d'opérations de masquage et de gravure.
Dans l'exemple non limitatif représenté à la figure 7, la couche électriquement conductrice 61 a été déposée sur le substrat 3 puis gravée de sorte à constituer les conducteurs colonne Fl, F2. Sur les conducteurs colonne, sont ensuite déposées .les 5 couches semiconductrices 61 à 65 qui forment un empilement 60 destiné à constituer les diodes superposées Da et Db. Ensuite, au-dessus de l'empilement 60 de couches semiconductrices, on dépose directement la couche électriquement conductrice supérieure 70, transparente, destinée à être gravée pour former les conducteurs ligne Ll à L3. On grave ensuite simultanément la couche électriquement conductrice 70 supérieure et l'empilement 60 de couches semiconductrices, de sorte que l'empilement 60, après gravure, constitue des bandes 60a situées sous les conducteurs ligne Ll, L2 et ayant par conséquent une même forme et une même surface que ces conducteurs Ll, L2. Dans cette forme de réalisation où l'empilement 60 de couches semiconductrices n'est pas gravé en forme d'ilôts mais gravé d'une même manière que les conducteurs ligne Ll, L2, les points photosensibles PI, P2, P4, P5 qui sont ainsi réalisés sont situés à l'intersection des conducteurs en ligne Ll, L2 et des conducteurs en colonne Fl, F2. La surface active Sal, Sa2, Sa4, Sa5 (représentée par une surface hachurée sur la figure 7) des points photosensibles PI, P2, P4, P5, est constituée uniquement par la surface d'intersection des conducteurs en ligne et des conducteurs en colonne Ll, L2, Fl , F2. C'est-à-dire que les diodes Da et Db superposées ne sont constituées qu'entre les surfaces de "croisement des conducteurs ligne et colonne, du fait notamment que c'est uniquement dans le volume situé sous les surfaces actives Sal, Sa2 , Sa4, Sa5 qu'est établi un champ électrique suffisant. Par suite la résistance présentée par des zones Z situées entre deux points photosensibles adjacents et situés sous un même conducteur ligne (les points photosensibles PI et P2 par exemple) , est grande et ces points photosensibles ne sont pas court-circuités . Bien entendu cette technique est rendue possible par le fait que les surfaces actives Sal à Sa9 ont une surface "largement inférieure" à la surface d'une surface élémentaire Sel à Se9.

Claims

REVENDICATIONS
. 1. Dispositif de visualisation et d'écriture comportant, un générateur d'images (7, 20) , un crayon optique (15) , une surface .d'écriture (5) , caractérisé en ce qu'il comporte une matrice (2) de points photosensibles (PI à P9) et en ce que le crayon optique (15) émet un rayonnement de lumière (16), la surface d'écriture (5) étant constituée par une surface photosensible (5) de la matrice (2) photosensible, la matrice (2) étant placée devant le générateur d'images (7, 20) de manière que l'image produite par la générateur d'images (7, 20) soit visible à travers la matrice (2) photosensible .
2. Dispositif de visualisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur d'images (7, 20) est du type matriciel.
3. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface photosensible (5) est partagée en une pluralité de surfaces élémentaires (Sel à Se9) comportant chacune un point photosensible (PI à P9) , chaque point photosensible comportant une surface active (Sal à Sa9) largement inférieure à une surface élémentaire Sel à Se9.
4. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une source de lumière (7, 25) destinée à éclairer un document (10, 10a) situé au-dessus de la matrice (2) photosensible, en vue d'utiliser en outre la matrice (2) photosensible pour lire le document (10, 10a) .
5. Dispositif de visualisation selon la revendication 4, caractérisé en ce que la source de lumière (25) est située à l'opposé de la matrice (2) photosensible par rapport au document (10a) à lire.
6. Dispositif de visualisation selon la revendication 4, caractérisé en ce que la source de lumière (7) est située à l'opposé de la matrice (2) photosensible par rapport au générateur d'images (20) .
7. Dispositif de visualisation selon la revendication 4, caractérisé en ce que la source de lumière (7) est constituée par un générateur d'images .
8. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications précédentes, la surface photosensible (5) étant partagée en surfaces élémentaires (Sel à Se9) comportant chacune un point photosensible (PI à P9) , la matrice (2) £L comportant un réseau de conducteurs en ligne (Ll à L3) et un réseau de conducteurs en colonne (Fl à F3) , chaque point photosensible (PI à P9) étant connecté entre un conducteur ligne (Ll à L3) et un conducteur colonne (Fl à F3) , caractérisé en ce que le dispositif de visualisation d'écriture (1) comporte en 5 outre des moyens (Da, Db, GLl, GFl , 45, 32 , 33) pour distinguer le conducteur (Ll à L3) et le conducteur colonne (Fl à F3) entre lesquels est connecté un point photosensible (PI à P9) situé dans une surface élémentaire Sel à Se9 éclairée par le crayon optique (15) .
9 - Dispositif de visualisation selon la revendication 8 , caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif d'adressage (46, 42) et un dispositif de lecture (32) permettant d'utiliser la matrice (2) dans un mode de fonctionnement en lecteur de documents .
10. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications précédentes , caractérisé en ce que chaque point photosensible (PI à P9) comporte un premier et un second éléments (Da, Db) montés en série, un premier élément (Da) constituant un moyen de commutation et le second élément (Db) étant un élément photosensible .
11. Dispositif de visualisation selon la revendication
10, caractérisé en ce que le premier élément (Da) est une diode .
12. Dispositif de visualisation selon la revendication
11, caractérisé en ce que la diode (Da) formant le premier élément est un élément photosensible .
13. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le second élément (Db) est une diode.
14. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le second élément
(Db) est une photorésistance.
15. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (45, IV1 à IV3) pour polariser en direct la diode (Da) formant le premier élément.
16. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque point photosensible (PI à P9) comporte deux diodes (Da, Db) montées en série avec des sens de conduction opposés, au moins une des diodes (Db) étant photosensible.
17. Dispositif de visualisation selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (45, IV1 à IV3) pour polariser les deux diodes (Da, Db) de sorte qu'une première diode (Da) soit polarisée en direct et que l seconde diode (Db) soit polarisée en inverse, au moins la seconde diode (Db) étant photosensible.
18. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un écran (12) opaque à la lumière est interposé entre les points photosensibles (PI à P9) et le générateur d'images (7, 20) .
19. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matrice photosensible (2) comporte un substrat (3) portant un empilement (60) de couches semi- conductrices (62, 63, 64, 65, 66) disposées entre des conducteurs en colonne (Fl à F3) et des conducteurs en ligne (Ll à L3) de manière à former une structure dont une face opposée au substrat (3) constitue la surface photosensible (5) , et en ce qu'une couche isolante et transparente (71) est déposée sur la surface photosensible (5) .
20. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matrice photosensible (2) comporte un substrat (3) portant un empilement (60) de couches se i- conductrices (62, 63, 64, 65, 66) disposées entre des conducteurs en colonne (Fl à F3) et des conducteurs en ligne (Ll à L3) , l'empilement (60) de couches semi- conductrices étant gravé de sorte à constituer des bandes (60a) situées chacune sous chaque conducteur ligne (Ll à L3) et obtenues par une gravure simultanée des conducteurs en ligne
10. (Ll à L3) et de l'empilement (60) de couches semi-conductrices .
21. Dispositif de visualisation selon l'une des revendications précédentes, le générateur d'images (20) étant constitué par un dispositif d'affichage à cristaux liquides (20) , la matrice photosensible (2) comportant un substrat (3)
15 transparent, est caractérisé en ce que le substrat (3) constitue en outre une cloison (21) du dispositif d'affichage (20) .
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