JPH03220973A - イメージセンサ - 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］ この発明は、複数のフォトダイオードをのこぎり波電圧
に基づいて順次に走査する形式のイメージセンサに関す
る。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］イメージ
センサは、光情報を電気信号に交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６３−
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
μｍ）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、ダイオードの直列回路
を利用してフォトダイオードを走査する方式が、特願昭
６３−１９０８４８号及びこの国内優先権主張出願であ
る特願平１−１９８２７９号に開示されている。しかし
、正確に出力を得るための具体的な技術は開示されてい
ない。

そこで、本発明の目的は、走査出力を正確に得ることが
可能なイメージセンサを提供することにある。

［ＷＡ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、実施例を示す図面
の符号を参照して説明すると、時間と共に連続的又は階
段状に増大又は減少するのこぎり波を供給するための電
圧源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〜Ｄａ３が直列に接続
された回路であり、その一端が前記電圧源１に接続され
、且つそれぞれの第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３の順
方向電流が前記のこぎり波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〜Ｄａ３が有し
、且つそれぞれの第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３の前
記第１のｔ［ｉが前記電圧源１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Ｒａｌ〜Ｒａ３
と第２のダイオードＤｂ１〜Ｄｂ３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〜Ｄ
ａ３の前記第２の電極と前記電圧源１の他端との間にそ
れぞれ接続され、且つそれぞれの第２のダイオードＤｂ
１〜Ｄｂ３の順方向電流が前記のこぎり波に基づいて流
れるような方向性をそれぞれの第２のダイオードＤｂ１
〜Ｄｂ３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〜Ｄａ３の前記第２の電極
と前記電圧源１の他端との間にそれぞれ接続された複数
の第２の抵抗Ｒｂ１〜Ｒｂ３と、前記第１の抵抗Ｒａ１
〜Ｒａ３と前記第２のダイオードＤｂ１〜Ｄｂ３との接
続点Ｐ１〜Ｐ３と共通電流出力線３との間に逆バイアス
される方向性を有してそれぞれ接続されている複数のフ
ォトダイオード８１〜Ｓ３と、前記共通電流出力線３と
前記電圧源ｌの他端との間に接続された電流−電圧変換
回路２とから成るイメージセンサにおいて、前記第１の
ダイオードＤａ１〜Ｄａ３の等価容量をＣａ、前記第２
のダイオードＤｂ１〜Ｄｂ３の等価容量をｃｂ、第１の
抵抗Ｒａ１〜Ｒａ３の値をＲａ、第２の抵抗Ｒｂ１〜Ｒ
ｂ３の値をＲｂとした時に、 τ１　＝Ｃａ　−Ｒｂ ｒ２　＝　（Ｃａ　ｃｂ　／　（Ｃａ　＋ｃｂ　）　）
　・Ｒａτ３＝Ｃｂ−Ｒａ で表わされる時定数のすべてが、前記のこぎり波に応答
して前記第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３が順次にオン
状態に転換する相互時間間隔の２倍よりも小さいことを
特徴とするイメージセンサに係わるものである。

［作　用］ 本発明に従うように時定数を設定すると、フォトダイオ
ード８１〜Ｓ３の接続点Ｐ１〜Ｐ３の電位の立上り速度
が速くなり、共通電流出力線３に得られる複数のフォト
ダイオード３１〜Ｓ３の電流成分の分離性が良くなる。

［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、電圧源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、Ｋ１、Ｋ２　、Ｋ３と、電流
−電圧変換回路２とを有する。

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−部のみが第１図に示されて
いる。

互いに同一の３つの単位回路に１、Ｋ２、Ｋ３は、第１
のダイオードＤａ１、Ｃａ２、Ｃａ３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、Ｒｂ
３と、光検出用のフォトダイオードＳ１、Ｓ２、Ｓ３と
、ブロッキングダイオードＤｅｌ、　Ｃａ２、ＤＣ３と
から成る。を圧源１と単位回路に１との間に配置された
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、フォトダイオードＳＯと、ブロ
ッキングダイオードＤＣＯとから戒る。単位回路ＫＯは
別の単位回路に１、Ｋ２、Ｋ３における第１のダイオー
ドＤａｌ、Ｃａ２、Ｃａ３、及び第２の抵抗Ｒｂ１、Ｒ
ｂ２、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Ｋｌ　、Ｋ２　、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．　Ｃａ２、Ｃａ
３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）は電圧源１の一端に接続されている。第１
のダイオードＤａｌ、Ｃａ２、Ｃａ３は電圧源１の電圧
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［ｉ＋）が電圧源１の側に配置されている。なお
、電圧源１の上側の端子がマイナスの時には、第１のダ
イオードＤａ１〜Ｄａ３のカソードが電圧源１の側に配
置される。

第１のダイオードＤａｌ、Ｃａ２、Ｃａ３のカソード（
第２の電極）と電圧源１の他端〈グランド〉との間には
第１の抵抗Ｒａｌ、Ｒａ２、Ｒａ３と第２のダイオード
Ｄｂ１．Ｄｂ２、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、電圧＃１の一端と＠端との間に第
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，ＤｂＬ　
Ｄｂ２、Ｄｂ３は電圧源１の電圧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ＫＯ１Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３における第１の抵抗
Ｒａ０１Ｒａｌ、Ｒａ２、Ｒａ３と第２のダイオードＤ
ｂＯ１Ｄｂ１．Ｄｂ２、Ｄｂ３の相互接続点ＰＯ５Ｐ１
、Ｐ２、Ｐ３にフォトダイオードｓｏ、ｓｉ、Ｓ２、Ｓ
３とブロッキングダイオードＤｃＯ１Ｄｃ１、Ｃａ２、
Ｃａ３との直列回路（第３の直列回路）が接続されてい
る。即ちフォトダイオードＳＯ〜Ｓ３のカソードが点Ｐ
Ｏ〜Ｐ３に接続され、アノードがフォトダイオードＳＯ
〜Ｓ３の相互干渉を防ぐためのブロッキングダイオード
ＤＣＯ１Ｄｃ１．　Ｃａ２、Ｃａ３を介して共通の電流
出力線３に接続されている。

電流−電圧変換回路２は、演算増幅器４と帰還用抵抗Ｒ
ｆと、帰還用コンデンサＣｆとから成る。

演算増幅器４の反転入力端子は共通電流出力ｆＩＡ３に
接続され、非反転入力端子は電圧源１の他端（グランド
）に接続され、帰還用抵抗Ｒｆ及びコンデンサＣｆは反
転入力端子と出力端子との間に接続されている。従って
、フォトダイオードｓ。

〜Ｓ３は第２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３に実質的に並
列接続されている。またフォトダイオードｓ。

〜Ｓ３は、電圧源１の電圧で逆バイアスされるように接
続されている。このため、フォトダイオードＳＯ〜Ｓ３
に流れる電流は極めて小さい。

なお、電流−電圧変換回路２と出力端子５との間に反転
増幅器４ａが接続されている。

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
。

電圧源１はのこぎり波を発生する回路がら成り、第２図
に示すのこぎり波即ち掃引信号を周期的に発生する。第
２図ののこぎり波の最大振幅幅は第１図の全部の第１及
び第２のダイオードＤａ１〜Ｄａ３、ＤｂＯ〜Ｄｂ３を
オン状態にすることができる値に設定されている。

フォトダイオードＳＯ〜Ｓ３、第１のダイオードＤａ１
〜Ｄａ３、第２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３、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がら成
り、共通の絶縁基板（図示せず）上に設けられている。

なお、第１及び第２のダイオードＤａｌ　〜Ｄａ３、Ｄ
ｂＯ〜Ｄｂ３ノ表面の面積は３　Ｘ　１０　’ｃｄ、厚
さは０．３μｍであり、９７ｐＦの等価容量を有する。

フォトダイオードＳＯ〜Ｓ３は逆バイアスされているの
で、第３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。なお、
フォトダイオード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のダイオードＤａ１〜Ｄａ３及び第２のダイオード
ＤｂＯ〜Ｄｂ３がオン状態になった時の両端電圧即ち順
方向電圧Ｖｆはほぼ１ｖである。第１の抵抗ＲａＯ〜Ｒ
ａ３はそれぞれ３０にΩであり、第２の抵抗Ｒｂ１〜Ｒ
ｂ３はそれぞれ３０にΩであり、これ等はＴ　ｉ　Ｏ２
、Ｔ　ａ　　Ｓ　ｉ　Ｏ２又はＮｉＣｒ等の物質で形成
されている。

［動　作］ 第１図のイメージセンサにおいて、電圧源１から第２図
に示すのこぎり波が発生すると、第１のダイオードＤａ
１〜Ｄａ３が順次に導通状態になる。

のこぎり波の傾斜電圧が徐々に増大すると、点ＰＯの電
位ＶｐＯが第４図（Ａ）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になると、ダイオ
ードＤｂＯがオン状態になり、点ＰＯの電位ＶｐＯはほ
ぼ一定値（はぼＶｆ　）即ち飽和電圧値になる。単位回
ＮＩＫＯ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＃ＩＫ１のの第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電圧源ｌ
の電圧Ｖｄが高くなると、第１のダイオードＤａ１のカ
ソード電圧は電圧Ｖｄ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、電
源電圧Ｖｄ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の単位か第２の抵抗Ｒｂｌの両ｆ４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か第４図（Ａ）に
示すように徐々に上昇する６点Ｐ１の電位Ｖｐｌが第２
のダイオードＤｔ１１の順方向電圧Ｖｆになると、これ
かオン状態になり、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Ｄｂ
１のオン状態への転換とほぼ同時に単位回ＦＩ？ＩＫ２
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（Ａ）に示すように電位Ｖｐ２が得られる。

電圧源１から供給されているのこぎり波の傾斜電圧が更
に増大すると、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（Ａ＞の電位Ｖｐ
３が得られる。点ＰＯ〜Ｐ３の電位ＶｐＯ〜Ｖｐ３か第
４図（Ａ）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−電圧変換回路２を介して
接続されたフォトダイオードＳＯ〜Ｓ３が順次に駆動さ
れる。即ち、フォトダイオードＳＯ〜Ｓ３が電気的に走
査される。

第１図の回路において、フォトダイオードＳＯ〜Ｓ３は
一次元的に配置されている。このフォトダイオード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〜Ｄｂ
３の全部をオン状態にすることができる電圧を電圧源ｌ
から発生させる。なお、第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ
３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２図に示すのこぎり波で与え
ることができる。即ち、のみぎり波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Ｄａ１〜Ｄａ
３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
Ｏ〜Ｐ３に得られる第２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３の
順方向電圧Ｖｆによって各フォトダイ、オードＳＯ〜Ｓ
３が逆バイアスされ、第３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
微小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（図示せず）から得ら
れる光信号がフォトダイオードＳＯ〜Ｓ３に入力される
と、光信号の有無及び大小に対応してフォトダイオード
ＳＯ〜Ｓ３の等価キャパシタンスＣＳの充電電荷量が変
化する。即ち、フォトダイオード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の放電か生じない。等価キャパシタンスＣ
ｓの放電の量は光量によって変化する。

フォトダイオードＳＯ〜Ｓ３に対して光入力を与える方
法は２つある。その１つはフォトダイオード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（例えば電圧源１の電圧Ｖｄが零ボルトの期
間）にのみ光入力を与える方法である。

電圧源１の電圧Ｖｄが第２図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（Ａ）に示す
ように電位ＶｐＯ１Ｖｐ１．　ＶＯ２、ＶＯ２が得られ
、これによってフォトダイオードＳＯ〜Ｓ３か順次に逆
バイアスされる。換言すれば、第３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フォトダイオード
ＳＯ〜Ｓ３に印加される。この時、フォトダイオードＳ
Ｏ〜Ｓ３の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
。フォトダイオードＳＯ〜Ｓ３の等価キャパシタンスＣ
ｓの充電電流はブロッキングダイオードＤＣＯ〜ＤＣ３
と電流−電圧変換回１ｉ２とを通って流れるので、充電
を流の有無によって出力端子５の電圧Ｖｏｕｔが変化す
る。４つのフォトダイオードＳＯ〜Ｓ３の全部に光入力
が与えられたために各等価キャパシタンスＣＳが放電し
ている状態において、第４図（Ａ）に示す電位ＶｐＯ〜
Ｖｐ３がフォトダイオードＳＯ〜Ｓ３に順次に印加され
ると、出力端子５の電圧ｖｏｕｔは第４図（Ｂ）に示す
ようにフォトダイオードＳＯ〜Ｓ３に充電電流が流れる
毎に変化する。即ち、各点ＰＯ〜Ｐ３の電位ＶｐＯ〜Ｖ
ｐ３の増大につれて等価キャパシタンスＣｓの充電電流
が増大し、各点ＰＯ〜Ｐ３の電位ＶｐＯ〜Ｖｐ３が飽和
すると、充電電流が減少し、この充電電流の変化に対応
した出力電圧Ｖｏｕｔが得られる。

第４図（Ｃ）には４つのフォトダイオード５Ｏ１Ｓ１、
Ｓｌ、Ｓ３の内の８２に光入力が与えられず、ＳＯ，Ｓ
ｌ、Ｓ３のみに光入力が与えられた時の出力端子５の電
圧Ｖｏｕｔの変化が示されていえられた時に、フォトダ
イオードＳ２には充電電流が流れない、即ち、第４図（
Ａ）に示す電位Ｖｐ２に対応する出力電圧Ｖｏｕｔの変
化が発生しない。

ところで、第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３及び第２の
ダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３は等価容量を有する。

即ち、単位回ＮＫ１を例にとると、第５図に示すように
第１のダイオードＤａ１は容量Ｃａを有し、第２のダイ
オードＤｂ１は容量ｃｂを有する。従って、２１点の電
位変化は、次の３つの時定数の影響を受ける。

τ１　＝Ｃａ　−Ｒｂ ？−２＝　（Ｃａ　Ｃｂ　／　（Ｃａ　十Ｃｂ　）　）
　・Ｒａτ３　＝Ｃｂ　−Ｒａ 本実施例では、第１及び第２の抵抗ＲａＯ〜Ｒａ３、Ｒ
ｂｌ〜Ｒｂ３がそれぞれ３０にΩに設定され、第１及び
第２のダイオードＤａ１〜Ｄａ３、ＤｂＯ〜Ｄｂ３の等
価容量Ｃａ　、Ｃｂがそれぞれ９７ｐＦに設定されてい
る。これにより、共通電流出力＋ｉ１３に得られる電流
Ｉｏｕｔにおける複数のフォトダイオードＳＯ〜Ｓ３に
対応する電流変化の相互時間間隔（平均読出し時間間隔
）２．５μｓの２倍（５μｓ）よりも小さい時定数にな
る。

第６図（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は第６図（Ａ）に示すのこぎ
り波電圧Ｖｄに応答した出力電流ｌ０ｕｔ及び１０〜９
３点の電位Ｖｐと時定数τ３との関係を示す、即ち、第
６図（Ｂ）はＣｂ＝３２．３ｐＦ、Ｒａ　＝３０にΩ、
ｖ３　＝０．９７μｓの時の多値の変化を示し、第６図
（Ｃ）はＣｂ＝９７ｐＦ、Ｒａ　＝３０にΩ、τ３　＝
２．９μｓの時の多値の変化を示し、第６図（Ｄ）はＣ
ｂ＝３２３ｐＦ、Ｒａ　＝３０にΩ、ｒ３　＝９．７μ
ｓの時の多値の変化を示す。

第２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３の３種類の容量３２．
３ｐＦ、９７ｐＦ、３２３ｐＦはこのｐ１ｎ接合の面積
（表面積とほぼ同一）をｌＸｌ０−３ａＪ、３Ｘ１０−
３ｃｄ、ｌＸｌ０−２−の３段階に変えることによって
得られる。第６図（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）のＶｐ、Ｉｏｕｔ
の測定は、第４図（Ｂ）と同様に全てのフォトダイオー
ドＳＯ〜Ｓ３に光入力を与えた条件下で行われている。

第６図（Ｂ）〜（Ｄ）の横軸（時間幅）の零に同期して
第６図（Ａ）に示すのこぎり波電圧Ｖｄを発生させると
、１０〜９３点の電位ＶｐＯ〜Ｖｐ３が順次に立上る。

各電位ＶｐＯ〜Ｖｐ３は、第６図（Ａ）ののこぎり波の
速度より速く立上ることはできない。なお、第６図（Ａ
）の縦軸の電圧Ｖｄは第６図（Ｂ）〜（Ｄ）の縦軸の電
圧Ｖｐよりも圧縮して示されている。もし、第２のダイ
オードＤｂＯ〜Ｄｂ３が等価容量ｃｂを具備しないとす
れば、ダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３の電圧−電流の立上り
特性とのこぎり波電圧Ｖｄの立上り速度に依存して１０
〜９３点の電位Ｖｐが変化する。しかし、実際には、第
２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３が等価容量Ｃｂを有する
ので、等価容量ｃｂの充電に追従して１０〜９３点の電
位が立上る。１０〜９３点の電位ＶｐＯ〜Ｖｐ３の上昇
速度は時定数τ３＝Ｒａ−Ｃｂに依存する。第６図（Ｂ
）（Ｃ）に示すように時定数τ３が比較的小さいと、出
力電流Ｉ　ｏｕｔのフォトダイオードＳＯ〜Ｓ３に対応
する電流変化分が大きくなり、フォトダイオードＳＯ〜
Ｓ３の出力の分Ｍ（ドツトの分離）が良くなる。

一方、第６図（Ｄ）に示すように時定数で３が大きくな
ると、１０〜９３点の電位ＶｐＯ〜Ｖｐ３の立上り速度
が遅くなり、各電位ｖｐｏ〜Ｖｐ３の飽和時点よりもか
なり前から立上りを開始し、電位ＶｐＯ〜Ｖｐ３の立上
り期間の重なりが多くなり、結局出力電流Ｉ　ｏｕｔに
おけるフォトダイオードＳＯ〜Ｓ３に対応する成分（ド
ツト成分〉の分離が悪くなる。第１のダイオードＤａ１
〜Ｄａ３が順次にオンになる時間間隔に対応する平均読
出し時間間隔はこの実施例の場合２．５μｓであるので
、第６図（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）の場合の時定数の平均読出
し時間間隔に対する割合は、０．３９倍、１．２倍、３
．９倍である。この割合が２倍以下の場合には、出力電
流Ｉ　ｏｕｔのフォトダイオードＳＯ〜Ｓ３戒分（ドツ
ト成分）の分離性が良いことが確認されている。なお、
これを１．５倍以下にすれば更に良い。

今、時定数τ３について考えたが、時定数τ１、τ２、
τ３のすべてが、平均読出し時間間隔に対今、時定数τ
３について考えたが、時定数τ１、τ２、τ３のすべて
が、平均読出し時間間隔に対して２倍以下であることが
望ましい、この実施例では、 Ｒａ　＝Ｒｂ　＝３０にΩ、 Ｃａ　＝Ｃｂ　＝９７ｐＦ であるので、 τ１　＝２．９μｓ τ２＝１．５μｓ τ３＝２．９μｓ である。

以上のように本実施例によればフォトダイオードＳＯ〜
Ｓ３の順次駆動（走査）をトランジスタを使用せずにダ
イオードで行うことができる。ダイオードは電界効果ト
ランジスタに比べてゲート電極が不要な分だけ作製が容
易である０例えばビット間隔１２５μｍの場合において
配線導体の幅を２０μｍ以上にすることが可能になり、
製造歩留りが大幅に向上する。なお、スイッチ素子を電
界効果トランジスタで構成する場合には、配線導体の幅
を約ｌＯμｍにすることが必要であった。

また、各部の時定数を平均読出し時間間隔の２倍以下に
することによって共通出力電流ｌ０ｕｔにおけるドツト
成分の分離を確実に行うことが可能になる。

［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。

（１）　フォトダイオードＳＯ〜Ｓ３の相互干渉を防ぐ
ためのプロヅキングダイオードＤｃＯ〜ＤＣ３を第１の
抵抗ＲａＯ〜Ｒａ３に直列に接続すること、又は第２の
抵抗Ｒｂ１〜Ｒｂ３と第１の抵抗Ｒａ１〜Ｒａ３との間
に接続することが可能である。

（２）　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、その分だけ駆動電圧Ｖｄ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。これよりも画素数を多くする場合に
はイメージセンサを複数個のブロックに別けて駆動すれ
ばよい。

第７図では第１図の単位回路に１〜に３に相当するｎ個
の単位回路かｍ個の回路ブロック８１〜Ｂ２・・・・・
・Ｂｎ＋に分割されている。各回路ブロック８１〜Ｂｎ
＋には、第１図の単位回路に１〜に３に相当するものを
数個〜数十個含み、第１図のイメージセンサ回路から電
圧源１を省いた回路に相当するものである。各回路ブロ
ックＢ１〜Ｂｌは電圧源１ａにマルチプレクサ１０を介
して接続されている。各回路ブロック８１〜Ｂｎの出力
端子は増幅器Ａ１〜ＡＩを介して共通に接続されている
。

電圧源１ａは第８図（Ａ）に示すのこぎり波（三角波）
を繰返して発生する。マルチプレクサ１０は第８図（Ｂ
）（Ｃ）に示すように、第８図（Ａ）ののこぎり波を回
路ブロック８１〜Ｂｎに分配する。各回路ブロック８１
〜Ｂ−の各フォトダイオードに対する光入力は第８図（
Ｄ＞に示すように常に与える。

第９図及び第１０図はイメージセンサの別の駆動方法を
示す、第９図においても、第７図と全く同様に、第１図
の単位回路に１〜に３に相当するｎ個の単位回路がｍ個
の回路ブロック８１〜Ｂｎに分けられている。各回路ブ
ロック８１〜ＢＩＮは電圧源１にそれぞれ接続されてい
る。第９図の電圧源１は第１図のそれと同様に第１０図
（Ａ＞に示すのこぎり波を発生する。のこぎり波は第１
０図（Ｂ）（Ｃ）に示すように回路ブロック８１〜Ｂｎ
に同時に供給される。この結果、各回路ブロック８１〜
Ｂｌで走査が同時に開始し、同時に出力が発生する。各
回路ブロック８１〜Ｂ＾の出力はメモリを含む信号処理
回路１１に送られる。信号処理回路１１は回路ブロック
８１〜ＢＩｌの出力を回路ブロック８１〜Ｂｌの配列順
番に対応するように共通の時間軸上に配置する。なお、
第９図のイメージセンサでは、第１０図（Ｄ＞に示すよ
うにフォトダイオードに対する光出力が駆動電圧Ｖｄが
零の期間に与えられている。

（３）　のこぎり波を第１１図に示すような、階段状の
のこぎり波とすること、及び第１２図に示すように２次
曲線的に増大するのこぎり波とすることができる。

（４）　各ダイオードの極性、電圧源１の極性を逆にす
ることもできる。

（５）　実施例ではダイオードＤａ１〜Ｄａ３、ＤｂＯ
〜Ｄｂ３として水素化アルモファスシリコン（非晶質シ
リコン）を使用したが、非晶質シリコンカーバイト等を
使用することもできる。

（６）　ダイオードＤａ１〜Ｄａ３、ＤｂＯ〜Ｄｂ３、
ＤｃＯ〜Ｄｃ３はＰＩＮ、ＰＩ、ＩＮ、ショットキー接
合ダイオード等のいずれであってもよい。

（７）　ダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３のカソード端子に電
圧を印加してもよい。即ちダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３と
グランドとの間にバイアス電圧を印加してダイナミック
レンジの拡大を図ることができる。

（８）　第１図において、第２の抵抗の値をＲｂ１から
Ｒｂ３に向かって徐々に大きくなるように設定してもよ
い。即ち、Ｒｂｏ＜　Ｒｂｌ＜　Ｒｂ２＜　Ｒｂ３に設
定してもよい。

（９）　第１３図に示すように、電流−電圧変換回路２
を、共通電流出力線３とグランドとの間に負荷抵抗Ｒ１
を接続し、この電圧を交流分抽出用コンデンサＣを介し
て取出すように構成してもよい。

［発明の効果］ 上述のように本発明によれば、単純な構成のイメージセ
ンサを提供することができる。また、フォトダイオード
の出力を確実に取出すことが可能になる。

【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図はのこぎり波を示す波形図、 第３図はフォトダイオードの等価回路図、第４図（Ａ）
は第１図の回路の各点ＰＯ〜Ｐ３の電位変化を示す図、 第４図（Ｂ）は第１図の回路の出力端子の電圧変化を４
つのフォトダイオード全部に光入力があった状態で示す
図、 第４図（Ｃ）は第１図の回路の出力端子の電圧変化を４
つのフォトダイオードの内の３つのみに光入力があった
状態で示す図、 第５図は単位回路の時定数を説明するための図、第６図
（Ａ）はのこぎり波電圧を示す波形図、第６図（Ｂ）（
Ｃ）（Ｄ）は時定数の変化とＰＯ〜Ｐ３点電位及び出力
電流の変化との関係を示す図、 第７図は単位回路の数か多い時のフォトダイオードの駆
動方式を原理的に示すブロック図、第８図は第７図の各
部の状態を示す図、第９図は第７図と同様に単位回路の
数が多い時のフォトダイオードの駆動方式を原理的に示
すブロック図、 第１０図は第９図の各部の状態を示す図、第１１図及び
第１２図はのこぎり波の変形例を示す波形図、 第１３図は電流−電圧変換回路の変形例を示す回路図で
ある。 １・・・電圧源、Ｄａ１〜Ｄａ３・・・ダイオード、Ｒ
ａｌ〜Ｒａ３・・・第１の抵抗、Ｒｂ１〜Ｒｂ３・・・
第２の抵抗、８１〜Ｓ３・・・フォトダイオード、２・
・・電流−電圧変換回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］時間と共に連続的又は階段状に増大又は減少する
   のこぎり波を供給するための電圧源（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〜Ｄａ３）が直列に接続された
   回路であり、その一端が前記電圧源（１）に接続され、
   且つそれぞれの第１のダイオード（Ｄａ１〜Ｄａ３）の
   順方向電流が前記のこぎり波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〜Ｄａ３）
   が有し、且つそれぞれの第１のダイオード（Ｄａ１〜Ｄ
   ａ３）の前記第１の電極が前記電圧源（１）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〜Ｒａ３）と第２のダイ
   オード（Ｄｂ１〜Ｄｂ３）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〜Ｄａ３）
   の前記第２の電極と前記電圧源（１）の他端との間にそ
   れぞれ接続され、且つそれぞれの第２のダイオード（Ｄ
   ｂ１〜Ｄｂ３）の順方向電流が前記のこぎり波に基づい
   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〜Ｄｂ３）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〜Ｄａ３）の前記
   第２の電極と前記電圧源（１）の他端との間にそれぞれ
   接続された複数の第２の抵抗（Ｒｂ１〜Ｒｂ３）と、 前記第１の抵抗（Ｒａ１〜Ｒａ３）と前記第２のダイオ
   ード（Ｄｂ１〜Ｄｂ３）との接続点（Ｐ１〜Ｐ３）と共
   通電流出力線（３）との間に逆バイアスされる方向性を
   有してそれぞれ接続されている複数のフォトダイオード
   （Ｓ１〜Ｓ３）と、 前記共通電流出力線（３）と前記電圧源（１）の他端と
   の間に接続された電流−電圧変換回路（２）と から成るイメージセンサにおいて、 前記第１のダイオード（Ｄａ１〜Ｄａ３）の等価容量を
   Ｃａ、前記第２のダイオード（Ｄｂ１〜Ｄｂ３）の等価
   容量をＣｂ、第１の抵抗（Ｒａ１〜Ｒａ３）の値をＲａ
   、第２の抵抗Ｒｂ１〜Ｒｂ３）の値をＲｂとした時に、 τ１＝Ｃａ・Ｒｂ τ２＝｛ＣａＣｂ／（Ｃａ＋Ｃｂ）｝・Ｒａτ３＝Ｃｂ
   ・Ｒａ で表わされる時定数のすべてが、前記のこぎり波に応答
   して前記第１のダイオード（Ｄａ１〜Ｄａ３）が順次に
   オン状態に転換する相互時間間隔の２倍よりも小さいこ
   とを特徴とするイメージセンサ。