JPS63246085A - フォトダイオード信号変換回路およびそれを用いたオプティカル画像検出装置 - Google Patents
フォトダイオード信号変換回路およびそれを用いたオプティカル画像検出装置Info
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- JPS63246085A JPS63246085A JP62313910A JP31391087A JPS63246085A JP S63246085 A JPS63246085 A JP S63246085A JP 62313910 A JP62313910 A JP 62313910A JP 31391087 A JP31391087 A JP 31391087A JP S63246085 A JPS63246085 A JP S63246085A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/14—Conversion in steps with each step involving the same or a different conversion means and delivering more than one bit
- H03M1/142—Conversion in steps with each step involving the same or a different conversion means and delivering more than one bit the reference generators for the steps being arranged in a common two-dimensional array
-
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
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- H03M1/1205—Multiplexed conversion systems
- H03M1/123—Simultaneous, i.e. using one converter per channel but with common control or reference circuits for multiple converters
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、フォトダイオード信号のディジタル表示を発
生するフォトダイオード信号変換方法および装置に関し
、更に詳細には、フォトダイオードにおける電荷を直接
的にディジタル信号表示する、スイッチド・キャパシタ
順次近似アナログ−ディジタル変換方法および回路に関
する。
生するフォトダイオード信号変換方法および装置に関し
、更に詳細には、フォトダイオードにおける電荷を直接
的にディジタル信号表示する、スイッチド・キャパシタ
順次近似アナログ−ディジタル変換方法および回路に関
する。
逆バイアス半導体ｐ−ｎＷ合を使用して、光の強さを電
気信号に変換することは、周知の技術である。フォトダ
イオードのこの特性は、様々な光検出の分野において、
長い間使用されている。また、フォトダイオード番アレ
イをオプティカル認識の分野において使用することも、
周知の技術である。基本的な用途においては、フォトダ
イオード素子の出力信号は、光の強さが所定のレベル以
上であるか、または以下であるかを、表わしていればよ
い。たとえば、多くのオプティカル文字認識システムで
は、読み出されるスポットにおけるマーキングの有無の
ような情報を必要としているにすぎない。
気信号に変換することは、周知の技術である。フォトダ
イオードのこの特性は、様々な光検出の分野において、
長い間使用されている。また、フォトダイオード番アレ
イをオプティカル認識の分野において使用することも、
周知の技術である。基本的な用途においては、フォトダ
イオード素子の出力信号は、光の強さが所定のレベル以
上であるか、または以下であるかを、表わしていればよ
い。たとえば、多くのオプティカル文字認識システムで
は、読み出されるスポットにおけるマーキングの有無の
ような情報を必要としているにすぎない。
最近、画像検出の用途の増加によシ、検出された画像を
グレイ・スケール（ｇｒａｙｓｃａｌｅ）表示すること
か要求されている。特に、たとえば、急速に拡大した様
々な用途の他、ロボットおよび工場オートメイションの
分野において、要求されている。
グレイ・スケール（ｇｒａｙｓｃａｌｅ）表示すること
か要求されている。特に、たとえば、急速に拡大した様
々な用途の他、ロボットおよび工場オートメイションの
分野において、要求されている。
このような用途の多くは、ディジタル信号処理を用いて
いるので、フォトダイオード信号をディジタル表示する
必要がある。フォトダイオードによシ発生された信号は
、電荷、特に、電荷の変化である。ディジタル化の最も
一般的な方法は、電荷信号をアナログ電圧レベルに変換
し、電圧レベルのアナログ−ディジタル変換を行なって
、ディジタル信号を発生している。これらを実施する技
術は、十分に開発され、かつ十分に満足のいく結果を生
じているが、信号処理過程をなくせば、よシ簡単で、製
造コストも低下し、さらに小型化され、′その上、精度
も高めることができる。不必要なオペレーションをなく
すことにより得られた半導体領域および他のリソースは
、よシ複雑な信号処理や周辺機能に使用すればよい。
いるので、フォトダイオード信号をディジタル表示する
必要がある。フォトダイオードによシ発生された信号は
、電荷、特に、電荷の変化である。ディジタル化の最も
一般的な方法は、電荷信号をアナログ電圧レベルに変換
し、電圧レベルのアナログ−ディジタル変換を行なって
、ディジタル信号を発生している。これらを実施する技
術は、十分に開発され、かつ十分に満足のいく結果を生
じているが、信号処理過程をなくせば、よシ簡単で、製
造コストも低下し、さらに小型化され、′その上、精度
も高めることができる。不必要なオペレーションをなく
すことにより得られた半導体領域および他のリソースは
、よシ複雑な信号処理や周辺機能に使用すればよい。
本発明は、高性能を維持しながら、ダイオード・アレイ
における逆バイアス・フォトダイオードの電荷の変化を
、ディジタル表示に直做的に変換することによシ、ディ
ジタル・グレイ・スケール読み出し能力を備えたフォト
ディテクタの寸法およびコストを最小にすることができ
る。特に、本発明による回路は、低電力消費で低コスト
の標準ＣＭＯ８集積回路設計の製造に適している。
における逆バイアス・フォトダイオードの電荷の変化を
、ディジタル表示に直做的に変換することによシ、ディ
ジタル・グレイ・スケール読み出し能力を備えたフォト
ディテクタの寸法およびコストを最小にすることができ
る。特に、本発明による回路は、低電力消費で低コスト
の標準ＣＭＯ８集積回路設計の製造に適している。
本発明は、逆バイアス半導体ｐ−ｎ接合の電荷の変化を
、一般的なディジタル信号処理回路および技術に適した
ディジタル表示に、直接的に変換する方法および装置を
提供する。この方法は、所定の関係の、たとえばバイナ
リ・ウェイトのキャパシタンス値を有するキャパシタ自
セットの電荷を初期化する一方、フォトダイオードを閾
値ニ周期的にチャージする。センス・ノードに電気的に
接続したフォトダイオードおよびキャパシタは、センス
・ノードの電荷が、フォトダイオードの光の強さに応じ
た速度で、減少される間、所定の期間、閾値電圧源から
分離されている。キャパシタの第２プレートの電圧は、
基準電圧まで順次上昇され、センス・ノードにおける作
用を注目する。
、一般的なディジタル信号処理回路および技術に適した
ディジタル表示に、直接的に変換する方法および装置を
提供する。この方法は、所定の関係の、たとえばバイナ
リ・ウェイトのキャパシタンス値を有するキャパシタ自
セットの電荷を初期化する一方、フォトダイオードを閾
値ニ周期的にチャージする。センス・ノードに電気的に
接続したフォトダイオードおよびキャパシタは、センス
・ノードの電荷が、フォトダイオードの光の強さに応じ
た速度で、減少される間、所定の期間、閾値電圧源から
分離されている。キャパシタの第２プレートの電圧は、
基準電圧まで順次上昇され、センス・ノードにおける作
用を注目する。
センス・ノードの電圧が、閾値電圧よシ上昇した場合、
すなわちダイオードにより引き出された電荷よりも大き
い電荷が、キャパシタに供給されたことを示している場
合、キャパシタの第２プレートは、前の電圧に戻される
。各キャパシタに対して、同じ操作を行なった後、第２
キヤパシタ・プレートに電圧を供給するスイッチの状態
が、ダイオードにおける照度のディジタル表示として、
読み出される。
すなわちダイオードにより引き出された電荷よりも大き
い電荷が、キャパシタに供給されたことを示している場
合、キャパシタの第２プレートは、前の電圧に戻される
。各キャパシタに対して、同じ操作を行なった後、第２
キヤパシタ・プレートに電圧を供給するスイッチの状態
が、ダイオードにおける照度のディジタル表示として、
読み出される。
本発明の装置は、複数のキャパシタの第１プレートが電
気的に接続されているセンス・ノートラ有している。回
路アースに接続されている一端子を有しているフォトダ
イオードもまた、センス・ノードに電気的Ｋｍ続されて
いる。キャパシタの第２プレートは、スイッチング回路
網を介して、回路アースおよび基準電圧源に、それぞれ
接続されている０チヤージング装置は、センス・ノード
を閾値電圧までチャージし、ある期間、センス・ノード
を、電気的にフロートさせる。スイッチング回路網は、
センス・ノードが閾値電圧にチャージされている間、キ
ャパシタの第２プレートを回路アースに接続するように
、かつセンス・ノードをフロートした後、所定の時間に
第２プレートを基準電圧源に、順次接続するように、制
御装置により制御される。センス・ノードに接続されて
いる比較器は、センス・ノードの電圧が、閾値電圧より
も大きくなると、特性出力信号を制御装置に供給する。
気的に接続されているセンス・ノートラ有している。回
路アースに接続されている一端子を有しているフォトダ
イオードもまた、センス・ノードに電気的Ｋｍ続されて
いる。キャパシタの第２プレートは、スイッチング回路
網を介して、回路アースおよび基準電圧源に、それぞれ
接続されている０チヤージング装置は、センス・ノード
を閾値電圧までチャージし、ある期間、センス・ノード
を、電気的にフロートさせる。スイッチング回路網は、
センス・ノードが閾値電圧にチャージされている間、キ
ャパシタの第２プレートを回路アースに接続するように
、かつセンス・ノードをフロートした後、所定の時間に
第２プレートを基準電圧源に、順次接続するように、制
御装置により制御される。センス・ノードに接続されて
いる比較器は、センス・ノードの電圧が、閾値電圧より
も大きくなると、特性出力信号を制御装置に供給する。
制御回路は、キャパシタの第２プレートを回路アースに
切り換えることにより、フォトダイオードにより引き出
された電荷よりも多くの電荷ヲキャパシタがセンス・ノ
ードに供給したことを表わす特性比較器出力信号に応答
する。スイッチング回路網のスイッチ状態に応答する出
力回路は、スイッチ状態およびフォトダイオードの光の
強さのディジタル信号表示を発生する。
切り換えることにより、フォトダイオードにより引き出
された電荷よりも多くの電荷ヲキャパシタがセンス・ノ
ードに供給したことを表わす特性比較器出力信号に応答
する。スイッチング回路網のスイッチ状態に応答する出
力回路は、スイッチ状態およびフォトダイオードの光の
強さのディジタル信号表示を発生する。
閾値電圧は、インバータの出力および入力端子に接続し
たスイッチと組合せて、比較器として働くインバータに
より発生される。フォトダイオードは、フォトダイオー
ド嗜アレイに１つであシ、それらの信号は、マルチプレ
ックスされて、センスΦノードに送られる。
たスイッチと組合せて、比較器として働くインバータに
より発生される。フォトダイオードは、フォトダイオー
ド嗜アレイに１つであシ、それらの信号は、マルチプレ
ックスされて、センスΦノードに送られる。
以下、添付の図面に基き、不発明の実施例に関して説明
する。
する。
第１図において、フォトダイオード１０は、第２図に関
して説明するフォトダイオード・アレイ１１の１つであ
る。ダイオード１０のアノードは、回路アース、または
適当な基準電位源１２に接続している。ダイオード１０
のカソードは、センス・ノードとして後述するビデオ・
ライン１３に接続している。
して説明するフォトダイオード・アレイ１１の１つであ
る。ダイオード１０のアノードは、回路アース、または
適当な基準電位源１２に接続している。ダイオード１０
のカソードは、センス・ノードとして後述するビデオ・
ライン１３に接続している。
キャパシタ・セット１４は、バイナリ・ウェイテッドφ
キャパシタンス値を有する６つのヤヤパシタ１５〜２０
を含んでいる。特に、キャパシタ１５は、単位キャパシ
タンス値Ｃを有している。
キャパシタンス値を有する６つのヤヤパシタ１５〜２０
を含んでいる。特に、キャパシタ１５は、単位キャパシ
タンス値Ｃを有している。
キャパシタ１６〜２０は、それぞれキャパシタンス値２
Ｃ，８Ｃ，１６Ｃ，３２Ｃを有している。キャパシタの
数は、Ａ／Ｄ変換の目標分解能に応じて変えることがで
きる。図示した６つのキャパシタでは、６４レベルの変
換（２６）が、達成できる。
Ｃ，８Ｃ，１６Ｃ，３２Ｃを有している。キャパシタの
数は、Ａ／Ｄ変換の目標分解能に応じて変えることがで
きる。図示した６つのキャパシタでは、６４レベルの変
換（２６）が、達成できる。
実際、集積回路においては、単位キャパシタを並列に接
続して、より大きいキャパシタを形成することにより、
良好なキャパシタ・マツチングおよびキャパシタンス値
しシオニングが得られる。たトエば、キャパシタ２０は
、単位キャパシタンス値Ｃの３２単位キャパシタから成
っている。
続して、より大きいキャパシタを形成することにより、
良好なキャパシタ・マツチングおよびキャパシタンス値
しシオニングが得られる。たトエば、キャパシタ２０は
、単位キャパシタンス値Ｃの３２単位キャパシタから成
っている。
各キャパシタ１５〜２０の第１プレートは、小さい結合
キャパシタ２１を介してセンス・ノード１３に電気的に
接続している。結合キャパシタ２１の機能は、フォトダ
イオード１０によりセンス・ノードから引き出された電
荷と比較し得るように、中ヤパシタ１５〜２０によシセ
ンス・ノード１３に供給される電荷を減衰することであ
る。
キャパシタ２１を介してセンス・ノード１３に電気的に
接続している。結合キャパシタ２１の機能は、フォトダ
イオード１０によりセンス・ノードから引き出された電
荷と比較し得るように、中ヤパシタ１５〜２０によシセ
ンス・ノード１３に供給される電荷を減衰することであ
る。
三段インバータ２２は、比較器として機能する。
図示されている比較器とスイッチング装置は、低電力消
費で、しかも周知の工程を用いて低コストで容易に製造
し得るＣＭＯ８電界効果形トランジスタ（ＰＥＴ）で、
−形成されている。
費で、しかも周知の工程を用いて低コストで容易に製造
し得るＣＭＯ８電界効果形トランジスタ（ＰＥＴ）で、
−形成されている。
ＦＦ、Ｔスイッチ２３は、比較器２２の第１段の入出力
端子間に接続している。比較器２２０入力端子は、セン
ス・ノード１３に接続している。ＦＥＴ２３のゲート電
極は、リセット端子２４に接続し、上記リセット端子は
、キャパシタ１５〜２０の第１プレートと回路アース１
２の間にスイッチを形成しているＦＥＴ２５のゲート電
極に接続している。
端子間に接続している。比較器２２０入力端子は、セン
ス・ノード１３に接続している。ＦＥＴ２３のゲート電
極は、リセット端子２４に接続し、上記リセット端子は
、キャパシタ１５〜２０の第１プレートと回路アース１
２の間にスイッチを形成しているＦＥＴ２５のゲート電
極に接続している。
また、リセット端子２４は、インバータを形成している
ＦＩＴ ２６ 、２７のゲート電極に接続している。イ
ンバータの出力信号は、ＦＥＴ２８．２９のゲート電極
に供給される。ＦｇＴ２Ｂは、センス・ノード１３に接
続したソースおよびドレイン電極を有し、ＦＥＴ ２９
は、キャパシタ１５〜２０の第１プレートＫｍ続したソ
ースおよびドレイン電極を有している。ＦＥＴ２８．２
９は、ＦＥＴスイッチ２３．２５の容量性フィールドス
ルーをなくすのに使用される。
ＦＩＴ ２６ 、２７のゲート電極に接続している。イ
ンバータの出力信号は、ＦＥＴ２８．２９のゲート電極
に供給される。ＦｇＴ２Ｂは、センス・ノード１３に接
続したソースおよびドレイン電極を有し、ＦＥＴ ２９
は、キャパシタ１５〜２０の第１プレートＫｍ続したソ
ースおよびドレイン電極を有している。ＦＥＴ２８．２
９は、ＦＥＴスイッチ２３．２５の容量性フィールドス
ルーをなくすのに使用される。
キャパシタ１５〜２０の第２プレートは、それぞれ、Ｆ
ＥＴスイッチ３０〜３５を介して、回路アース１２に接
続している。また、キャパシタ１５〜２０の第２プレー
トは、ＦＥＴスイッチ４０〜４５をそれぞれ介して、基
準電圧源３６に接続している。スイッチ３０〜３５およ
び４０〜４５は、キャパシタ１５〜２０の第２プレート
を、後述するような制御信号Ｄｏ−Ｄ５ および００〜
房に応じて、回路アース１２、または基準電圧源３６に
接続する。
ＥＴスイッチ３０〜３５を介して、回路アース１２に接
続している。また、キャパシタ１５〜２０の第２プレー
トは、ＦＥＴスイッチ４０〜４５をそれぞれ介して、基
準電圧源３６に接続している。スイッチ３０〜３５およ
び４０〜４５は、キャパシタ１５〜２０の第２プレート
を、後述するような制御信号Ｄｏ−Ｄ５ および００〜
房に応じて、回路アース１２、または基準電圧源３６に
接続する。
システム・オペレーションは、高信号をリセット端子２
４に供給して、ＦＦ：Ｔスイッチ２３および２５を導通
させることＫよシ、開始される。それにより、比？！！
２器２２器間２０閾値電圧ス・ノード１３に供給し、か
つフォトダイオード１０および結合キャパシタ２１を閾
値電圧にチャージする。
４に供給して、ＦＦ：Ｔスイッチ２３および２５を導通
させることＫよシ、開始される。それにより、比？！！
２器２２器間２０閾値電圧ス・ノード１３に供給し、か
つフォトダイオード１０および結合キャパシタ２１を閾
値電圧にチャージする。
キャパシタ２１のチャージングは、キャパシタ１５〜２
０のトップ・プレートを、対応する電圧にチャージング
することになる。同時に、低信号が、制御端子Ｄｏ−０
５に供給され（かつ、対応する高信号は、制御信号ＤＯ
〜Ｄ５に供給される）、それにより、キャパシタΦセッ
ト１４を放ｔさせる。その後、リセット端子２４におけ
る信号は、低状態に変化され、センス・ノード１３を電
気的にフローティングする。
０のトップ・プレートを、対応する電圧にチャージング
することになる。同時に、低信号が、制御端子Ｄｏ−０
５に供給され（かつ、対応する高信号は、制御信号ＤＯ
〜Ｄ５に供給される）、それにより、キャパシタΦセッ
ト１４を放ｔさせる。その後、リセット端子２４におけ
る信号は、低状態に変化され、センス・ノード１３を電
気的にフローティングする。
フォトダイオード１０に入射した光は、センス・ノード
１３を放電させる。センス・ノード１３から引き出され
た電荷は、フォトダイオード１０を介して流れる光電流
の時間積分である。この引き出された電荷は、フォトダ
イオード１０における照度のアナログ表示である◎ 所定の時間の後、制御端子ＤＯ１ＤＯに信号が供給され
、キャパシタ２０のボトム・プレートを、アース電位か
ら電圧源３６の基準電圧に切り換える。この動作によシ
、電荷が、ビデオ・ライン（センス・ノード１３〕に注
入される。注入された電荷が、光電流によりビデオ・ラ
インから移動された電荷の量よシも少ない場合、比較器
２２の出力は、高いままである＝第２図に関して後述す
るように、比較器２２からの高出力は、ＦεＴスイッチ
３５．４５を現在の状態に保持し、かつキャパシタ２０
に現在の電荷を保持する信号となる。
１３を放電させる。センス・ノード１３から引き出され
た電荷は、フォトダイオード１０を介して流れる光電流
の時間積分である。この引き出された電荷は、フォトダ
イオード１０における照度のアナログ表示である◎ 所定の時間の後、制御端子ＤＯ１ＤＯに信号が供給され
、キャパシタ２０のボトム・プレートを、アース電位か
ら電圧源３６の基準電圧に切り換える。この動作によシ
、電荷が、ビデオ・ライン（センス・ノード１３〕に注
入される。注入された電荷が、光電流によりビデオ・ラ
インから移動された電荷の量よシも少ない場合、比較器
２２の出力は、高いままである＝第２図に関して後述す
るように、比較器２２からの高出力は、ＦεＴスイッチ
３５．４５を現在の状態に保持し、かつキャパシタ２０
に現在の電荷を保持する信号となる。
しかし、キャパシタ２０からビデオ・ラインに注入され
た電荷が、光電流によりビデオ・ラインから移動された
電荷よりも大きい場合、比較器２２は、低、出力状態に
切シ換えられる。比較器からの低出力は、ＦｇＴスイッ
チ３５．４５’の状態を変化し、ビデオ−ラインから、
あらかじめ注入された電荷を移動する。
た電荷が、光電流によりビデオ・ラインから移動された
電荷よりも大きい場合、比較器２２は、低、出力状態に
切シ換えられる。比較器からの低出力は、ＦｇＴスイッ
チ３５．４５’の状態を変化し、ビデオ−ラインから、
あらかじめ注入された電荷を移動する。
比較器２０およびスイッチ３５．４５に関して述べたプ
ロセスは、残りのキャパシタおよびそれに伴うスイッチ
に関しても、後に順々に実施される。どの場合も、比較
器からの高出力は、キャパシタのボトム・プレートを基
準電圧に保持する。
ロセスは、残りのキャパシタおよびそれに伴うスイッチ
に関しても、後に順々に実施される。どの場合も、比較
器からの高出力は、キャパシタのボトム・プレートを基
準電圧に保持する。
低出力は、キャパシタの第２プレートを、アース電位に
戻す。同様の動作が、全ヤヤパシタに関しても行なわれ
た後、制御信号ＤＯ〜Ｄ５の状態は、フォトダイオード
１０における光の強さのディジタル表示となる。
戻す。同様の動作が、全ヤヤパシタに関しても行なわれ
た後、制御信号ＤＯ〜Ｄ５の状態は、フォトダイオード
１０における光の強さのディジタル表示となる。
第１図に関して述べられたプロセスは、第２図のブロッ
ク図に示されたフォトダイオード・アレイにも適用し得
る。第２図において、ダイオードψアレイ、ビデオ自ラ
イン（センス・ノード〕および比較器は、第１図と同様
の参照番号１１．１３．２２が付けられている。キャパ
シタ・アレイ１４は、キャパシタ／スイッチング回路網
５０に含まれている。
ク図に示されたフォトダイオード・アレイにも適用し得
る。第２図において、ダイオードψアレイ、ビデオ自ラ
イン（センス・ノード〕および比較器は、第１図と同様
の参照番号１１．１３．２２が付けられている。キャパ
シタ・アレイ１４は、キャパシタ／スイッチング回路網
５０に含まれている。
ダイオード・アレイ１１のフォトダイオードは、タイミ
ング・ジェネレータ５２の制御の下で、デコーダ５１に
より順次アドレスされる。このように、第１図のフォト
ダイオード１０に関して述べたプロセスは、ダイオード
・アレイ１１の各ダイオードに対して順次実施される。
ング・ジェネレータ５２の制御の下で、デコーダ５１に
より順次アドレスされる。このように、第１図のフォト
ダイオード１０に関して述べたプロセスは、ダイオード
・アレイ１１の各ダイオードに対して順次実施される。
タイミング・ジェネレータ５２は、アドレスされている
ダイオードを見のがさず、かつ対応する信号を決定レジ
スタ５４に供給するシーク／す５３を制御する。決定レ
ジスタ５４は、比較器２２の出力信号を受信し、それに
応じて、それは、参照番号５５で示されるような、キャ
パシタ／スイッチング回路網５０に供給されるスイッチ
制御信号ＤＯ〜Ｄ５を発止する。
ダイオードを見のがさず、かつ対応する信号を決定レジ
スタ５４に供給するシーク／す５３を制御する。決定レ
ジスタ５４は、比較器２２の出力信号を受信し、それに
応じて、それは、参照番号５５で示されるような、キャ
パシタ／スイッチング回路網５０に供給されるスイッチ
制御信号ＤＯ〜Ｄ５を発止する。
スイッチ制御信号ＤＯ〜Ｄ５の状態を表わす信号は、参
照番号５Ｔで示されるように、ビデオ・レジスタ５６に
供給される。ビデオ・レジスタ５６は、ダイオード・ア
レイ１１のフォトダイオードにおける光の強さのディジ
タル表示を発生する。
照番号５Ｔで示されるように、ビデオ・レジスタ５６に
供給される。ビデオ・レジスタ５６は、ダイオード・ア
レイ１１のフォトダイオードにおける光の強さのディジ
タル表示を発生する。
このディジタル表示は、ビデオ・バッファ５８に供給さ
れ、さらに１そとから出力ライン６０により適当な時に
供給される。
れ、さらに１そとから出力ライン６０により適当な時に
供給される。
第１図および第２図に関して述べたように、本発明ハ、
アナログ・フォトダイオード信号をディジタル形式に直
接変換する独特な方法および装置を提供する。本発明に
ついて、実施例に関して説明してきたが、本発明は、様
々に改変し得、これら実施例に限定されないことは、当
業者には明白であろう。
アナログ・フォトダイオード信号をディジタル形式に直
接変換する独特な方法および装置を提供する。本発明に
ついて、実施例に関して説明してきたが、本発明は、様
々に改変し得、これら実施例に限定されないことは、当
業者には明白であろう。
第１図はフォトダイオード信号変換装ｇｔにおいて使用
される、キャパシタ回路網および比較器の概要図、第２
図は本発明による信号変換装置を便用したフォトダイオ
ード画像センサのブロック図である。 １１・・・・フォトダイオード、１３・・・・ビデオ・
ライン（センスｅノード〕、１４・・・・キャパシタ・
アレイ、１５〜２０・・−・キャパシタ、２２拳・・・
比較ＦＡ、２３，２５・拳・・ＦＥＴスイッチ、２６〜
２９・・・・ ＦＥＴ。 ３０〜３５ 、．４０〜４５・−・・ ＦＥＴスイッチ
、５０・・・・キャパシタ／スイッチング回路網、５１
・・・・デコーダ、５２・・・・タイミング・ジェネレ
ータ、５３・・・・シーケンサ、５４・・・・決定レジ
スタ、５６・・・・ビデオ・レジスタ、５８・・・・ビ
デオ・バッファ。 特許出願人 ハネウェル・インコーボレーテッド復代
理人 山川政樹（はか２名） ｒ−６−） 手続補正書ζλべ゛） 寺許庁長官殿 ６３．３．−３、
事件の表示 昭和６ｚ年特 許願第３１３５１０号、発明の名称 ７、ｔ＋−タ・・イオー←゛°イ言４トカ［仲ト２「ジ
ξ♂４ン乙パｃ１室各、補正をする者
される、キャパシタ回路網および比較器の概要図、第２
図は本発明による信号変換装置を便用したフォトダイオ
ード画像センサのブロック図である。 １１・・・・フォトダイオード、１３・・・・ビデオ・
ライン（センスｅノード〕、１４・・・・キャパシタ・
アレイ、１５〜２０・・−・キャパシタ、２２拳・・・
比較ＦＡ、２３，２５・拳・・ＦＥＴスイッチ、２６〜
２９・・・・ ＦＥＴ。 ３０〜３５ 、．４０〜４５・−・・ ＦＥＴスイッチ
、５０・・・・キャパシタ／スイッチング回路網、５１
・・・・デコーダ、５２・・・・タイミング・ジェネレ
ータ、５３・・・・シーケンサ、５４・・・・決定レジ
スタ、５６・・・・ビデオ・レジスタ、５８・・・・ビ
デオ・バッファ。 特許出願人 ハネウェル・インコーボレーテッド復代
理人 山川政樹（はか２名） ｒ−６−） 手続補正書ζλべ゛） 寺許庁長官殿 ６３．３．−３、
事件の表示 昭和６ｚ年特 許願第３１３５１０号、発明の名称 ７、ｔ＋−タ・・イオー←゛°イ言４トカ［仲ト２「ジ
ξ♂４ン乙パｃ１室各、補正をする者
Claims (3)
- （１）所定の関係のキヤパシタンス値を有する複数のキ
ヤパシタの第１プレートと、フオトダイオードの第１電
極が電気的に接続されるように、センス・ノードを、閾
値電圧にチヤージする過程と、フオトダイオードとキヤ
パシタの電荷が変化する速度が、フオトダイオードにお
ける光の強さにより決まる間、所定の期間だけ、センス
・ノードを閾値電圧源から電気的に絶縁する過程と、複
数のキヤパシタにおけるキヤパシタの第２プレートの電
圧を、第１電圧から基準電圧に、順次増加する過程と、 キヤパシタの第２プレートの電圧を増加する過程により
、センス・ノードの電圧が閾値電圧を越える場合、各キ
ヤパシタの第２プレートを第１電圧に戻す過程と、 フオトダイオードに当る光の強さのデイジタル表示とし
て、キヤパシタの電圧状態を表わす信号を発生する過程
と、 から成り、フオトダイオード信号のデイジタル表示を得
ることを特徴とする、フオトダイオード信号変換方法。 - （２）回路アース源と、 カソードと、上記回路アース源に接続したアノードをそ
れぞれ有するフオトダイオードと、第１および第２プレ
ートをそれぞれ有し、かつ所定の関係のキヤパシタンス
値を有する複数のキヤパシタと、 センス・ノードと、 上記複数のキヤパシタの第１プレートを上記センス・ノ
ードに接続する装置と、 基準電圧源と、 上記キヤパシタ・アレイの第２プレートを上記回路アー
ス源、または上記基準電圧源に選択的に接続するスイツ
チング装置と、 上記センス・ノードを閾値電圧にチヤージし、かつその
後、第１期間において、上記センス・ノードを電気的に
フロートさせるチヤージング装置と、 上記センス・ノードに接続し、かつ上記センス・ノード
の電圧が閾値電圧よりも大きい場合、特性信号を発生す
る出力端子を有する比較器装置と、上記比較器装置の出
力信号に応じて、上記スイツチング装置に制御信号を供
給する制御装置にして、上記センス・ノードが閾値電圧
にチヤージングされている間、上記複数のキヤパシタの
第２プレートを上記回路アース源に接続するように動作
し、また所定の遅延の後、第１期間の間に、上記複数の
キヤパシタの第２プレートを上記基準電圧源に順次接続
するよう動作し、かつ上記比較器装置による特性信号の
発生に応じて、上記キヤパシタの第２プレートを上記回
路アース源に切り換える制御装置と、 上記スイツチング装置の状態に応じて、上記フオトダイ
オードにおける光の強さを表わしているそのデイジタル
表示を発生するデイジタル出力装置と、 から成ることを特徴とするフオトダイオード信号変換回
路。 - （３）センス・ノードと、 回路アース源と、 カソードと、上記回路アース源に接続したアノードをそ
れぞれ有するフオトダイオード・アレイと、 第１および第２プレートをそれぞれ有し、かつ所定の関
係のキヤパシタンス値を有する複数のキヤパシタと、 上記複数のキヤパシタの第１プレートを上記センス・ノ
ードに接続する装置と、 基準電圧源と、 上記アレイ中のフオトダイオードのカソードを上記セン
ス・ノードに順次接続するマルチプレクサと、 上記キヤパシタ・アレイの第２プレートを上記回路アー
ス源、または上記基準電圧源に選択的に接続するスイツ
チング装置と、 上記センス・ノードを閾値電圧にチヤージし、その後、
第１期間において、上記センス・ノードを電気的にフロ
ートさせるチヤージング装置と、上記センス・ノードに
接続し、かつ上記センス・ノードの電圧が閾値電圧より
も大きい場合、特性信号を発生する出力端子を有する比
較器装置と、上記比較器装置の出力端子に発生された信
号に応じて、上記スイツチング装置に制御信号を供給す
る制御装置にして、上記センス・ノードが閾値電圧にチ
ヤージングされている間、上記複数のキヤパシタの第２
プレートを上記回路アース源に接続するように動作し、
また所定の遅延の後、第１期間の間、上記複数のキヤパ
シタの第２プレートを上記基準電圧源に順次接続するよ
う動作し、かつ上記比較器装置による特性信号の発生に
応じて、上記キヤパシタの第２プレートを上記基準電圧
源から上記回路アース源に切り換える制御装置と、上記
センス・ノードに接続した上記フオトダイオードにおけ
る光の強さを表わしている上記スイツチング装置の状態
に応じて、そのデイジタル表示を発生するデイジタル出
力装置と、 から成り、フオトダイオード検出素子の出力信号をデイ
ジタル形式に直接変換するオプテイカル画像検出装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/940,692 US4734589A (en) | 1986-12-11 | 1986-12-11 | A/D photodiode signal conversion apparatus |
| US940.692 | 1986-12-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63246085A true JPS63246085A (ja) | 1988-10-13 |
| JPH0437630B2 JPH0437630B2 (ja) | 1992-06-19 |
Family
ID=25475265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62313910A Granted JPS63246085A (ja) | 1986-12-11 | 1987-12-11 | フォトダイオード信号変換回路およびそれを用いたオプティカル画像検出装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4734589A (ja) |
| EP (1) | EP0271057A3 (ja) |
| JP (1) | JPS63246085A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001320606A (ja) * | 2000-05-02 | 2001-11-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 信号処理回路 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2517544B2 (ja) * | 1985-07-08 | 1996-07-24 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
| JP2678062B2 (ja) * | 1989-06-14 | 1997-11-17 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| US5153421A (en) * | 1991-11-04 | 1992-10-06 | Xerox Corporation | Architecture for analog and digital image sensor arrays |
| JPH08149008A (ja) * | 1994-11-25 | 1996-06-07 | Hitachi Ltd | Ａｄ変換回路及びそれを用いた信号変換装置 |
| US6201573B1 (en) | 1995-11-13 | 2001-03-13 | Hamamatsu Photonics K. K. | Solid state imaging apparatus for imaging a two dimensional optical image having a number of integration circuits |
| US20100004518A1 (en) | 2008-07-03 | 2010-01-07 | Masimo Laboratories, Inc. | Heat sink for noninvasive medical sensor |
| US8203704B2 (en) | 2008-08-04 | 2012-06-19 | Cercacor Laboratories, Inc. | Multi-stream sensor for noninvasive measurement of blood constituents |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6190569A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-08 | Canon Inc | 画像読取り装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2733248A1 (de) * | 1976-07-22 | 1978-01-26 | Copal Co Ltd | Anordnung zur messung der intensitaet von licht |
| DE2903718A1 (de) * | 1979-01-31 | 1980-08-14 | Agfa Gevaert Ag | Analog/digital-wandleranordnung fuer eine digitale belichtungsregelung einer fotografischen kamera |
| JPS58177086A (ja) * | 1982-04-10 | 1983-10-17 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JPS5932250A (ja) * | 1982-08-16 | 1984-02-21 | Fuji Xerox Co Ltd | 原稿読取装置 |
| DE3435354A1 (de) * | 1983-09-27 | 1986-01-23 | Kyocera Corp., Kyoto | Photoelektrische wandleranordnung |
| US4617471A (en) * | 1983-12-27 | 1986-10-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image sensing device |
-
1986
- 1986-12-11 US US06/940,692 patent/US4734589A/en not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-12-08 EP EP19870118137 patent/EP0271057A3/en not_active Withdrawn
- 1987-12-11 JP JP62313910A patent/JPS63246085A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6190569A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-08 | Canon Inc | 画像読取り装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001320606A (ja) * | 2000-05-02 | 2001-11-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 信号処理回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0271057A2 (en) | 1988-06-15 |
| US4734589A (en) | 1988-03-29 |
| JPH0437630B2 (ja) | 1992-06-19 |
| EP0271057A3 (en) | 1990-10-31 |
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