JPH03123281A - センサ回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数の光電変換素子を順次に走査する形式の
一次元イメージセンサ等のセンサ回路装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課！！！］イメ
ージセンサは、光情報を電気信号に変換するための複数
の光電変換素子と、複数の光電変換素子を電気的に走査
して電気信号を選択的に得るためのアナログスイッチと
を有している。アナログスイッチは、例えば、特開昭６
３−２３７７号公報に開示されているように電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ）から成り、複数の光電変換素子の
近傍に配置されている。

ところで、集積回路構成のイメージセンサにおいては、
１つの光電変換素子即ち１つの画素の幅（例えば１２５
ミクロン）に収まるように１つの電界効果トランジスタ
が配置されなければならない、しかし、このように極め
て狭い幅に収まるように電界効果トランジスタを形成す
ることは容易でない、また、電界効果トランジスタのド
レインとソースとゲートのための３つの配線導体層を基
板上の予め決められた幅の中に設ける時には、３つの配
線導体層の幅が必然的に狭くなり、イメージセンサの製
造の歩留りが低くなった。この種の問題を解決するため
に、本件出願人は、特願昭６３−１９０８４８号及び上
記の国内優先権主張出願である特願平１−１９８２７９
号によってダイオードの直列回路を利用したセンサ回路
装置を提案した。しかし、ここには基本回路が開示され
ているのみである。この基本回路において、単にのこぎ
り波を供給すると光電変換素子に対する電圧印加時間の
バラツキが生じる。即ち、のこぎり波の立上りに近い時
点から電圧が印加される光電変換素子と、のこぎり波の
終りに近い時点から電圧が印加される光電変換素子との
間に電圧印加時間の差が生じる。複数の光電変換素子を
駆動する際に、同一条件で駆動した方が良いことは説明
するまでもないことである。なお、光電変換素子として
ホトダイオードを逆バイアスして使用する場合には、特
に同一条件での駆動が望ましい。

そこで、本発明の目的は、トランジスタよりも電極の数
が少ないダイオードをスイッチとして使用して複数の光
電変換素子を走査することが可能であると共に、複数の
光電変換素子を実質的に同一条件で走査することが可能
なセンサ回路装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明は、実施例を示す第１
図〜第１０図の符号を参照して説明すると、第１ののこ
ぎり波電圧Ｖ１を供給するための第１ののこぎり波電源
端子６と共通電源端子５とを有し、前記第１ののこぎり
波電圧■１として、少なくとも第１の方向の傾きが得ら
れるように電圧が変化する第１の区間と第１の方向と逆
の第２の方向の傾きが得られるように電圧が変化する第
２の区間とを有する波形を発生する第１ののこぎの波発
生回路１と、第１の電極と第２の一電極とをそれぞれ有
する複数個の第１のダイオードＤａ１、Ｄａ２が直列に
接続された回路であり、その一端が前記第１ののこぎり
波電源端子６に接続され、且つそれぞれの第１のダイオ
ードＤａ１、Ｄａ２の順方向電流が前記第１ののこぎり
波電圧ｖ１に基づいて流れるような方向性をそれぞれの
第１のダイオードＤａ１、Ｄａ２が有し、且つそれぞれ
の第１のダイオードＤａ１、Ｄａ２の前記第１の電極が
前記第１ののこぎり波電源端子６の側に配置されている
第１の直列回路と、それぞれが第１の抵抗Ｒａ１、Ｒａ
２と第２のダイオードＤｂ１、Ｄｂ２とを直列に接続し
た回路から成り、それぞれの第１のダイオードＤａ１、
Ｄａ２の前記第２の＠極と前記共通電源端子５との間に
それぞれ接続され、且つそれぞれの第２のダイオードＤ
ｂ１、Ｄｂ２の順方向電流が前記第１ののこぎり波電圧
Ｖ１に基づいて流れるような方向性をそれぞれの第２の
ダイオードＤｔ＋１、Ｄｂ２が有している複数の第２の
直列回路と、それぞれの第１のダイオードＤａ１、Ｄａ
２の前記第２の電極と前記共通電源端子５との間にそれ
ぞれ接続された複数の第２の抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２又はコ
ンデンサＣｂ１、Ｃｂ２と、一端が前記第１の抵抗Ｒａ
１、Ｒａ２と前記第２のダイオードＤｂ１、Ｄｂ２との
間に接続され、他端が互いに共通に接続されている複数
の光電変換素子Ｓ１、Ｓ２と、前記光電変換素子Ｓ１、
Ｓ２を前記第２のダイオードＤｂ１、Ｄｂ２に対して実
質的に並列に接続するように前記光電変換素子Ｓ１、Ｓ
２の電流を検出するために前記光電変換素子Ｓ１、Ｓ２
の共通接続側の端子と前記電源端子５との間に接続され
た共通の電流検出回路３と、第２ののこぎり波電圧ｖ２
を供給するための第２ののこぎり波電源端子８を有し、
前記第２ののこぎり波電圧Ｖ２として、少なくとも第１
の方向の傾きが得られるように電圧が変化する第１の区
間と第２の方向の傾きが得られるように電圧が変化する
第２の区間とを有し、且つ前記第２ののこぎり波電圧ｖ
２の第２の区間の始まりの時点が前記第１ののこぎり波
電圧Ｖ１の第２の区間の終りの時点にほぼ一致しており
、且つ前記第１ののこぎり波電圧ｖ１の始まりの時点と
前記第２ののこぎり波電圧ｖ２の終りの時点との中間時
点を中心にして前記第１ののこぎり波電圧Ｖ１に対称な
波形を発生するように設定されている第２ののこぎり波
発生回路４と、第１の電極と第２の電極とをそれぞれ有
する複数個の第３のダイオードＤｄ１、Ｄｄ２が直列に
接続された回路であり、その一端が前記第２ののこぎり
波電源端子８に接続され、且つそれぞれの第３のダイオ
ードＤｄ１、Ｄｄ２の順方向電流が前記第２ののこぎり
波電圧■２に基づいて流れるような方向性をそれぞれの
第３のダイオードＤｄ１、Ｄｄ２が有し、且つそれぞれ
の第３のダイオードＤｄ１、Ｄｄ２の前記第１の電極が
前記第２ののこぎり波電源端子８の側に配置されている
第３の直列回路と、それぞれの第３のダイオードＤｄ１
、Ｄｄ２の前記第２の電極と前記光電変換素子Ｓ１、Ｓ
２との間にそれぞれ接続された複数の第３の抵抗Ｒｃ１
、Ｒｃ２と、それぞれの第３のダイオードＤｄ１、Ｄｄ
２の前記第２の電極と前記共通電源端子５との間に接続
された複数の第４の抵抗Ｒｄ１、Ｒｄ２又はコンデンサ
とを備え、前記第１ののこぎり波電圧■１の最大振幅値
は前記第１のダイオードＤａ１、Ｄａ２及び前記第２の
ダイオード、Ｄ　ｂ１、Ｄｂ２の全部を同時にオン状態
にすることができる値に設定され、前記第２ののこぎり
波電圧ｖ２の最大振幅値は前記第２のダイオードＤｂ１
、Ｄｂ２と前記第３のダイオードＤｄ１、Ｄｄ２の全部
を同時にオン状態にすることができるレベルに設定され
ているセンサ回路装置に係わるものである。

［作用］ 請求項１の発明において、第１ののこぎり波■１を第１
及び第２のダイオードＤａ１、Ｄａ２、Ｄｂ１、Ｄｂ２
を含む回路に供給すると、これ等が順次にオン状態にな
り、光電変換素子Ｓ１．３２に順次に電圧が印加される
。第２ののこぎり波電圧■２を第３のダイオードＤｄ１
、Ｄｄ２の直列回路に印加すると、光電変換素子Ｓｌ　
、Ｓ２に逆バイアス電圧が印加され、各光電変換素子Ｓ
１、Ｓ２の逆バイアス印加時間幅を揃えることができる
。

［実施例］ 第１図に示されている本発明の実施例に従う一次元イメ
ージセンサは、第１ののこぎり波発生回路１と、４つの
画素即ちビットに対応した４つの単位回路ＫＯ、Ｋｌ　
、Ｋ２　、に３と、出力端子２を有する共通の電流検出
回路３と、第２ののこぎり波発生回路４と、４つのバイ
アス印加回路ＬＯ〜Ｌ３とか°ら成る。この−次元イメ
ージセンサは４つよりも多い数の画素を検出することが
できるように構成されている。しかし、この−次元イメ
ージセンサの全部の構成を図面に示すことは困難である
ので、その一部のみが第１図に示されている。第１のの
こぎり波発生回路・１は、共通電源端子（グランド端子
）５と第１ののこぎり波出力端子６とを有し、第５図（
Ａ）に示す第１ののこぎり波電圧Ｖ１を発生する。第１
ののこぎり波電圧ｖ１は、正方向（第１の方向）の傾き
を有する第１の区間Ｔ１と負方向（第２の方向）の傾き
を有する第２の区間Ｔ２と、これ等の間の平坦な第３の
区間Ｔ３とを備え、一定周期で繰返して発生される。な
お、第１ののこぎり波電圧ｖ１は第１の区間Ｔ１以上の
相互間隔を有して発生する。

第２ののこぎり波発生回路４は、共通電源端子７と第２
ののこぎり波出力端子８とを有し、第５図（Ｂ）の第２
ののこぎり波電圧ｖ２を発生する。

第２ののこぎり波電圧Ｖ２は、正方向の傾きを有する第
１の区間Ｔ４と負方向の傾きを有する第２の区間Ｔ５と
これ等の間の平坦な第３の区間Ｔ６とから成る。第１の
のこぎり波電圧ｖ１の立上り時点ｔｏと第２ののこぎり
波電圧■２の終了時点ｔ１０との中間時点ｔ５を中心に
第１及び第２ののこぎり波電圧Ｖ１　、Ｖ２は対称に発
生している。

また、第１ののこぎり波電圧Ｖ１の第１の区間Ｔ１の終
了時点ｔ４と第２ののこぎり波電圧ｖ２の立上り時点と
が一致し、第１ののこぎり波電圧Ｖ１のの終了時点ｔ６
と第２ののこぎり波電圧■２の第２の区間Ｔ５の開始時
点とが一致している。

なお、第１及び第２ののこぎり波電圧■１、Ｖ２は対称
波形であるので、ＴＩ　＝Ｔ５　、Ｔ２　＝Ｔ４、Ｔ３
　＝Ｔ６であり８、第１の区間Ｔ１と第５の区間Ｔ５の
傾きが同一であると共に、第２の区間Ｔ２と第４の区間
Ｔ４の傾きも同一である。　互いに同一の３つの単位回
路に１　、に２　、Ｋ３は、第１のダイオードＤａ１、
Ｄａ２、Ｄａ３と、第２のダイオードＤｂ１、Ｄｂ２、
Ｄｂ３と、第１の抵抗Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒａ３と、第２
の抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｂ３と、光電変換素子Ｓ１、
Ｓ２、Ｓ３と、ブロッキングダイオードＤＣ１、Ｄｃ２
、Ｄｃ３とがら成る。もう１つの単位回路ＫＯは、第２
のダイオードＤｂＯと、第１の抵抗ＲａＯと、光電変換
素子ＳＯと、ブロッキングダイオードＤｃＯとから成る
。単位回路ＫＯは、別の単位回路に１　、Ｋ２　、Ｋ３
における第１のタイオードＤａ１、Ｄａ２、Ｄａ３、及
び第２の抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｂ３に対応するものを
有していない。しかし、単位回路ＫＯにも別の単位回路
に１　、に２、Ｋ３の第１のダイオードと第２の抵抗に
対応するものを接続することができる。また、必要に応
じて第１図のイメージセンサから初段の単位回路ＫＯを
省くことができる。

アノード（第１の電極）とカソード（第２の電極）とを
有する３つの第１のダイオードＤａ１、ＤＢＰ、Ｄａ３
が互いに直列に接続された回路（第１の直列回路）の一
端（左端）はのこぎり波電源端子６に接続されている。

第１のダイオードＤａ１、ＤＢＰ、Ｄａ３はのこぎり波
電圧ｖ１によって順方向にバイアスされる方向性を有し
ている。即ち、第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３のアノ
ード（第１の電極）が第１ののこぎり波電源端子６の側
に配置されている。

第１のダイオードＤａ１、ＤＢＰ、Ｄａ３のカソード（
第２の電極）と共通電源端子５との間には第１の抵抗Ｒ
ａ１、Ｒａ２、Ｒａ３と第２のダイオードＤｂ１、Ｄｂ
２、Ｄｂ３とを直列にそれぞれ接続した回路（第２の直
列回路）がそれぞれ接続されている。単位回路ＫＯにお
いては、第１の抵抗ＲａＯと第２のダイオードＤｂＯと
の直列回路が接続されている。第２のダイオードＤｂＯ
，Ｄｂ１、Ｄｂ２、Ｄｂ３は第１ののこぎり波電圧■１
によって順方向にバイアスされる方向性を有している。

各単位回路ＫＯ、Ｋｌ　、Ｋ２　、に３における第１の
抵抗Ｒａ０５Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒａ３と第２のダイオー
ドＤｂＯ１Ｄｂ１、Ｄｂ２、Ｄｂ３の相互接続点ＰＯ１
Ｐ１　、Ｐ２　、Ｐ３に光電変換素子ｓｏ、ｓｉ、ｓ２
、Ｓ３のカソードがそれぞれ接続されている。

光電変換素子５Ｏ１Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のアノードは光電
変換素子５ｏ−３３の相互干渉を防ぐためのプロツキン
グダオードＤｃＯ１Ｄｃ１、ＤＣ２、Ｄｃ３を介して共
通に接続され、この共通ライン９と共通電源端子（グラ
ンド）５との間に共通の電流検出回路３が接続されてい
る。従って、各光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３は各第２のダイ
オードＤｂＯ〜Ｄｂ３に実質的に並列接続されている。

光電変換素子５Ｏ１Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３はホトダイオード
から成り、第１及び第２ののこぎり波電圧ｖ１、Ｖ２で
逆バイアスされるように接続されている。光電変換素子
ＳＯ〜Ｓ３は逆バイアス電圧で動作するためにここに流
れる電流は極めて小さい。

初段の逆バイアス印加回路ＬＯを除く残り３つの逆バイ
アス印加回路Ｌ１〜Ｌ３は、第３のダイオードＤｄ１、
Ｄｄ２、Ｄ（１３と、第３の抵抗Ｒｃ１〜ＲＣ３と、第
４の抵抗Ｒｄ１〜Ｒｄ３とから成る。初段の逆バイアス
印加回路ＬＯは第３の抵抗ＲｃＯのみから成る。

第３のダイオードＤｄ１〜Ｄｄ３は互いに直列に接続さ
れて第３の直列回路を形成している。この第３の直列回
路の一端は第２ののこぎり波電源端子８に接続されてい
る。各第３のダイオードＤｄ１〜Ｄｄ３のアノード（第
１の電極）がカソード（第２の電極）よりも第２ののこ
ぎり波電源端子８に近くなるような方向性を有している
ので、各ダイオードＤｄｌ〜Ｄｄ３は第２ののこぎり波
電圧■２で順バイアスされる。

初段の逆バイアス印加図１１ＬＯの第３の抵抗ＲＣＯは
第２ののこぎり波電源端子８と２３点（光電変換素子Ｓ
のカソード）間に接続されている。その後の段の逆バイ
アス印加回路し１〜Ｌ３の第３の抵抗ＲＣ１〜ＲＣ３は
各段のダイオードＤｄ１〜Ｄｄ３のカソードとＰ２、Ｐ
１、２０点即ち各段の光電変換素子Ｓ２、Ｓ１、ＳＯの
カソードとの間に接続されている。第４の抵抗Ｒｄ１〜
Ｒｄ３は第３のダイオードＤｄｌ〜Ｄｄ３のカソードと
共通電源端子（グランド）との間に接続されている。な
お、２つの共通電源端子５．７は相互に接続されている
。

第１図のイメージセンサの各部の詳細は次の通りである
。

第１及び第２ののこぎり波発生口ＩＭＩ、４から発生す
る第１ののこぎり波電圧Ｖ１の第１の区間Ｔ１の傾斜は
、第１及び第２のダイオードＤａ１〜Ｄａ３、ＤＩ）Ｏ
〜Ｄｂ３の立上り速度よりもゆるく設定されている。ま
た、第１ののこぎり波電圧Ｖ１の最大振幅値は第１図の
全部の第１及び第２のダイオードＤａ１〜Ｄａ３、Ｄｂ
Ｏ〜Ｄｂ３をオン状態にすることがで捲る値に設定され
ている。第２のののこぎり波電圧■２の最大振幅も第３
のダイオードＤｄ１〜Ｄｄ３及び第２のダイオードＤｂ
Ｏ〜Ｄｂ３の全部をオンにすることができる値に設定さ
れている。

光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３、第１のダイオードＤａ１〜Ｄ
ａ３、第２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３、第３のダイオ
ードＤｄ１〜Ｄｄ３、ブロッキングダイオードＤｃＯ−
Ｄｃ３は、それぞれｐｉｎ接合ダイオードであって、水
素化アモルファスシリコン半導体層と、この半導体層の
下側に設けられた一方の電極層と、半導体層の上側に設
けられた他方の電極層とから成り、共通の絶縁基板（図
示せず）上に設けられている。集積回路で形成される各
単位回路ＫＯ〜に３に与えられた幅が１２５ミクロンの
場合において、第１及び第２のダイオードＤａ１〜Ｄａ
３、ＤｂＯ〜Ｄｂ３の配線導体層の幅を約２０ミクロン
にすることができる。もし、光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の
走査のために電界効果トランジスタを使用する場合には
、配線導体層の幅が約１０ミクロンとなり、本実施例に
比べて狭いためにイメージセンサの製造歩留りが急くな
−る。

光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３は逆バイアスされているので、
第２図に示すキャパシタンスＣｓと光強度に比例する電
流源Ｉｓとの並列回路で等価的に示される。尚、光電変
換素子ＳＯ〜Ｓ３の等価キャパシタンスＣｓに流れる電
流の値は極めて小さい。

第１〜第３のダイオードＤ　ａｌ　〜Ｄ　ａ３、ＤｂＯ
〜Ｄｂ３、Ｄｄ１〜Ｄｄ３がオン状態にになった時の両
端電圧即ち順方向電圧ＶｆはほぼＩＶである。第１の抵
抗ＲａＯ〜Ｒａ３及び第３の抵抗ＲＣＯ〜Ｒｃ３はそれ
ぞれ１００にΩであり、第２の抵抗Ｒｂ１〜Ｒｂ３及び
第４の抵抗Ｒｄ１〜Ｒｄ３はそれぞれ１にΩであり、こ
れ等はＴ　ｉ　０２　、Ｔａ−３ｉ０２又はＮｉＣｒ等
の物質で形成されている。

第１図では第１及び第２ののこぎり波発生回路１、４及
び電流検出回路３の相互接続が省略されているが、実際
には、これ等は相互に接続されており、一定の時間関係
を有している。

電流検出回路３は、第３図に詳細に示すように、積分回
路１０と、サンプルホールド回路１１と、タイミング信
号発生回路１２と、制御信号発生回路１３とから成る。

積分回路１０は光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の電流の変化を
検出する回路であって、電流検出兼積分用コンデンサ１
４と、放電用（リセット用）スイッチ１５と、増幅器１
６とから成る。コンデンサ１４は光電変換素子ＳＯ〜Ｓ
３の共通出力ラインとグランドとの間に接続されている
ので、光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３に流れる電流によって充
電される。コンデンサ１４に並列に接続されたスイッチ
１５は光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の出力電流を分離して検
出するために、各光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３によるコンデ
ンサ１４の充電完了時点又はこの近傍でオンになってコ
ンデンサ１４を放電状態にするものである。コンデンサ
１４の一端は増幅器１６を介してサンプルホールド回路
１１に接続されている。従って、サンプルホールド回路
１１は、積分回路１０の出力電圧を放電用スイッチ１５
のオン開始時点の直前でサンプリングし、ホールドする
。

タイミング信号発生回路１２は、第４図（Ｅ）に示すタ
イミング信号Ｖｔを制御信号形成回１ｉ１８１３に供給
すると共に、第１及び第２ののこぎり波発生回路１．４
にのこぎり波電圧Ｖ１　、Ｖ２の発生を制御するための
信号を送る。このタイミング信号発生回路１２をのこぎ
り波発生回路１又は４に内蔵させることもできる。

タイミング信号発生回路１２に接続されている制御信号
形成回路１３は複数の単安定マルチバイブレータ又はカ
ウンタから成り、第４図（Ｆ）に示すサンプルホールド
制御信号Ｖｓと第４図（Ｇ）に示す放電制御信号Ｖｒと
を発生する。第４図（Ｆ）のサンプルホールド制御信号
Ｖｓは第４図（Ｅ）の方形波のタイミングパルスＶｔの
前縁に同期して立上って一定時間持続する。第４図（Ｇ
）の放電制御信号Ｖｒは第４図（Ｆ）のサンプルホール
ド制御信号の前縁よりも少し遅れて立上って比較的短時
間後に立下る。

［動作］ まず、逆バイアス印加回路ＬＯ〜Ｌ３の寄与を考慮しな
い第１図のイメージセンサの基本動作を説明する。第１
ののこぎり波発生回路１から第４図（Ａ）に示す第１の
のこぎり波電圧■１が発生すると、点ＰＯの電位ＶｐＯ
が第４図（Ｂ）に示す如く徐々に高くなる。これによっ
て、点ＰＯの電位ＶｐＯが単位回路ＫＯの第２のダイオ
ードＤｂＯの順方向電圧Ｖｆ　　（約ＩＶ）になると、
ダイオードＤｂＯがオン状態になり、点ＰＯの電位Ｖρ
０はほぼ一定値（はぼＶｆ）即ち飽和電圧値になる。単
位回路ＫＯの第２のダイオードＤｂＯのオン状態への転
換とほぼ同時に単位回路に１の第１のダイオードＤａ１
もオン状態に転換する。単位回路に１の第１のダイオー
ドＤａｌが非導通（オフ状態）の期間には、第１のダイ
オードＤａｌのカソードはほぼ零ボルトであるが、第１
のダイオードＤａ１がオン状態になって更に第１ののこ
ぎり波電圧■１が高くなると、第１のダイオードＤａ１
のカソード電圧はのこぎり波電圧ｖ１に追従して高くな
る。即ち、第１のダイオードＤａ１がオン状態になると
、この両端電圧は順方向電圧Ｖｆにほぼ固定されるため
、のこぎり波電圧Ｖ１からダイオードＤａ１の順方向電
圧Ｖｆを差し引いた電圧が抵抗Ｒｂ１の両端に加わる。

また、単位回路に１の第２のダイオードＤｂ１が非導通
の期間には、点Ｐ１の電位が第２の抵抗Ｒｂｌの両端電
圧にほぼ等しくなる。従って、第１のダイオードＤａ１
がオン状態になった後に、点Ｐ１の電位Ｖｐ１が第４図
（Ｂ）に示すように徐々に上昇する。点Ｐ１の電位Ｖｐ
１が第２のダイオードＤｂ１の順方向電圧Ｖｆになると
、これがオン状態になり、点Ｐ１の電位Ｖｐ１はほぼ一
定値（Ｖｆ　）になる。単位回路に１の第２のダイオー
ドＤｂ１のオン状態への転換とほぼ同時に単位回路に２
の第１のダイオードＤａ２がオン状態に転換し、点Ｐ２
に第４図（Ｂ）に示すように電位Ｖｐ２が得られる。

のこぎり波電圧ｖ１が更に高くなると、単位回路に３の
第１のダイオードＤａ３がオン状態に転換し、点Ｐ３に
第４図（Ｂ）の電位Ｖ１）３が得られる。点ＰＯ〜Ｐ３
の電位ＶｐＯ〜Ｖｐ３が第４図（Ｂ）に示すように順次
に変化すると、各点ＰＯ〜Ｐ３と、グランドとの間に電
流検出回路３を介して接続された光電変換素子ＳＯ〜Ｓ
３が順次に駆動される。

即ち、光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３が電気的に走査される。

第１図の回路において光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３は一次元
的に配置されている。この光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３で光
情報を読み取る時には、まず、第１のダイオードＤａ１
〜Ｄａ３及び第２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３の全部を
オン状態にすることができるのこぎり波電圧ｖ１を発生
させる。なお、第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３及び第
２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３の全部をオン状態にする
ための電圧は、第４図（Ａ）に示すのこぎり波電圧■１
で与えることができる。即ち、のこぎり波電圧■１の最
大値及びこの近傍の電圧値は、第１及び第２のダイオー
ドＤａｌ〜Ｄａ３及びＤｂＯ〜Ｄｂ３の全部をオンにす
ることができる。

第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３及び第２のダイオード
ＤｂＯ〜Ｄｂ３の全部がオン状態である期間には、点Ｐ
ＯＮＰ３に得られる第２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３の
順方向電圧ｖｆ　く約ＩＶ）によって各光電変換素子Ｓ
Ｏ〜Ｓ３が逆バイアスされ、第２図に等価的に示すキャ
パシタンスＣｓが充電される。

なお、等価キャパシタンスＣｓは極めて小さいので、ブ
ロッキングダイオードＤｃＯ〜ＤＣ３の順方向電流が急
峻に立上る点よりも前の領域の電流によって等価キャパ
シタンスＣｓの充電を達成することができる。

第１図のイメージセンサに対向配置されている例えばフ
ァクシミリの原稿のような被写体く図示せず）から得ら
れる光信号が光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３に入力されると、
光信号の有無及び大小に対応して光電変換素子ＳＯ〜Ｓ
３の等価キャパシタンスＣｓの充電電荷量が変化する。

即ち、光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の内で光信号が入力した
ものにおいて等価キャパシタンスＣｓの放電が生じ、光
信号が入力しなかったものでは等価キャパシタンスＣｓ
の放電が生じない０等価キャパシタンスＣ５の放電の量
は光量によって変化する。光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３に対
して光入力を与える方法は２つある。その１つは光電変
換素子ＳＯ〜Ｓ３に常に光入力を与える方法であり、も
う１つは予め決められた期間（例えば第１ののこぎり波
電圧ｖ１が零ボルトの期間）にのみ光入力を与える方法
である。

第１ののこぎり波電圧ｖ１が第４図（Ａ）に示すように
時間と共に直線的に増大すると、点ＰＯ〜Ｐ３に第４図
（Ｂ）に示すように電位ＶｐＯ５■ｐ１、Ｖｐ２、Ｖｐ
３が得られ、これによって光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３が順
次に逆バイアスされる。＃Ａ言すれば、第２図に示す等
価キャパシタンスＣｓを充電するための電圧が光電変換
素子ＳＯ〜Ｓ３に印加される。この時、光電変換素子Ｓ
Ｏ〜Ｓ３の等価キャパシタンスＣｓの内で光入力で放電
したものに対しては充電電流が流れるが、光入力がなく
て放電しなかったものに対しては充電電流が流れない、
光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の等価キャパシタンスＣｓの充
電電流はブロッキングダイオードＤＣＯ〜Ｄｃ３と電流
検出回路３とを通って流れるので、電流検出回路３内の
コンデンサ１４の電圧は光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の等価
キャパシタンスＣ５の充電電流の有無によって変化する
。第４図（Ｃ）には、光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の共通出
力ラインの電流Ｉｏｕｔが示されている。この第４図（
Ｃ）には３つの光電変換素子５Ｏ２Ｓ１、Ｓ３に対して
大きな光入力があり、１つの光電変換素子Ｓ２に対して
小さな光入力があった時の共通ラインの電流Ｉｏｕｔが
示されている。電流Ｉｏｕｔは各点ＰＯ〜Ｐ３の電位Ｖ
ｐＯ〜Ｖｐ３の上昇に追従して増大し、電位ｖｐｏ〜Ｖ
ｐ３が飽和に近づくと減少する。

積分回路１０のコンデンサ１４は、第４図（Ｃ）の電流
ｌ０ｔｌｔで充電され、この充電電圧Ｖｃは第４図（Ｄ
）に示すように変化する。光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の電
流変化を区分して検出するなめに、放電用スイッチ１５
が周期的にオン状態になる。

サンプルホールド回路１１は第４図（Ｆ）に示すサンプ
ルホールド制御信号Ｖｓを示すパルスの後縁時点に同期
して第４図（Ｄ）の積分出力電圧ＶＣをサンプリングし
、これを第４図（Ｆ）に示す正パルスの幅（例えばｔ２
〜ｔ４）だけ保持する。

ｔ６時点の第４図（Ｄ）のサンプルの値は低いので、こ
れを含む区間（１ビツト）の出力電圧Ｖｏｕｔも低くな
る。サンプルホールド回路１１の出力電圧ＶＯＵｔは第
４図（Ｈ）に示すように光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の光入
力に対応する。

ところで、第１ののこぎり波電圧ｖ１のみでセンサ回路
を駆動したとすれば、のこぎり波電圧■１の立上りに近
い時点で電圧ＶｐＯが印加される光電変換素子ＳＯとこ
れよりも後で電圧■ｐ１が印加される光電変換素子Ｓ１
とが同一条件で駆動されない、即ち、光電変換素子８１
の逆バイアス印加期間は、光電変換素子ＳＯの逆バイア
ス印加期間よりも短くなる。要するに後段になるに従っ
て光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の逆バイアス印加時間が短く
なる。光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３に対する逆バイアス電圧
の印加は、光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の光入力に対応した
光出力を得るための目的の他に、光入力に対応した等価
キャパシタンスＣｓの放電状態を得るために等価キャパ
シタンスＣｓを予め充電する目的にも利用される。各光
電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の等価キャパシタンスＣｓの充電
状態を揃えるためには、各光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の逆
バイアス電圧による充電時間を同一にすることが重要で
ある。また、逆バイアス印加時間が一定であるというこ
とは非逆バイアス期間（無バイアス期間）も一定になる
ことを意味する。この期間に、光入力に対応した光電流
によって等価キャパシタンスＣｓが放電されるが、この
期間がそれぞれのＳＯ〜Ｓ３について同一でないと、等
価キャパシタンスの放電状態が光入力と正確に対応しな
い。

光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３に対する逆バイアス印加時間Ｔ
ｏｎと非逆バイアス印加時間Ｔ　ｏｆｆとの割合をＴｏ
ｎ／　（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ　）で表し、これをデユーテ
ィと定義すれば、各光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３が同一のデ
ユーティで駆動されることが、正確な光電変換出力を得
る上で重要である。

第１図の本発明に従うイメージセンサに逆バイアス印加
回路ＬＯ〜Ｌ３が設けられているので、第５図に示すよ
うに各光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３のデユーティが同一にな
る。光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３を第５図（Ａ＞（Ｂ）の２
つののこぎり波電圧Ｖ１　、Ｖ２で駆動する場合には、
まず、第１ののこぎり波電圧Ｖ１に応答して第１図の各
点ＰＯ〜Ｐ３の電圧ＶｐＯ〜Ｖｐ３が第５図（Ｃ）に示
すようにｔｏ、ｔｌ　、ｔ２、ｔ３で順次に立上り、光
電変換素子ＳＯ〜Ｓ３に逆バイアスが印加される。

もし、第１ののこぎり波電圧■１のみであれば第１のの
こぎり波電圧Ｖ１が零ボルトになる七〇時点で各部の光
電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の逆バイアスも解除される。これ
に対して、第５図（Ｂ）に示すようにｔ４時点から第２
ののこぎり波電圧Ｖ２を発生させると、逆バイアス印加
時間が延長される。即ち、第１ののこぎり波電圧■１が
ｔ５時点で第２の区間Ｔ２に入る前に第２ののこぎり波
電圧ｖ２は最大振幅になり、第３の直列回路の第３のダ
イオードＤｄ１〜Ｄｄ３の全部がオン状態になる。

これにより、ｔ５時点から第１ののこぎり波電圧Ｖ１の
低下が開始しても、第２ののこぎり波電圧ｖ２によって
第２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３のオン状態を維持する
ことができる。第２ののこぎり波電圧■２は七６時点か
ら徐々に低下する。第２ののこぎり波電圧■２の振幅が
低下すると、第３のダイオードＤｄ１〜Ｄｄ３のアノー
ドとグランドとの間の電圧が低下し、グランドに対して
最も低いアノード電位であるダイオードＤｄ３が第５図
のｔ７時点でオフになり、２０点の電位ＶｐＯがグラン
ドになり、光電変換素子ＳＯに対する逆バイアス印加が
終了する。第２ののこぎり波電圧ｖ２が更に低下すると
、ダイオードＤｄ２がｔ８でオフになり、Ｐｌの電位Ｖ
ｐｌがグランドになり、光電変換素子Ｓ１に対する逆バ
イアス電圧の印加が終了する。

同様にｔ９時点になるとダイオードＤｄｌがオフになり
、Ｐ２の電位Ｖｐ２がグランドになり、光電変換素子Ｓ
２に対する逆バイアス電圧の印加が終了する。ｔ１０時
点になると、第２ののこぎり波電圧■２が零ボルトにな
るので、２３点の電位Ｖｐ３もグランドとなり、光電変
換素子Ｓ３の逆バイアス電圧の印加が終了する。しかる
後、ｔｌｌで第１ののこぎり波電圧Ｖ１が再び発生する
と同一の動作が繰返して生じる。

光電変換素子ＳＯの逆バイアス期間ＴｏｎはｔＯ〜ｔ７
であり、非逆バイアス期間Ｔ　ｏｆｆはｔ７〜ｔ１１で
あり、光電変換素子８１の逆バイアス期間Ｔｏｎはｔ１
〜ｔ８であり、非逆バイアス期間Ｔｏｆｆはｔ８〜ｔ１
２である。このように各光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の逆バ
イアスの印加の開始の時点の差に対応して終了の時点が
変化すれば、逆バイアス印加期間Ｔｏｎがほぼ一定にな
り、デユーティもほぼ一定になる。これにより、各光電
変換素子ＳＯ〜Ｓ３がほぼ同一条件で駆動され、正確な
光電変換が可能になる。

［変形例］ 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
、次の変形が可能なものである。なお、第６図〜第１１
図を参照して以下に述べる変形例において第１図〜第５
図と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省
略する。

（１）　第６図に示すように、電流検出口８３を、共通
ライン９とグランドとの間に接続した電流検出用抵抗２
０と、この抵抗２０に接続された増幅器２２とで構成す
ることができる。

（２）　第７図に示すように、電流検出回路３を反転入
力端子が共通ライン９に接続され、非反転入力端子がグ
ランドに接続された演算増幅器２３と、反転入力端子と
出力端子との間に接続された抵抗２４とで構成すること
ができる。この回路は出力電流Ｉ　ｏｕｔが抵抗２４を
通って流れ、反転入力端子はイマージナリショートによ
ってグランドレベルになるので、出力端子には電流Ｉ　
ｏｕｔに対応した電圧Ｖｏｕｔが得られる。

（３）　第８図に示すような階段波電圧を近似のこぎり
波としてのこぎり波発生回路１．４がら発生させてもよ
い、この時、第１ののこぎり波電圧■１の膜相互間の電
位差を後段になるにしたがって大きくすることが望まし
い。

（４）　第９図に示すように、２次曲線的に変化するの
こぎり波電圧Ｖｌ　、Ｖ２を使用してもよい。

（５）　第１０図に示すように、第１図の第２の抵抗Ｒ
ｂｌ〜Ｒｂ３をコンデンサＣｂ１〜Ｃｂ３に置き換える
ことができる。なお、コンデンサｃｂ１〜Ｃｂ３を逆バ
イアス接続のダイオードに置き換え、このダイオードの
容量を利用してもよい。また、第１図の第４の抵抗Ｒｄ
１〜Ｒｄ３をコンデンサに置き換えることができる。

（６）　光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３の相互干渉を防ぐため
のブロッキングダイオードＤｃＯ〜ＤＣ３を第１１図に
示すように、第１の抵抗ＲａＯ〜Ｒａ３と第２のダイオ
ードＤｂＯ〜Ｄｂ３との間に接続することができる。こ
の場合には、光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３のカソードをブロ
ッキングダイオードＤＣＯ〜Ｄｃ３のカソード側に接続
する。

また、ブロッキングダイオードＤｃＯ〜Ｄｃ３を第１の
抵抗ＲａＯ〜Ｒａ３と点ＰＯ〜Ｐ３との間に接続するこ
と、又は第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３の直列接続ラ
インと第１の抵抗ＲａＯ〜Ｒａ３との間に接続すること
ができる。また、第３のダイオードＤｄ１〜Ｄｄ３の直
列ラインと点ＰＯ〜Ｐ３との間にブロッキングダイオー
ドを接続すること、又は第３のダイオードＤｄ１〜Ｄｄ
３の直列ラインにおける第３の抵抗Ｒｃ１〜Ｒｃ３と第
４の抵抗Ｒｄ１〜Ｒｄ３との間にブロッキングダイオー
ドを接続することができる。

（７）　光電変換素子ＳＯ〜Ｓ３を光によって抵抗値が
変化する光導電モードの素子にすることができる。

（８）　各ダイオードの極性、第１及び第２ののこぎり
波電圧Ｖ１　、Ｖ２の極性を逆にすることができる。

（９）　実施例に従うイメージセンサの読取り画素を多
くすると、その分だけのこぎり波電圧■１、ｖ２の最大
値を高くしなければならない。従って、読取り画素数の
最大を数十個程度にすることが望ましい。これよりも多
くする場合にはイメージセンサを複数個のブロックに分
けて駆動すればよい。

［発明の効果］ 上述のように本発明によれば、ダイオードを使用したセ
ンサ回路装置を正確に動作させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わるイメージセンサを示す
回路図、 第２図は第１図の光電変換素子の等価回路図、第３図は
第１図の電流検出回路を示す回路図、第４図は第１図の
各部の状態を示す波形図、第５図は第１図の第１及び第
２ののこぎり波電圧と２０〜２３点の電位との関係を示
す波形図、第６図及び第７図は変形例の電流検出回路を
それぞれ示す回路図、 第８図及び第９図は変形例ののこぎり波をそれぞれ示す
波形図、 第１０図及び第１１図は変形例のイメージセンサをそれ
ぞれ示す回路図である。 １．４・・・のこぎり波発生回路、３・・・電流検出回
路、ＳＯ〜Ｓ３・・・光電変換素子、Ｄａｌ〜Ｄａ３・
・・第１のダイオード、ＤｂＯ〜Ｄｂ３・・・第２のダ
イオード、Ｄｄ１〜Ｄｄ３・・・第３のダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］第１ののこぎり波電圧（Ｖ１）を供給するための
   第１ののこぎり波電源端子（６）と共通電源端子（５）
   とを有し、前記第１ののこぎり波電圧（Ｖ１）として、
   少なくとも第１の方向の傾きが得られるように電圧が変
   化する第１の区間と第１の方向と逆の第２の方向の傾き
   が得られるように電圧が変化する第２の区間とを有する
   波形を発生する第１ののこぎり波発生回路（１）と、第
   １の電極と第２の電極とをそれぞれ有する複数個の第１
   のダイオード（Ｄａ１、Ｄａ２）が直列に接続された回
   路であり、その一端が前記第１ののこぎり波電源端子（
   ６）に接続され、且つそれぞれの第１のダイオード（Ｄ
   ａ１、Ｄａ２）の順方向電流が前記第１ののこぎり波電
   圧（Ｖ１）に基づいて流れるような方向性をそれぞれの
   第１のダイオード（Ｄａ１、Ｄａ２）が有し、且つそれ
   ぞれの第１のダイオード（Ｄａ１、Ｄａ２）の前記第１
   の電極が前記第１ののこぎり波電源端子（６）の側に配
   置されている第１の直列回路と、 それぞれが第１の抵抗（Ｒａ１、Ｒａ２）と第２のダイ
   オード（Ｄｂ１、Ｄｂ２）とを直列に接続した回路から
   成り、それぞれの第１のダイオード（Ｄａ１、Ｄａ２）
   の前記第２の電極と前記共通電源端子（５）との間にそ
   れぞれ接続され、且つそれぞれの第２のダイオード（Ｄ
   ｂ１、Ｄｂ２）の順方向電流が前記第１ののこぎり波電
   圧（Ｖ１）に基づいて流れるような方向性をそれぞれの
   第２のダイオード（Ｄｂ１、Ｄｂ２）が有している複数
   の第２の直列回路と、それぞれの第１のダイオード（Ｄ
   ａ１、Ｄａ２）の前記第２の電極と前記共通電源端子（
   ５）との間にそれぞれ接続された複数の第２の抵抗（Ｒ
   ｂ１、Ｒｂ２）又はコンデンサ（Ｃｂ１、Ｃｂ２）と、
   一端が前記第１の抵抗（Ｒａ１、Ｒａ２）と前記第２の
   ダイオード（Ｄｂ１、Ｄｂ２）との間に接続され、他端
   が互いに共通に接続されている複数の光電変換素子（Ｓ
   １、Ｓ２）と、 前記光電変換素子（Ｓ１、Ｓ２）を前記第２のダイオー
   ド（Ｄｂ１、Ｄｂ２）に対して実質的に並列に接続する
   ように前記光電変換素子（Ｓ１、Ｓ２）の電流を検出す
   るために前記光電変換素子（Ｓ１、Ｓ２）の共通接続側
   の端子と前記電源端子（５）との間に接続された共通の
   電流検出回路（３）と、第２ののこぎり波電圧（Ｖ２）
   を供給するための第２ののこぎり波電源端子（８）を有
   し、前記第２ののこぎり波電圧（Ｖ２）として、少なく
   とも第１の方向の傾きが得られるように電圧が変化する
   第１の区間と第２の方向の傾きが得られるように電圧が
   変化する第２の区間とを有し、且つ前記第２ののこぎり
   波電圧（Ｖ２）の第２の区間の始まりの時点が前記第１
   ののこぎり波電圧（Ｖ１）の第２の区間の終りの時点に
   ほぼ一致しており、且つ前記第１ののこぎり波電圧（Ｖ
   １）の始まりの時点と前記第２ののこぎり波電圧（Ｖ２
   ）の終りの時点との中間時点を中心にして前記第１のの
   こぎり波電圧（Ｖ１）に対称な波形を発生するように設
   定されている第２ののこぎり波発生回路（４）と、 第１の電極と第２の電極とをそれぞれ有する複数個の第
   ３のダイオード（Ｄｄ１、Ｄｄ２）が直列に接続された
   回路であり、その一端が前記第２ののこぎり波電源端子
   （８）に接続され、且つそれぞれの第３のダイオード（
   Ｄｄ１、Ｄｄ２）の順方向電流が前記第２ののこぎり波
   電圧（Ｖ２）に基づいて流れるような方向性をそれぞれ
   の第３のダイオード（Ｄｄ１、Ｄｄ２）が有し、且つそ
   れぞれの第３のダイオード（Ｄｄ１、Ｄｄ２）の前記第
   １の電極が前記第２ののこぎり波電源端子（８）の側に
   配置されている第３の直列回路と、 それぞれの第３のダイオード（Ｄｄ１、Ｄｄ２）の前記
   第２の電極と前記光電変換素子（Ｓ１、Ｓ２）との間に
   それぞれ接続された複数の第３の抵抗（Ｒｃ１、Ｒｃ２
   ）と、 それぞれの第３のダイオード（Ｄｄ１、Ｄｄ２）の前記
   第２の電極と前記共通電源端子（５）との間に接続され
   た複数の第４の抵抗（Ｒｄ１、Ｒｄ２）又はコンデンサ
   と、 を備え、前記第１ののこぎり波電圧（Ｖ１）の最大振幅
   値は前記第１のダイオード（Ｄａ１、Ｄａ２）及び前記
   第２のダイオード（Ｄｂ１、Ｄｂ２）の全部を同時にオ
   ン状態にすることができる値に設定され、前記第２のの
   こぎり波電圧（Ｖ２）の最大振幅値は前記第２のダイオ
   ード（Ｄｂ１、Ｄｂ２）と前記第３のダイオード（Ｄｄ
   １、Ｄｄ２）の全部を同時にオン状態にすることができ
   るレベルに設定されていることを特徴とするセンサ回路
   装置。