Brevet FR2155815A1 — publié le 19730525

La présente invention concerne une mosaïque de photodétecteurs fonctionnant en stockage de charge. Il est connu que les photodétecteurs du type p-n polarisés en inverse comportent une capacité située à la jonction entre les matériaux de différents types de conductivité p et n. Cette capacité provient de la charge d'espace stockée de chaque côté de la jonction. On la charge en appliquant une différence de potentiel convenable à ses bornes. Elle se décharge sous l'action d'un éclairement de la photodiode, puisque la lumière engendre un photocourant qui provoque la décharge. Il y a donc apparition d'un signal au moment de la recharge du photodétecteur, si celui-ci a été préalablement éclairé. C'est le mode de fonctionnement en stockage de charge. Il est habituel de constituer une mosaïque de photodétecteurs à l'aide de lignes et de colonnes conductrices en connectant les photodétecteurs à l'intersection des lignes et des colonnes. Les cathodes des photodétecteurs sont reliées à une source de tension positive par l'intermédiaire des lignes et les anodes des photodétecteurs peuvent être mises en liaison avec la masse par l'intermédiaire des colonnes. En disposant des interrupteurs entre chaque colonne et la masse et en les fermant et les ouvrant à volonté on peut assurer la charge ou l'absence de charge des capacités des photodétecteurs liés à ces colonnes. Des détecteurs de signaux placés à l'extrémité de chacune des lignes permettent l'exploitation des signaux en provenance des photodétecteurs. On détecte seulement les signaux sur les lignes où les photodétecteurs appartenant à la colonne interrogée ont été éclairés.Les détecteurs sont classiquement constitués par une résistance de détection connectée en série entre les photodétecteurs d'une ligne et la source de tension positive, et aux bornes de laquelle est connecté un dispositif de mesure de tension précédé généralement d'un amplificateur. Jusqu'à présent, la résistance de détection était de forte valeur afin que le signal en tension soit important. Il en résultait deux inconvénients d'abord la constante de temps présentée par cette résistance et la capacité du photodétecteur était très grande ce qui nécessitait une longue recharge de cette capacité. Ensuite, la capacité parasite entre les lignes avait pour effet de transmettre un signal d'une ligne à une autre. Par ailleurs dans les dispositifs conventionnels on associe à chaque photodétecteur une diode de commutation connectée en série entre la masse et le photodétecteur en sens inverse de ce dernier. Cette diode de commutation a pour rôle d'éviter le passage d'un photocourant parasite en direction d'autres photodétecteurs. En fait elle limite ce passage mais elle ne le supprime pas. Le dispositif selon la présente invention remédie à ces inconvénients. Dans celui-ci en effet il est possible de permettre une recharge plus rapide de la capacité de la photodiode, une réduction du passage des signaux de ligne à ligne et un arrêt du signal en direction du détecteur de courant. La présente invention a pour objet une mosaïque de photodétecteurs comportant des lignes et des colonnes conductrices à l'intersection desquelles sont connectés des photodétecteurs en série avec des diodes de commutation montées côté colonne, en sens inverse de celui des photodétecteurs, lesdites colonnes étant reliées chacune à la masse par l'intermédiaire d'éléments d'interruption et lesdites lignes étant reliées chacune à une source de tension par l'intermédiaire d'un détecteur de signaux, lesdits signaux étant produits par la recharge des photodétecteurs éclairés lesquels ont été chargés préalablement grâce à la fermeture des éléments d'interruption caractérisée par le fait que lesdits détecteurs de signaux présentent une impédance inférieure à cent ohms et qu'à l'extrémité de chaque ligne est disposée une diode d'arrêt connectée en série entre ledit détecteur de signaux et ledit photodétecteur en sens inverse de ce dernier. En se référant aux figures schématiques 1 à 3 ci-jointes, on va déc-rire ci-après un exemple de mise en oeuvre de la présente invention, exemple donné à titre purement illustratif mais nullement limitatif. La figure 1 représente un schéma de principe d'une matrice de photodétecteurs comportant un élément d'un détecteur de signaux alimenté sous faible impédance. La figure 2 représente un schéma de réalisation de cet élément. La figure 3 représente un schéma d'un autre réalisation de cet élément. Dans la figure 1, on voit une portion de matrice de photodétecteurs comportant des photodiodes 1 dont les cathodes sont connectées à des lignes conductrices 2 et dont les anodes sont reliées par l'intermédiaire d'éléments décrits ultérieurement aux colonnes conductrices 3. Le nombre des lignes 2 peut être d'une dizaine et le nombre des colonnes 3 peut être d'une centaine par exemple. Des capacités de jonction 4 sont représentées en pointillé aux bornes des photodiodes 1. Le temps de stockage de ces capacités doit être supérieur à quelques centaines de millisecondes dans une application de télévision. La capacité 4 peut avoir pour valeur 2 picofarads. Des diodes de commutation 5 sont connectées en série avec les photodiodes 1 dans les branches reliant les lignes 2 aux colonnes 3. Les diodes de commutation 5 disposées en sens inverse des photodiodes 1 ont pour rôle de limiter le passage d'un photocourant parasite au moment de l'éclairement de la photodiode 1. Les capacités de jonction 4 sont chargées par une source de tension positive 6 lorsque les dispositifs d'interruption 7 disposés entre les extrémités des bornes 3 et la masse autorisent la liaison des colonnes avec la masse. Les dispositifs d'interruption 7 peuvent être soit de simples commutateurs soit des générateurs délivrant un niveau haut et un niveau bas. Ainsi la source de tension positive 6 peut être de valeur égale à 10 volts et le générateur peut présenter une tension en créneau de valeur supérieure, 5 volts, et inférieure 0 volt. Le haut niveau de la tension du générateur correspond à un commutateur ouvert et le bas niveau correspond à un commutateur fermé. Lorsque les photodiodes 1 sont éclairées elles débitent un courant transitoire au moment de la fermeture des dispositifs d'interruption 7.Le courant est détecté par des détecteurs de signaux 8 disposés aux extrémités des lignes 2. Ces détecteurs de signaux 8 fonctionnent en tant que transformateurs d'intensité présentant une faible impédance par rapport à la masse. Cette impédance ne dépasse pas 100 ohms. De ce fait la constante de temps déterminée par cette résistance et la capacité de jonction 4 est relativement faible permettant ainsi une recharge rapide de cette capacité. Par ailleurs, la capacité parasite qui existe entre deux lignes adjacentes ne risque plus de transmettre un signal à une ligne autre que celle où se trouve situé le photodétecteur parce que, la résistance par rapport à la masse étant plus faible. le pont diviseur formé par la capacité de jonction 4 et ladite résistance divise dans un rapport plus élevé. On élimine ainsi la transmission du signal d'une ligne à l'autre. Entre le détecteur de signaux 8 et le point de branchement du photodétecteur 1 sur la ligne 2 est disposée une diode d'arrêt 9. Cette diode laisse passer la tension continue positive de la source 6 mais elle empêche que la tension continue présente sur la capacité 4 ne puisse retourner vers le détecteur de signaux 8. Cette diode 9 limite la décharge des capacités de jonction. Les photodiodes 1, les diodes de commutation 5, les diodes d'arrêt 9, et éventuellement, les détecteurs de signaux 8 peuvent être réalisés en circuits intégrés. Dans la figure 2, on voit une réalisation du détecteur de signaux 8. Un transformateur de courant 10 a son primaire connecté entre la ligne 2 et la source de tension 6. Aux bornes du secondaire est disposé un amplificateur 11 qui amplifie le signal en provenance de la photodiode. Ce dispositif pour être réalisé en circuits intégrés nécessite un montage hybride notamment celui du transformateur. Dans la figure 3 on voit une autre réalisation du détecteur de signaux 8 qu'il est possible de réaliser en circuits intégrés. Le signal de la photodiode 1 parvient à un amplificateur opérationnel 12 sur son entrée inverse, l'entrée directe, étant reliée à la source de tension positive. Cet amplificateur opérationnel est contre-réactionné par une résistance R, 13. La tension de sortie Vs est proportionnelle au courant d'entrée I du signal puisqu'elle est égale à RI. L'impédance d'entrée est sensiblement nulle. L'impédance de sortie est faible. Oracle à ce montage, la mesure du signal du photodétecteur 1 est effectuée sous faible impédance. Bien que le dispositif qui vient d'être décrit paraisse le plus avantageux on comprendra que diverses modifications peuvent leur être apportées sans sortir du cadre de l'invention certains des éléments du dispositif pouvant être remplacés par d'autres susceptibles d'y assurer la même fonction technique. Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas où l'on veut limiter les signaux parasites. Les applications particulièrement intéressantes concernent les fac-similé, les caméras de télévision ou de visiophone, les dispositifs de reconnaissance de forme et les détecteurs de mémoire holographique. REVENDICATIONS 1/ Mosaïque de photodétectebrs comportant des lignes et des colonnes conductrices à l'intersection desquelles sont connectées des photodétecteurs en série avec des diodes de commutation montées, côté colonne, en sens inverse de celui des photodétecteurs, lesdites colonnes étant reliées chacune à la masse par l'intermédiaire d'éléments d'interruption et lesdites lignes étant reliées chacune à une source de tension par l'intermédiaire d'un détecteur de signaux, lesdits signaux étant produits par la recharge des photodétecteurs éclairés lesquels ont été chargés préalablement grâce à la fermeture des éléments d'interruption caractérisée par le fait que lesdits détecteurs de signaux présentent une impédance inférieure à cent ohms et qu'à l'extrémité de chaque ligne est disposée une diode d'arrêt connectée en série entre ledit détecteur de signaux et ledit photodétecteur en sens inverse de ce dernier. 2/ Mosaique de photodétecteurs selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit détecteur de signaux comporte un amplificateur de courant disposé au secondaire d'un transformateur dont le primaire est connecté par une de ses bornes à ladite source de tension et par l'autre borne à ladite diode d'arrêt. 3/ Mosaïque de photodétecteurs selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit détecteur de signaux comporte un amplificateur opérationnel muni d'une résistance de contre-réaction et ayant une impédance d'entrée sensiblement nulle et une impédance de sortie faible.