JPH0514625A - イメ−ジセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 イメージセンサの出力電流のピークとサンプ
リングパルスとを一致させる。 【構成】 ダイオードを直列に接続した回路にのこぎり
波を供給してダイオードを順次にオンにする。これによ
り、ダイオード相互間にフォトダイオードを走査するた
めの電圧が得られる。走査のためのダイオードの順方向
電圧は温度によって変化し、フォトダイオードの走査速
度が変化する。この走査速度の変化を補正するために、
補正信号形成回路１０を設け、この出力でのこぎり波発
生回路４から発生するのこぎり波電圧Ｖｄの傾きを変え
る。これにより、サンプリンクパルスＶｓのタイミング
と出力電流Ｉout のピークを一致させることができる。

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。この問題は例えば特
開平２−１２４６７９号公報に開示されている複数のダ
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
圧を得る方式で解決することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ここには温度
変化による性能低下を補償する方式が開示されていな
い。上記公報の直列ダイオードによる走査方式におい
て、直列ダイオードの温度が高くなると、ダイオードの
順方向電圧Ｖｆは小さくなり、温度が低くなると、ダイ
オードの順方向電圧Ｖｆは大きくなる。このように直列
ダイオードの順方向電圧が変化すると、図７の（Ｃ）で
破線で示すようにイメージセンサの出力電流のピーク位
置が変化し、出力電流のサンプリングのタンミングとの
間に差が生じ、適切なサンプリングが不可能になる。

【０００４】そこで、本発明の目的は直列ダイオードの
温度が変化しても精度の高いサンプリング出力を得るこ
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、のこぎり波を発生する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、その一端が前記のこぎり波発生回路に接続され、且
つ前記複数の第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前記
複数の第１のダイオードＤa1〜Ｄa3が有し、且つ前記複
数の第１のダイオードＤa1〜Ｄa3の前記第１の電極が前
記のこぎり波発生回路の側にそれぞれ配置されている第
１の直列回路と、それぞれが第１の抵抗Ｒa1〜Ｒa3又は
第１のコンデンサＣ1 〜Ｃ3 から成る第１のインピーダ
ンス素子と第２のダイオードＤb1〜Ｄb3又は抵抗Ｒ1 〜
Ｒ3 とを直列に接続した回路から成り、前記複数の第１
のダイオードＤa1〜Ｄa3の前記第２の電極と共通電源端
子（グランド）との間にそれぞれ接続され、且つ前記複
数の第２のダイオードＤb1〜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前記複数の第
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、前記複数の第１のダイオードＤa1〜Ｄa3の前
記第２の電極と前記共通電源端子（グランド）との間に
それぞれ接続された複数の第２の抵抗Ｒb1〜Ｒb3又は第
２のコンデンサＣb1〜Ｃb3から成る第２のインピーダン
ス素子と、一端が前記第１のインピーダンス素子と前記
第２のダイオードＤb1〜Ｄb3との間にそれぞれ接続さ
れ、他端が共通出力端子３に接続されている複数のフォ
トダイオードＳ1 〜Ｓ3 と、前記共通出力端子３と前記
共通電源端子との間に接続された電流−電圧変換回路７
と、前記電流−電圧変換回路７に接続されたサンプル・
ホールド回路８と、前記サンプル・ホールド回路８を制
御するためのサンプル・ホールド制御信号を形成するサ
ンプル・ホールド制御信号形成回路９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
温度変化に対応して変化する補正信号を形成する補正信
号形成回路１０が設けられ、前記のこぎり波発生回路４
は前記補正信号に応答して前記のこぎり波の傾きを変え
るように形成されており、前記温度変化に基づく前記フ
ォトダイオードＳ1 〜Ｓ3 の出力電流のピ−クの相互時
間間隔の変化を前記のこぎり波の傾きによって補正する
ように構成されているイメージセンサに係わるものであ
る。

【０００６】なお、補正信号によってサンプル・ホール
ド制御信号形成回路９を制御し、温度変化に基づくイメ
ージセンサの出力電流のピーク相互時間間隔の変化に対
応してサンプル・ホールド制御信号が変化するように構
成することができる。

【０００７】請求項３に示すようにダイオードと抵抗と
の直列回路に基づいて補正信号を形成すれば、第１のダ
イオードＤa1〜Ｄa3の順方向電圧の変化との対応性の良
い補正信号を容易に得ることができる。

【０００８】

【実施例】次に、図１〜図８を参照して本発明の第１の
実施例に係わる一次元イメージセンサを説明する。図１
のイメージセンサは第１、第２及び第３のセンサ回路ブ
ロックＢ1 、Ｂ2、Ｂ3 を有している。図１では図示の
都合上３つのセンサ回路ブロックＢ1 〜Ｂ3 が示されて
いるのみであるが実際には更に多くのセンサ回路ブロッ
クを含む。各ブロックＢ1 〜Ｂ3 は、のこぎり波電源端
子１と、グランド端子（共通電源端子）２と、共通電流
出力端子３とを有する。

【０００９】のこぎり波発生回路４は制御回路５の制御
のもとに図７の（Ａ）に示すようなのこぎり波を一定周
期で繰り返して発生する。図７では直線的に増大し、そ
の後減少する典型的な掃引信号で示されているが、階段
状に増大し、その後減少する波形又は２次曲線状に増大
し、その後減少する波形であってもよい。のこぎり波発
生回路４の出力端子はデマルチプレクサ６を介してセン
サ回路ブロックＢ1 〜Ｂ3 に接続されている。このデマ
ルチプレクサ６は制御回路５の制御のもとに、図７の
（Ａ）のこぎり波の列から間欠的にのこぎり波を抽出し
てセンサ回路ブロックＢ1 〜Ｂ3 に供給する。このた
め、デマルチプレクサ６の３つの出力ラインは３つのセ
ンサ回路ブロックＢ1 〜Ｂ3 ののこぎり波電源端子１に
それぞれ接続されている。

【００１０】センサ回路ブロックＢ1 〜Ｂ3 の電流出力
端子３は共通に接続され、この共通電流出力ラインとグ
ランドとの間に電流−電圧変換回路７が接続されてい
る。電流−電圧変換回路７の出力ラインはサンプル・ホ
ールド回路８に接続されている。サンプル・ホールド制
御信号形成回路９は制御回路２の制御に基づいてサンプ
ル・ホールド回路８を制御するサンプル・ホールド制御
信号（サンプリングパルス）および外部回路（図示せ
ず）を制御するタイミング信号を形成する。

【００１１】補正信号形成回路１０は、第１の基準電圧
源１１と、抵抗１２と、温度補償用ダイオード１３と、
Ｋ倍の増幅器１４と、第２の基準電圧源１５と、加算器
１６とから成る。抵抗１２と温度補償用ダイオード１３
との直列回路は基準電圧１１に接続され、基準電圧源１
１は温度補償用ダイオード１３を飽和オン駆動してい
る。従って、温度補償用ダイオード１３のアノードに接
続されたライン１３ａには順方向電圧が得られる。温度
補償用ダイオード１３は各センサ回路ブロックＢ1 〜Ｂ
3 に含まれる図２に示す第１のダイオードＤa1〜Ｄa3と
同一のｐｉｎ構造を有し且つほぼ同一面積を有し、同一
の絶縁基板上において第１のダイオードＤa1〜Ｄa3に隣
接配置されている。また、抵抗１２も図２の抵抗Ｒa1〜
Ｒa3、Ｒb0〜Ｒb3と同時に絶縁基板に形成されている。
従って、温度補償用ダイオード１３は第１のダイオード
Ｄa1〜Ｄa3とほぼ同一の温度変化を示す。ライン１３ａ
は増幅器１４を介して加算器１６の一方の入力端子に接
続されている。加算器１６の他方の入力端子には第２の
基準電圧源１５が接続されている。加算器１６の出力ラ
イン１７はのこぎり波発生回路４に接続され、ここに補
償信号を与える。

【００１２】図１の各回路ブロックＢ0 〜Ｂ3 は図２に
示すように形成されている。図２には第１のセンサ回路
ブロックＢ1 が示されているが、残りのセンサ回路ブロ
ックＢ2 、Ｂ3 も同一回路に構成されている。回路ブロ
ックＢ1 はのこぎり波電源端子１と、グランド端子２と
の間に接続されている４つの画素即ちビットに対応した
４つの単位回路Ｋ0 、Ｋ1 、Ｋ2 、Ｋ3 を有する。１つ
のセンサ回路ブロックＢ1 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、
すべての画素に対応する全部の単位回路を図面に示すこ
とは困難であるので、その一部のみが図２に示されてい
る。

【００１３】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２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。

【００１４】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、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）はのこぎり波電源端子１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）がのこぎり波電源端子１の側に配置され
ている。なお、のこぎり波電源端子１にマイナスののこ
ぎり波が与えられる時には、第１のダイオードＤa1〜Ｄ
a3のカソードがのこぎり波電源端子１の側に配置され
る。

【００１５】第１のダイオードＤa1、Ｄa2、Ｄa3のカソ
ード（第２の電極）と共通電源端子即ちグランド端子２
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Ｋ0 においては、のこぎり波電源端子１とグランド端
子２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。

【００１６】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７が接続さ
れるので、フォトダイオードＳ0 〜Ｓ3 は各第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、図３に示す
ようにキャパシタンスＣｓと光強度に比例する電流源Ｉ
ｓとの並列回路で等価的に示すことができる。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−ドＤb0〜Ｄb3、ブロッキングダイオードＤ
c0〜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。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２０μ
ｍ（ミクロン）にすることができる。もし、フォトダイ
オードＳ0 〜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。 第１ダイオードＤ
a1〜Ｄa3及び第２のダイオードＤb0〜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Ｒa0〜Ｒa3はそれぞれ１００ｋΩであ
り、第２の抵抗Ｒb1〜Ｒb3はそれぞれ１ｋΩであり、そ
れぞれ酸化物の膜抵抗から成る。

【００１７】のこぎり波発生回路４は、図４に原理的に
示すようにコンデンサ１８と可制御定電流源１９と、放
電用スイッチ２０とから成る。コンデンサ１８は定電流
源１９から供給される定電流で充電され、直線的に増大
する傾斜電圧を出力ライン２１に送出する。しかる後ス
イッチ２０が図１の制御回路５で制御されてオンになる
と、コンデンサ１８の電荷はスイッチ２０を介して放出
され、コンデンサ１８の電圧は零に戻る。スイッチ２０
がオフになると、再びコンデンサ１８が充電され、次の
のこぎり波が発生する。定電流源１９は図１の補正回路
１０の出力ライン１７の補正信号によって制御される。
第１のダイオードＤa1〜Ｄa3及び温度補正用ダイオード
１３の温度が高い時には、図４の定電流源１９の電流が
小さくなり、コンデンサ１８の充電速度が低下するた
め、図７の（Ａ）で点線で示すようにのこぎり波の傾き
がゆるやかになる。逆に、第１のダイオードＤa1〜Ｄa3
及び温度補正用ダイオード１３の温度が低い時には、図
４の定電流源１９の電流が大きくなり、コンデンサ１８
の充電速度が高くなり、図７の（Ａ）で鎖線で示すよう
にのこぎり波の傾きが急になる。なお、のこぎり波発生
回路４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、又第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のこ
ぎり波を発生するように形成されている。

【００１８】図１の電流−電圧変換回路７は、図５に示
すようにオペアンプ（演算増幅器）２２と帰還抵抗２３
とから成る。オペアンプ２２の一方の入力端子は図２に
示す電流出力端子３に接続され、他方の入力端子はグラ
ンドに接続されてる。

【００１９】サンプル・ホールド制御信号形成回路９は
図６に示すように、のこぎり波発生回路３１と、複数個
のコンパレータ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄと、複
数個の分圧抵抗３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄと、基
準電圧源３４と、微分用コンデンサ３５ａ、３５ｂ、３
５ｃ、３５ｄと、入力抵抗３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３
６ｄと、オペアンプ３７と、帰還抵抗３８と、モノマル
チバイブレータ（ＭＭＶ）３９とから成る。のこぎり波
発生回路３１は、図１の制御回路５からのタイミング信
号に応答して図８の（Ａ）に示すのこぎり波電圧Ｖd2を
発生する。この電圧Ｖd2はのこぎり波発生回路４ののこ
ぎり波電圧Ｖｄと同一の周期を有する。コンパレータ３
２ａ〜３２ｄの負入力端子はのこぎり波発生回路３１に
それぞれ接続され、その正入力端子は分圧抵抗３３ａ〜
３３ｄの分圧点にそれぞれ接続されている。分圧抵抗３
３ａ〜３３ｄの両端子間に基準電圧源３４が接続されて
いるので、各分圧点に基準電圧を得ることができる。分
圧抵抗３３ａ〜３３ｄの分圧点は図８の（Ａ）に示すよ
うに順次に高い基準電圧Ｖr0、Ｖr1、Ｖr2、Ｖr3をコン
パレータ３２ａ〜３２ｄに与えるように決定されてい
る。コンパレータ３２ａ〜３２ｄはのこぎり波電圧Ｖd2
と基準電圧Ｖr0、Ｖr1、Ｖr2、Ｖr3とを図８の（Ａ）に
示すように比較し、図８の（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）に
示すようにｔ0、ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 のタイミングで反転
する出力信号Ｖc0、Ｖc1、Ｖc2、Ｖc3を送出する。オペ
アンプ３７の負入力端子はコンデンサ３５ａ〜３５ｄと
抵抗３６ａ〜３６ｄを介してコンパレータ３２ａ〜３２
ｄにそれぞれ接続され、正入力端子はグランドに接続さ
れている。従って、オペアンプ３７の出力ラインに図８
の（Ｆ）に示すようにコンパレータ３２ａ〜３２ｄの出
力の反転に同期したトリガパルスＶtrを得ることができ
る。このトリガパルスＶtrはモノマルチバイブレータ３
９をトリガし、ここから図８の（Ｇ）に示すサンプル・
ホールド制御信号（サンプリングパルス）Ｖs が発生す
る。図８の（Ｇ）に示すサンプル・ホールド制御信号Ｖ
s は第１のダイオードＤa1〜Ｄa3の標準温度（変動範囲
の中心温度）の時にフォトダイオードＳ0 〜Ｓ3 から得
られる図７の（Ｃ）に示す出力電流Ｉout のピークに対
応するように決定されている。

【００２０】

【動作】センサ回路ブロックに供給されるのこぎり波電
圧Ｖd の傾斜電圧が図７の（Ａ）に示すように徐々に増
大すると、点Ｐ0 の電位Ｖp0が図７の（Ｂ）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 の第２のダイオードＤb0の順方向電圧Ｖｆ
（約１Ｖ）になると、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（ほぼＶf ）即ち飽
和電圧値になる。単位回路Ｋ0 の第２のダイオードＤb0
のオン状態への転換とほぼ同時に単位回路Ｋ1の第１の
ダイオードＤa1もオン状態に転換する。単位回路Ｋ1 の
第１のダイオードＤa1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Ｄ
a1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、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７の（Ｂ）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Ｋ1 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Ｋ2 の第１のダイオードＤ
a2がオン状態に転換し、点Ｐ2 に図７の（Ｂ）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７の（Ｂ）の電位Ｖp3が得られ
る。点Ｐ0 〜Ｐ3 の電位Ｖp0〜Ｖp3が図７の（Ｂ）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】センサ回路ブロックＢ1 〜Ｂ3 のフォトダ
イオードＳ0 〜Ｓ3 は一次元的に配置されている。セン
サ回路ブロックＢ1〜Ｂ3 のフォトダイオード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
をのこぎり波電源端子１に与える。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。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Ｖｆ（約１Ｖ）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。

【００２２】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 に対して光
入力を与える方法が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。

【００２３】のこぎり波電圧Ｖｄが図７の（Ａ）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７の（Ｂ）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、図３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〜Ｄ
c3と電流−電圧変換回路７とを通って流れるので、電流
−電圧変換回路７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７の（Ｃ）には、フォトダイオードＳ0
〜Ｓ3 の合成出力電流Ｉout 即ち電流出力端子３の電流
が示されている。なお、この図７の（Ｃ）には３つのフ
ォトダイオードＳ0 、Ｓ1 、Ｓ3 に対して大きな光入力
があり、１つのフォトダイオードＳ2 に対して小さな光
入力があった時の合成出力電流Ｉ0ut が示されている。
出力電流Ｉ0ut 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が飽和近傍から減
少する。

【００２４】サンプル・ホールド回路８は、図７の
（Ｄ）に示す制御信号Ｖｓの立上りに同期して図７の
（Ｃ）の出力電流Ｉ0ut をサンプリングする。即ち、フ
ォトダイオードＳ0 〜Ｓ3 の走査に基づいて生じる交流
分のピーク値近傍をサンプリングする。サンプル・ホー
ルド回路８の出力端子には、図７の（Ｅ）に示す出力電
圧Ｖ0ut が得られる。これはフォトダイオードＳ0 〜Ｓ
3 の光入力に対応している。

【００２５】既に説明したように第１のダイオードＤa1
〜Ｄa3の温度が変化すると、この順方向電圧が変化し、
もし、のこぎり波電圧Ｖｄが温度変化に無関係に一定で
あると仮定すれば、図７の（Ｃ）で破線で示すように出
力電流のピーク位置が変化する。即ち、ピーク時間間隔
（ビット時間間隔）が変化する。しかし、本実施例では
温度変化に応じてのこぎり波電圧Ｖｄの傾きを図７の
（Ａ）で破線で示すように変化させるので、第１のダイ
オードＤa1〜Ｄa3の順方向電圧の変動に基づくセンサ出
力電流のピーク位置変動を補正することができる。この
補正動作を更に詳しく説明すると、次の通りである。も
し、のこぎり波電圧Ｖｄを補正しない状態で温度が高く
なったとすれば、第１のダイオードＤa1〜Ｄa3の順方向
電圧が小さくなり、結果としてフォトダイオードＳ0 〜
Ｓ3 の走査が早くなり、出力電流ピーク間隔が短くな
る。しかし、本実施例では第１のダイオードＤa1〜Ｄa3
の温度変化と同時に補償用ダイオード１３の温度も変化
し、この順方向電圧が低下し、のこぎり波発生回路４は
これに応答して図７の（Ａ）で点線で示す傾きのゆるい
のこぎり波電圧を発生する。これにより、フォトダイオ
ードＳ0 〜Ｓ3 の走査速度が低下し、第１のダイオード
Ｄa1〜Ｄa3の順方向電圧の低下による変化分を補償す
る。第１のダイオードＤa1〜Ｄa3の温度が低下した場合
には、上昇した場合と逆に動作する。温度変化によるセ
ンサ出力電流Ｉout のピーク位置の変動が抑制されれ
ば、図７の（Ｄ）に示す固定のサンプリングパルスによ
って正確なサンプルを得ることが可能になる。

【００２６】次に、図９〜図１１に示す本発明の第２の
実施例を説明する。但し、図９および図１０において、
図１および図６と実質的に同一の部分には同一の符号を
付してその説明を省略する。図９において図１と異なる
点は基準電圧源１１と抵抗１２とダイオード１３とから
成る補正信号形成回路１０の出力ライン１７がサンプル
・ホールド制御信号形成回路９ａに接続されていること
である。従って、この実施例ではのこぎり波発生回路４
からは温度変化に無関係に一定ののこぎり波電圧Ｖｄが
発生する。この代りに、サンプル・ホールド制御信号形
成回路９ａから発生するサンプル・ホールド制御信号
（サンプリングパルス）の時間間隔が温度によって変化
する。

【００２７】サンプル・ホールド制御信号形成回路９ａ
は図１０に示すように図６のサンプル・ホールド制御信
号形成回路９とほぼ同一である。図１０ではコンパレー
タ３２ａ〜３２ｄの負入力端子をライン４ａによって図
９ののこぎり波発生回路４に接続している。図９の補正
信号出力ライン１７は加算器４０の一方の入力端子に接
続されている。従って、加算器４０から基準電圧源３４
の基準電圧とライン１７の補正電圧との和が得られ、こ
れが分圧抵抗３３ａ〜３３ｄに印加される。この結果、
図８の（Ａ）に示した基準電圧Ｖr0、Ｖr1、Ｖr2、Ｖr3
が温度によって変化し、コンパレータ３２ａ〜３２ｄの
出力の反転時点及びサンプリングパルスＶｓの発生時点
も変化する。温度変化によるサンプリングパルスＶｓの
変化は温度変化による第１のダイオードＤa1〜Ｄa3の順
方向電圧Ｖｆの変化に基づくセンサ出力電流Ｉout のピ
ーク位置の変化に対応するように設定されている。従っ
て、温度が変化しても最適サンプリングが可能になる。

【００２８】図１１はセンサ出力電流Ｉout 及びサンプ
リングパルスＶｓが温度によってどの様に変化するかを
示す。図１１の（Ａ）（Ｂ）は高温時を示し、（Ｃ）
（Ｄ）は常温時を示し、（Ｅ）（Ｆ）は低温時を示す。
高温時においては出力電流Ｉout のピークが左側にシフ
トすると共にサンプリングパルスＶｓも左側にシフトし
ている。低温時においては出力電流Ｉout のピ−クが右
側にシフトすると共にサンプリングパルスＶｓも右側に
シフトしている。従って、温度変化に拘らず最適サンプ
リングが可能になる。

【００２９】

【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。

【００３０】複数のセンサ回路ブロックＢ0 〜Ｂ3 を奇
数番と偶数番とに分けて交互に駆動するように構成する
ことができる。

【００３１】図２の第２のダイオードＤb0〜Ｄb3のカソ
−ドを共通に接続し、この共通接続点とグランドとの間
にのこぎり波と傾きの逆のバイアス電圧を加えることが
できる。

【００３２】センサ回路ブロックＢ1 〜Ｂ3 を複数に分
け、それぞれに補正信号形成回路１０の抵抗１２とダイ
オ−ド１３を設け、これに基づく出力でのこぎり波電圧
Ｖｄの傾き又はサンプリングパルスＶｓのタイミングを
制御してもよい。

【００３３】電流−電圧変換回路７は、電流検出抵抗等
で構成することができる。

【００３４】図１２に示すように、図２の第２の抵抗Ｒ
b1〜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。

【００３５】図１３に示すように図２の第１の抵抗Ｒa0
〜Ｒa3をコンデンサＣ1 〜Ｃ3 に置き換え、第２のダイ
オードＤb1〜Ｄb3を抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 に置き換えることが
できる。なお、コンデンサＣ1 〜Ｃ3 の容量はフォトダ
イオードＳ0 〜Ｓ3 の等価容量よりも十分に大きくす
る。また、コンデンサＣ1 〜Ｃ3 を逆バイアスの極性に
接続されたダイオードに置き換え、このダイオードの容
量をコンデンサとして使用してもよい。また、図１３の
抵抗Ｒ1 〜Ｒ3を第２のダイオードＤb1〜Ｄb3とするこ
ともできる。

【００３６】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Ｒa1〜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。

【００３７】各ダイオードの極性、及びのこぎり波の極
性を逆にすることができる。

【００３８】増幅器１４で単にＫ倍の出力を得る代り
に、ここに演算回路を設けて、ダイオード１３の順方向
電圧に対して時間と共に２次又は３次式的に変化する値
を乗算してもよい。

【００３９】サンプル・ホールド制御信号形成回路９又
は９ａを種々変形することができる。例えば、出力パル
ス時間幅が異なる複数のモノマルチバイブレータ（ＭＭ
Ｖ）を並列配置し、のこぎり波電圧Ｖｄに同期したトリ
ガ信号で同時にトリガし、図７の（Ｄ）に示すｔ0 、ｔ
1 、ｔ2 、ｔ3 のタイミングでモノマルチバイプレータ
の出力を反転させるようにしてもよい。図１０の実施例
の場合には補正信号によってモノマルチバイプレータの
出力パルス幅を制御する。

【００４０】のこぎり波発生回路４は種々変形可能であ
り、例えば、Ｄ−Ａ変換器で構成することもできる。

【００４１】第１のダイオードＤa1〜Ｄa3及び／又は第
２のダイオードＤb0〜Ｄb3を単位回路Ｋ0 〜Ｋ3 当り２
個又は更に多いダイオードの直列回路としてもよい。

【００４２】

【発明の効果】上述から明らかなように本発明によれば
温度変化にかかわらず最適なサンプリングが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係わるイメージセンサ
を示すブロック図である。

【図２】図１のセンサ回路ブロックを詳しく示す回路図
である。

【図３】図１のセンサ回路ブロックのフォトダイオード
の等価回路図である。

【図４】のこぎり波発生回路を原理的に示す回路図であ
る。

【図５】図１の電流−電圧変換回路を示す回路図であ
る。

【図６】図１のサンプル・ホールド制御信号形成回路を
示す回路図である。

【図７】図１及び図２の各部の状態を示す波形図であ
る。

【図８】図６の各部の状態を示す波形図である。

【図９】第２の実施例のイメージセンサを示すブロック
図である。

【図１０】図９のサンプル・ホールド制御信号形成回路
を示す回路図である。

【図１１】図９の出力電流とサンプリングパルスの温度
による変化を示す図である。

【図１２】変形例のセンサ回路ブロックを示す回路図で
ある。

【図１３】別の変形例のセンサ回路ブロックを示す回路
図である。

【符号の説明】

４ のこぎり波発生回路 ８ サンプル・ホールド回路 ９ サンプル・ホールド制御信号形成回路 １０ 補正信号形成回路 Ｂ1 〜Ｂ3 センサ回路ブロック

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 のこぎり波を発生するのこぎり波発生回
   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、その一端が前記のこぎり波発生回路に接続され、
   且つ前記複数の第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
   を前記複数の第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）が有し、
   且つ前記複数の第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）の前記
   第１の電極が前記のこぎり波発生回路の側にそれぞれ配
   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）又は第１のコンデ
   ンサ（Ｃ1 〜Ｃ3 ）から成る第１のインピーダンス素子
   と第２のダイオード（Ｄb1〜Ｄb3）又は抵抗（Ｒ1 〜Ｒ
   3 ）とを直列に接続した回路から成り、前記複数の第１
   のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）の前記第２の電極と共通電
   源端子（グランド）との間にそれぞれ接続され、且つ前
   記複数の第２のダイオード（Ｄb1〜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前記
   複数の第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、 前記複数の第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）の前記第２
   の電極と前記共通電源端子（グランド）との間にそれぞ
   れ接続された複数の第２の抵抗（Ｒb1〜Ｒb3）又は第２
   のコンデンサ（Ｃb1〜Ｃb3）から成る第２のインピーダ
   ンス素子と、 一端が前記第１のインピーダンス素子と前記第２のダイ
   オード（Ｄb1〜Ｄb3）との間にそれぞれ接続され、他端
   が共通出力端子（３）に接続されている複数のフォトダ
   イオード（Ｓ1 〜Ｓ3 ）と、 前記共通出力端子（３）と前記共通電源端子との間に接
   続された電流−電圧変換回路（７）と、 前記電流−電圧変換回路（７）に接続されたサンプル・
   ホールド回路（８）と、前記サンプル・ホールド回路
   （８）を制御するためのサンプル・ホールド制御信号を
   形成するサンプル・ホールド制御信号形成回路（９）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）の温度変化に対応
   して変化する補正信号を形成する補正信号形成回路（１
   ０）が設けられ、 前記のこぎり波発生回路（４）は前記補正信号に応答し
   て前記のこぎり波の傾きを変えるように形成されてお
   り、 前記温度変化に基づく前記フォトダイオード（Ｓ1 〜Ｓ
   3 ）の出力電流のピ−クの相互時間間隔の変化を前記の
   こぎり波の傾きによって補正するように構成されている
   ことを特徴とするイメージセンサ。
2. 【請求項２】 のこぎり波を発生するのこぎり波発生回
   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、その一端が前記のこぎり波発生回路に接続され、
   且つ前記複数の第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
   を前記複数の第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）が有し、
   且つ前記複数の第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）の前記
   第１の電極が前記のこぎり波発生回路の側にそれぞれ配
   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）又は第１のコンデ
   ンサ（Ｃ1 〜Ｃ3 ）から成る第１のインピーダンス素子
   と第２のダイオード（Ｄb1〜Ｄb3）又は抵抗（Ｒ1 〜Ｒ
   3 ）とを直列に接続した回路から成り、前記複数の第１
   のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）の前記第２の電極と共通電
   源端子（グランド）との間にそれぞれ接続され、且つ前
   記複数の第２のダイオード（Ｄb1〜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前記
   複数の第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、 前記複数の第１のダイオード（Ｄa1〜Ｄa3）の前記第２
   の電極と前記共通電源端子（グランド）との間にそれぞ
   れ接続された複数の第２の抵抗（Ｒb1〜Ｒb3）又は第２
   のコンデンサ（Ｃb1〜Ｃb3）から成る第２のインピーダ
   ンス素子と、 一端が前記第１のインピーダンス素子と前記第２のダイ
   オード（Ｄb1〜Ｄb3）との間にそれぞれ接続され、他端
   が共通出力端子（３）に接続されている複数のフォトダ
   イオード（Ｓ1 〜Ｓ3 ）と、 前記共通出力端子（３）と前記共通電源端子との間に接
   続された電流−電圧変換回路（７）と、 前記電流−電圧変換回路（７）に接続されたサンプル・
   ホールド回路（８）と、前記サンプル・ホールド回路
   （８）を制御するためのサンプル・ホールド制御信号を
   形成するサンプル・ホールド制御信号形成回路（９）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）の温度変化に対応
   して変化する補正信号を形成する補正信号形成回路（１
   ０）が設けられ、 前記サンプル・ホールド制御信号形成回路（９）は前記
   補正信号に応答して前記サンプル・ホールド制御信号の
   相互時間間隔を変えるように形成されており、 前記温度変化に基づく前記フォトダイオード（Ｓ1 〜Ｓ
   3 ）の出力電流のピークの相互時間間隔の変化に対応し
   て前記サンプル・ホールド制御信号の相互時間間隔を変
   えるように構成されていることを特徴とするイメージセ
   ンサ。
3. 【請求項３】 前記補正信号形成回路は、抵抗とダイオ
   ードとの直列回路と、この直列回路に基準電圧を供給す
   る電圧源と、前記ダイオードの両端の電圧を補正信号と
   して出力するラインとを有するものである請求項１又は
   ２記載のイメージセンサ。