JP2660046B2 - イメージセンサ - Google Patents
イメージセンサInfo
- Publication number
- JP2660046B2 JP2660046B2 JP1081971A JP8197189A JP2660046B2 JP 2660046 B2 JP2660046 B2 JP 2660046B2 JP 1081971 A JP1081971 A JP 1081971A JP 8197189 A JP8197189 A JP 8197189A JP 2660046 B2 JP2660046 B2 JP 2660046B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- current
- switching element
- electrode
- image sensor
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Facsimile Heads (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、画像処理装置の画像情報入力部に使用され
るイメージセンサに関する。
るイメージセンサに関する。
（従来の技術） 近年、ファクシミリ等に用いられる画像読み取り装置
を小型化するために、密着型イメージセンサの開発が盛
んである。
を小型化するために、密着型イメージセンサの開発が盛
んである。
このイメージセンサとは、原稿と同一幅に所望の解像
度で光電変換素子（受光素子）を一列に配し、原稿を近
接させて画像情報を読み取る装置である。
度で光電変換素子（受光素子）を一列に配し、原稿を近
接させて画像情報を読み取る装置である。
一般に、イメージセンサの基本構成は、ライン状に多
数列設された光信号を電気信号に変換するための光電変
換素子と、この光電変換素子から時系列に電気信号を読
み取る駆動部とからなる。即ち、イメージセンサの構成
は、ガラス基板上に下部電極としての個別電極が複数設
けられ、この個別電極の一部を被覆する如くａ−Si等の
光電変換層が設けられ、この光電変換層をこの個別電極
と共にサンドイッチ状にはさむI.T.O.等の共通電極から
なる。そして個々の個別電極と、この光電変換層と、こ
の共通電極とから画素としての光電変換素子が構成され
る。
数列設された光信号を電気信号に変換するための光電変
換素子と、この光電変換素子から時系列に電気信号を読
み取る駆動部とからなる。即ち、イメージセンサの構成
は、ガラス基板上に下部電極としての個別電極が複数設
けられ、この個別電極の一部を被覆する如くａ−Si等の
光電変換層が設けられ、この光電変換層をこの個別電極
と共にサンドイッチ状にはさむI.T.O.等の共通電極から
なる。そして個々の個別電極と、この光電変換層と、こ
の共通電極とから画素としての光電変換素子が構成され
る。
このようなイメージセンサとしては、第３図に示すよ
うなダイレクトドライブ型イメージセンサがある。
うなダイレクトドライブ型イメージセンサがある。
同図において、光電変換素子１は、フォトダイオード
1aおよびコンデンサ1bより構成されており、受光量に応
じてコンデンサ1bに蓄積された電荷を放出し、一定期間
毎にシフトレジスタ２により信号読出し用のアナログス
イッチ３を順次閉じてコンデンサ1bを再充電し、その際
の電圧または電流を信号読取り端子４から読出すことに
より光信号を検出するように構成されている。
1aおよびコンデンサ1bより構成されており、受光量に応
じてコンデンサ1bに蓄積された電荷を放出し、一定期間
毎にシフトレジスタ２により信号読出し用のアナログス
イッチ３を順次閉じてコンデンサ1bを再充電し、その際
の電圧または電流を信号読取り端子４から読出すことに
より光信号を検出するように構成されている。
このようなイメージセンサの駆動部は、装置小型化に
対応するために近年薄膜にて形成することが盛んに行わ
れている。
対応するために近年薄膜にて形成することが盛んに行わ
れている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来のイメージセンサでは、
フォトダイオート1aのセンサ電流が微少であることか
ら、このセンサ電流が配線容量５等に蓄積されて読取り
信号として取り出せる成分が小さくなり、感度の低下、
S/N比の悪化を招くという問題があり、また信号の応答
速度が遅くなるという問題もあった。
フォトダイオート1aのセンサ電流が微少であることか
ら、このセンサ電流が配線容量５等に蓄積されて読取り
信号として取り出せる成分が小さくなり、感度の低下、
S/N比の悪化を招くという問題があり、また信号の応答
速度が遅くなるという問題もあった。
本発明は、上述した従来の問題点を解決するためにな
されたもので、良好な読取り信号を得ることができ、感
度、応答速度の向上が図れるイメージセンサを提供する
ことを目的とするものである。
されたもので、良好な読取り信号を得ることができ、感
度、応答速度の向上が図れるイメージセンサを提供する
ことを目的とするものである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のイメージセンサは、高抵抗体基板上にセンサ
駆動電源により駆動される複数の光電変換部を列設し、
これら光電変換部からの電流を読取り用電極により読取
るように構成されたイメージセンサにおいて、上記光電
変換部を、前記センサ駆動電源に接続された受光素子
と、一方端が前記センサ駆動電源と接続され他方端が前
記読取り用電極と接続され、前記受光素子からの光電変
換電流によりスイッチONして前記センサ駆動電源からの
信号電流を前記光電変換電流値に応じて流す第１のスイ
ッチング素子と、前記第１のスイッチング素子の出力側
と読取り用電極間に介挿され、前記信号電流を蓄積する
素子容量と、前記受光素子の電流出力側に接続され、前
記素子容量放電時に前記第１のスイッチング素子のスイ
ッチOFFをするとともに前記受光素子を接地する第２の
スイッチング素子とから構成したことを特徴とするもの
である。
駆動電源により駆動される複数の光電変換部を列設し、
これら光電変換部からの電流を読取り用電極により読取
るように構成されたイメージセンサにおいて、上記光電
変換部を、前記センサ駆動電源に接続された受光素子
と、一方端が前記センサ駆動電源と接続され他方端が前
記読取り用電極と接続され、前記受光素子からの光電変
換電流によりスイッチONして前記センサ駆動電源からの
信号電流を前記光電変換電流値に応じて流す第１のスイ
ッチング素子と、前記第１のスイッチング素子の出力側
と読取り用電極間に介挿され、前記信号電流を蓄積する
素子容量と、前記受光素子の電流出力側に接続され、前
記素子容量放電時に前記第１のスイッチング素子のスイ
ッチOFFをするとともに前記受光素子を接地する第２の
スイッチング素子とから構成したことを特徴とするもの
である。
また、上記第１のスイッチング素子としては、poly−
Si TFTのアナログスイッチが、そして上記第２のスイッ
チング素子はａ−Siで形成されるTFTのアナログスイッ
チが好適である。
Si TFTのアナログスイッチが、そして上記第２のスイッ
チング素子はａ−Siで形成されるTFTのアナログスイッ
チが好適である。
（作 用） 本発明は、受光素子からの光電変換電流を第１のスイ
ッチング素子のゲートに入れる。そして、光電変換電流
値に応じてセンサ駆動電源からの信号電流を流し、この
信号電流を一旦素子容量に蓄積した後、外部回路に読み
出す。
ッチング素子のゲートに入れる。そして、光電変換電流
値に応じてセンサ駆動電源からの信号電流を流し、この
信号電流を一旦素子容量に蓄積した後、外部回路に読み
出す。
また読出し時に第２スイッチをONすることで第１のス
イッチング素子のゲートをOFFして受光素子をリセット
する。
イッチング素子のゲートをOFFして受光素子をリセット
する。
ここで、受光素子からの光電変換電流は10-9A程度で
あるが、第２のスイッチング素子から容量に流れ込む電
流は10-6A程度と大きいため配線容量等による感度の低
下、S/N比の悪化を防止できる。また蓄積モードである
ため応答速度も向上する。
あるが、第２のスイッチング素子から容量に流れ込む電
流は10-6A程度と大きいため配線容量等による感度の低
下、S/N比の悪化を防止できる。また蓄積モードである
ため応答速度も向上する。
（実施例） 以下、本発明の一実施例について図を参照して説明す
る。
る。
第１図は実施例の光電変換部の等価回路を示す断面図
である。
である。
受光素子例えばショットキーフォトダイオード11のア
ノード電極11aは共通電極12を介してセンサ駆動電源Vb
のマイナス電極側に接続されており、そのカソード電極
11bはリセット用アナログスイッチング素子例えば薄膜
トランジスタ（以下、TFT）13のソース電極13aに接続さ
れている。
ノード電極11aは共通電極12を介してセンサ駆動電源Vb
のマイナス電極側に接続されており、そのカソード電極
11bはリセット用アナログスイッチング素子例えば薄膜
トランジスタ（以下、TFT）13のソース電極13aに接続さ
れている。
また、上記フォトダイオード11とリセット用TFT13間
には、信号電流用アナログスイッチング素子例えばTFT1
4のゲート電極14aが接続されており、この信号電流用TF
T14のソース電極14bは共通電極12に接続され、ドレイン
電極14cは素子容量15を有する信号読取り電極16に接続
されている。
には、信号電流用アナログスイッチング素子例えばTFT1
4のゲート電極14aが接続されており、この信号電流用TF
T14のソース電極14bは共通電極12に接続され、ドレイン
電極14cは素子容量15を有する信号読取り電極16に接続
されている。
第２図はこのようなイメージセンサの光電変換部の構
成を示す断面図で、高抵抗基板例えばガラス基板17上に
は、信号電流用TFT14を構成するソース電極14b、ドレイ
ン電極14cおよびpoly−Si層18が順次形成されている。
このドレイン電極が信号読取り電極16となるが、その一
部に素子容量15が形成されている。
成を示す断面図で、高抵抗基板例えばガラス基板17上に
は、信号電流用TFT14を構成するソース電極14b、ドレイ
ン電極14cおよびpoly−Si層18が順次形成されている。
このドレイン電極が信号読取り電極16となるが、その一
部に素子容量15が形成されている。
そしてこのpoly−Si層18上には、絶縁膜19を介してク
ロム薄膜等からなる配線パターン層20、光電変換層とな
るａ−Si層21、I.T.O.膜22が形成されており、これら各
層によりショットキーフォトダイオード11が形成されて
いる。このショットダイオード11のカソード11bが、信
号電流用TFT14のゲート電極14aとなっている。
ロム薄膜等からなる配線パターン層20、光電変換層とな
るａ−Si層21、I.T.O.膜22が形成されており、これら各
層によりショットキーフォトダイオード11が形成されて
いる。このショットダイオード11のカソード11bが、信
号電流用TFT14のゲート電極14aとなっている。
さらに、I.T.O.膜22上には、リセット用TFT13のゲー
ト電極13bが形成されており、上記ショットキーダイオ
ード11のカソード電極11bがこのａ−Si層21により形成
されるリセット用TFT13のソース電極13aとなっている。
尚、I.T.O.膜22および信号電流用TFT14のソース電極14b
はスルーホールである共通電極12に接続されている。
ト電極13bが形成されており、上記ショットキーダイオ
ード11のカソード電極11bがこのａ−Si層21により形成
されるリセット用TFT13のソース電極13aとなっている。
尚、I.T.O.膜22および信号電流用TFT14のソース電極14b
はスルーホールである共通電極12に接続されている。
このような構成のイメージセンサの動作について以下
に説明する。
に説明する。
フォトダイオード11にはセンサ駆動電源Vbにより逆バ
イアスが印加されており、フォトダイオード11により検
出したセンサ電流は、信号電流用TFT14に流れ、このセ
ンサ電流によって信号電流用TFT14のゲートが開いてド
レイン電極14cからセンサ電流に応じた信号電流が流れ
る。この信号電流は蓄積時間内で素子容量15に充電さ
れ、その後素子容量15に充電された電荷は図示を省略し
た外部回路により読取り電極15から読取られる。
イアスが印加されており、フォトダイオード11により検
出したセンサ電流は、信号電流用TFT14に流れ、このセ
ンサ電流によって信号電流用TFT14のゲートが開いてド
レイン電極14cからセンサ電流に応じた信号電流が流れ
る。この信号電流は蓄積時間内で素子容量15に充電さ
れ、その後素子容量15に充電された電荷は図示を省略し
た外部回路により読取り電極15から読取られる。
この信号電流の読取り動作と同じタイミングで、リセ
ットスイッチ用TFT13のゲートが開いて信号電流用TFT14
のゲート電極14aが接地された状態となり、信号電流用T
FT14のゲートが閉じて読取り電極16には、素子容量15に
充電された電荷のみが流れる。このときフォトダイオー
ド11のカソード電極11bも接地された状態となってリセ
ットされる。
ットスイッチ用TFT13のゲートが開いて信号電流用TFT14
のゲート電極14aが接地された状態となり、信号電流用T
FT14のゲートが閉じて読取り電極16には、素子容量15に
充電された電荷のみが流れる。このときフォトダイオー
ド11のカソード電極11bも接地された状態となってリセ
ットされる。
こうして上述動作を繰り返すことにより、逐次画像を
読み取る。
読み取る。
このようなイメージセンサによれば、従来フォトダイ
オードからのセンサ電流が高々10-9A程度であるのに対
し、本実施例の信号電流用TFT14からの信号電流は10-6A
程度と配線容量に比べ十分大きく、感度の劣下がない。
また、素子容量15に電荷を蓄積しそれを読み出す蓄積モ
ード駆動のため高速応答が可能となる。さらに、リセッ
トスイッチ用TFT13の作用により、信号読出し時には、
信号電流用TFT14のゲートが閉じて、共通電極12と信号
読取電極間を遮断する。そのため信号のS/N比の劣下は
生じない。またこれと同時にフォトダイオード11をリセ
ットするため残像成分が残らない。
オードからのセンサ電流が高々10-9A程度であるのに対
し、本実施例の信号電流用TFT14からの信号電流は10-6A
程度と配線容量に比べ十分大きく、感度の劣下がない。
また、素子容量15に電荷を蓄積しそれを読み出す蓄積モ
ード駆動のため高速応答が可能となる。さらに、リセッ
トスイッチ用TFT13の作用により、信号読出し時には、
信号電流用TFT14のゲートが閉じて、共通電極12と信号
読取電極間を遮断する。そのため信号のS/N比の劣下は
生じない。またこれと同時にフォトダイオード11をリセ
ットするため残像成分が残らない。
尚、リセットスイッチ用TFT13は、流れる電流量が少
ないためａ−SiからなるTFTでもよいため、フォトダイ
オード11と同一成膜で作製することができ、製造工程が
繁雑化するようなことはない。
ないためａ−SiからなるTFTでもよいため、フォトダイ
オード11と同一成膜で作製することができ、製造工程が
繁雑化するようなことはない。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のイメージセンサによれ
ば、S/N比の劣下がなく、高感度、高速応答のイメージ
センサが実現できる。
ば、S/N比の劣下がなく、高感度、高速応答のイメージ
センサが実現できる。
第１図は本発明による実施例の光電変換部の等価回路を
示す図、第２図は実施例の光電変換部の構成を示す断面
図、第３図は従来装置における光電変換部の等価回路を
示す図ある。 11……ショットキーフォトダイオード 12……共通電極 13……リセットスイッチ用TFT 14……信号電流用TFT 15……素子容量 16……読取り電極 Vb……センサ駆動電源 17……ガラス基板
示す図、第２図は実施例の光電変換部の構成を示す断面
図、第３図は従来装置における光電変換部の等価回路を
示す図ある。 11……ショットキーフォトダイオード 12……共通電極 13……リセットスイッチ用TFT 14……信号電流用TFT 15……素子容量 16……読取り電極 Vb……センサ駆動電源 17……ガラス基板
Claims (1)
- 【請求項１】高抵抗体基板上にセンサ駆動電源により駆
動される複数の光電変換部を列設し、これら光電変換部
からの電流を読取り用電極により読取るように構成され
たイメージセンサにおいて、 上記光電変換部を、 前記センサ駆動電源に接続された受光素子と、 一方端が前記センサ駆動電源と接続され他方端が前記読
取り用電極と接続され、前記受光素子からの光電変換電
流によりスイッチONして前記センサ駆動電源からの信号
電流を前記光電変換電流値に応じて流す第１のスイッチ
ング素子と、 前記第１のスイッチング素子の出力側と読取り用電極間
に介挿され、前記信号電流を蓄積する素子容量と、 前記受光素子の電流出力側に接続され、前記素子容量放
電時に前記第１のスイッチング素子のスイッチOFFをす
るとともに前記受光素子を接地する第２のスイッチング
素子 とから構成したことを特徴とするイメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1081971A JP2660046B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | イメージセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1081971A JP2660046B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | イメージセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02260968A JPH02260968A (ja) | 1990-10-23 |
| JP2660046B2 true JP2660046B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=13761381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1081971A Expired - Lifetime JP2660046B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | イメージセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2660046B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3021971B2 (ja) * | 1992-05-22 | 2000-03-15 | 富士ゼロックス株式会社 | イメージセンサ |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP1081971A patent/JP2660046B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 安藤文彦、外３名、"増幅型固体撮像素子ＡＭＩ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ＭＯＳ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｉｍａｇｅｒ"、テレビジョン学会誌、昭和６２年、第４１巻、第１１号、ｐ．１０７５−１０７７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02260968A (ja) | 1990-10-23 |
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