JPH02189082A - Drive method for image sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は画像読取り用のイメージセンサの駆動方法に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method of driving an image sensor for reading images.
（発明の背景）
ファクシミリやイメージスキャナ等の画像読取装置にフ
ォトダイオードアレイからなるイメージセンサが使用さ
れている。(Background of the Invention) Image sensors made of photodiode arrays are used in image reading devices such as facsimiles and image scanners.
また、光電変換材料としてのアモルファスシリコンは優
れた特性を有しており、フォトダイオードの材料として
使用されている。Furthermore, amorphous silicon as a photoelectric conversion material has excellent properties and is used as a material for photodiodes.
ところで、イメージセンサの駆動方法として、画素数の
割に駆動ＩＣ数が少ないマトリクス駆動がよく使用され
る。このマトリクス駆動は、フォトダイオードアレイを
複数のブロックに分割しておき、読取り時は、各ブロッ
クを順次切り換えながら各ブロック毎にフォトダイオー
ドに当たった光量に応じた信号を順次読出すようにした
ものである。Incidentally, as a method for driving an image sensor, matrix driving is often used, in which the number of driving ICs is small relative to the number of pixels. In this matrix drive, the photodiode array is divided into multiple blocks, and during reading, each block is sequentially switched and signals corresponding to the amount of light hitting the photodiode are sequentially read out for each block. It is.
（発明が解決しようとする課題）
しかし、以上のような画像情報を電流値として読出すマ
トリクス駆動では、フォトダイオードに接続された配線
のインダクタンスや配線間の浮遊容量にばらつきがある
ため信号レベルに影響を与え、正確な画像情報が得られ
ないといった問題がある。(Problem to be solved by the invention) However, in the matrix drive that reads out the image information as a current value, the signal level may vary due to variations in the inductance of the wiring connected to the photodiode and the stray capacitance between the wirings. This poses a problem in that accurate image information cannot be obtained.
そこで、第３図のような読取り回路が提案されている。Therefore, a reading circuit as shown in FIG. 3 has been proposed.
この図において、ｍ個の光電変換素子（等価回路で示し
た）を有するブロックがｎ個接続されている。Ｂは各ブ
ロックの共通接続端子であり、スイッチＳＢを介してバ
イアス電圧−■（ブロック選択時）若しくはアース（非
選択時）に接続される。尚、Ｂｌはｌ （１＜１ ＜
ｎ）番目のブロックの共通電極であり、ＳＢＩはＩ
（１＜Ｉ ＜ｎ）番目のブロックのスイッチである。各
光電変換素子は、ブロッキングダイオードＢＤと、フォ
トダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤと並列に接
続されると考えられる蓄積用コンデンサＣ１と、ブロッ
キングダイオードＢＤと並列に接続されると考えられる
コンデンサＣ８とでなる等価回路で示される。尚、ＢＤ
ｌｊ、ＰＤ目は１ （１＜ｉ ＜ｎ）ブロックのｊ
（１＜ｊ＜ｍ）番目の素子であることを表している。In this figure, n blocks each having m photoelectric conversion elements (shown as an equivalent circuit) are connected. B is a common connection terminal for each block, and is connected to the bias voltage -■ (when the block is selected) or to the ground (when the block is not selected) via the switch SB. In addition, Bl is l (1<1<
n) is the common electrode of the block, and SBI is I
This is the switch of the (1<I<n)th block. Each photoelectric conversion element includes a blocking diode BD, a photodiode PD, a storage capacitor C1 that is thought to be connected in parallel with the photodiode PD, and a capacitor C8 that is thought to be connected in parallel with the blocking diode BD. The equivalent circuit is shown below. In addition, BD
lj, PD is 1 (1<i<n) block j
This indicates that it is the (1<j<m)th element.
破線で囲まれた部分Ｍはマトリクス配線部である。ＣＲ
は各光電変換素子に接続された読取り用コンデンサで、
その容量値は蓄積用コンデンサＣＰより充分大きく選ば
れている。A portion M surrounded by a broken line is a matrix wiring portion. CR
is a reading capacitor connected to each photoelectric conversion element,
Its capacitance value is selected to be sufficiently larger than the storage capacitor CP.
Ｓは読取り用コンデンサＣＲをリセットするためのリセ
ットスイッチ、Ａは読取り用コンデンサＣＲの両端電圧
を受けるバッファアンプ、ＳＲは該バッファアンプＡの
出力を読出し時に選択するスイッチである。尚、ＣＲＪ
、Ｓｊ 、Ａｊ 、ＳＲｊはそれぞれｊ （１＜ｊ
＜ｍ）番目の素子であることを表している。S is a reset switch for resetting the read capacitor CR, A is a buffer amplifier that receives the voltage across the read capacitor CR, and SR is a switch that selects the output of the buffer amplifier A during reading. Furthermore, CRJ
, Sj, Aj, and SRj are each j (1<j
<m)th element.
第４図は上述の読取り回路を駆動する際の共通電極Ｂｉ
に供給される電圧のタイミングを示したタイミング図で
ある。共通電極Ｂｌ （１＜ｌ ＜ｎ）には順次−■
なる電圧が与えられる。そして、１ラインの読取り周期
で一巡する。FIG. 4 shows the common electrode Bi when driving the above reading circuit.
FIG. 3 is a timing diagram showing the timing of voltages supplied to the 1. The common electrode Bl (1<l<n) is sequentially -■
A voltage of Then, one cycle is completed in one line reading cycle.
第５図は共通電極Ｂ１に−Ｖなる電圧が与えられている
ときのブロック内の読出しを行う際のスイッチＳ、ＳＲ
のオン／オフのタイミングを示すタイミング図である。FIG. 5 shows the switches S and SR when reading out a block when a voltage of -V is applied to the common electrode B1.
FIG. 3 is a timing diagram showing on/off timing of the .
この図に示すように、共通電極Ｂ１に−Ｖが印加されて
いる期間にＳＲＩ→Ｓ１→ＳＲ２→Ｓ２→・・・→ＳＲ
ｍ→Ｓａ＋の順にオンされる。すなわち、ＳＲのオンは
読出しのためであり、Ｓのオンは各ブロックの読出しく
第５図（す））終了後にコンデンサＣＲをリセットする
ためである。As shown in this figure, during the period when -V is applied to the common electrode B1, SRI→S1→SR2→S2→...→SR
It is turned on in the order of m→Sa+. That is, turning on SR is for reading, and turning on S is for resetting capacitor CR after reading of each block is completed (FIG. 5).
このような読取り回路を用いれば、ブロック選択時にフ
ォトダイオードＰＤに入射した光量に応じた電流がコン
デンサＣＲに充電されるので、光信号をコンデンサＣＲ
の両端電圧として順次取り出すことができる。If such a reading circuit is used, the capacitor CR is charged with a current corresponding to the amount of light incident on the photodiode PD when a block is selected, so the optical signal is transferred to the capacitor CR.
can be taken out sequentially as the voltage across both ends.
第６図は上述の第３図を実際に基板に配置した場合の概
略構成を示す説明図である。図において、１はガラスや
セラミックで構成された基板、２はフォトダイオードＰ
Ｄ、ブロッキングダイオードＢＤが配置されるダイオー
ド部、Ｌは下部電極であり、Ｌｌｌ〜Ｌｎｍはそれぞれ
ダイオード部２の各フォトダイオードｐＤＢの出力を導
（下部電極である。Ｕは上部電極であり、Ｕ ｔ’＝
Ｕ ａは下部電極Ｌｌｌ〜Ｌｎｓからの出力を読取用Ｉ
Ｃ４に導く上部電極である。尚、下部電極り、上部電極
Ｕは、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ等の金属で構成されてい
る。３は下部電極りと上部電極Ｕとの間に絶縁のために
ＳｉＯ２，ＳｉＮ、ポリイミド等が塗布された絶縁膜で
ある。尚、下部電極りと上部電極Ｕとの接続箇所はコン
タクトホールによる。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic configuration when the above-mentioned FIG. 3 is actually arranged on a board. In the figure, 1 is a substrate made of glass or ceramic, and 2 is a photodiode P.
D is a diode part where the blocking diode BD is arranged, L is a lower electrode, Lll-Lnm respectively conduct the output of each photodiode pDB of the diode part 2 (lower electrode), U is an upper electrode, U t'=
U a is I for reading the output from the lower electrodes Lll to Lns.
This is the upper electrode leading to C4. Note that the lower electrode and the upper electrode U are made of metal such as Al, Cr, Ti, and Mo. 3 is an insulating film coated with SiO2, SiN, polyimide, etc. for insulation between the lower electrode layer and the upper electrode U. Note that the connection point between the lower electrode and the upper electrode U is through a contact hole.
このように上部電極Ｕと下部電極りとは絶縁膜３により
絶縁されており、必要な接続箇所はコンタクトホールに
より接続されている。In this way, the upper electrode U and the lower electrode are insulated by the insulating film 3, and necessary connection points are connected through contact holes.
しかし、マトリクス配線部Ｍは信号線が長くかつ多層に
配線されているため、信号線間（上部電極間若しくは下
部電極間）に無視できない線間容量を有し、信号線間で
容量結合を生じている。そしてこの線間容量が隣接素子
間、ブロック間のクロストークの原因になっている。However, since the matrix wiring part M has long signal lines and is wired in multiple layers, there is a non-negligible line capacitance between the signal lines (between the upper electrodes or between the lower electrodes), and capacitive coupling occurs between the signal lines. ing. This line capacitance causes crosstalk between adjacent elements and between blocks.
一例として、読取り長２１６ｍｍ（Ａ４サイズ）。As an example, the reading length is 216 mm (A4 size).
画素密度８ｄｏｔ ／ｌｌｌ１１． ブロック数２７．
６４素子／ブロツクのラインセンサの場合、上部電極の
１ラインベア間の線間容量は約１２０ｐＦにもなる。Pixel density 8dots/ll11. Number of blocks: 27.
In the case of a line sensor with 64 elements/block, the line capacitance between one line bare of the upper electrode is about 120 pF.
このため、光電変換出力によっである信号線に電圧変動
が生じると、隣接する信号線にも線間容量を介して電圧
が誘起される。例えば、第６図において上部電極Ｕ２に
電圧変動が生じると、隣接する上部電極Ｕ□、Ｕ３にも
電圧が誘起される。このようにしてクロストークが生じ
る。従ってＭＴＦが低下するので実用にたえない。Therefore, when a voltage fluctuation occurs in a certain signal line due to the photoelectric conversion output, a voltage is also induced in the adjacent signal line via the line capacitance. For example, in FIG. 6, when a voltage fluctuation occurs in the upper electrode U2, a voltage is also induced in the adjacent upper electrodes U□ and U3. Crosstalk occurs in this way. Therefore, the MTF decreases, making it impractical.
また、上部電極１本につき複数本（複数ブロック）の下
部電極が接続されているため、下部電極間の線間容量に
よりブロック間のクロストークも発生する。Further, since a plurality of lower electrodes (multiple blocks) are connected to one upper electrode, crosstalk between blocks also occurs due to line capacitance between the lower electrodes.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、クロストークを生じないイメージセン
サの駆動方法を提供することにある。The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a method for driving an image sensor that does not cause crosstalk.
（課題を解決するための手段）
前記した課題を解決する本発明の駆動方法は、複数の光
電変換素子がアレイ上に配置された光電変換手段と、こ
の光電変換手段からの出力信号を外部に読出す為のマト
リクス配線部とを有するイメージセンサを駆動する方法
において、全ての光電変換素子を同時にリセットする工
程と、前記リセットする工程の後にそれぞれの光電変換
素子を順次選択すると共に読出しを行う工程とを有する
ことを特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) A driving method of the present invention that solves the above-mentioned problems includes a photoelectric conversion means in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in an array, and an output signal from the photoelectric conversion means to the outside. In a method of driving an image sensor having a matrix wiring section for reading, a step of simultaneously resetting all photoelectric conversion elements, and a step of sequentially selecting each photoelectric conversion element after the resetting step and performing readout. It is characterized by having the following.
（作用）
本発明のイメージセンサの駆動方法おいて、光電変換素
子のリセットが行われてから、読出しが行われる。(Function) In the image sensor driving method of the present invention, reading is performed after the photoelectric conversion element is reset.
（実施例）
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図は本発明の駆動方法によりイメージセンサを駆動
した場合の各部の動作を示すタイムチャートである。こ
こでは、ｍ個のブロックのタイミングの一部分のみを示
した。この図で（イ）Ｂ１゜（ロ）Ｂ２は電源−Ｖ若し
くはグラウンドに選択的に切り替えられる。まず、Ｂ１
が電源−Ｖに接続される以前に８１〜Ｓｍを同時にオン
状態にして接地する（読出し前リセット）。それから８
１を電源−Ｖに接続して、ＳＲ，、Ｓ、、・・・ＳＲｍ
、Ｓｍを順次オンにして第１ブロツクの読出しを行う。FIG. 1 is a time chart showing the operation of each part when an image sensor is driven by the driving method of the present invention. Here, only part of the timing of m blocks is shown. In this figure, (a) B1° and (b) B2 are selectively switched to the power supply -V or ground. First, B1
81 to Sm are simultaneously turned on and grounded before they are connected to the power supply -V (reset before reading). Then 8
1 to the power supply -V, SR,,S,...SRm
, Sm are turned on sequentially to read out the first block.
そして、Ｂ１をグラウンドに接続してからＢ２が−Ｖに
接続されるまでの間に８１〜Ｓｍを同時にオン状態にし
て接地する（読出し前リセット）。それからＢ２を電源
−■に接続して、ＳＲ，、Ｓ、 〜ＳＲｍ、Ｓｍを順次
オンにして第２ブロツクの読出しを行う。以後、これを
繰り返す。このように、各ブロック毎に読出し前リセッ
トを実行してから信号の読出しく第１図（す））を行う
ことにより、電極間の静電容量にたまった電荷は放電さ
れる。このため、クロストークの発生もほとんどない。After B1 is connected to the ground and until B2 is connected to -V, 81 to Sm are simultaneously turned on and grounded (reset before reading). Then, B2 is connected to the power supply -2, and SR, , S, -SRm, and Sm are turned on in sequence to read the second block. Repeat this from now on. In this way, by performing the pre-read reset for each block and then reading the signal (FIG. 1), the charge accumulated in the capacitance between the electrodes is discharged. Therefore, almost no crosstalk occurs.
第２図は上述の読出し前リセットを実行したときの等価
回路を示す回路図である。第３図と同一物には同一番号
を付し説明は省略する。ここでは第１ブロツクの第１画
素及び第２画素の部分を示す。この図で、Ｃ′は第１画
素と第２画素の間に生じる線間容量を表している。尚、
このＣ′は、マトリクス配線の下部電極で発生する線間
容量及び上部電極で発生する線間容量の和に相当する。FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit when the above-mentioned pre-read reset is executed. Components that are the same as those in FIG. 3 are given the same numbers and their explanations will be omitted. Here, the first pixel and second pixel portions of the first block are shown. In this figure, C' represents the line capacitance that occurs between the first pixel and the second pixel. still,
This C' corresponds to the sum of the line capacitance generated at the lower electrode and the line capacitance generated at the upper electrode of the matrix wiring.
この図のように、ＳＢ＋ 、Ｓｔ 、Ｂ２が同時にオン
状態になると、線間容ｊｌｃ’ 、コンデンサＣＲ１，
ＣＲ２はそれぞれショートされた状態になる。従って、
線間容量Ｃ′に蓄えられた電荷は放電する。また、フォ
トダイオードＰＤ、□。As shown in this figure, when SB+, St, and B2 are turned on at the same time, the line capacitance jlc', capacitor CR1,
CR2 are each shorted. Therefore,
The charge stored in the line capacitance C' is discharged. In addition, photodiode PD, □.
ＰＤ、□に接続されたコンデンサＣＰに蓄積された電荷
は保存されたままになっている。The charges accumulated in the capacitor CP connected to PD and □ remain conserved.
従って、ＳＢｌ （１＜ｉ ＜ｎ）、Ｓｊ （１＜
ｊ＜ｍ）全てが同時にリセットされると、フォトダイオ
ードに接続された蓄積コンデンサ以外の容量の電荷は全
て放電されるので、ブロック間のクロストークが減少す
る。Therefore, SBl (1<i <n), Sj (1<
j<m) When all are reset at the same time, all capacitances other than the storage capacitor connected to the photodiode are discharged, so crosstalk between blocks is reduced.
すなわち、本発明の駆動方法によれば、マトリクス配線
部Ｍの線間容量は依然存在するが、読出し前リセットに
よる線間容量の放電でブロック間のクロストークを減少
させることができる。That is, according to the driving method of the present invention, although the line capacitance of the matrix wiring section M still exists, the crosstalk between blocks can be reduced by discharging the line capacitance by the pre-read reset.
尚、上記の実施例では各ブロック毎の読出し前リセット
の後に順次読出しを行うように構成したものについて説
明したが、これに限定されものではない。すなわち、各
ブロックの読出し前リセットの後に各ブロック内の画素
を同時に読出すようにすることも可能である。この場合
、読出しアンプＡの出力にメモリなどを接続すればよい
。Incidentally, in the above embodiment, an explanation has been given of an arrangement in which reading is performed sequentially after a pre-read reset for each block, but the present invention is not limited to this. That is, it is also possible to read out the pixels in each block simultaneously after the pre-readout reset of each block. In this case, a memory or the like may be connected to the output of the read amplifier A.
（発明の効果）
以上詳細に説明したように、本発明では、各ブロックの
読出しを行う前にリセットを行い、マトリクス配線部の
電極間の容量に蓄積した電荷を放電するようにした。従
って、クロストークを生じないイメージセンサの駆動方
法を実現することができる。(Effects of the Invention) As described in detail above, in the present invention, before each block is read out, reset is performed to discharge the charges accumulated in the capacitance between the electrodes of the matrix wiring section. Therefore, it is possible to realize an image sensor driving method that does not cause crosstalk.
第１図は本発明の駆動方法により駆動した場合の信号波
形を示すタイミング図、第２図は本発明の駆動方法によ
る読出し前リセットを実行したときの等価回路を示す回
路図、第３図はイメージセンサの回路例を示す回路図、
第４図はブロック選択信号のタイミングを示すタイミン
グ図、第５図は従来の駆動方法により駆動したときの信
号波形を示すタイミング図、第６図はイメージセンサの
基板上の回路パターン例を示すパターン図である。
１・・・基板 ２・・・ダイオード部３・・
・絶縁膜 ４・・・読取用ＩＣ５・・・グラウ
ンド線
Ｌ・・・下部電極FIG. 1 is a timing diagram showing signal waveforms when driven by the driving method of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit when pre-read reset is executed by the driving method of the present invention, and FIG. A circuit diagram showing an example of an image sensor circuit,
Fig. 4 is a timing diagram showing the timing of the block selection signal, Fig. 5 is a timing chart showing the signal waveform when driven by the conventional driving method, and Fig. 6 is a pattern showing an example of the circuit pattern on the board of the image sensor. It is a diagram. 1...Substrate 2...Diode part 3...
・Insulating film 4...Reading IC5...Ground line L...Lower electrode
Claims (1)
段と、この光電変換手段からの出力信号を外部に読出す
為のマトリクス配線部とを有するイメージセンサを駆動
する方法において、 全ての光電変換素子を同時にリセットする工程と、 前記リセットする工程の後にそれぞれの光電変換素子を
順次選択すると共に読出しを行う工程とを有することを
特徴とするイメージセンサの駆動方法。[Claims] A method for driving an image sensor having a photoelectric conversion means in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in an array, and a matrix wiring section for reading out output signals from the photoelectric conversion means to the outside. A method for driving an image sensor, comprising: resetting all photoelectric conversion elements at the same time; and after the resetting step, sequentially selecting and reading out each photoelectric conversion element.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1009143A JP2803825B2 (en) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | Driving method of image sensor |
| US07/466,593 US5023443A (en) | 1989-01-18 | 1990-01-17 | Image sensor and its driving method |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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ID=11712400
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Country Status (1)
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| JP (1) | JP2803825B2 (en) |
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1989
- 1989-01-18 JP JP1009143A patent/JP2803825B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2803825B2 (en) | 1998-09-24 |
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Legal Events
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |