JPH05103158A - イメ−ジセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 イメージセンサのビット間分離性を向上させ
且つダイナミックレンジを拡大させる。 【構成】 第１のダイオードＤa1〜Ｄa3を直列に接続
し、これをのこぎり波で駆動する。第１のダイオードＤ
a1〜Ｄa3のカソードとグランドとの間にはそれぞれ第１
の抵抗Ｒa1〜Ｒa3と第２のダイオードＤb1〜Ｄb3との直
列回路が接続され、また第２の抵抗Ｒb1〜Ｒb3も接続さ
れている。フォトダイオードＳ1 〜Ｓ3 のカソードは第
２のダイオードＤb1〜Ｄb3のアノードに接続されてい
る。フォトダイオードＳ1 〜Ｓ3 のアノードはブロッキ
ングダイオードＤc1〜Ｄc3を介して共通出力端子３に接
続されている。共通出力端子３とグランドとの間には電
流−電圧変換回路２が接続されている。フォトダイオー
ドＳ1 〜Ｓ3 はそれぞれ１個であるが、第１のダイオー
ドＤa1〜Ｄa3及び第２のダイオードＤb1〜Ｄb3はそれぞ
れ２個である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のフォトダイオー
ドをのこぎり波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。

【０００２】

【従来の技術】典型的な従来のイメージセンサは、光情
報を電気信号に変換するための複数のフォトダイオード
と、複数のフォトダイオード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。ところで、この種のイメージセンサにおいては、１
つのフォトダイオード即ち１つの画素の幅（例えば１２
５ミクロン）に収まるように１つの電界効果トランジス
タのようなアナログスイッチを配置されなければならな
い。しかし、極めて狭い幅に収まるようにアナログスイ
ッチを形成することは容易でない。この問題を解決する
ために、複数のダイオードの直列回路にのこぎり波電圧
を加えることによって複数のフォトダイオードを順次に
走査するための電圧を得ることが特開平２−１２４６７
９号公報に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に
は、ビット間の分離性を容易に向上させる具体的技術、
及びダイナミックレンジを容易に拡大させる具体的技術
は開示されていない。

【０００４】そこで、本発明の目的はビット間の分離性
向上とダイナミックレンジの拡大とのいずれか一方又は
両方を容易に達成することができるイメージセンサを提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記のビット間の分離性
を向上させる目的のための発明は、実施例を示す図面の
符号を参照して説明すると、のこぎり波電圧を発生する
電圧源１と、複数の単位センサ回路Ｋ1 〜Ｋ3 と、前記
複数の単位センサ回路Ｋ1 〜Ｋ3 の出力電流を電圧に変
換する電流−電圧変換回路とから成り、前記複数の単位
センサ回路Ｋ1〜Ｋ3 がそれぞれ、第１のダイオードＤa
1〜Ｄa3と、第２のダイオードＤb1〜Ｄb3と、第１の抵
抗Ｒa1〜Ｒa3又は第１のコンデンサＣa1〜Ｃa3から成る
第１のインピーダンス素子と、第２の抵抗Ｒb1〜Ｒb3又
は第２のコンデンサＣ1 〜Ｃ3 から成る第２のインピー
ダンス素子と、フォトダイオードＳ1 〜Ｓ3 とを備え、
前記複数の単位センサ回路Ｋ1 〜Ｋ3 の前記第１のダイ
オードＤa1〜Ｄa3は互いに直列に接続され、前記第１の
ダイオードＤa1〜Ｄa3の直列回路の一端は前記電圧源１
の一端に接続され、前記第１のダイオードＤa1〜Ｄa3は
前記のこぎり波電圧によって順方向バイアスされる方向
性を有し、前記第２のダイオードＤb1〜Ｄb3の一端は前
記第１のインピーダンス素子を介して前記第１のダイオ
ードＤa1〜Ｄa3に接続され、前記第２のダイオードＤb1
〜Ｄb3の他端は前記電圧源１の他端に接続され、前記第
２のダイオードＤb1〜Ｄb3は前記のこぎり波電圧で順方
向バイアスされる方向性を有し、前記第２のインピーダ
ンス素子は前記第１のダイオードＤa1〜Ｄa3と前記電圧
源１の他端との間に接続され、前記フォトダイオードＳ
1 〜Ｓ3 の一端は前記第１のインピーダンス素子と前記
第２のダイオードＤb1〜Ｄb3との接続点Ｐ1 〜Ｐ3 に接
続され、前記フォトダイオードＳ1 〜Ｓ3 の他端は共通
接続端子３に接続され、前記電流−電圧変換回路は前記
共通接続端子３と前記電圧源１の他端との間に接続され
ているイメージセンサにおいて、各単位センサ回路Ｋ1
〜Ｋ3 の前記第１のダイオードＤa1〜Ｄa3の個数が前記
フォトダイオードＳ1 〜Ｓ3 よりも多いイメージセンサ
に係わるものである。

【０００６】なお、ダイナミックレンジを拡大させる目
的を達成するためには、第２のダイオードＤb1〜Ｄb3の
個数をフォトダイオードＳ1 〜Ｓ3 の個数よりも多くす
る。また、ビット間分離性向上とダイナミックレンジの
拡大との両方の目的を達成する時には、第１のダイオー
ドＤa1〜Ｄa3と第２のダイオードＤb1〜Ｄb3の両方の個
数をフォトダイオードＳ1 〜Ｓ3 の個数よりも多くす
る。第１及び第２のダイオードＤa1〜Ｄa3、Ｄb1〜Ｄb3
及びフォトダイオードＳ1〜Ｓ3 は小型化及びコストの
低減を図るために集積化（ＩＣ化）することが望まし
い。

【０００７】

【作用】請求項１に従って第１のダイオードＤa1〜Ｄa3
の数をフォトダイオードＳ1 〜Ｓ3 の数よりも多くする
と、フォトダイオードＳ1 〜Ｓ3 の走査の相互時間間隔
が長くなり、フォトダイオードＳ1 〜Ｓ3 の出力（ビッ
ト出力）の分離性が良くなる。請求項２に従って第２の
ダイオードＤb1〜Ｄb3の数をフォトダイオードＳ1 〜Ｓ
3 の数よりも多くすると、第２のダイオードＤb1〜Ｄb3
の順方向電圧に基づいて得られるフォトダイオードＳ1
〜Ｓ3 の走査電圧が高くなり、ダイナミックレンジが拡
大される。請求項３に従って第１及び第２のダイオード
Ｄa1〜Ｄa3、Ｄb1〜Ｄb3の数をフォトダイオードＳ1 〜
Ｓ3 よりも多くすると、ビット間分離性の向上とダイナ
ミックレンジの拡大との両方を達成することができる。
請求項４に従って第１及び第２のダイオードＤa1〜Ｄa
3、Ｄb1〜Ｄb3及びフォトダイオードＳ1 〜Ｓ3 を同一
構造にすれば、コストの上昇を抑えて性能を向上させる
ことができる。

【０００８】

【実施例】図１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、３つの画素即ちビ
ットに対応した４つの単位センサ回路Ｋ0 、Ｋ1 、Ｋ2
、Ｋ3 と、電流−電圧変換回路２とを有する。この一
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、この一
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、その一部のみが示されている。

【０００９】互いに同一の３つの単位回路Ｋ1 、Ｋ2 、
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、Ｒa
2、Ｒa3と、第２の抵抗Ｒb1、Ｒb2、Ｒb3と、フォトダ
イオードＳ1 、Ｓ2 、Ｓ3 と、ブロッキングダイオード
Ｄc1、Ｄc2、Ｄc3とから成る。もう１つの単位回路Ｋ0
は、第２のダイオードＤb0と、第１の抵抗Ｒa0と、フォ
トダイオードＳ0 と、ブロッキングダイオードＤc0とか
ら成る。単位回路Ｋ0 は、別の単位回路Ｋ1 、Ｋ2 、Ｋ
3 における第１のダイオード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Ｋ0 にも別の単位回路Ｋ1 、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、必要に応じて図１の
イメージセンサから初段の単位回路Ｋ0を省くことがで
きる。

【００１０】各単位センサ回路Ｋ0 〜Ｋ3 において、フ
ォトダイオードＳ0 〜Ｓ3 はそれぞれ１個であって１つ
のｐｉｎ接合を含むのみであるのに対して、第１のダイ
オードＤa1〜Ｄa3及び第２のダイオードＤb0〜Ｄb3は直
列に接続された２個のダイオードから成り、２つのｐｉ
ｎ接合を含む。

【００１１】アノード（第１の電極）とカソード（第２
の電極）とを有する６個の第１のダイオードＤa1、Ｄa
2、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）は電圧源１の一端に接続されてい
る。第１のダイオードＤa1、Ｄa2、Ｄa3はのこぎり波電
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の電極）がのこぎり波電圧源１の側に配置されてい
る。なお、のこぎり波電圧源１がマイナスののこぎり波
が与える時には、第１のダイオードＤa1〜Ｄa3のカソー
ドがのこぎり波電圧源１の側に配置される。

【００１２】第１のダイオードＤa1、Ｄa2、Ｄa3のカソ
ード（第２の電極）と電圧源１の他端即ちグランドとの
間には第１の抵抗Ｒa1、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Ｋ
0 においては、のこぎり波電圧源１の一端とグランドと
の間に第１の抵抗Ｒa0と第２のダイオードＤb0との直列
回路が接続されている。第２のダイオードＤb0、Ｄb1、
Ｄb2、Ｄb3はのこぎり波によって順方向にバイアスされ
る方向性を有している。

【００１３】各単位回路Ｋ0 、Ｋ1 、Ｋ2 、Ｋ3 におけ
る第１の抵抗Ｒa0、Ｒa1、Ｒa2、Ｒa3と第２のダイオー
ドＤb0、Ｄb1、Ｄb2、Ｄb3の相互接続点Ｐ0 、Ｐ1 、Ｐ
2 、Ｐ3 にフォトダイオードＳ0 、Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 の
カソードがそれぞれ接続されている。フォトダイオード
Ｓ0 、Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 のアノードはフォトダイオード
Ｓ0 〜Ｓ3 の相互干渉を防ぐためのブロッキングダイオ
ードＤc0、Ｄc1、Ｄc2、Ｄc3を介して共通の電流出力端
子３に接続されている。電流出力端子３とグランドとの
間には図１に示すように電流−電圧変換回路２が接続さ
れるので、フォトダイオードＳ0 〜Ｓ3 は第２のダイオ
ードＤb0〜Ｄb3に実質的に並列接続されている。フォト
ダイオードＳ0 、Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 はのこぎり波で逆バ
イアスされるように接続されているので、ここに流れる
電流は極めて小さい。

【００１４】電流−電圧変換回路２は演算増幅器４と帰
還用抵抗Ｒｆとから成る。演算増幅器４の反転入力端子
は共通電流出力線３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は
反転入力端子と出力端子５との間に接続されている。

【００１５】イメージセンサの各部の詳細は次の通りで
ある。のこぎり波電圧源１は、すべてのダイオードＤa1
〜Ｄa3、Ｄb0〜Ｄb3をオンにすることができる最大振幅
値を有し、また第１及び第２のダイオードＤa1〜Ｄa3、
Ｄb0〜Ｄb3の立上り速度よりもゆるい速度で立上る傾斜
電圧領域を有する図２に示すのこぎり波を発生するよう
に形成されている。

【００１６】フォトダイオードＳ0 〜Ｓ3 、第１のダイ
オードＤa1〜Ｄa3、第２のダイオ−ドＤb0〜Ｄb3、ブロ
ッキングダイオードＤc0〜Ｄc3は、それぞれｐｉｎ接合
ダイオードであって、水素化アルモ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。
フォトダイオードＳ0〜Ｓ3 の上側の電極は勿論透明電
極である。なお、ダイオードＤa1〜Ｄa3、Ｄb0〜Ｄb3、
Ｄc0〜Ｄc3の上側の電極も透明電極であり、その上に遮
光物質層が設けられている。集積回路で形成される各単
位回路Ｋ0 〜Ｋ3 に与えられた幅が１２５μｍ（ミクロ
ン）の場合において、第１及び第２のダイオードＤa1〜
Ｄa3、Ｄb0〜Ｄb3の配線導体層の幅を約２０μｍ（ミク
ロン）にすることができる。もし、フォトダイオードＳ
0 〜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１０μｍ（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
製造歩留まりが悪くなる。フォトダイオードＳ0 〜Ｓ3
、第１のダイオードＤa1〜Ｄa3、第２のダイオードＤb
0〜Ｄb3は同一の構造のｐｉｎダイオードであるので、
同一工程で同時に形成される。第１のダイオードＤa1〜
Ｄa3及び第２のダイオードＤb0〜Ｄb3は、それぞれ、２
個のダイオードを並べて形成し、配線導体で直列に接続
することによって得る。これ等のダイオードＤa1〜Ｄa
3、Ｄb0〜Ｄb3は１個当り約１Ｖの順方向電圧を有し、
２個では約２Ｖの順方向電圧を有する。

【００１７】フォトダイオードＳ0 〜Ｓ3 はリーク電流
が小さく形成されており、図３に示すキャパシタンスＣ
ｓ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Ｓ0 〜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。

【００１８】第１の抵抗Ｒa0〜Ｒa3はそれぞれ９０ｋΩ
であり、第２の抵抗Ｒb1〜Ｒb3はそれぞれ９０ｋΩであ
り、これ等は、ＴｉＯ₂ 、Ｔａ−ＳｉＯ₂ 又はＮｉＣｒ
等の物質で形成されている。

【００１９】スイッチ素子としてダイオードを使用した
本実施例のイメージセンサによれば、ビット間隔１２５
μｍのイメージセンサ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、製造歩留まりが大幅に向
上する。なお、スイッチ素子を電界効果トランジスタで
構成する従来のイメージセンサの場合には、配線導体の
幅を約１０μｍにすることが必要であった。

【００２０】

【動作】電圧源１から供給されるのこぎり波電圧Ｖd が
図２に示すように徐々に増大すると、点Ｐ0 の電位Ｖp0
が図４の（Ａ）に示す如く徐々に高くなる。これによっ
て、点Ｐ0 の電位Ｖp0が単位回路Ｋ0の２個の第２のダ
イオードＤb0の合計の順方向電圧（約２Ｖ）になると、
第２のダイオードＤb0がオン状態になり、点Ｐ0の電位
Ｖp0はほぼ一定値（約２Ｖ）即ち飽和電圧値Ｖｓにな
る。単位回路Ｋ0 の第２のダイオードＤb0のオン状態へ
転換した後に単位回路Ｋ1 の第１のダイオードＤa1がオ
ン状態に転換する。単位回路Ｋ1 の第１のダイオードＤ
a1が非導通（オフ状態）の期間には、第１のダイオード
Ｄa1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のこぎり波電圧Ｖｄが
高くなると、第１のダイオードＤa1のカソード電圧はの
こぎり波電圧Ｖｄに追従して高くなる。即ち、２個の第
１のダイオードＤa1がオン状態になると、この両端電圧
は合計の順方向電圧（約２Ｖ）にほぼ固定されるため、
のこぎり波電圧ＶｄからダイオードＤa1の順方向電圧
（約２Ｖ）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Ｋ1 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Ｒb1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が図４の
（Ａ）に示すように徐々に上昇する。点Ｐ1 の電位Ｖp1
が第２のダイオードＤb1の順方向電圧になると、これが
オン状態になり、点Ｐ1 の電位Ｖp1はほぼ一定値にな
る。単位回路Ｋ1 の第２のダイオードＤb1のオン状態へ
転換した後に単位回路Ｋ2 の第１のダイオードＤa2がオ
ン状態に転換し、点Ｐ2 に図４の（Ａ）に示すように電
位Ｖp2が得られる。のこぎり波電圧が更に増大すると、
単位回路Ｋ3 の第１のダイオードＤa3がオン状態に転換
し、点Ｐ3 に図４の（Ａ）の電位Ｖp3が得られる。点Ｐ
0〜Ｐ3 の電位Ｖp0〜Ｖp3が図４の（Ａ）に示すように
順次に変化すると、各点Ｐ0 〜Ｐ3 とグランドとの間に
接続されたフォトダイオードＳ0 〜Ｓ3 が順次に駆動さ
れる。即ち、フォトダイオードＳ0 〜Ｓ3が電気的に走
査される。

【００２１】一次元的に配置されているフォトダイオー
ドＳ0 〜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Ｄb0〜Ｄb3
の全部をオン状態にすることができる最大振幅を有する
のこぎり波を電圧源１から与える。なお、第１のダイオ
ードＤa1〜Ｄa3及び第２のダイオードＤb0〜Ｄb3の全部
をオン状態にするための電圧を、のこぎり波以外の独立
の回路で与えても差し支えない。

【００２２】第１のダイオードＤa1〜Ｄa3及び第２のダ
イオードＤb0〜Ｄb3の全部がオン状態である期間には、
点Ｐ0 〜Ｐ3に得られる第２のダイオードＤbo〜Ｄb3の
順方向電圧（約２Ｖ）によって各フォトダイオードＳ0
〜Ｓ3 が逆バイアスされ、図３に等価的に示すキャパシ
タンスＣｓが充電される。

【００２３】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
得られた光信号がフォトダイオードＳ0 〜Ｓ3 に入力す
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Ｓ0 〜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Ｓ0 〜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。等価キャパシタンス
Ｃｓの放電の量は光量によって変化する。フォトダイオ
ードＳ0 〜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Ｓ0 〜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
（例えばのこぎり波電圧Ｖｄが零ボルトの期間）にのみ
光入力を与える方法である。

【００２４】のこぎり波電圧Ｖｄが図２に示すように時
間と共に直線的に増大すると、点Ｐ0 〜Ｐ3 に図４の
（Ａ）に示すように電位Ｖp0、Ｖp1、Ｖp2、Ｖp3が得ら
れ、これによって、フォトダイオードＳ0 〜Ｓ3 が順次
に逆バイアスされる。換言すれば、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Ｓ0 〜Ｓ3 に印加される。この時、フォトダイオード
Ｓ0 〜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。フォトダイオードＳ0 〜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Ｄc0〜Ｄc3と
電流−電圧変換回路２とを通って流れるので、電流−電
圧変換回路２の出力電圧はフォトダイオードＳ0 〜Ｓ3
の等価キャパシタンスＣｓの充電電流の有無によって変
化する。図４の（Ｂ）には、フォトダイオードＳ0 〜Ｓ
3 の個別の出力電流Ｉ0 〜Ｉ3 が示されている。出力端
子３には図４の（Ｂ）の電流Ｉ0 〜Ｉ3 の合成電流が流
れる。なお、この図４の（Ｂ）には４つのフォトダイオ
ードＳ0 、Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 の全部に対して大きな光入
力があった時の電流Ｉ0〜Ｉ3 が示されている。電流Ｉ0
〜Ｉ3 は各点Ｐ0 〜Ｐ3 の電位Ｖp0〜Ｖp3の上昇に追
従して増大し、電位Ｖp0〜Ｖp3が飽和後に減少する。

【００２５】本実施例は次の効果を有する。 （１） １つのフォトダイオードＳ1 〜Ｓ3 に対して第
１のダイオードＤa1〜Ｄa3を２個にしたので、従来と同
一の傾きののこぎり波電圧を供給した場合に、第１のダ
イオードＤa1〜Ｄa3のオンになる時点の間隔Ｔが第１の
ダイオードＤa1〜Ｄa3が１個の従来回路に比べて長くな
り、フォトダイオードＳ0 〜Ｓ3 の出力電流の相互干渉
が少なくなり、ビット間分離性が向上する。即ち、出力
端子３に流れる合成電流の信号成分の振幅が大きくな
る。 （２） １つのフォトダイオードＳ0 〜Ｓ3 に対して第
２のダイオードＤb0〜Ｄb3を２個にしたので、フォトダ
イオードＳ0 〜Ｓ3 に印加される電圧が高くなり、ダイ
ナミックレンジが広くなる。 （３） 第１及び第２のダイオードＤa1〜Ｄa3、Ｄb0〜
Ｄb3の順方向電圧を単一のダイオードで高める場合に
は、特別な半導体層を形成しなければならない。これに
対して本実施例ではフォトダイオードＳ0 〜Ｓ3 と第１
及び第２のダイオードＤa1〜Ｄa3、Ｄb0〜Ｄb3を同一構
造とし、第１及び第２のダイオードＤa1〜Ｄa3、Ｄb0〜
Ｄb3の個数を増やすことで高い順方向電圧を得るので、
イメージセンサを従来と同一の方法で作ることができ、
イメージセンサのコストの上昇が殆ど生じない。

【００２６】

【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。

【００２７】実施例では、第１のダイオードＤa1〜Ｄa3
と第２のダイオードＤb0〜Ｄb3の両方が単位センサ回路
において２個ずつになっているが、ビット間分離性の向
上のみが要求される時には第１のダイオードＤa1〜Ｄa3
のみを２個又はこれ以上とし、第２のダイオードＤb0〜
Ｄb3を今迄通り１個としてもよい。また、ダイナミック
レンジの拡大のみが要求される場合は第２のダイオード
Ｄb0〜Ｄb3を２個又はこれ以上とし、第１のダイオード
Ｄa1〜Ｄa3を従来通り１個としてもよい。

【００２８】フォトダイオードＳ0 〜Ｓ3 の相互干渉を
防ぐためのブロッキングダイオードＤc0〜Ｄc3を第１の
抵抗Ｒa0〜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。

【００２９】図１のイメージセンサをファクシミリに使
用する場合には、単位回路Ｋ0 〜Ｋ3 に相当するものを
例えば２０００個設けることが必要になり、第１のダイ
オードＤa1〜Ｄa3及び第２のダイオードＤb0〜Ｄb3に対
応する多数のダイオードを同時にオン状態にするための
のこぎり波の最大値は極めて高くなる。図５及び図６は
電圧源１の最大電圧を低く抑えることができる１つの方
式を示す。図５では図１の単位回路Ｋ0 〜Ｋ3 に相当す
るｎ個の単位回路がｍ個の回路ブロックＢ1 、Ｂ2 ・・
・Ｂm に分割されている。各回路ブロックＢ1 〜Ｂm
は、図１の単位回路Ｋ0 〜Ｋ3 に相当するものを数個〜
数十個含み、図１のイメージセンサから電圧源１を省い
た回路に相当する。各回路ブロックＢ1 〜Ｂm は電圧源
１ａにデマルチプレクサ１０を介して接続されている。
各回路ブロックＢ1 〜Ｂm の出力端子は増幅器Ａ1 〜Ａ
m を介して共通に接続されている。電圧源１ａは図６の
（Ａ）に示すのこぎり波（三角波）を繰り返して発生す
る。デマルチプレクサ１０は図７の（Ｂ）（Ｃ）に示す
ように、図６の（Ａ）ののこぎり波を回路ブロックＢ1
〜Ｂm に分配する。各回路ブロックＢ1 〜Ｂm の各フォ
トダイオードに対する光入力は図６の（Ｄ）に示すよう
に常に与える。

【００３０】図７に示すように、図１の第２のインピー
ダンス素子としての第２の抵抗Ｒb1〜Ｒb3をフォトダイ
オードＳ0 〜Ｓ3 の等価容量よりも十分に大きいコンデ
ンサＣ1 〜Ｃ3 に置き換えることができる。また、図７
のコンデンサＣ1 〜Ｃ3 の代りに逆バイアスされるよう
にダイオードを接続し、このダイオードを等価容量とし
て使用してもよい。

【００３１】図８に示すように、図１の第１のインピー
ダンス素子としての第１の抵抗Ｒa0〜Ｒa3の変りにフォ
トダイオードＳ0 〜Ｓ3 の等価容量よりも大きいコンデ
ンサＣa0〜Ｃa3に置き換えることができる。また、図８
のコンデンサＣa0〜Ｃa3をこれと等価的に機能する逆バ
イアスされたダイオードに置き換えることができる。

【００３２】図１の第１の抵抗Ｒa0〜Ｒa3をコンデンサ
又は逆バイアスダイオードから成る第１の容量素子に置
き換えると共に、第２の抵抗Ｒb1〜Ｒb3をコンデンサ又
は逆バイアスダイオードから成る第２の容量素子に置き
換えることができる。この場合、第２の容量素子の容量
値を第１の容量素子の容量値以上にすることが望まし
い。

【００３３】のこぎり波を階段状のこぎり波とするこ
と、及び２次曲線的に増大するのこぎり波とすることが
できる。

【００３４】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。

【００３５】実施例ではダイオードＤa1〜Ｄa3、Ｄb0〜
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。

【００３６】ダイオードＤa1〜Ｄa3、Ｄb0〜Ｄb3、Ｄc0
〜Ｄc3はｐｉｎに限ることなく、ｐｉ型又はｉｎ型ダイ
オード、ショットキー接合ダイオ−ドにすることができ
る。

【００３７】第２のダイオードＤb0〜Ｄb3のカソード端
子に電圧を印加してもよい。即ち、グランドと第２のダ
イオードＤb0〜Ｄb3のカソード共通ラインとの間にバイ
アス電圧源を接続してもよい。これにより、ダイナミッ
クレンジの拡大を図ることができる。なお、バイアス電
圧源は図２ののこぎり波電圧Ｖd と逆の傾きを有する電
圧を発生する回路であることが望ましい。

【００３８】第２のの抵抗の値を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。

【００３９】電流−電圧変換回路２を電流出力端子３と
グランドとの間に接続した電流検出抵抗と、この電流検
出抵抗の電圧を増幅する増幅器とで構成することができ
る。また、電流−電圧変換回路２を電流出力端子３とグ
ランドとの間に接続された積分用コンデンサと、このコ
ンデンサの両端子間に接続されたスイッチと、このスイ
ッチを走査に関係を有して周期的にオン・オフする制御
回路と、積分用コンデンサの電圧を増幅する増幅器とで
構成することができる。

【００４０】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、ビット間
分離性の向上及び／又はダイナミックレンジの拡大が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わるイメージセンサを示す
回路図である。

【図２】図１の電圧源から供給するのこぎり波を示す波
形図である。

【図３】図１のフォトダイオ−ドの等価回路図である。

【図４】図１の点Ｐ0 〜Ｐ3 の電位Ｖp0〜Ｖp3の変化及
びフォトダイオードＳ0 〜Ｓ3の電流の変化を示す図で
ある。

【図５】変形例のイメージセンサを示すブロック図であ
る。

【図６】図５の各部の状態を示す波形図である。

【図７】別の変形例のイメージセンサを示す回路図であ
る。

【図８】更に別の変形例のイメージセンサを示す回路図
である。

【符号の説明】

１ のこぎり波電圧源 ２ 電流−電圧変換回路 ３ 共通出力端子 Ｓ0 〜Ｓ3 フォトダイオード Ｄa1〜Ｄa3 第１のダイオード Ｄb0〜Ｄb3 第２のダイオード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 のこぎり波電圧を発生する電圧源（１）
   と、複数の単位センサ回路（Ｋ1 〜Ｋ3 ）と、前記複数
   の単位センサ回路（Ｋ1 〜Ｋ3 ）の出力電流を電圧に変
   換する電流−電圧変換回路とから成り、 前記複数の単位センサ回路（Ｋ1 〜Ｋ3 ）がそれぞれ、
   第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）と、第２のダイオード
   （Ｄb1〜Ｄb3）と、第１の抵抗（Ｒa1〜Ｒa3）又は第１
   のコンデンサ（Ｃa1〜Ｃa3）から成る第１のインピーダ
   ンス素子と、第２の抵抗（Ｒb1〜Ｒb3）又は第２のコン
   デンサ（Ｃ1 〜Ｃ3 ）から成る第２のインピーダンス素
   子と、フォトダイオード（Ｓ1 〜Ｓ3 ）とを備え、 前記複数の単位センサ回路（Ｋ1 〜Ｋ3 ）の前記第１の
   ダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）は互いに直列に接続され、 前記第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）の直列回路の一端
   は前記電圧源（１）の一端に接続され、 前記第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）は前記のこぎり波
   電圧によって順方向バイアスされる方向性を有し、 前記第２のダイオード（Ｄb1〜Ｄb3）の一端は前記第１
   のインピーダンス素子を介して前記第１のダイオード
   （Ｄa1〜Ｄa3）に接続され、前記第２のダイオード（Ｄ
   b1〜Ｄb3）の他端は前記電圧源（１）の他端に接続さ
   れ、 前記第２のダイオード（Ｄb1〜Ｄb3）は前記のこぎり波
   電圧で順方向バイアスされる方向性を有し、 前記第２のインピーダンス素子は前記第１のダイオード
   （Ｄa1〜Ｄa3）と前記電圧源（１）の他端との間に接続
   され、 前記フォトダイオード（Ｓ1 〜Ｓ3 ）の一端は前記第１
   のインピーダンス素子と前記第２のダイオード（Ｄb1〜
   Ｄb3）との接続点（Ｐ1 〜Ｐ3 ）に接続され、 前記フォトダイオード（Ｓ1 〜Ｓ3 ）の他端は共通接続
   端子（３）に接続され、 前記電流−電圧変換回路は前
   記共通接続端子（３）と前記電圧源（１）の他端との間
   に接続されているイメージセンサにおいて、 各単位センサ回路（Ｋ1 〜Ｋ3 ）の前記第１のダイオー
   ド（Ｄa1〜Ｄa3）の個数が前記フォトダイオード（Ｓ1
   〜Ｓ3 ）よりも多いことを特徴とするイメージセンサ。
2. 【請求項２】 のこぎり波電圧を発生する電圧源（１）
   と、複数の単位センサ回路（Ｋ1 〜Ｋ3 ）と、前記複数
   の単位センサ回路（Ｋ1 〜Ｋ3 ）の出力電流を電圧に変
   換する電流−電圧変換回路とから成り、 前記複数の単位センサ回路（Ｋ1 〜Ｋ3 ）がそれぞれ、
   第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）と、第２のダイオード
   （Ｄb1〜Ｄb3）と、第１の抵抗（Ｒa1〜Ｒa3）又は第１
   のコンデンサ（Ｃa1〜Ｃa3）から成る第１のインピーダ
   ンス素子と、第２の抵抗（Ｒb1〜Ｒb3）又は第２のコン
   デンサ（Ｃ1 〜Ｃ3 ）から成る第２のインピーダンス素
   子と、フォトダイオード（Ｓ1 〜Ｓ3 ）とを備え、 前記複数の単位センサ回路（Ｋ1 〜Ｋ3 ）の前記第１の
   ダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）は互いに直列に接続され、 前記第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）の直列回路の一端
   は前記電圧源（１）の一端に接続され、 前記第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）は前記のこぎり波
   電圧によって順方向バイアスされる方向性を有し、 前記第２のダイオード（Ｄb1〜Ｄb3）の一端は前記第１
   のインピーダンス素子を介して前記第１のダイオード
   （Ｄa1〜Ｄa3）に接続され、前記第２のダイオード（Ｄ
   b1〜Ｄb3）の他端は前記電圧源（１）の他端に接続さ
   れ、 前記第２のダイオード（Ｄb1〜Ｄb3）は前記のこぎり波
   電圧によって順方向バイアスされる方向性を有し、 前記第２のインピーダンス素子は前記第１のダイオード
   （Ｄa1〜Ｄa3）と前記電圧源（１）の他端との間に接続
   され、 前記フォトダイオード（Ｓ1 〜Ｓ3 ）の一端は前記第１
   のインピーダンス素子と前記第２のダイオード（Ｄb1〜
   Ｄb3）との接続点（Ｐ1 〜Ｐ3 ）に接続され、 前記フォトダイオード（Ｓ1 〜Ｓ3 ）の他端は共通接続
   端子（３）に接続され、 前記電流−電圧変換回路は前
   記共通接続端子（３）と前記電圧源（１）の他端との間
   に接続されているイメージセンサにおいて、 各単位センサ回路（Ｋ1 〜Ｋ3 ）の前記第２のダイオー
   ド（Ｄb1〜Ｄb3）の個数が前記フォトダイオード（Ｓ1
   〜Ｓ3 ）よりも多いことを特徴とするイメージセンサ。
3. 【請求項３】 のこぎり波電圧を発生する電圧源（１）
   と、複数の単位センサ回路（Ｋ1 〜Ｋ3 ）と、前記複数
   の単位センサ回路（Ｋ1 〜Ｋ3 ）の出力電流を電圧に変
   換する電流−電圧変換回路とから成り、 前記複数の単位センサ回路（Ｋ1 〜Ｋ3 ）がそれぞれ、
   第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）と、第２のダイオード
   （Ｄb1〜Ｄb3）と、第１の抵抗（Ｒa1〜Ｒa3）又は第１
   のコンデンサ（Ｃa1〜Ｃa3）から成る第１のインピーダ
   ンス素子と、第２の抵抗（Ｒb1〜Ｒb3）又は第２のコン
   デンサ（Ｃ1 〜Ｃ3 ）から成る第２のインピーダンス素
   子と、フォトダイオード（Ｓ1 〜Ｓ3 ）とを備え、 前記複数の単位センサ回路（Ｋ1 〜Ｋ3 ）の前記第１の
   ダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）は互いに直列に接続され、 前記第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）の直列回路の一端
   は前記電圧源（１）の一端に接続され、 前記第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）は前記のこぎり波
   電圧によって順方向バイアスされる方向性を有し、 前記第２のダイオード（Ｄb1〜Ｄb3）の一端は前記第１
   のインピーダンス素子を介して前記第１のダイオード
   （Ｄa1〜Ｄa3）に接続され、前記第２のダイオード（Ｄ
   b1〜Ｄb3）の他端は前記電圧源（１）の他端に接続さ
   れ、 前記第２のダイオード（Ｄb1〜Ｄb3）は前記のこぎり波
   電圧によって順方向バイアスされる方向性を有し、 前記第２のインピーダンス素子は前記第１のダイオード
   （Ｄa1〜Ｄa3）と前記電圧源（１）の他端との間に接続
   され、 前記フォトダイオード（Ｓ1 〜Ｓ3 ）の一端は前記第１
   のインピーダンス素子と前記第２のダイオード（Ｄb1〜
   Ｄb3）との接続点（Ｐ1 〜Ｐ3 ）に接続され、 前記フォトダイオード（Ｓ1 〜Ｓ3 ）の他端は共通接続
   端子（３）に接続され、 前記電流−電圧変換回路は前
   記共通接続端子（３）と前記電圧源（１）の他端との間
   に接続されているイメージセンサにおいて、 各単位センサ回路（Ｋ1 〜Ｋ3 ）の前記第１のダイオー
   ド（Ｄa1〜Ｄa3）及び前記第２のダイオード（Ｄb1〜Ｄ
   b3）の数がそれぞれ前記フォトダイオード（Ｓ1 〜Ｓ3
   ）の数よりも多いことを特徴とするイメージセンサ。
4. 【請求項４】 前記第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）、
   前記第２のダイオード（Ｄb1〜Ｄb3）及び前記フォトダ
   イオード（Ｓ1 〜Ｓ3 ）は同一の半導体層を有する同一
   構造のダイオードである請求項１又は２又は３記載のイ
   メーシセンサ。