【手続補正書】
【提出日】平成21年5月25日(2009.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光子検出器と、上記検出器に電位差を印加するためのキャパシタンスとを含むセンサ素子を備えた装置であって、
リフレッシュ期間中に上記センサ素子を電圧源に動作可能なように接続することにより、しきい値より高い上記検出器の所定の電位差を達成するように上記キャパシタンスを充電し、検出期間中に上記センサ素子を上記電圧源から実質的に絶縁するためのスイッチング回路を備え、上記検出期間において、上記充電されたキャパシタンスは上記しきい値より高い上記検出器の電位差を維持し、上記検出器による光子の検出により上記キャパシタンスの電荷の少なくとも一部は上記検出器を介して放電され、上記装置は、
リフレッシュ期間と検出期間とを交互の順序で開始するように上記スイッチング回路を制御するための制御回路を備え、
上記制御回路は、連続する複数のリフレッシュ期間を所定の一定間隔で開始するように上記スイッチング回路を制御するように適合化された装置。
【請求項２】
上記検出器はアバランシェフォトダイオードを備え、上記電位差は逆バイアス電位差である請求項１記載の装置。
【請求項３】
上記しきい値は上記フォトダイオードのガイガーモードでの動作の達成に必要とされるしきい値である請求項２記載の装置。
【請求項４】
上記しきい値は上記フォトダイオードの降伏電圧である請求項３記載の装置。
【請求項５】
上記制御回路はタイミング信号に依存して上記スイッチング回路を制御するように適合化された先行する任意の請求項記載の装置。
【請求項６】
上記タイミング信号はクロック信号である請求項５記載の装置。
【請求項７】
上記制御回路は、連続する複数の検出期間を所定の一定間隔で開始するように、上記スイッチング回路を制御するように適合化された先行する任意の請求項記載の装置。
【請求項８】
上記制御回路は、所定の一定間隔で上記センサ素子に問い合わせることにより、放電が発生したか否かを決定するように適合化された先行する任意の請求項記載の装置。
【請求項９】
上記制御回路は、リフレッシュ期間が開始される前に上記センサ素子に問い合わせるように適合化された請求項８記載の装置。
【請求項１０】
上記制御回路は、リフレッシュ期間中に上記センサ素子に問い合わせるように適合化された請求項８記載の装置。
【請求項１１】
上記制御回路は、上記センサ素子の特性に依存して上記スイッチング回路を制御するように適合化された先行する任意の請求項記載の装置。
【請求項１２】
上記制御回路は、放電が発生したか否かを上記特性から決定するように適合化された請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
上記制御回路は、上記放電のタイミングを上記特性から決定するように適合化された請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
上記特性は上記センサ素子の電位差である請求項１１、１２又は１３記載の装置。
【請求項１５】
上記制御回路は、上記放電の検出に応答してリフレッシュ期間を開始するように適合化された先行する任意の請求項記載の装置。
【請求項１６】
上記制御回路は、上記センサ素子の電位差に関連する信号を出力するように適合化された検出回路を備える先行する任意の請求項記載の装置。
【請求項１７】
上記信号は、検出期間中に上記電位差が第１の所定のレベルより下に低下したか否かを示す請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
上記信号は、上記電位差がそのように低下したときに放電が発生したことを示す請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
上記制御回路は、上記電位差がそのように低下したことを示す上記信号に応答して、リフレッシュ期間を開始するように適合化された請求項１７又は１８記載の装置。
【請求項２０】
上記第１の所定のレベルは上記しきい値以下である請求項１７、１８又は１９記載の装置。
【請求項２１】
上記信号は上記電位差がいつそのように低下したのかをも示して、このイベントに関するタイミングの情報を提供する請求項１７から２０における任意の請求項記載の装置。
【請求項２２】
上記制御回路は、リフレッシュ期間中に上記電位差が第２の所定のレベルより上に上昇したことを示す信号に応答して、検出期間を開始するように適合化された請求項１６から２１における任意の請求項記載の装置。
【請求項２３】
上記第２の所定のレベルは上記しきい値以上である請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
上記信号は上記電位差がいつそのように上昇したのかをも示して、このイベントに関するタイミングの情報を提供する請求項２２又は２３記載の装置。
【請求項２５】
上記検出回路は比較器を備え、
上記比較器は、上記所定のレベルを設定するための基準電圧を受信するための一方の入力と、上記センサ素子の電位差に依存している電圧を受信するための他方の入力とを有する請求項１７から２４における任意の請求項記載の装置。
【請求項２６】
放電が発生したか否かを検出するように適合化された検出回路を備えた先行する任意の請求項記載の装置。
【請求項２７】
上記検出回路は、後続のリフレッシュ期間中に上記センサ素子を再充電するために必要とされる電荷の量を決定することによって、特定の検出期間内に放電が発生したか否かを検出するように適合化された請求項２６記載の装置。
【請求項２８】
上記検出回路は、上記後続のリフレッシュ期間中に上記センサ素子の電圧を監視することによって、特定の検出期間内に放電が発生したか否かを検出するように適合化された請求項２６又は２７記載の装置。
【請求項２９】
上記放電の検出に応答して光子カウンタを更新するように適合化された光子計数回路を備えた先行する任意の請求項記載の装置。
【請求項３０】
上記光子計数回路は、上記センサ素子又は装置の暗計数又は同様の基準を参照して上記光子カウンタを更新する請求項２９記載の装置。
【請求項３１】
上記キャパシタンスは上記検出器と並列に接続されたコンデンサを備えた先行する任意の請求項記載の装置。
【請求項３２】
上記キャパシタンスは上記検出器の寄生キャパシタンスを備えた先行する任意の請求項記載の装置。
【請求項３３】
上記キャパシタンスは上記検出器の寄生キャパシタンスのみを備えた請求項３２記載の装置。
【請求項３４】
複数のセルのアレイとして配列される複数のセンサ素子を備えた先行する任意の請求項記載の装置。
【請求項３５】
上記アレイは二次元アレイである請求項３４記載の装置。
【請求項３６】
上記アレイの各セルは専用のスイッチング回路を有する請求項３４又は３５記載の装置。
【請求項３７】
上記アレイの各セルは専用の検出回路を有する請求項３４、３５又は３６記載の装置。
【請求項３８】
上記アレイの各セルは専用の電圧源を有する請求項３４から３７における任意の請求項記載の装置。
【請求項３９】
上記アレイの各セルは専用の制御回路を有する請求項３４から３８における任意の請求項記載の装置。
【請求項４０】
上記制御回路は、上記アレイの複数のセルのための上記スイッチング回路を順次制御するように動作可能である請求項３４から３８における任意の請求項記載の装置。
【請求項４１】
上記アレイの各セルは、上記放電の検出に応答してセル毎の光子カウンタを更新するように適合化された専用の光子計数回路を有する請求項３４から４０における任意の請求項記載の装置。
【請求項４２】
上記セル毎の光子カウンタを所定の一定間隔で読み取るための回路を備えた請求項４１記載の装置。
【請求項４３】
上記制御回路は、連続するリフレッシュ期間を所定の一定間隔で開始するように上記スイッチング回路を制御するようには必ずしも適合化されない請求項４１又は４２記載の装置。
【請求項４４】
上記アレイの各セルは上記放電のタイミングを決定するように適合化された専用の回路を有する請求項３４から４３における任意の請求項記載の装置。
【請求項４５】
上記制御回路は、上記複数のセルの少なくとも１つのサブセットのみを同時に動作させるように選択的に動作可能である請求項３４から４４における任意の請求項記載の装置。
【請求項４６】
上記セルが複数のグループに配列されるモードにおいて動作可能であり、各グループは少なくとも１つのセルを含み、光強度に関する情報はグループ毎に提供される請求項３４から４５における任意の請求項記載の装置。
【請求項４７】
上記所定の電位差は上記しきい値の５０％以内である先行する任意の請求項記載の装置。
【請求項４８】
上記所定の電位差は上記しきい値の２５％以内である請求項４７記載の装置。
【請求項４９】
上記所定の電位差は上記しきい値の５％以内である請求項４８記載の装置。
【請求項５０】
上記所定の電位差は上記しきい値の２％以内である請求項４９記載の装置。
【請求項５１】
上記所定の電位差は、上記センサ素子を再充電するために必要とされるリフレッシュ期間の前に所定の長さの検出期間を可能にする量だけ、上記しきい値を超える先行する任意の請求項記載の装置。
【請求項５２】
上記検出器による光子の検出は、上記検出器の電位差を実質的にゼロまで低下させる先行する任意の請求項記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明によって提供される装置は、光子検出器と、上記検出器に電位差を印加するためのキャパシタンスとを含むセンサ素子を備えた装置であって、
リフレッシュ期間中に上記センサ素子を電圧源に動作可能なように接続することにより、しきい値より高い上記検出器の所定の電位差を達成するように上記キャパシタンスを充電し、検出期間中に上記センサ素子を上記電圧源から実質的に絶縁するためのスイッチング回路を備え、上記検出期間において、上記充電されたキャパシタンスは上記しきい値より高い上記検出器の電位差を維持し、上記検出器による光子の検出により上記キャパシタンスの電荷の少なくとも一部は上記検出器を介して放電され、上記装置は、
リフレッシュ期間と検出期間とを交互の順序で開始するように上記スイッチング回路を制御するための制御回路を備え、
上記制御回路は、連続する複数のリフレッシュ期間を所定の一定間隔で開始するように上記スイッチング回路を制御するように適合化される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記制御回路は、連続する複数の検出期間を所定の一定間隔で開始するように、上記スイッチング回路を制御するように適合化されてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記制御回路は、所定の一定間隔で上記センサ素子に問い合わせることにより、放電が発生したか否かを決定するように適合化されてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
上記アレイの各セルは、上記放電の検出に応答してセル毎の光子カウンタを更新するように適合化された専用の光子計数回路を有してもよい。上記装置は、上記セル毎の光子カウンタを所定の一定間隔で読み取るための回路を備えてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
本発明の他の態様は、上述のような専用の光子計数回路を有する本発明の第１の態様に基づくものであるが、上記制御回路は、連続するリフレッシュ期間を所定の一定間隔で開始するように上記スイッチング回路を制御するようには必ずしも適合化されない点に留意されたい。但し、このように適合化される場合もある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
上記制御回路は、上記複数のセルの少なくとも１つのサブセットのみを同時に動作させるように選択的に動作可能であってもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
図２は、制御回路に囲まれた二次元のセンサアレイとして配列された複数のセル１０を用いることを略示するブロック図である。アドレス及び制御ＩＯは、有限状態マシンコントローラ１４を介して発生する。列デコーダ１５及び行デコーダ１６は、複数のプリセットコントローラ及び複数のリードバッファを用いて、アレイ内の任意の１つのセルへのランダムアクセスを可能にするようにアドレスを復号する。アクセスされたセルからの問い合わせられた情報は、データＩ／Ｏ線に送り出される前に、データバッファ１８に格納される。これはランダムアクセスメモリに類似する点であり、本発明の一実施形態におけるセルはそれぞれ１ビットの情報を格納する。セルのコンテンツは最新のイベントの履歴に依存し、イベントはＡＰＤのアクティブエリアに衝突する光子によってトリガされる。図３は、このようなデバイスの物理的な実施例としての１つの可能性を示したものであり、センサアレイはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）上にフリップチップされる。また、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）での実施も可能である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
図４は、本発明の第２の実施形態を説明するために用いられる例示的な回路図である。本発明の第２の実施形態では、セル２０は、降伏によって引き起こされるＡＰＤ８の電圧変化の存在又はＡＰＤ８を介する接地への電流の流れを検出する電圧／電流検出機能を含む。これにより、本回路は、バイアス回路に信号を送信することによりＡＰＤを再充電する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
従って、第１の実施形態では、装置は、ＡＰＤ８が設定された間隔で問い合わせを受ける完全なクロック方式のみで動作するが、第２の実施形態では、本装置はまた、セル２０が光子又は降伏回数に依存して自らをセット及びリセットできる自走モードで動作し、これにより独立して動作する能力を有する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
上述したように、クロック方式で動作されるが、降伏イベントを検出しこれに応答してリフレッシュ期間を開始する機能も有するセルを、本発明の実施形態に係る装置は備え得る。上述の実施形態の様々な特徴を組み合わせることができる点は、理解されるだろう。また、本明細書に示されかつ説明されている回路の機能性を、多くの異なる方法によって提供することが可能であり、本明細書に示す特定の実施例は単なる例示であることも理解されるであろう。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す例示的な回路図である。
【図２】本発明を具現するアレイ実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態の物理的な実施例を示す例示的な図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を説明するために用いられる例示的な回路図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を説明するために用いられる例示的な回路図である。
【図６】本発明の実施形態又はその態様を示す別の図である。
【図７】本発明の実施形態又はその態様を示す別の図である。
【図８】本発明の実施形態又はその態様を示す別の図である。
【図９】本発明の実施形態又はその態様を示す別の図である。
【図１０】本発明の実施形態又はその態様を示す別の図である。