JPH03123271A - 密着型イメージセンサーの駆動方式 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、画像を読取って電気信号に変換する密着型
イメージセンサ−の駆動方式に関し、主に、複写機やフ
ァクシミリなどに使用される。

（ロ）従来の技術 第５図は従来の駆動方式を示す回路図であり各ホトダイ
オードＳｔ、Ｓ２・・・・・・の一方の端子にそれぞれ
１個の駆動回路が接続されている。ホトダイオードの他
方の端子は、共通な電極Ｃを介して、電源Ｖｓ（マイナ
ス電（１）に接続される。駆動回路はＩＣ化され、１個
のドライバーＩＣ（符号ＩＣで示す）で６４個のホトダ
イオードを駆動している。ドライバーｔＣにおいて、ｒ
ｓｌ〜ｒｓ６４はリセットスイッチ、８１〜Ｂ６４はバ
ッファアンプ、５ＷＩ−ＳＷ６４はアナログスイッチ、
ＳＲはシフトレジスタである。

第６図は第５図の等価回路を示す。また、第７図は第６
図の【つの素子に着目してリセット動作を説明するため
の動作説明図である。ここで、ＣｐはホトダイオードＳ
ｔの電極間容量を表わしている。第５図において、先ず
リセットスイッチｒｓｌが閉じられると、第７図（ａ）
に示すように、ホトダイオードＳ１の容量Ｃｐが充電さ
れ、ホトダイオードのアノード電位はＶｓ、カソード電
位は接地電位（ＯＶ）になる。次に、リセットスイッチ
（ｒｓｌ）が開かれると、ホトダイオードは蓄積動作に
移る。第７図（ｂ）はこの状態を示す。ホトダイオード
Ｓ１に光が照射されると、図に示す方向に光電流ｔｐが
発生し、第７図（ａ）のリセット動作で容量ｃｐに充電
した電荷が放電する。従って、ホトダイオードＳｌのカ
ソード電位即ちバッファアンプＢｌの入力電位は、第７
図（ｃ）に示すごとく、光照射光量と蓄積時間Ｔｓに比
例して、矢印口で示すごとく、接地電位から電位Ｖｓに
向かって変化する。矢印（イ）はホトダイオードＳ１に
光が照射されない場合を示しており、この時は、ホトダ
イオードＳ１のカソード電位、即ちバッファアンプＢ１
の入力電位は接地電位になる。このようにバッファアン
プＢ１の人力電位は蓄積時間Ｔｓ内においてホトダイオ
ードを照射する光量に比例した電位変化を示す。蓄積動
作か完了すると、第７図のスイッチＳＷ１が閉じられ、
バッファアンプＢｌの入力電位変化が信号Ｖｏｕｔとし
て読出される。第５図に示すホトダイオードＳｌ、Ｓ２
゜Ｓ３・・・・・・が１７２８索子の場合について、上
述した基本動作、つまり、リセット、蓄積、続出動作の
１例を時系列上に表わしたのが、第８図のタイムチャー
トである。ここにおいて、信号５ｙｎｃ　、　ｃ　１ｏ
ｃｋはドライバー【ＣのシフトレジスタＳＲへの人力信
号、Ｖｏｕｔは出力信号であり、Ｔｓは蓄積時間を表わ
している。

（ハ）発明が解決しようとする課題 以上に説明したように、従来の駆動方式では各ホトダイ
オードに対して１個の駆動回路が接続されているため、
例えば、６４個の駆動回路を内蔵したドライバーＩＣを
使用した場合でも、Ａ４版原稿の読取り用として１７２
８ｆｌＷのホトダイオードを駆動しようとすれば２７個
のＩＣが必要となり、８４版の原稿読取り用として２０
４８個のホトダイオードを駆動しようとすれば３２個の
ＩＣを必要としていた。

そこで、本願出願人は、平成元年特許願第１９７２８６
号により、ホトダイオードを駆動するドライバーＩＣの
敗を低減させて低価格化を可能にする密着型イメージセ
ンナの駆動方式つまり、２分の１駆動力式を出願した。

第３図はその２分のＩ駆動方式を示す回路図の詳細であ
り、第４図は時系列でその動作を説明するタイムチャー
トである。第３図の共通電極ＣＩには奇数番目のホトダ
イオードＳｌ、Ｓ３・・・Ｓ　１２７を接続し、共通電
極Ｃ２には偶数番目のホトダイオードＳ２．Ｓ４・・・
５１２８を接続している。

そして奇数番目と偶数番目のホトダイオードと直列接続
されたブロッキングダイオードＤＩとＤ２゜Ｄ３とＤ４
・・・Ｄ１２７とＤｉ２ｇの他端を接続し、奇数番目・
偶数番目の２素子を一組としてドライバーＩＣの各駆動
回路に接続している。ここで各ホトダイオードと直列接
続されたブロッキングダイオードは奇数番目・偶数番目
の２素子間の電流の廻り込みを防ぐためのものである。

また、第４図のタイムチャートに示す様に、Ｔ【の期間
にあるときは共通電極Ｃｔは負の電圧レベルが印加され
、共通電極Ｃ２はＧＮＤの電圧レベルである。

先ずリセットスイッチｒｓｌが閉じられると、ホトダイ
オードＳ１の容量を充電し、ホトダイオードＳ１のアノ
ード電位は共通電極ｃ１の電位、カソード電位は、共通
電極Ｃ２の接地電位（ＧＮＤ）になる。この時ホトダイ
オードＳ２は、アノード側の電位がＧＮＤであるので充
電されない。次に、リセットスイッチｒｓｌが開かれ蓄
積動作に移る。

ホトダイオードに光が照射されると、光電流■ｐが発生
し、リセット動作でホトダイオードｓＩの容量に充電さ
れた電荷を放電させる。蓄積時間Ｔ２後にＳＷｌがＯＮ
され、その時のホトダイオードＳＩのカソードの電位の
変化量を出力信号として検出する。

次に、第４図のＴ２の期間にある時は共通電極ＣＩと共
通電極Ｃ２の電圧レベルが入れ換えられ、前述したのと
同様の動作原理で偶数番目のホトダイオードが働き、偶
数番目の画素の出力信号が検出される。

ところで、上記２分の１駆動回路では、共通電極がＧＮ
Ｄ電位にあろホトダイオード群、すなわち非選択状況に
あるホトダイオードアレイ側のブロッキングダイオード
が選択側のホトダイオードが蓄積状態にある時、選択側
のホトダイオードのカソード電位と共通電極に印加され
るＧＮＤ電位により逆バイアスされて、前記ＧＮＤ電位
にある共通電極側から電流が流れ込み前記非選択側ブロ
ッキングダイオードの容量に電荷が蓄積される。その結
果、出力信号は第５図に示す独立駆動回路の出力信号に
比べて非選択側のブロッキングダイオードの持つ電極間
容量の影響だけ低下していることになる。

また、非選択側のホトダイオードが明状態である場合は
光起電力が発生し、その非選択側ホトダイオードと直列
に接続されているブロッキングダイオードの充ＩＩ電流
を妨げることになる。しかし、暗状態の時は影響しない
。従って、これにより得られる出力信号は選択側のホト
ダイオードに入射する光が同じレベルであっても、隣接
する非選択側のホトダイオードの状態により不均一性を
生じることになる。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので
、ホトダイオードを駆動するドライバーＩＣの数を低減
させると共に、出力信号を均一にする密着イメージセン
サ−の駆動方式を提供するもである。

（ニ）課題を解決するための手段 この発明は、複数のホトダイオードを配列したホトダイ
オードアレイと、複数の駆動回路素子と、各ホトダイオ
ードに直列接続したブロッキングダイオードと、２本の
共通電極とを備え、各２組のホトダイオードとブロッキ
ングダイオードとの直列回路について、一方の端子を共
通に１つの駆動回路素子に接続し、各直列回路の選択・
非選択を順次行うと共に、他方の端子を２本の共通電極
に分けて接続し、さらに、２本の共通電極を電圧レベル
切換手段に接続して、前記共通電極の電圧レベルを交互
に切換えて時分割駆動する密着型イメージセンサ−の駆
動方式であって、非選択レベルにある共通電極から非選
択状態にあるブロッキングダイオードへの電荷の充電を
阻止するために共通電極がそれぞれダイオードを介して
電圧レベル切換手段に接続され、ホトダイオードが選択
状態から非選択状態に切換えられた時にホトダイオード
の容量に残留する電荷を放電させるためのスイッチング
素子が共通電極にそれぞれ接続されたことを特徴とする
密着型イメージセンサ−の駆動方式（） 各２個のホトダイオードが交互に時分割駆動されるので
、駆動回路素子の数はホトダイオードの数の１７２とな
り、必要なドライバーＩＣの数が半減する。

非選択側の共通Ｎ極から非選択状態のブロッキングダイ
オードへの電荷の充電を阻止する方向にダイオードを直
列に接続し、またホトダイオードが選択状態から非選択
状態に切り換えられた時、ホトダイオードの容量に残っ
ている電荷を全て放電させるためのスイッチング素子を
共通電極に接続する。従って、非選択側のブロッキング
ダイオードへは充電が行われず、前記ブロッキングダイ
オードの持つ容量による出力の低下は解消する。

また、非選択側のホトダイオードで発生する光起電力は
、前記ホトダイオードのカソード側の電位が、選択側の
ブロッキングダイオードのアノード電位に引かれるため
出力に影響しなくなる。

（へ）実施例 以下図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。

これによってこの発明が限定されるものではない。

第【図はこの発明の一実施例を示す電気回路図、第２図
は時系列で第１図の回路動作を説明するタイムチャート
である。

第１図において、共通電極Ｃ１，Ｃ２はそれぞれｔ氏抗
Ｒ１，Ｒ２及びダイオードＴｌ、Ｔ２を介して電位ＶＣ
Ｉ、ＶＣ２か印加されるように電圧レベル切換回路（図
示しない）に接続され、さらに共通電極ＣＩ、Ｃ２はス
イッチング素子ＳＷＣを介して接地（ＧＮＤ）されてい
る。その他の構成は第３図の電気回路と同等である。こ
のような構成において、先ずシフトレジスタへの信号Ｄ
ＩＮと同じタイミングで共通電極Ｃ１，Ｃ２に接続され
たスイッチング素子ＳＷＣを信号Ａ１でＯＮする。スイ
ッチＳＷＣがＯＮしている間に選択側及び非選択側のホ
トダイオードの容量にある電荷を放電する。これはリセ
ット時にホトダイオードの容量に電荷を充電する場合、
本回路ではブロッキングダイオードの順方向抵抗とホト
ダイオードの容量によって決まる時定数が影響してくる
ので、リセット動作前のホトダイオードの容量の状態を
全て等しくする必要があるからである。第３図に示す２
分の１駆動回路では、各画素が選択状態から非選択状態
に変化した時に、共通電極を通じてこの動作が行われて
いたが、この実施例では共通電極側にダイオードＴＩ、
Ｔ２を接続しているため、この様な動作が必要となる。

この信号ＤＩＮがＯＦＦするタイミングで共通電極ｃ１
と共通電極Ｃ２に印加する電位ＶＣＩ、ＶＣ２を入れ換
える。

先ず、奇数番目の動作について考える。最初にリセット
動作を行うための信号ＤＩＮが入力される（コノ時ＭＣ
Ｉ＝ＯＶ、ＶＣ２＝−５Ｖで信号Ａ１によりスイッチン
グ素子ＳＷＣがＯＮ）。この後、信号Ｄ　ＩＮｈ＜ＯＦ
　Ｆ　Ｌ、た時、ＶＣＩ＝−５Ｖ。

ＶＣ２＝ＯＶに入れ換わる。次に、蓄積時間Ｔｓ経過後
、読み出しを行うための信号ＤＩＮを入れる。

但し電位ＶＣＩ及びＶＯ２の入れ換えは行わず、スイッ
チング素子ＳＷＣもＯＮＩ、ない。奇数番目の画素の読
み出しが終わると偶数番目の画素をリセットするための
信号ＤＩＮが人力される。

この時、信号Ａ２によりスイッチング素子ｓｗＣがＯＮ
される。この信号ＤＩｌｌがＯＦＦした時に共通電極の
電位が入れ換わる。以下、奇数番目の動作と同様に偶数
番目の画素が動作する。つまり共通電極の電位の入れ換
えとスイッチング素子ＳＷＣのＯＮする周期は信号ＤＨ
の周期の２倍である。

以下、上述した動作を繰り返し原稿パターンを読み取る
。

（ト）発明の効果 この発明によれば、ドライバーＩＣの使用数を低減して
構成を簡単にすることが可能となり、密着型イメージセ
ンサ−の低価格化を実現する有用な駆動方式が提供され
る。さらに、共通電極にダイオードを挿入することによ
り、非選択側のホトダイオードとブロッキングダイオー
ドの出力信号に対する影響を解消でき、出力の向上と不
均一性の解消が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す電気回路図、第２図
は第１図の動作を示すタイムチャート、第３図は比較例
を示す第１図対応図、第４図は第３図の動作を説明する
タイムチャート、第５図は従来例を示す第１図対応図、
第６図は第５図の部分等価回路図、第７図（ａ）〜第７
図（ｃ）は第６図の動作を説明するための説明図、第８
図は従来例の動作を示すタイムチャートである。 Ｓｌ、Ｓ２．Ｓ３．・・・・・・ホトダイオード、ＤＩ
、Ｄ２．Ｄ３．・・・・・・ブロッキングダイオード、
ｒｓｌ、ｒｓ２．ｒｓ３゜ ・・・・・・リセットスイッチ、 ＳＷＩ、ＳＷ２．ＳＷ３．−■−アナログスイッチ、Ｃ
Ｉ、Ｃ２・・・・・・共通電極、 ＩＣ・・・・・・ドライバーＩＣ ８ＷＣ・・・・・・スイッチング素子、Ｔ１．Ｔ２・・
・・・・ダイオード。 第 ４ 図 笥 閃 第 図 笛　７　胃 （ａ） （ｂ） （Ｃ） Ｖｓ　−−−ｍ− 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数のホトダイオードを配列したホトダイオードア
   レイと、複数の駆動回路素子と、各ホトダイオードに直
   列接続したブロッキングダイオードと、２本の共通電極
   とを備え、各２組のホトダイオードとブロッキングダイ
   オードとの直列回路について、一方の端子を共通に１つ
   の駆動回路素子に接続し、各直列回路の選択・非選択を
   順次行うと共に、他方の端子を２本の共通電極に分けて
   接続し、さらに、２本の共通電極を電圧レベル切換手段
   に接続して、前記共通電極の電圧レベルを交互に切換え
   て時分割駆動する密着型イメージセンサーの駆動方式で
   あって、非選択レベルにある共通電極から非選択状態に
   あるブロッキングダイオードへの電荷の充電を阻止する
   ために共通電極がそれぞれダイオードを介して電圧レベ
   ル切換手段に接続され、ホトダイオードが選択状態から
   非選択状態に切換えられた時にホトダイオードの容量に
   残留する電荷を放電させるためのスイッチング素子が共
   通電極にそれぞれ接続されたことを特徴とする密着型イ
   メージセンサーの駆動方式。