JPH02155363A - イメージセンサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 情報処理機器の進展に伴なって、その入力装置としてイ
メージセンサの重要性が高まっている。

本発明は原稿情報を高怒度、高速、高ＳＮ比で読み取る
ことを可能にしたイメージセンサに関するものである。

従来の技術 集積回路技術を用いてＳｉ結晶上に形成したイメージセ
ンサとしては、ＣＣＤイメージセンサ。

ＭＯＳイメージセンサ、バイポーラＩＣイメージセンサ
等がある。

ＣＣＤイメージセンサは光検知素子にフォトダイオード
、走査回路にＣＣＤ　（電荷結合素子）を用いた構成で
、フォトダイオードで発生した光信号電荷を一定時間蓄
積した後、これをＣＣＤに移して順次転送し、信号電荷
をＳｉチップ上に内蔵したアンプで電圧に変換すること
によって画像信号を得ている。ＭＯＳイメージセンサは
光検知素子にフォトダイオード、走査回路にＭＯＳシフ
トレジスタを用いた構成で、フォトダイオードにおける
光７１流による放電々荷をシフトレジスタからのシフト
信号に従って順次、再充電することによって画像信号を
得ている。この方式では、フォトダイオードにおける放
電々荷が微少であるため、得られる画像信号が小さく、
ＳＮ比が悪い。昨今、フォトダイオードの放電々荷を直
接、取出すのではなく、入射光によるフォトダイオード
の端子電圧の変化を、各フォトダイオードに付けたＦＥ
Ｔ（電界効果トランジスタ）で増幅した後、画像信号を
得る方式のイメージセンサが開発中である。

バイポーラＩＣイメージセンサは光検知素子にフォトト
ランジスタ、走査回路にバイポーラＩＣによるシフトレ
ジスタまたはデコーダを用いた構成で、フォトトランジ
スタのベース−コレクタ間の寄生容量に蓄えられた電荷
の光電流による放電々荷を走査回路からの信号に従って
順次、再充電することによってトランジスタでの増幅機
能を経て画像信号を得ている。

前記のように、ＣＣＤイメージセンサ以外では、昨今、
感度、ＳＮ比の向上を目的として、光電変換素子の蓄積
光信号を直接取り出すのではなく、各光電変換素子に増
幅用素子を付け、これで増幅した後、出力信号を得る増
幅型イメージセンサが伸びると考えられる。

発明が解決しようとする課題 増幅型イメージセンサにおいて、ＦＥＴを増幅素子を用
いた場合、プロセス上ＦＥＴのスレシボールド電圧■１
、増幅率ｇｍが不均一になり易く、固定ハターンノイズ
が増大する。フォトトランジスタを増幅素子として用い
た場合、再充電の等価容量がフォトダイオードの増幅重
信（ｈＦＥ倍）になり、再充電に時間がかかり、高速読
み取り時には残像が大になる。

課題を解決するための手段 増幅素子としてフォトトランジスタを用い、各フォトト
ランジスタに読み出しスイッチと再充電スイッチを付け
る。再充電スイッチは読み出し終了後、ｌクロツタ時間
またはそれ以上の時間導通させる。読み出しスイッチの
一方の電極はフォトトランジスタの電極に接続し、他方
の電極は共通に接続し、画像信号の出力端子とする。

作用 フォトトランジスタを用いたために、暗レベルでの固定
パターンノイズはない。従来は読み出しスイッチで信号
読み出しと再充電を兼用させていたので、再充電が不完
全で残像が発生していたが、新たに再充電スイッチを設
けたことにより、フォトトランジスタを用いた場合でも
再充電が完全になり残像が減少する。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。第１図は本発明によるイメージセンサの等価回路を示
す、１ａ、ｌｂ、ｌｃ、ｌｄ、ｌｅ。

Ｉｆはフォトトランジスタである。２ａ、２ｂ。

２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆは読み出し用スイッチとして動
作するＦＥＴである。３ａ、３ｂ、３ｃ３ｄ、３ｅ、３
ｆは再充電スイッチとして動作するＦＥＴである。４は
画像信号電流の出力端子である。５は再充電々圧（リセ
ット電圧）を決める電極である。６は走査用シフトレジ
スタであり、外部からスタート信号ＳＴおよびクロンク
信号ＣＫを受けて動作する。

次に本イメージセンサの動作を説明する。第２図（ａ）
〜（匂は本イメージセンサの動作タイミングチャートを
示す。ｍドントのイメージセンサにはｎ＋１段のシフト
レジスタを接続する。初期状態として、フォトトランジ
スタのコレクターエミッタ間に■ｃｏ−■８８の電圧を
与えて充電すると、ある露光量を受けるとフォトトラン
ジスタのコレクターエミッタ間の電圧は露光量に比例し
て減少する。これはフォトトランジスタのコレクターベ
ース間容量に蓄えられた電荷がコレクターベース間のフ
ォトダイオードによる光電流によって放電させられるた
めである。この放電々荷を読み取りスイッチ２ａ、’２
ｂ〜２ｒを導通させることによって画像信号出力端子４
に導（ことによって、電流の形で画像信号を得ることが
できる。端子４は通常電圧■Ｂ８に保ちつつ画像信号電
流を取出すが、読み取り終了直後にはフォトトランジス
タのエミッタ電圧は■、３Ｂに復帰している必要がある
。

しかしながら、走査周波数が大きくなると、読み取りス
イッチが導通する時間が短くなり、■８Ｂに復帰できな
くなり残像信号が現れる。本発明では、再充電スイッチ
３ａ、３ｂ〜３ｆを備え、読み出し直後の１クロック周
期だけ再充電スイッチを閉してフォトトランジスタのエ
ミッタ電圧の■ＢＢへの復帰を完全ならしめている。

シフトレジスタ６は外部から駆動用クロックパルスＣＫ
（第２図（ａ））、　スタートパルスＳＴ（第２図〜）
）を受けてシフトパルスＹ、、Ｙ２・・・・・・Ｙｎ。

Ｙ、、、（第２図（Ｃ）〜（ｆ））を発生させる。シフ
トパルスは第１図に示すように、順次、読み出しスイッ
チおよび再充電スイッチのゲート電極に接続されていて
、先頭のフォトトランジスタの画像信号を端子４に導き
、次にこのフォトトランジスタの再充電スイッチを導通
させると同時に、２ドント目のフォトトランジスタの読
み出しスイッチを導通させる。Ｓ　ｉ　ｇ、はこのよう
な動作によって端子４に得られる画像信号電流の波形で
ある（第２図（ｇ））。

高速読み取り、リニアリティの確保のためには端子４は
低入力インピーダンスのアンプで受ける必要がある。

なお、本発明によるイメージセンサＭＯＳｉＪ積回路プ
ロセスに１工程を付は加えることによって容易に実現で
きる。

発明の効果 本発明によれば高感度、高速、高ＳＮ比で原稿情報を読
み取ることができる。更に、残像および固定パターンノ
イズも小さい。従って、木イ）　−ジセンサは情報処理
機器の入力装置として極めて有用であり、その産業上の
効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のイメージセンサの回路図、第２図は動
作タイミングチャートである。 １・・・・・・フォトトランジスタ、２・・・・・・読
み出し用スイッチとして動作するＦＥＴ、３・・・・・
・再充電用スイッチとして動作するＦＥＴ、４・・・・
・・画像信号出力端子、５・・・・・・再充電々圧の供
給端子、６・・・・・・走査用シフトレジスタ。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名″１１．− 派 言　トＸ 〉　　　リ　リ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光検知素子としてフォトトランジスタアレイ、各
   フォトトランジスタに接続して読み出し用スイッチとし
   て動作する第１の電界効果トランジスタ、再充電用スイ
   ッチとして動作する第２の電界効果トランジスタ、これ
   らの電界効果トランジスタを順次走査するためのシフト
   レジスタ等からなることを特徴とするイメージセンサ。
2. （２）第１の電界効果、トランジスタのドレインおよび
   ソース電極をそれぞれ、各フォトトランジスタのエミッ
   タおよび画像信号出力端子に接続し、第２の電界効果ト
   ランジスタのドレインおよびソース電極をそれぞれ、各
   フォトトランジスタのエミッタおよびリセット用バイア
   ス電圧に接続し、第１および第２の電界効果トランジス
   タのゲート電極は順次シフトレジスタの並列出力端子に
   接続したことを特徴とする請求項（１）記載のイメージ
   センサ。
3. （３）前後のフォトトランジスタの再充電と本段のフォ
   トトランジスタの読み出しタイミングが一致するように
   電界効果トランジスタのゲート電極の配線を施したこと
   を特徴とする請求項（２）記載のイメージセンサ。