Brevet FR2147814A1 — publié le 19730316

La présente invention concerne un procédé de lecture à sortie d information série de documents mémoires supportant une information alumineuse0 On contact les registres à décalage à transfert de charge dont les éléments mémoires sont constitués par une plage métallique portant un contact et déposée sur une couche isolante, par exemple en silice, recouvrant une face d'une plaquette semi-conductrice monocristalline, par exemple en silicium, portant elle aussi un contact. Dans de tels registres mémoires les informations sont introduites par des positions d'entrEes, positions qui comportent à leur voisinage une jonction, permettant d'inscrireles informations. Les informations sont ensuite décalées par transfert de charge d'un élément à l'autre jusqu'8 leur mise en place dans la mémoire, puis décalées de nouveau de proche en proche vers la sortie pour leur lecture et leur utilisation. De tels registres à décalage ne peuvent accomplir toutes les fonction. En particulier, si l'on veut lire un ensemble de compo sants ayant enregistré une information lumineuse (écriture, pellicule photographique, hologramme, etc...) on doit, par exemple transmettre le contenu de ces informations en parallèle dans le registre à décalage, par l'intermédiaire de portes associées à chacun des photorécepteurs e De tels agencements entratnent un certain nombre d'inconvénients z ils nécessitent un grand nombre de liaisons, ils présentent des capacités parasites importantes et gtnantes. La réalisation sur un mtme bloc semi-conducteur de 1'élément photosensible, de la porte et de l'élément mémoire est difficile et compliquée. Un des buts de la présente invention est notamment de pallier ces inconvénients. Dans l'état actuel de la technique, la présente invention fait usage pour sa réalisation, de mosarquesd'éléments photodétecteurs à mémoire qui font l'objet de la demande de brevet n0 71. 28 078 déposée simultanément par la demanderesse. Le procédé, selon la présente invention, de lecture à sortie d'information série, de documents mémoire supportant une informatlon lumineuse, destiné notamment à la lecture de mémoires holographiques, est caractérisé en ce que on projette optiquement l'informa tion sur des éléments photorécepteurs à mémoire d'une matrice constituée par un ensemble répétitif de cellules comportant chacune un élément photorécepteur à mémoire suivi en série d'au moins un élément mémoire intermédiaire, chaque élément photorécepteur recevant un fragment d'information, puis, à l'intérieur de chaque cellule, on fait glisser le fragment d'information inscrit dans le photorécepteur à mémoire d'abord au premier élément mémoire intermédiaire de ladite cellule, puis aux suivants jusqu'au dernier desdits éléments à mémoire de ladite cellule, pui-s, à partir dudit dernier élément mémoire intermédiaire de chaque cellule on fait glisser le fragment d'information inscrit dans ledit dernier élément mémoire de chaque cellule dans la mémoire du photorécepteur à mémoire de la cellule suivante et de là, de proche en proche, d'un élément mémoire à un autre jusqu'au dernier élément mémoire de la matrice sur lequel on effectue la lecture des différents fragments d'information, les uns après les autres à mesure qu'ils se présentent. Pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, on emploie avantageusement comme matrice, une mosaïque monolithique élaborée dans un bloc semi-conducteur monocristallin comportant un contact, ledit bloc étant recouvert d'une pellicule isolante translucide et chaque élément mémoire de ladite matrice comportant sur la pellicule isolante au moins une électrode conductrice sur laquelle a été créé un contact, les électrodes extérieures des éléments photoconducteurs à mémoire, au moins, étant translucides. Par une première polarisation électrique appliquée sur les électrodes translucides des éléments photoconducteurs à mémoire, on créé dans lesdits éléments photorécepteurs à mémoire une zone désertée des porteurs majoritaires, la polarisation des autres éléments à mémoire étant voisine de zéro. Puis par projection optique, on charge l'information dans lesdites zones désertées par les porteurs majoritaires desdits éléments photoconducteurs à mémoire. Puis, par une seconde polarisation électrique d'une amplitude plus importante que celle de la première polarisation et de même signe que celle-ci et appliquée sur les premiers éléments intermédiaires de chaque cellule, la première polarisation étant maintenue sur les électrodes translucides des éléments photoconducteurs à mémoire, on fait glisser dans la zone désertée par les porteurs majoritaires desdits éléments intermédiaires à mémoire, la charge# contenue dans la zone désertée des porteurs majoritaires des éléments photoconducteurs à mémoire. Puis on annule la première polarisation électrique et, on ramène la seconde polarisation à une valeur proche de la valeur de la première polarisation électrique. Puis par une troisième polarisation électrique d'une amplitude égale à l'amplitude de la deuxième polarisation électrique appliquée à l'électrode de l'élément de mémoire suivant, on fait glisser la charge contenue dans l'élément mémoire intermédiaire dans ledit élé mentjmemoire suivant Puis on ramène la valeur de la polarisation de l'élément intermédiaire au voisinage de zéro et la valeur de la troisième polarisation à la valeur de la première polarisation. En appliquant ainsi un nombre de polarisatior#d'amplitude importante, au maximum égal au nombre d'éléments mémoires, on fait glisser l'information de proche en proche jusqu'à la sortie de la matrice et on ramène toutes les tensions au voisinage de zéro. Ainsi par l'utilisation dans un tel registre de photodétecteurs recevant l'information tantôt sous forme optique, tantôt par transfert de charge, on dispose d'un registre comportant des entrées parallèles et une sortie série. La lecture des informations contenues dans chacun des éléments qui constituent la décade se fait séquentiellement à une extrémité du registre. Ce registre permet de se dispenser des portes qui, dans les ensembles classiques, permettent la sortie séquentielle des informations. On évite ainsi un très grand nombre de connexions et on peut atteindre une densité d'éléments beaucoup plus importante et disposer ainsi de registres fiables, faciles à réaliser. Jusqu'# présent, les mosaïques de lecture comportaient, les uns à côté des autres, outre les cellules de détection, les circuits électroniques, mémoires et portes, qui prenaient énormément de place en eux-mêmes et obligeaient, de plus, à disposer de documents, par exemple de photographies, d'enregistrement de données sur lesquelles beaucoup dé place était perdue. L'idéal serait que la mosai- que de lecture n'ait que des éléments de réception. La présente invention constitue un grand pas vers l'obtention de cet idéal. L'électronique de sortie, mémoires et portes ne tient plus pratiquement de place sur le circuit; les rangées de cellules peuvent être disposées les unes à côté des autres sur le bloc mémoire. Corrélativement, on pourra avoir sur les composants d'enregistrement de données, par exemple des pellicules photographiques, une densité d'information beaucoup plus grande. Il est à noter que de tels registres sont rapides : ils permettent la sortie d'une iformation (un bit) pour une fraction de microseconde. La rapidité du système est, en fait, fonction de l'amplificateur de lecture. La présente invention concerne également un agencement permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans lequel, les cellules de la matrice comportent chacune trois éléments à mémoire dont le premier, au moins, est photorécepteur, les plages conductrices translucides des éléments photorécepteurs à mémoires des différentes#cellules étant reliées électriquement entre elles, les électrodes extérieures de tous les éléments médians à mémoire des différentes cellules étant reliés électriquement entre eux et les électrodes extérieures de tous les derniers éléments des différentes cellules étant reliées électriquement entre eux. Un tel agencement est avantageusement réalisé sur un bloc de silicium monocristallin portant une pellicule de silice, les plages conductrices translucides étant en silicium. Les éléments sont disposés en colonnes et sont avantageusement réalisés tous de manière identique ce qui permettra de les réaliser tous simultanément. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, permettra de mieux comprendre en quoi consiste la présente invention et comment elle peut être réalisée. Les trois figures représentent une partie d'un registre à décalage selon la présente invention. Sur chacune des figures on a schématisé les zones désertées par les porteurs majoritaires à trois stades de l'entrée d'une information et de son transfert de l'élément récepteur à mémoire à l'élément mémoire suivant. La figure 1 représente la zone désertée au moment de l'entrée des informations par les photorécepteurs. La figure 2 et la figure 3 représentent le transfert de l'information à l'élément mémoire suivant. Sur les figures, on a représenté en 1 le bloc semi-conducteur monocristallin dans lequel le registre permettant de mettre en oeuvre l'invention est réalisé. Dans la description qui va suivre, on attribue à ce bloc le type de conduction N. Il est à remarquer que l'invention est tout aussi réalisable avec un bloc de type P, à condition d'inverser les polarités des tensions appliquées. Le matériau qui constitue ce bloc ou, au moins, la couche supérieure de celui-ci est photoconducteur pour des rayonnements ayant une longueur d'onde inférieure à une longueur d'onde donnée A0. Ce peut être par exemple du silicium dont le seuil est A0 =1,2 micromètre. Cette plaquette# est recouverte d'une pellicule isolante 2 d'une épaisseur de tordre du micron, translucide pour le rayonnement utilisé. Si le matériau employé est du silicium, cette pellicule peut avantageusement être en silice transparente. Sur les figures on a représenté en 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f une série de plages conductrices translucides, portant chacune une connexion, lesdites connexions étant désignées respectivement par 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f et correspondant à des éléments photoconducteurs à mémoire, désignés ci-dessous par a, b, c, d, e, f. Dans le cas d'un bloc de silicium et d'une pellicule de silice, on peut utiliser avantageusement une plage de silicium, matériau peu absorbant pour les rayonnements ayant une longueur d'onde inférieure à la valeur du seuil et voisine de celui-ci. On a représenté en 5 la connexion électrique au bloc semiconducteur. Le groupe des éléments a, b, c, d'une part et le groupe des éléments d, e, f, d'autre part constituent chacun une cellule du registre de décalage selon l'invention. Les éléments a et d qui rempliront tous deux la fonction de photorécepteurs sont reliés électriquement entre eux et aux autres photorécepteurs de la matrice. On a représenté par les flèches Fa et Fb les faisceaux lumineux qui parviennent à ces plages translucides. Les éléments b et e, éléments médians de stockage sont, de même reliés électriquement entre eux et aux autres éléments de stockage intermédiaires médians de la matrice, les éléments c et f, éléments avals de stockage sont de même reliés électriquement entre eux et aux autres éléments intermédiaires avals de la matrice. On dispose ainsi d'un registre à transfert de charges comportant deux cellules constituées par six éléments a, b, c, d, e, f, dont le transfert des charges en vue de la lecture se fait, par exemple, de a en b, de b en c, de c en d, etc... Lorsque la connexion 4 est reliée à une tension V1 négative par rapport à la tension VO à laquelle est porté le bloc semi-conducteur, il se crée une zone désertée par les porteurs majoritaires, zone symbolisée en 7a figure 1. L'information O ou 1 est alors inscrite dans l'élément a, suivant que lton éclaire, ou au contraire, que l'on empêche l'éclairement de la plage translucide de celui-ci par un faisceau lumineux Fa de longueur d'onde adéquate. Si l'élément a a été éclairé, une forte charge 6a est disponible entre 3a et 5; si l'élément a n'a pas été éclairé, la zone désertée en porteurs majoritaires a subsisté, mais la charge électrique positive 6a disponible est faible. Pour décaler l'information sur la position b, elle-même dépourvue d'information, on porte la plage 3b à une tension négative V2 plus éloignée de V0 que V1. On crée ainsi un puits de potentiel. Si les éléments a et b sont suffisamment proches l'un de l'autre, les deux zones désertées en porteurs majoritaires 7a et 7b se rejoignent comme il est représenté figure 2b et, en raison du puits de potentiel les charges positives, éventuellement stockées dans l'été ment a en 6a,glissent dans l'élément b, elles sont symbolisées en 6b figure 2. L'élément b est alors porteur de l'information précédemment stockée en a; l'élément a est libre pour recevoir une information venant de l'élément précédent non représenté sur la figure. On ramène le potentiel de 3a à la valeur VO et celui de 3b à la valeur V1. Les zones de charge d'espace à ce stade sont représentées figure 3. On a ainsi fait progresser les charges d'un élément au suivant dans la direction symbolisée par la flèche P, jusqu'# la cellule de sortie couplée à un amplificateur. En fait, les positions a et d et tous les éléments des positions de réception phot#oélectrique sont attaqués simultanément, soit optiquement lors de l'entrée des données dans la matrice, soit électriquement lors des décalages des données de proche en proche par transfert de charge, de même, tous les éléments de stockage médians d'une part, et tous les éléments de stockage avals d'autre part, sont attaqués simultanément par les signaux d'horloge. L'inscription des données dans la matrice se fait simultanément sur toutes les positions réceptrices. L'ensemble de lecture comprend une source lumineuse que l'on peut couper rapidement, par exemple un laser ou un système à cellule de Kerr, un document à lire, par exemple un hologramme sur pellicule photographique et le registre. Toutes les positions photoréceptrices étant à la tension V1 on éclaire la pellicule qui vient se former en image sur les éléments photorécepteurs selon l'invention. Ceux-ci enregistrent. Il est à remarquer que si les éléments intermédiaires de stockage sont réalisés comme les éléments photorécepteurs avec une plage conductrice translucide, on éclaire seulement un élément sur trois. Les données sont alors entrées dans la matrice, la fonction d'inscription des éléments photorécepteurs est terminée. Dans la suite du processus, les éléments photorécepteurs sont utilisés exclusivement comme éléments de stockage de charge au cours du transfert de celles-ci vers la sortie. On coupe alors le faisceau lumineux et on applique simultanément à tous les éléments médians de stockage de charge, le signal d'horloge de tension V2, puis on ramène sur les positions photodétectrices la tension au voisinage de VO, puis sur tous les éléments médians de stockage la tension appliquée à la valeur Vi. On a ainsi fait progresser toutes les charges du registre d'un élément au suivant. Un dispositif de lecture placé à la sortie du registre effectue la lecture des informations. Il est à remarquer que le registre selon l'invention dispose d'entrées en parallèle, permettant notamment de diminuer le nombre de connexions, et d'une sortie en série. Lorsque la totalité des charges des divers éléments de la décade a été transférée au dernier élément, on ramène le registre à zéro par annulation des tensions avant de porter de nouveau toutes les plages des positions photoréceptrices à la tension V1 pour créer des zones désertes et recommencer le cycle. Un tel registre permet la reconnaissance des caractères et la lecture de données inscrites sur plaques photographiques y compris celle des hologrammes et celle des mémoires holographiques. Ainsi, grâce à une séquence à la fois lumineuse et électrique, on dispose d'un système à décalage de photoréception et de mémoire. Dans les systèmes équivalents existant à ce jour, le récepteur photodétecteur et le registre mémoire sont deux dispositifs séparés réunis par une porte. Ainsi le système selon l'invention remplit une triple fonction. Il est à noter que ce système est rapide, et permet de sortir un élément d'information (bit) en une fraction de microseconde. Un tel registre peut avantageusement être réalisé en silicium monocristallin recouvert d'une pellicule de silice portant des plages translucides de silicium. La dimension des plages conductrices translucides est avantageusement comprise entre 10 et 50 micromètres, l'intervalle entre deux plages consécutives d'une même colonne de la matrice est avantageusement compris entre 2 et 5 micromètres. L'intervalle entre deux colonnes est favorablement entre 20 et 100 micromètres. Avec un tel dispositif, il est avantageux d'utiliser un rayonnement ayant une longueur d'onde comprise entre 800 et 1000 nanomètres. - REVENDICATIONS 1.- Procédé de lecture à sortie d'information série, de documents mémoires supportant une information lumineuse notamment pour lecture de mémoires holographiques caractérisé en ce que on projette optiquement l'information sur des éléments photorécepteurs à mémoire d'une matrice constituée par un ensemble répétitif de cellules comportant chacune un élément photorécepteur à mémoire suivi en série d'au moins un élément mémoire intermédiaire, chaque élément photorécepteur recevant un fragment d'information, puis, à l'intérieur de chaque cellule, on fait glisser le fragment d'information inscrit dans le photorécepteur à mémoire de ladite cellule, depuis ledit élément photorécepteur à mémoire d'abord au premier élément mémoire intermédiaire de ladite cellule puis aux suivants jusqu'au dernier desdits éléments à mémoire de ladite cellule, puis, à partir dudit dernier élément mémoire intermédiaire de chaque cellule on fait glisser le fragment d'information inscrit dans ledit dernier élément mémoire de chaque cellule dans la mémoire du photorécepteur à mémoire de la cellule suivante et de là, de proche en proche, d'un élément mémoire à un autre jusqu'au dernier élément mémoire de la matrice sur lequel on effectue la lecture des différents fragments d'information, les uns après les autres à mesure qu'ils se présentent 2.- Procédé de lecture selon la revendication 1 caractérisé en ce que la matrice étant une mosaïque monolithique élaborée dans un bloc semi-conducteur monocristallin comportant un contact, ledit bloc étant recouvert d'une pellicule isolante, translucide et chaque élément mémoire de ladite matrice comportant sur la pellicule isolante au moins une électrode conductrice sur laquelle a été créé un contact, les électrodes des éléments photoconducteurs à mémoire au moins, étant translucides, par une première polarisation électrique appliquée sur les électrodes translucides des éléments photoconducteurs à mémoire, on crée dans lesdits éléments photorécepteurs à mémoire, une zone désertée des porteurs majoritaires, la polarisation des autres éléments à mémoire étant voisine de zéro, puis par projection optique, on charge l'information dans lesdites zones désertées par les porteurs majoritaires desdits éléments photoconducteurs à mémoire, puis par une seconde polarisation électrique d'une amplitude plus importante que celle de la première polarisation, et de même signe que celle-ci et appliquée sur les premiers éléments intermédiaires à mémoire de chaque cellule, la première polarisation étant maintenue on fait glisser dans la zone désertée des porteurs majoritaires desdits éléments intermédiaires à mémoire la charge contenue dans la zone désertée des porteurs majoritaires des éléments photoconducteurs à mémoire, puis on annule la première polarisation électrique, puis on ramène la seconde polarisation à une valeur proche de la valeur de la première polarisation électrique, par une troisième polarisation électrique d'une amplitude égale à l'amplitude de la deuxième polarisation électrique appliquée à l'électrode de l'élément de mémoire suivant, on fait glisser la charge contenue dans l'élément de mémoire intermédiaire dans ledit élément de mémoire suivant, on ramène la polarisation de l'élément intermédiaire au voisinage de zéro, on ramène la valeur de la troisième polarisation à la valeur de la première polarisation, en appliquant ainsi un nombre de polarisations d'amplitude importante égal au nombre d'éléments mémoires, on fait glisser l'information jusqu'à la sortie de la matrice, et on ramène toutes les tensions au voisinage de zéro. 3.- Agencement permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les cellules de la matrice comportent chacune trois éléments à mémoire dont le premier au moins est photorécepteur, en ce que les plages conductrices translucides des éléments photorécepteurs à mémoire des différentes cellules sont reliées électriquement entre eux, en ce que les électrodes extérieures de tous les éléments médians à mémoire des différentes cellules sont reliés électriquement entre eux, en ce que les électrodes extérieures de tous les derniers éléments des différentes cellules sont reliées électriquement entre eux. 4.- Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matrice est en silicium, monocristallin portant une pellicule isolante en silice, sur laquelle les plages conductrices translucides des éléments photorécepteurs sont en silicium.