JPH0477172A - イメージセンサ - Google Patents
イメージセンサInfo
- Publication number
- JPH0477172A JPH0477172A JP2188933A JP18893390A JPH0477172A JP H0477172 A JPH0477172 A JP H0477172A JP 2188933 A JP2188933 A JP 2188933A JP 18893390 A JP18893390 A JP 18893390A JP H0477172 A JPH0477172 A JP H0477172A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photodiode
- signal
- transistor
- reset
- base
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Facsimile Heads (AREA)
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。
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
画像処凰 画像通信機器の進展に伴って、高性能イメー
ジセンサのニーズが高まっていも 本発明は原稿情報を
高速 高品質で読み取ることを可能にするイメージセン
サに関するものであも従来の技術 集積回路を利用したイメージセンサは光検知素子として
フォトダイオード、またはフォトトランジスタを用いて
いも 直接法で光電流を直接出力する場合の感度はフォ
トダイオードで約５ ｎＡ／ｌｘ／ｍｍ−フォトトラン
ジスタで約１００ｎＡ／ ｍ ｍ ”であも フォトト
ランジスタは検知素子自体で増幅機能があるために感度
が高くなム またイメージセンサは解像度を高くするに
伴って受光面積が小さくなり、直接法では感度不足にな
ム駆動方式からの高感度化のために 画像信号の出力イ
ンターバルに相当する時間だけ光電流を蓄積し 信号の
出力のタイミングで集中的に出力させる蓄積法による駆
動方式が各種のイメージセンサで採用されてい４ 例え
ｉｆ、ＣＣＤイメージセンサは読み取りタイミングで一
斉にフォトダイオードに蓄積された光信号電荷をＣＣＤ
のポテンシャル井戸に導き、その後、ポテンシャル井戸
に沿って出力アンプ側に転送して画像信号を得ていもＭ
ＯＳイメージセンサはフォトダイオードまたはフォトト
ランジスタに一定の電荷を充電した後、次の読み取りタ
イミングまでの肌 光電流によって放電させ、次の再充
電によって蓄積画像信号を得ていも バイポーライメー
ジセンサはフォトトランジスタに一定の電荷を充電した
後、次の読み取りタイミングまでの阻 光電流によって
放電させ、次の再充電のタイミングて トランジスタ機
能によって増幅した樵 蓄積画像信号を得ていも光検知
部の感度はフォトトランジスタを用いた蓄積方式が最も
高１．％ 光検知素子としてフォトトランジスタを用
いた従来例によるイメージセンサの等価回路を第２図に
示す。フォトトランジスタ９での蓄積信号電荷をアクセ
ススイッチ２を導通させることにより画像出力ラインに
導き、それに引き続いてリセットスイッチ３を導通させ
ることによってエミッタ電位を零電位にリセットしてい
も この方式は回路が簡単である力丈 再充電のための
時定数が犬で残像が大きく、高速読み取りが難しいとい
う問題点かあａ 発明が解決しようとする課題 フォトトランジスタを光検知素子とし その電荷蓄積モ
ードでの動作では第２図に示すようへそのベース電極が
フローティングでコレクタ・ベース間の接合容量を充電
するものであった この場合、充電回路に直列にベース
・エミッタ接合が介在し これが非線形抵抗となって低
露光領域での残像率が急激に増大すａ 高速走査におい
ては充電時間が長く取れないため番へ この問題はより
厳しくなム 本発明は上記課題を解決するイメージセンサを提供する
ことを目的とすも 課題を解決するための手段 少なくともフォトダイオード、アクセススイッチ、 リ
セットスイッチおよびトランジスタからなる各画素と走
査回路部からイメージセンサを構成すム フォトダイオ
ードのカソードは画素間で共通端子とし アノードは画
素毎にアクセススイッチの一方の端子に接続し アクセ
ススイッチの他方の端子とリセットスイッチの一方の端
子を共通に接続すると同時にトランジスタのベース端子
にも接続すも リセットスイッチの他方の端子は画素間
で共通に接続してリセット用電源に接続すムな抵 トラ
ンジスタのコレクタは正電源に接続しエミッタ端子は画
素間で共通に接続して画像信号出力ラインとすム アク
セスおよびリセットスイッチは電界効果トランジスタ（
ＦＥＴ）でＳｉ基板上に形成することができも 作用 アクセススイッチ、 リセットスイッチを同時に導通さ
せることにより、フォトダイオードのアノードを一定の
リセット電圧に設定する。その後、蓄積時間中にはアク
セススイッチ、 リセットスイッチを非導通とし フォ
トダイオードのリセット時に蓄えられた充電電荷はフォ
トダイオードの光・電変換電流によって放電すも その
結果 フォトダイオードの端子間電圧が減少する。この
端子間電圧の減少量または電荷の減少量は照射光量に比
例する力（アクセススイッチを導通させることによりト
ランジスタのベースにうけて増幅後エミッタ端子つまり
画像信号出力ラインに画像信号を出力させも このトラ
ンジスタのベース面積はフォトトランジスタに比べて小
さく、フォトトランジスタに比べてリセット時間が短く
てすむ。そのためく 高速読み取り時にも残像が小さく
、且つ高感度な読み取りが可能になａ 実施例 以下、本発明に一実施例を図面を参照しながら説明すも 第１図は本発明によるイメージセンサの等価回路図であ
４ 各画素はフォトダイオード１（ｌａ、１ｂ〜１ｄ）
、アクセスＦＥＴ２ （２ａ、 ２ｂ〜２ｄ）、 リ
セットＦＥＴ３ （３ａ、 ３ｂ〜３ｄ）およびトラ
ンジスタ４ （４ａ、 ４ｂ〜４ｄ）からなム ８はシ
フトレジスタからなる走査回路であり、スタート信号（
ＳＴ）、クロ・ンク信号（ＣＫ）の入力によりアクセス
およびリセット用ＦＥＴを動作させるパルスを発生させ
る。各トランジスタのエミッタ電極を共通に接続して画
像信号出力ライン６とし リセットＦＥＴのソース電極
を共通に接続してリセット電源の入力端子７としていも
次！二 本発明によるイメージセンサの動作を説明すも
第３図は本発明によるイメージセンサの動作タイミン
グチャートであり、走査用クロック信号ＣＫ、スタート
信号ＳＴと共に走査回路の並列出力信号Ｙ１、Ｙ′１．
Ｙ３． Ｙ４． Ｙ５および画像出力信号Ｓｉｇを
図示していも 例え１ｉＹｌがアクティブになりアクセ
スＦＥＴが導通するとフォトダイオード１ａの蓄積光信
号電荷がトランジスタに移動し これがベース電流とな
り、増幅後、画像信号出力ラインから画像信号が出力さ
れも次のＹｌおよびＹ２が共にアクティブになるタイミ
ングでフォトダイオード１ａおよびトランジスタ４ａの
ベースがリセット電源の電圧値Ｖｒｓに設定され その
後フォトダイオードは光信号の蓄積時間に人も この動
作は順次 同様に１ｂ、 ＩＣ１１ｄへ移っていく。第
１図の回路および第３図のタイミングチャートでは第１
画素のリセットと第２画素アクセスは一致している力（
走査回路は複雑になるが各画素のアクセスのタイミング
とリセットのタイミングを分離することも可能である。
ジセンサのニーズが高まっていも 本発明は原稿情報を
高速 高品質で読み取ることを可能にするイメージセン
サに関するものであも従来の技術 集積回路を利用したイメージセンサは光検知素子として
フォトダイオード、またはフォトトランジスタを用いて
いも 直接法で光電流を直接出力する場合の感度はフォ
トダイオードで約５ ｎＡ／ｌｘ／ｍｍ−フォトトラン
ジスタで約１００ｎＡ／ ｍ ｍ ”であも フォトト
ランジスタは検知素子自体で増幅機能があるために感度
が高くなム またイメージセンサは解像度を高くするに
伴って受光面積が小さくなり、直接法では感度不足にな
ム駆動方式からの高感度化のために 画像信号の出力イ
ンターバルに相当する時間だけ光電流を蓄積し 信号の
出力のタイミングで集中的に出力させる蓄積法による駆
動方式が各種のイメージセンサで採用されてい４ 例え
ｉｆ、ＣＣＤイメージセンサは読み取りタイミングで一
斉にフォトダイオードに蓄積された光信号電荷をＣＣＤ
のポテンシャル井戸に導き、その後、ポテンシャル井戸
に沿って出力アンプ側に転送して画像信号を得ていもＭ
ＯＳイメージセンサはフォトダイオードまたはフォトト
ランジスタに一定の電荷を充電した後、次の読み取りタ
イミングまでの肌 光電流によって放電させ、次の再充
電によって蓄積画像信号を得ていも バイポーライメー
ジセンサはフォトトランジスタに一定の電荷を充電した
後、次の読み取りタイミングまでの阻 光電流によって
放電させ、次の再充電のタイミングて トランジスタ機
能によって増幅した樵 蓄積画像信号を得ていも光検知
部の感度はフォトトランジスタを用いた蓄積方式が最も
高１．％ 光検知素子としてフォトトランジスタを用
いた従来例によるイメージセンサの等価回路を第２図に
示す。フォトトランジスタ９での蓄積信号電荷をアクセ
ススイッチ２を導通させることにより画像出力ラインに
導き、それに引き続いてリセットスイッチ３を導通させ
ることによってエミッタ電位を零電位にリセットしてい
も この方式は回路が簡単である力丈 再充電のための
時定数が犬で残像が大きく、高速読み取りが難しいとい
う問題点かあａ 発明が解決しようとする課題 フォトトランジスタを光検知素子とし その電荷蓄積モ
ードでの動作では第２図に示すようへそのベース電極が
フローティングでコレクタ・ベース間の接合容量を充電
するものであった この場合、充電回路に直列にベース
・エミッタ接合が介在し これが非線形抵抗となって低
露光領域での残像率が急激に増大すａ 高速走査におい
ては充電時間が長く取れないため番へ この問題はより
厳しくなム 本発明は上記課題を解決するイメージセンサを提供する
ことを目的とすも 課題を解決するための手段 少なくともフォトダイオード、アクセススイッチ、 リ
セットスイッチおよびトランジスタからなる各画素と走
査回路部からイメージセンサを構成すム フォトダイオ
ードのカソードは画素間で共通端子とし アノードは画
素毎にアクセススイッチの一方の端子に接続し アクセ
ススイッチの他方の端子とリセットスイッチの一方の端
子を共通に接続すると同時にトランジスタのベース端子
にも接続すも リセットスイッチの他方の端子は画素間
で共通に接続してリセット用電源に接続すムな抵 トラ
ンジスタのコレクタは正電源に接続しエミッタ端子は画
素間で共通に接続して画像信号出力ラインとすム アク
セスおよびリセットスイッチは電界効果トランジスタ（
ＦＥＴ）でＳｉ基板上に形成することができも 作用 アクセススイッチ、 リセットスイッチを同時に導通さ
せることにより、フォトダイオードのアノードを一定の
リセット電圧に設定する。その後、蓄積時間中にはアク
セススイッチ、 リセットスイッチを非導通とし フォ
トダイオードのリセット時に蓄えられた充電電荷はフォ
トダイオードの光・電変換電流によって放電すも その
結果 フォトダイオードの端子間電圧が減少する。この
端子間電圧の減少量または電荷の減少量は照射光量に比
例する力（アクセススイッチを導通させることによりト
ランジスタのベースにうけて増幅後エミッタ端子つまり
画像信号出力ラインに画像信号を出力させも このトラ
ンジスタのベース面積はフォトトランジスタに比べて小
さく、フォトトランジスタに比べてリセット時間が短く
てすむ。そのためく 高速読み取り時にも残像が小さく
、且つ高感度な読み取りが可能になａ 実施例 以下、本発明に一実施例を図面を参照しながら説明すも 第１図は本発明によるイメージセンサの等価回路図であ
４ 各画素はフォトダイオード１（ｌａ、１ｂ〜１ｄ）
、アクセスＦＥＴ２ （２ａ、 ２ｂ〜２ｄ）、 リ
セットＦＥＴ３ （３ａ、 ３ｂ〜３ｄ）およびトラ
ンジスタ４ （４ａ、 ４ｂ〜４ｄ）からなム ８はシ
フトレジスタからなる走査回路であり、スタート信号（
ＳＴ）、クロ・ンク信号（ＣＫ）の入力によりアクセス
およびリセット用ＦＥＴを動作させるパルスを発生させ
る。各トランジスタのエミッタ電極を共通に接続して画
像信号出力ライン６とし リセットＦＥＴのソース電極
を共通に接続してリセット電源の入力端子７としていも
次！二 本発明によるイメージセンサの動作を説明すも
第３図は本発明によるイメージセンサの動作タイミン
グチャートであり、走査用クロック信号ＣＫ、スタート
信号ＳＴと共に走査回路の並列出力信号Ｙ１、Ｙ′１．
Ｙ３． Ｙ４． Ｙ５および画像出力信号Ｓｉｇを
図示していも 例え１ｉＹｌがアクティブになりアクセ
スＦＥＴが導通するとフォトダイオード１ａの蓄積光信
号電荷がトランジスタに移動し これがベース電流とな
り、増幅後、画像信号出力ラインから画像信号が出力さ
れも次のＹｌおよびＹ２が共にアクティブになるタイミ
ングでフォトダイオード１ａおよびトランジスタ４ａの
ベースがリセット電源の電圧値Ｖｒｓに設定され その
後フォトダイオードは光信号の蓄積時間に人も この動
作は順次 同様に１ｂ、 ＩＣ１１ｄへ移っていく。第
１図の回路および第３図のタイミングチャートでは第１
画素のリセットと第２画素アクセスは一致している力（
走査回路は複雑になるが各画素のアクセスのタイミング
とリセットのタイミングを分離することも可能である。
本発明ではフォトダイオードとトランジスタは分離され
た素子であり、おのおのが完全にＶｒｓにリセットされ
るために読み取り画像の履歴による残像は除去されも
高速読み取りが必要な場合にζよ 特にトランジスタの
応答速度が問題になムこの場合には画像信号出力ライン
の電圧を一定にして画像信号を電流信号として出力させ
、画像信号の出力ラインに対してリセット電源の電圧Ｖ
ｒＳを０．１〜０．５Ｖ高く設定すム このようにする
ことによりトランジスタの応答速度が犬となり、高速読
み取りが可能になる。
た素子であり、おのおのが完全にＶｒｓにリセットされ
るために読み取り画像の履歴による残像は除去されも
高速読み取りが必要な場合にζよ 特にトランジスタの
応答速度が問題になムこの場合には画像信号出力ライン
の電圧を一定にして画像信号を電流信号として出力させ
、画像信号の出力ラインに対してリセット電源の電圧Ｖ
ｒＳを０．１〜０．５Ｖ高く設定すム このようにする
ことによりトランジスタの応答速度が犬となり、高速読
み取りが可能になる。
第４図はアクセススイッチをＰチャンネルＦＥＴとＬ
ＦＥＴのソースをフォトダイオードの拡散層と共通にし
ドレインをトランジスタのベース拡散層と共通にした
場合の画素の平面（ａ）および断面（ｂ）構造を示す。
ＦＥＴのソースをフォトダイオードの拡散層と共通にし
ドレインをトランジスタのベース拡散層と共通にした
場合の画素の平面（ａ）および断面（ｂ）構造を示す。
このようにすることにより、所用面積を削減することが
できてコンパクトな設計が可能になも 発明の効果 本発明により、イメージセンサの残像を大幅に低減する
ことが可能になり、高感度、高速読みとりを実現でき、
その産業上の効果は犬であも
できてコンパクトな設計が可能になも 発明の効果 本発明により、イメージセンサの残像を大幅に低減する
ことが可能になり、高感度、高速読みとりを実現でき、
その産業上の効果は犬であも
第１図は本発明によるイメージセンサの回路１第２図は
従来例によるイメージセンサの回路１第３図は本発明に
よるイメージセンサの動作タイミングチャート、第４図
（ａ）、（ｂ）はそれぞれアクセススイッチをＰチャン
ネルＦＥＴで構成しＦＥＴのソースをフォトダイオード
の拡散層と共通にし ドレインをトランジスタのベース
と共通にした場合の画素部の平面図および断面図であム
１ａ〜１ｄ・・・フォトトランジス久 ２ａ〜２ｄ・・
・アクセススイッチ、 ３ａ〜３ｄ・・リセットスイッ
チ、 ４ａ〜４ｄ・・・トランジス久 ５・・・正電源
ライン、 ６・・・画像信号出力ライン、 ７・・・リ
セット電源ライン、 ８・・・走査画ｉ９ａ、 ９ｂ〜
９ｄ・ ・フォトトランジスタ。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第 図 第 図
従来例によるイメージセンサの回路１第３図は本発明に
よるイメージセンサの動作タイミングチャート、第４図
（ａ）、（ｂ）はそれぞれアクセススイッチをＰチャン
ネルＦＥＴで構成しＦＥＴのソースをフォトダイオード
の拡散層と共通にし ドレインをトランジスタのベース
と共通にした場合の画素部の平面図および断面図であム
１ａ〜１ｄ・・・フォトトランジス久 ２ａ〜２ｄ・・
・アクセススイッチ、 ３ａ〜３ｄ・・リセットスイッ
チ、 ４ａ〜４ｄ・・・トランジス久 ５・・・正電源
ライン、 ６・・・画像信号出力ライン、 ７・・・リ
セット電源ライン、 ８・・・走査画ｉ９ａ、 ９ｂ〜
９ｄ・ ・フォトトランジスタ。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第 図 第 図
Claims (3)
- （１）少なくとも、フォトダイオード、アクセススイッ
チ、リセットスイッチおよびトランジスタからなる各画
素と走査回路部からなり、フォトダイオードの蓄積光信
号をアクセススイッチを介してトランジスタのベース電
極に導き、増幅後、画像信号出力ラインから出力し、引
き続き、リセットスイッチを導通させることによりフォ
トダイオードのアノード電極およびトランジスタのベー
ス電極をリセット電源の電圧値にリセットすることを特
徴とするイメージセンサ。 - （２）画像信号出力ラインの電圧を一定にして画像信号
を電流信号として出力させ、画像信号出力ラインの電圧
に対してリセット電源の電圧を０．１〜０．５Ｖ高く設
定することを特徴とする請求項（１）記載のイメージセ
ンサ。 - （３）アクセススイッチをＰチャンネルＦＥＴで構成し
、ＦＥＴのソースをフォトダイオードのアノード拡散層
と共通とし、ドレインをトランジスタのベース拡散層と
共通にしたことを特徴とする請求項（１）記載のイメー
ジセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2188933A JPH0477172A (ja) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | イメージセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2188933A JPH0477172A (ja) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | イメージセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0477172A true JPH0477172A (ja) | 1992-03-11 |
Family
ID=16232439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2188933A Pending JPH0477172A (ja) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | イメージセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0477172A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100344414B1 (ko) * | 1998-12-02 | 2002-07-24 | 닛본 덴기 가부시끼가이샤 | 상검출기 |
-
1990
- 1990-07-17 JP JP2188933A patent/JPH0477172A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100344414B1 (ko) * | 1998-12-02 | 2002-07-24 | 닛본 덴기 가부시끼가이샤 | 상검출기 |
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