JPH044795B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光検出素子を用いて光信号を検出する
光集積素子に関する。

〔従来の技術〕 光検出素子の一種である光導電型検出素子は、
光の照射量に応じてその抵抗値が変化するもので
あり、これを利用して光信号を電気信号に変換し
て出力することが行なわれる。このような光導電
型検出素子のアレイ化は、従来は第３図のように
なされてきた。

第３図は従来の光集積素子の一例の回路構成図
である。図示の通り、走査回路１からの出力信号
１〜ｎはｎ個の要素回路２１〜２ｎに与えられ
る。要素回路２１〜２ｎのそれぞれは、上記の出
力信号１〜ｎをゲートに入力するFETからなる
スイツチング素子Q₁〜Q_oを有し、このスイツチ
ング素子Q₁〜Q_oには光導電型検出素子S₁〜S_oが
直列に接続される。そして、要素回路２１〜２ｎ
の出力はビデオライン３を介して外部に出力され
る。なお、ビデオライン３の出力側には出力抵抗
R_Lと電源V_DDが接続されている。

この第３図の回路においては、出力信号１〜ｎ
によつてスイツチング素子Q₁〜Q_oがオンさせら
れ、このとき光信号が光導電型検出素子S₁〜S_oに
入力されると、出力信号はビデオライン３から外
部に取り出される。この回路によれば、光導電型
検出素子S₁〜S_oに比較的強い光入力があつたとき
には、十分な大きさの出力信号がビデオライン３
から得られる。しかしながら、光入力が弱いとき
には、光導電型検出素子S₁〜S_oは十分に低抵抗と
はならず、従つて十分な大きさの出力信号を得る
ことができなかつた。

そこで、従来は第３図の回路を第４図に示すよ
うに変形し、光信号の検出を行なつていた。この
第４図の回路が第３図の回路と異なる点は、光導
電型検出素子S₁〜S_oと並列に容量素子C₁〜C_oが
接続されていることである。この回路では、スイ
ツチング素子Q₁〜Q_oが走査回路１からの信号１
〜ｎによつてオンしている間に、容量素子C₁〜
C_oはビデオライン３からの電流によつて充電さ
れる。そして、スイツチング素子Q₁〜Q_oがオフ
している間に光導電型検出素子S₁〜S_oに光入力が
あると、容量素子C₁〜C_oの電荷は光導電型検出
素子S₁〜S_oによつて放電される。しかる後、スイ
ツチング素子Q₁〜Q_oが走査回路１からの信号１
〜ｎによつてオンすると、上記の放電量に対応す
る分の充電電流がビデオライン３に流れ、電気信
号としての出力信号が得られることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第４図の回路が正常に動作する
ためには、要素回路２１〜２ｎ内のスイツチング
素子Q₁〜Q_oがオンしたときに、その容素回路２
１〜２ｎ内の光導電型検出素子S₁〜S_oが十分に高
い抵抗値を保つていなければならず、さもなくば
容量素子C₁〜C_oを十分に充電することができな
い。ところが通常は、光導電型検出素子に強い光
入力があるとその抵抗値は数百オームとなり、従
つて第４図の回路では十分な充電が行なえない。
さらには、光入力の強度によつて光導電型検出素
子の抵抗値が変化するので、光入力の強度に応じ
て容量素子の充電状態も変動してしまい、再現性
のよい出力信号が得られないという欠点があつ
た。

また、要素回路２１〜２ｎの数が増大したとき
には、走査回路１の最高速度により走査の繰り返
しの最低時間が定まつてしまうため、強い光入力
があつたときには光導電型検出素子の抵抗値が小
さくなり、短時間で要素回路２１〜２ｎ内の容量
素子C₁〜C_oの電荷が放電してしまう。すると各
要素回路２１〜２ｎ間の信号差がなくなり、アレ
イ検出器としての基本性能が損われることにな
る。

そこで本発明は、強い光入力があつた時にも再
現性よく出力信号を得ることができ、更に望まし
くは、強い光入力に対してもアレイ検出器として
の基本機能を有する光集積素子を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る光集積素子は、容量素子と、この
容量素子を充電する第１のスイツチング素子と、
入射光を受けて容量素子の電荷を放電させる光検
出素子とを有する要素回路を複数備えると共に、
これら要素回路の第１のスイツチング素子を順次
オンさせることにより、所定の出力ラインに検出
信号を出力させる光集積素子であつて、上記の複
数の要素回路のそれぞれは下記のように構成され
る。すなわち、光検出素子を介する容量素子の放
電をオン、オフする第２のスイツチング素子を有
し、少なくともこの第１のスイツチング素子がオ
ンしている間は前記第２のスイツチング素子はオ
フしていることを特徴とする。また、第２のスイ
ツチング素子が、所定の外部コントロール信号に
よりオン、オフさせられるようにしてもよい。

〔作用〕

本発明の構成によれば、容量素子の充電時には
第２のスイツチング素子をオフさせることによ
り、光検出素子からなる放電回路を容量素子から
切り離すようにしたので、常に一定量の充電を行
なうことができる。さらに、第２のスイツチング
素子を外部コントロール信号でオン、オフ制御す
れば、強い光入力によつて各要素回路間の信号差
がなくなるのを防ぐことができる。

〔実施例〕

以下、添付図面の第１図および第２図を参照し
て、本発明のいくつかの実施例を説明する。な
お、図面の説明において同一要素には同一符合を
付し、重複する説明を省略する。

第１図は第１実施例の回路図である。この実施
例では、スイツチング素子はＰチヤネルトランジ
スタからなる第１のスイツチング素子Q₁₁〜Q_o1
と、Ｎチヤネルトランジスタからなる第２のスイ
ツチング素子Q₁₂〜Q_o2とにより構成される。そ
して、光導電型検出素子S₁〜S_oのそれぞれの第１
電極には第２のスイツチング素子Q₁₂〜Q_o2のソ
ースに接続され、第２のスイツチング素子Q₁₂〜
Q_o2のドレインは第１のスイツチング素子Q₁₁〜
Q_o1のソースに接続され、第１のスイツチング素
子Q₁₁〜Q_o1のドレインはビデオライン３に接続
される。また、これら第１および第２のスイツチ
ング素子Q₁₁〜Q_o1，Q₁₂〜Q_o2のゲートは走査回
路１に接続され、これらのソース・ドレインの接
続点には容量素子C₁〜C_oが接続されている。

次に、上記の第１実施例の回路の動作を説明す
る。

いま、走査回路１から１つの信号（パルス）ｉ
が出力され、要素回路２ｉが選択されたとする。
すると、要素回路２ｉ内の第１のスイツチング素
子Q_i1がオンになり、ビデオライン３を介して容
量素子C_iが充電される。このとき、第２のスイツ
チング素子Q_i2はＮチヤネルトランジスタであつ
て第１のスイツチング素子（Ｐチヤネルトランジ
スタ）Q_i1とは相補的であるため、第２のスイツ
チング素子Q_i2は必ずオフしている。従つて、光
導電型検出素子S_iを介した放電を伴うことなく、
容量素子C_iは充電される。

次に、走査回路１からの信号ｉが反転すると、
第１のスイツチング素子Q_i1はオフになつて第２
のスイツチング素子Q_i2はオンになる。このため、
容量素子C_iと光導電型検出素子S_iは第２のスイツ
チング素子Q_i2を介して導通し、光の入射量に応
じて容量素子C_iの電荷が放電される。このとき、
第１のスイツチング素子Q_i1はオフになつている
ため、容量素子C_iがビデオライン３の状態に影響
されることはない。

しかる後、一定時間が経過すると走査回路１に
よつて要素回路２ｉが選択され、第１のスイツチ
ング素子Q_i1はオンになつて第２のスイツチング
素子Q_i2はオフになる。すると、容量素子C_iは放
電量に応じて第１のスイツチング素子Q_i1により
充電され、従つてこの充電電流がビデオライン３
に流れるので、電気信号としての出力信号が得ら
れることになる。

以上の通り、第１および第２のスイツチング素
子Q_i1，Q_i2は相補的であるため、一方がオンのと
きは必ず他方はオフしており、従つて容量素子C_i
は常に一定電圧値に充電される。このため、光の
照射状態によつて容量素子C_iの充電電圧値がばら
つくことはないので、再現性のよい出力信号が得
られる。

次に、第２図を参照して本発明の第２実施例を
説明する。

第２図はその回路図である。この回路では、容
量素子C₁〜C_oを充電するための第１のスイツチ
ング素子Q₁₁〜Q_o1はＮチヤネルトランジスタで
構成され、容量素子C₁〜C_oの電荷を光導電型検
出素子S₁〜S_oを介して放電するための第２のスイ
ツチング素子Q₁₂〜Q_o2はＰチヤネルトランジス
タで構成される。そして、光導電型検出素子S₁〜
S_oと並列にＮチヤネルトランジスタからなる第３
のスイツチング素子Q₁₃〜Q_o3が接続されている。
また、走査回路１からの出力信号１〜ｎは第１の
スイツチング素子Q₁₁〜Q_o1のゲートにのみ与え
られ、第２および第３のスイツチング素子Q₁₂〜
Q_o2，Q₁₃〜Q_o3のゲートには、外部コントロール
信号線５からのコントロール信号が与えられてい
る。

次に、第２実施例の回路動作を説明する。

まず、外部コントロール信号線５からの信号に
より第２のスイツチング素子Q₁₂〜Q_o2をオフに
すると、第３のスイツチング素子Q₁₃〜Q_o3は相
補的であるためオンになる。この状態において、
走査回路１によつてある要素回路２ｉが選択され
ると、第１のスイツチング素子Q_i1がオンになる。
このため、ビデオライン３からの電流によつて容
量素子C_iは充電され、しかる後に第１のスイツチ
ング素子Q_i1はオフになる。

以上のようにして全ての要素回路２１〜２ｎの
容量素子C₁〜C_oが充電された後、外部コントロ
ール信号線５からの信号によつて要素回路２ｉ内
の第３のスイツチング素子Q_i3をオフにし、第２
のスイツチング素子Q_i2をオンにする。この状態
で光導電型検出素子S_iに光入力があると、照射光
量に応じて容量素子C_iの放電がなされる。そし
て、外部コントロール信号線５からの信号を反転
させると第２のスイツチング素子Q_i2はオフにな
るので、光導電型検出素子S_iによる放電時間は外
部コントロール信号線５からの信号により、任意
の時間幅に設定できる。従つて、例えば光入力が
強いときには、第２のスイツチング素子Q_i2のオ
ン時間を短くし、弱いときには第２のスイツチン
グ素子Q_i2のオン時間を長くすればよい。

しかる後、走査回路１からの出力信号により第
１のスイツチング素子Q_i1をオンにすると、容量
素子C_iが充電されてビデオライン３に電流が生じ
る。この充電電流は、第２のスイツチング素子
Q_i2および光導電型検出素子S_iによる容量素子C_iか
らの放電量に相当し、従つて光入力に応じた電気
信号が得られることになる。

以上の通り第２実施例によれば、容量素子C₁
〜C_oの充電時間を走査回路１の周期とは無関係
に設定できるので、光入力が強いときでも各要素
回路２１〜２ｎの出力を区別して取り出すことが
できる。また、第２および第３のスイツチング素
子Q₁₂〜Q_o2，Q₁₃〜Q_o3に相補型のトランジスタ
を用いているため、外部コントロール信号線５を
１本にすることができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。

例えば、スイツチング素子に相補型のFETを
用いることは必須ではなく、別々の信号で制御す
れば同一導電型でもよい。また、スイツチング素
子としては絶縁ゲート型や接合ゲート型のFET
に限らず、スイツチング機能を有するものならバ
イポーラトランジスタなど種々のものとすること
ができる。さらに、光検出素子は光導電型検出素
子に限らず、焦電型検出素子などでもよい。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り本発明では、容量素
子の充電時には第２のスイツチング素子をオフさ
せることによつて光検出素子からなる放電回路を
容量素子から切り離すようにしたので、常に一定
量の充電を行なうことができる。従つて、強い光
入力があつた時にも再現性よく出力信号を得るこ
とができる。

さらに、第２のスイツチング素子を外部コント
ロール信号でオン、オフ制御すれば、強い光入力
によつて各要素回路間の信号差がなくなるのを防
ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る光集積素子
の回路構成図、第２図は本発明の第２実施例に係
る光集積素子の回路構成図、第３図は従来の第１
例に係る光集積素子の回路構成図、第４図は従来
の第２例に係る光集積素子の回路構成図である。 １……走査回路、２１〜２ｎ……要素回路、３
……ビデオライン、５……外部コントロール信号
線、S₁〜S_o……光導電型検出素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 容量素子と、この容量素子を充電する第１の
   スイツチング素子と、入射光を受けて前記容量素
   子の電荷を放電させる光検出素子とを有する要素
   回路を複数備えると共に、これら要素回路の前記
   第１のスイツチング素子を順次オンさせることに
   より、所定の出力ラインに検出信号を出力させる
   光集積素子において、 前記複数の要素回路のそれぞれは、前記光検出
   素子を介する前記容量素子の放電をオン、オフす
   る第２のスイツチング素子を有し、少なくともこ
   の第１のスイツチング素子がオンしている間は前
   記第２のスイツチング素子はオフしていることを
   特徴とする光集積素子。 ２ 前記第２のスイツチング素子は、所定の外部
   コントロール信号によりオン、オフさせられるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光集
   積素子。