JPH03227166A - 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］ この発明は、複数のフォトダイオードをのこぎり波電圧
に基づいて順次に走査するイメージセンサに関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］イメージ
センサは、光情報を電気信号に変換するための複数の光
電変換素子と、複数の光電変換素子を電気的に走査して
電気信号を選択的に得るためのアナログスイッチとを有
している。アナログスイッチは例えば、特開昭６３−２
３７７号公報に開示されているように電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ）から成り、複数の光電変換素子の近傍に
配置されている。

ところで、集積回路のイメージセンサにおいては、１つ
の光電変換素子即ち１つの画素の幅（例えば１２５μｍ
）に収まるように１つの電界効果トランジスタが配置さ
れなければならない、しかし、このように極めて狭い幅
に収まるように電界効果トランジスタを形成することは
容易でない。

また、電界効果トランジスタのドレインとソースとゲー
トのための３つの配線導体層を基板上の予め決められた
幅の中に設ける時には、３つの配線導体層の幅が必然的
に狭くなり、イメージセンサの製造の歩留まりが低くな
った。

この種の問題を解決するために、ダイオードの直列回路
を利用してフォトダイオードを走査する方式が、特願昭
６３−１９０８４８号及びこの国内優先権主張出願であ
る特願平１−１９８２７９号に開示されている。しかし
、正確に出力を得るための具体的な方法は開示されてい
ない。

そこで、本発明の目的は、フォトダイオードに蓄積され
た光情報を有効に取り出すことができるイメージセンサ
を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明は、実施例を示す図面
の符号を参照して説明すると、時間と共に連続的又は階
段状に増大又は減少するのこぎり波を供給するための電
圧源１と、第１の電極と第２の電極とをそれぞれ有する
複数個の第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３が直列に接続
された回路であり、その一端が前記電圧源１に接続され
、且つそれぞれの第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３の順
方向電流が前記のこぎり波に基づいて流れるような方向
性をそれぞれの第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３が有し
、且つそれぞれの第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３の前
記第１の電極が前記電圧源１の側に配置されている第１
の直列回路と、それぞれが第１のインピーダンス素子Ｒ
ａ１〜Ｒａ３又はＣａ１〜Ｃａ３と第２のダイオードＤ
ｂ１〜Ｄｂ３とを直列に接続した回路から成り、それぞ
れの第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３の前記第２の電極
と前記電圧源１の他端との間にそれぞれ接続され、且つ
それぞれの第２のダイオードＤｂ１〜Ｄｂ３の順方向電
流が前記のこぎり波に基づいて流れるような方向性をそ
れぞれの第２のダイオードＤｂ１〜Ｄｂ３が有している
複数の第２の直列回路と、それぞれの第１のダイオード
Ｄａ１〜Ｄａ３の前記第２の電極と前記電圧源ｌの他端
との間にそれぞれ接続された複数の第２のインピーダン
ス素子Ｒｈ１〜Ｒｂ３又はｃｂｉ〜Ｃｂ３と、前記第１
のインピーダンス素子Ｒａ１〜Ｒａ３又はＣａ１〜Ｃａ
３と第２のダイオードＤｂ１〜Ｄｂ３とのそれぞれの接
続点ＰＩ〜Ｐｓと共通の電流出力線３との間にそれぞれ
接続された複数個のフォトダイオードＳｌ〜Ｓ１と、前
記複数個のフォトダイオードＳ１〜Ｓ、の相互干渉を防
ぐために前記フォトダイオードＳ＋〜Ｓｓと逆の方向性
を有して前記フォトダイオードＳ１〜Ｓ、の電流が流れ
る通路に接続された複数個のブロッキングダイオードＤ
Ｃ１〜Ｄｃ３と、前記共通の電流出力線３と前記電圧源
１の他端との間に接続された共通の電流−電圧変換回路
２とから成るイメージセンサにおいて、前記電流−電圧
変換回路２の入力インピーダンスＺｉｆを前記電流−電
圧変換回路２の入力の浮遊インピーダンスＺｂよりも小
さくしたイメージセンサに係わるものである。

なお、ブロッキングダイオードＤｃｌ〜ＤＣ３をフォト
ダイオードＳ　ｌ”−Ｓ　ｓに直列に接続する場合には
、入力インピーダンスＺｉｆを １／２ｉｆ　Ｃｄｃ（ｎ−１） 以下に設定することが望ましい、上記式におけるではフ
ォトダイオードＳ、〜Ｓｓの駆動周波数、Ｃｄｃはブロ
ッキングダイオードＤｃ１〜Ｄｃ３のそれぞれの等価容
量、ｎはブロッキングダイオードＤＣ１〜Ｄｃ３の数で
ある。

また、電流−電圧変換回路２は、帰還用抵抗Ｒｆと帰還
用コンデンサＣｆとを伴った演算増幅器４で構成するこ
とが望ましい、この場合、Ｒｆ　Ｏｆ≦１／ｆに設定す
ることが望ましい。

［作用］ 本発明に従うように構成すると、フォトダイオードＳ＋
”Ｓｓに蓄積された光電荷を有効に電流−電圧変換する
ことができる。

摺求項２に示すように設定すれば、走査されていないフ
ォトダイオードを通る漏れ電流の影響の少ない電流−電
圧変換が可能になる。

摺求項３によれば、ＳＮ比の良い電流−電圧変換を発振
を伴わないで行うことができる。

［実施例］ 第１図に示されている本発明の実施例に従う一次元イメ
ージセンサは、電圧源と、４つの画素即ちビットに対応
した４つの単位回路Ｋｏ、ＩＣ＋、Ｋｓ、Ｋｓと、電流
−電圧変換回路２とを有する。

この−次元イメージセンサは４つよりも多い数の画素を
検出することができるように構成されている。しかし、
この−次元イメージセンサの全部の構成を図面に示すこ
とは困難であるので、その一部のみが第１図に示されて
いる。

互いに同一の３つの単位回路Ｋｓ　、　Ｋｘ　、Ｘｓは
、第１のダイオードＤａｌ、Ｄａ２、Ｄａ３と、第２の
ダイオードＤｂ１、Ｄｂ２、Ｄｂ３と、第１の抵抗Ｒａ
１、Ｒａ２、Ｒａ３と、第２の抵抗Ｒｂ１、ＦＬｂ２、
Ｒ１１３と、光検出用のフォトダイオードＳｓ　、Ｓｓ
　、Ｓｌと、ブロッキングダイオードＤＣ１、Ｄｃ２、
Ｄｃ３とから成る。電圧源１と単位回路に、との間に配
置されたもう１つの単位回路に、は、第２のダイオード
ＤｂＯと、第１の抵抗ＲａＯと、フォトダイオードＳ０
と、ブロッキングダイオードＤＣＯとから成る。単位回
路に、は、別の単位回路に＋、Ｋｚ、Ｋｓにおける第１
のダイオードＤａ１、Ｄａ２、Ｄａ３、及び第２の抵抗
Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｂ３に対応するものを有していない
、しかし、単位回路に・にも別の単位回路に＋　、Ｋｘ
　、Ｋｓの第１のダイオードと第２の抵抗に対応するも
のを接続することができる。また、必要に応じて第１図
のイメージセンサから初段の単位回路に、を省くことが
できる。

アノード（第１の電極）とカソード（第２の電極）とを
有する３つの第１のダイオードＤａ１、Ｄａ２、Ｄａ３
が互いに直列に接続された回路（第１の直列回路）の一
端（左端）は電圧源１の一端に接続されている。第１の
ダイオードＤａ１、Ｄａ２、Ｄａ３は電圧源１の電圧に
よって順方向にバイアスされる方向性を有している。即
ち、第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３のアノード（第１
の電極）が電圧源１の側に配置されている。なお、電圧
源１の上側の端子がマイナスの時には、第１のダイオー
ドＤａ１〜Ｄａ３のカソードが電圧源１の側に配置され
る。

第１のダイオードＤａ１、Ｄａ２、Ｄａ３のカソード（
第２の電極）と電圧源１の他端（グランド）との間には
第１のインピーダンス素子としての第１の抵抗Ｒａ１、
Ｒａ２、Ｒａ３と第２のダイオードＤｂ１、Ｄｂ２、Ｄ
ｂ３とを直列にそれぞれ接続した回路（第２の直列回路
）がそれぞれ接続されている。単位回路に０においては
、電圧源１の一端と他端との間に第１の抵抗ＲａＯと第
２のダイオードＤｂＯとの直列回路が接続されている。

第２のダイオードＤｂ１、Ｄｂ２、Ｄｂ３は電圧源１の
電圧によって順方向にバイアスされる方向性を有してい
る。第２のインピーダンス素子としての第２の抵抗Ｒｂ
１〜Ｒｂ３は第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３のカソー
ドとグランドとの間に接続されている。

各単位回路Ｋｏ　、Ｋｔ　、Ｋｘ　、Ｋｓにおける第１
の抵抗Ｒａ０１Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒａ３と第２のダイオ
ードＤｂＯ１Ｄｂ１、Ｄｂ２、Ｄｂ３の相互接続点Ｐ０
、Ｐ　ｌ、Ｐ２　、ＰｓにフォトダイオードＳ０、Ｓｌ
、Ｓ２、ＳｓとブロッキングダイオードＤＣＯ１ＤＣ１
、ＤＣ２、ＤＣ３との直列回路（第３の直列回路）即ち
、フォトダイオードＳｏ〜Ｓ、のカソードが点Ｐ０〜Ｐ
、に接続され、アノードがフォトダイオード８０〜Ｓ３
の相互干渉を防ぐためのブロッキングダイオードＤｃＯ
１ＤＣ１、ＤＣ２、Ｄｃ３を介して共通の電流出力線３
に接続されている。

電流−電圧変換回路２は演算増幅器４と帰還用抵抗Ｒｆ
と、帰還用コンデンサＣｆとから成る。

演算増幅器４の反転入力端子は共通電流出力線３に接続
され、非反転入力端子は電圧源１の他端（グランド）に
接続され、帰還用抵抗Ｒｆ及びコンデンサＣｆは反転入
力端子と出力端子との間に接続されている。演算増幅器
４の出力端子は反転増幅器４ａを介して出力端子５に接
続されている。

なお、フォトダイオード８０〜Ｓｓは第２のダイオード
ＤｂＯ〜Ｄｂ３に実質的に並列接続されている。

また、フォトダイオード８０〜Ｓ、は、電圧源１の電圧
で逆バイアスされるように接続されている。

このため、フォトダイオードＳｏ〜Ｓ、に流れる電流は
極めて小さい。

第１図のイメージセンサの各部の詳細は次の通りである
。

電圧源１はのこぎり波を発生する回路から成り、第２図
に示すのこぎり波即ち掃引信号を周期的に発生する。第
２図ののこぎり波の最大振幅値は第１図の全部の第１及
び第２のダイオードＤａＯ〜Ｄａ３、ＤｂＯ〜Ｄｂ３を
オン状態にすることができる値に設定されている。

フォトダイオード８０〜Ｓｓ、第１のダイオードＤａ１
〜Ｄａ３、第２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３、ブロッキ
ングダイオードＤｃＯ〜Ｄｃ３は、それぞれｐｌｎ接合
ダイオードであって、水素化アルモファスシリコン半導
体層と、この半導体層の下側に設けられた一方の電極層
と、半導体層の上側に設けられた他方の電極層とからな
り、共通の絶縁基板（図示せず）上に設けられている。

フォトダイオード８０〜Ｓ３は逆バイアスされているの
で、第３図に示すキャパシタンスＣｓと光強度に比例す
る電流源Ｉｓとの並列回路で等価的に示される。なお、
フォトダイオード８０〜Ｓ１の等価キャパシタンスＣｓ
に流れる電流の値は極めて小さい。

第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３及び第２ダイオードの
ＤｂＯ〜Ｄｂ３がオン状態になった時の両端電圧即ち順
方向電圧ＶｆはほぼＩＶである。第１の抵抗ＲａＯ〜Ｒ
ａ３はそれぞれ１００にΩであり、第２の抵抗Ｒｂｌ〜
Ｒｂ３はそれぞれ１にΩであり、これ等は、Ｔ　１０　
ｘ　、Ｔ　ａ　　Ｓ　ｉ　Ｏを又はＮｉＣｒ等の物質で
形成されている。

［動作］ 第１図のイメージセンサにおいて、電圧源１から第２図
に示すのこぎり波が発生すると、第１のダイオードＤａ
１〜Ｄａ３が順次に導通状態に成る。

まず、のこぎり波の傾斜電圧が徐々に増大すると、点Ｐ
０の電位ＶｐＯが第４図（Ａ）に示す如く徐々に高くな
る。これによって、点Ｐａの電位ＶｐＯが単位回路ＫＯ
の第２のダイオードＤｂＯの順方向電圧Ｖｆになると、
ダイオードＤｂＯがオン状態になり、点Ｐ、の電位Ｖｐ
Ｏはほぼ一定値（はぼＶｆ）即ち飽和電圧値になる。単
位回路に、の第２のダイオードＤｂＯのオン状態への転
換とほぼ同時に単位回路に１の第１のダイオードＤａＩ
もオン状態に転換する。単位回路に１の第１のダイオー
ドＤａｌ　　が非導通（オフ状態）の期間には、第１の
ダイオードＤａ１のカソードはほぼ零ボルトであるが、
第１のダイオードＤａ１がオン状態になって更に電圧源
１の電圧Ｖｄが高くなると、第１のダイオードＤａｌの
カソード電圧Ｖｄに追従して高くなる。即ち、第１のダ
イオードＤａｌがオン状態になると、この両端電圧は順
方向電圧　Ｖｆにほぼ固定されるため、電源電圧Ｖｄか
らダイオードＤａ１の順方向電圧Ｖｆを差し引いた電圧
が第２の抵抗Ｒｂｌの両端に加わる。また、単位回路に
１の第２のダイオードＤｂｌが非導通の期間には、点Ｐ
。

の電位が第２の抵抗Ｒｂ１の両端電圧にほぼ等しくなる
。従って、第１のダイオードＤａ１がオン状態になった
後に、点Ｐ１の電位Ｖ（１１が第４図（Ａ）に示すよう
に徐々に上昇する０点Ｐ１の電位Ｖｐ１が第２のダイオ
ードＤｂ１の順方向電圧にＶｆになると、これがオン状
態になり、点Ｐ１の電位Ｖｌ）１はほぼ一定値（Ｖｆ）
になる、単位回路に１の第２のダイオードＤｂ１のオン
状態への転換とほぼ同時に単位回路に１の第１のダイオ
ードＤａ２のオン状態に転換し、点Ｐ１に第４図（Ａ）
に示すように電位Ｖｐ２が得られる。電圧源ｌから供給
されているのこぎり波の傾斜電圧が更に増大すると、単
位回路に、の第１のダイオードＤａ３がオン状態に転換
し、点Ｐｊに第４図（Ａ）の電位Ｖｐ３が得られり、　
点Ｐ＠　〜Ｐｓ　のｔ位Ｖｐｏ−Ｖｐ３が第４ｔ！１（
Ａ）に示すように順次に変化すると、各点Ｐ。

〜Ｐｓとグランドとの間に電流＝電圧変換回＃ｉ２を介
して接続されたフォトダイオードＳ、〜Ｓ。

が順次に駆動される。即ち、フォトダイオードＳ。〜Ｓ
、が電気的に走査される。

第１図の回路においてフォトダイオードＳｏ〜Ｓ、は一
次元的に配置されている。このフォトダイオードＳＱ〜
Ｓｓで光情報を読み取る時には、まず、第１のダイオー
ドＤ８１〜Ｄａ３及び第２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３
の全部をオン状態に゛することができる電圧を電圧源１
から発生させる。なお、第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ
３及び第２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３の全部をオン状
態にするための電圧は、第２図に示すのこぎり波で与え
ることができる。即ち、のこぎり波の最大値及びこの近
傍の電圧値は、第１及び第２のダイオードＤａ１〜Ｄａ
３及びＤｂＯ〜Ｄｂ３の全部をオンにすることができる
。

第１のダイオードＤａ１〜Ｄａ３及び第２のダイオード
ＤｂＯ〜Ｄｂ３の全部がオン状態である期間には、点Ｐ
’ｏ〜Ｐ、に得られる第２のダイオードＤｂｏ〜Ｄｂ３
の順方向電圧Ｖｆによって各７オトダイオードＳｏ〜Ｓ
、が逆バイアスされ、第３図に等価的に示すキャパシタ
ンスＣｓが充電される。なお、等価キャパシタンスＣｓ
は極めて小さいので、ブロッキングダイオードＤＣＯ〜
ＤＣ３の順方向電流が急峻に立上がる点よりも前の領域
の微小電流によって等価キャパシタンスＯｓの充電を達
成することができる。

第１図のイメージセンサに対向配置されている例えばフ
ァクシミリの原稿のような被写体（図示せず）から得ら
れる光信号がフォトダイオードＳ。〜Ｓ）に入力される
と、光信号の有無及び大小に対応してフォトダイオード
Ｓ、〜Ｓ、の等価キャパシタンスＣｓの充電電荷量が変
化する。即ち、フォトダイオード８０〜Ｓ、の内で光信
号が入力したものにおいて等価キャパシタンスＣｓの放
電が生じ、光信号が入力しなかったものでは等価キャパ
シタンスＣｓの放電が生じない０等価キャパシタンスＣ
ｓの放電の量は光量によって変化する。

フォトダイオード８０〜Ｓｓに対して光入力を与える方
法は２つある。その１つはフオトダイオードＳ０〜Ｓ、
に常に光入力を与える方法であり、もう１つは予め決め
られた期間（例えば電圧源１の電圧Ｖｄが零ボルトの期
間）にのみ光入力を与える方法である。

電圧源１の電圧Ｖｄが第２図に示すように時間と共に直
線的に増大すると、点Ｐ０〜Ｐ３に第４図（Ａ）に示す
ように電位ＶｐＯ５Ｖｐｌ、Ｖｐ２、Ｖｐ３が得られ、
これによって、フォトダイオードＳ。〜Ｓ）が順次に逆
バイアスされる。換言すれば、第３図に示す等価キャパ
シタンスＣｓを充電するための電圧がフォトダイオード
８０〜ｓ３に印加される。この時、フォトダイオード８
０〜Ｓ、の等価キャパシタンスＣｓの内で光入力で放電
したものに対しては充電電流が流れるが、光入力がなく
て放電しなかったものに対しては充を電流が流れない、
フォトダイオード８０〜Ｓ、の等価キャパシタンスＣｓ
の充電電流はブロッキングダイオードＤｃＯ〜Ｄｃ３と
電流−電圧変換回路２とを通って流れるＱで、充電電流
の有無によって出力端子５の電圧ＶＯＵｔが変化する。

４つのフォトダイオードＳ０〜Ｓｓの全部に光入力が与
えられたために各等価キャパシタンスＣｓが放電してい
る状態において、第４図（Ａ）に示す電位ＶｐＯ〜Ｖｐ
３がフォトダイオード８０〜Ｓ、に順次に印加されると
、出力端子５の電圧Ｖｏｕｔは第４図（Ｂ）に示すよう
にフォトダイオード８０〜Ｓｓに充電電流が流れる毎に
変化する。即ち、各点Ｐｏ〜Ｐ、の電位ＶｐＯ〜Ｖｐ３
の増大につれて等価キャパシタンスＣｓの充を電流が増
大し、各点Ｐａ〜Ｐ、の電位ＶｐＯ〜Ｖｐ３が飽和する
と、充電電流が減少し、この充電電流の変化に対応した
出力電圧ＶＯＵｔが得られる。

第４図（Ｃ）には４つのフォトダイオードＳ０１、Ｓｌ
、Ｓ２、Ｓ、の内のＳ２に光入力が与えられず、Ｓｏ　
、Ｓｔ　、Ｓｌのみに光入力が与えられた時の出力端子
５の電圧Ｖｏｕｔの変化が示されている。この場合には
、第４図（Ａ）に示す電位■ｐＯ〜Ｖｐ３がフォトダイ
オード８０〜Ｓ３に順次に与えられる時に、フォトダイ
オードＳ２には充電電流が流れない、即ち、第４図（Ａ
）に示す電位Ｖｐ２に対応する出力電圧Ｖｏｕｔの変化
が発生しない。

次ぎに、電流−電圧変換回路２の動作を説明する。共通
電流出力線３の電流Ｉ　ｏｕｔは、電流−電圧変換回路
２の帰還用抵抗Ｒｆを通って流れる。

従って、ｉ　ｏｕｔにＲｆを乗じた出力電圧Ｖｏｕｔが
生じる。ところが、演算増幅器４の反転入力端子及び共
通電流出力線３とグランドとの間の浮遊インピーダンス
Ｚｂが電流−電圧変換回路２の入力インピーダンスＺｉ
ｆに比較して小さいと、出力電流が浮遊インピーダンス
Ｚｂを通って流れてしまい、出力電圧Ｖｏｕｔが小さく
なり、ＳＮ比が悪くなる。つまり、電流−電圧変換回路
２の入力インピーダンスＺｉｆ及び浮遊インピーダンス
Ｚｂはほぼ次式で示される。

Ｚｉｆ会Ｒｆ／Ａ ここで、Ａは演算増幅器４のオープンルーズゲインであ
る。

Ｚｂ：Ｆ１／２ｇｆ（ｎ　　１）Ｃｄｃここで、口は共
通電流出力線３に接続されているブロッキングダイオー
ドの個数、ＣｄｃはブロッキングダイオードＤｃＯ〜Ｄ
ｃ３の等価容量、ｆは電流１　ｏｕｔの周波数即ちフォ
トダイオード８０〜Ｓ、の駆動周波数である。

浮遊インピーダンスＺｂを示す式は、フォトダイオード
８０〜Ｓ、の各等価容量Ｃｓ及び第２のダイオードＤｂ
Ｏ〜Ｄｂ３の各等価容量ｃｂに比べてブロッキングダイ
オードＤｃＯ〜Ｄｃ３の等価容量Ｃｄｃが大幅に小さい
ので、フォトダイオード８０〜Ｓｓと第２のダイオード
ＤｂＯ〜Ｄｂ３を無視して浮遊インピーダンスを近似的
に示している。浮遊インピーダンスＺｂは走査中の１つ
のフォトダイオードを除外した残りのｎ−１個の単位回
路（ビット）に生じる。

共通電流出力線３に流れる電流１　ｏｕｔに次式のＫを
乗じた電流Ｋ　Ｉ　ｏｕｔが電流−電圧変換回路２に流
れ込み、有効に電圧に変換される。

Ｋ＝Ｚｂ／Ｚｉｆ ＝Ａ／２ｘｆ　（ｎ−１）ＣｄｃＲｆ 従って、Ｋの値は大きいほうが良い、特に、オ−プンル
ープゲインＡは周波数依存性を有し、周波数ｆが高いほ
ど小さくなるため、周波数ｆの高い電流成分はど電流−
電圧変換回路２に流れ込まずに浮遊インピーダンスＺｂ
に流れ込んでしまう。

よって、出力電流１　ｏｕｔの高周波成分も忠実に電流
−電圧変換するためには、少なくともＺｂ／Ｚｉｆ≧１ であること、換言すれば、 Ｚｉｆ≦１／２ｇｆ　（ｎ−１）　Ｃｄｃであることが
望ましい。

一方、演算増幅器４による発振を防止するためには、帰
還用抵抗Ｒｆに並列にコンデンサＣｆを接続することが
必要になる。コンデンサＣｆを接続すると、時定数Ｒｆ
Ｃｆの逆数１／ＲｆＣｆに対応する周波数よりも高い周
波数成分の電流が電流−電圧変換回路２で有効に電圧に
変換されなくなる。従って、１／ＲｆＣｆを駆動周波数
ｆ以上に設定することが望ましい。

以上のように本実施例によればフォトダイオード８０〜
Ｓｎの順次駆動（走査）をトランジスタを使用せずにダ
イオードで行うことができる。ダイオードは電界効果ト
ランジスタに比べてゲート電極が不要な分だけ作製が容
易である０例えばビット間隔１２５μｍの場合において
配線導体の幅を２０μｍ以上にすることが可能になり、
製造歩留まりが大幅に向上する。なお、スイッチ素子を
電界効果トランジスタで構成する場合には、配線導体の
幅を約１０μｍにすることが必要であった。

また、前述の条件を満足するように入力インピーダンス
Ｚｉｆ及び帰還用抵抗ＲｆとコンデンサＣｆを設定する
ことによって、浮遊インピーダンスＺｂに信号電流１ｊ
ｕｌが流れ込むことによる出力電圧ｖｏｕｔの低下即ち
ＳＮ比の低下を防ぐことができる。

［変形例］ 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。

（１）　光電変換素子Ｓｏ〜Ｓ１の相互干渉を防ぐため
のブロッキングダイオードＤｃＯ〜ＤＣ３を第１の抵抗
ＲａＯ〜Ｒａ３に直列に接続すること、又は、第２の抵
抗Ｒｂ１〜Ｄｂ３と第１の抵抗Ｒａ１〜Ｒａ３との間に
接続することが可能である。この場合には、浮遊インピ
ーダンスＺｂが、フォトダイオード８０〜Ｓｓの等価容
量Ｃｓと第２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３の等価容量ｃ
ｂで決定される。

（２）　第１図のイメージセンサをファクシミリに使用
する場合には、単位回路に０〜に３に相当するものを例
えば２０００個設けることが必要になる。第１のダイオ
ードＤａ１〜Ｄａ３及び第２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ
３に対応する多数のダイオードを同時にオン状態にする
ためののこぎり波の最大値は極めて高くなる。第５図及
び第６図は電圧源ｌの最大電圧を低く抑えることができ
る１つの方式を示す、第５図では第１図の単位回路に０
〜に３に相当するｎ個の単位回路がｍ個の回路ブロック
Ｂ１　、Ｂ２　・・・Ｂ−に分割されている。各回路ブ
ロック８１〜Ｂｍには、第１図の単位回路に０〜に３に
相当するものを数個〜数十個含み、第１図のイメージセ
ンサから電圧源１を省いた回路に相当するものである。

各回路ブロック８１〜Ｂｍは電圧源１ａにマルチプレク
サ１０を介して接続されている。各回路ブロック８１〜
Ｂｌの出力端子は増幅器Ａ１〜Ａ−を介して共通に接続
されている。電圧源１ａは第６図（Ａ）に示すのこぎり
波（三角波）を繰り返して発生する。マルチプレクサ１
０は第６図（Ｂ）（Ｃ１示すように、第６図（Ａ）のの
こぎり波を回路ブロック８１〜Ｂ−に分配する。各回路
ブロック８１〜Ｂ−の各フォトダイオードに対する光入
力は第６図（Ｄ）に示すように常に与える。

（３）　第７図に示すように、第１図の第２のインピー
ダンス素子としての第２の抵抗Ｒｈｌ〜Ｒｂ３をフォト
ダイオードＳ、〜Ｓ、の等価容量よりも十分に大きいコ
ンデンサＣＩ〜Ｃ１に置き換えることができる。また、
第７図のコンデンサＣＩ〜Ｃ３の代りに逆バイアスされ
るようにダイオードを接続し、このダイオードを等価容
量として使用してもよい。

（４）　第８図に示すように、第１図の第１のインピー
ダンス素子としての第１の抵抗ＲａＯ〜Ｒａ３の変りに
フォトダイオード８０〜Ｓ、の等価容量よりも大きいコ
ンデンサＣａＯ〜Ｃａ３に置き換えることができる。ま
た、第８図のコンデンサＣａＯ〜Ｃａ３をこれと等価的
に機能する逆バイアスされたダイオードに置き換えるこ
とができる。

（５）　第１図の第１の抵抗ＲａＯ〜Ｒａ３をコンデン
サ又は逆バイアスダイオードから成る第１の容量素子に
置き換えると共に、第２の抵抗Ｒｂｌ〜Ｒｂ３をコンデ
ンサ又は逆バイアスダイオードから成る第２の容量素子
に置き換えることができる。

この場合、第２の容量素子の容量値を第１の容量素子の
容量値以上にすることが望ましい。

（６）　のこぎり波を第９図に示すような、階段状のこ
ぎり波とすること、及び第１０図に示すように２次曲線
的に増大するのこぎり波とすることができる。

（７〉　各ダイオードの極性、電圧源１の極性を逆にす
ることもできる。

（８）　実施例ではダイオードＤａ１〜Ｄａｎ、　Ｄｂ
ｏ〜Ｄｂｎとして水素化アルモファスシリコン（非晶質
シリコン）を使用したが、非晶質シリコンカーバイト等
を使用することもできる。

（９）　ダイオードＤａ１〜Ｄａｎ、　ＤｂＯ〜Ｄｂｎ
、ＤｃＯ〜ＤｃｎはＰＩＮＳ　ＰＩ、ＩＮ、ショットキ
ー接合ダイオード等のいずれであってもよい。

（１０）　第２のダイオードＤｂＯ〜Ｄｂｎツカソード
端子に電圧を印加してもよい、即ち、グランドと第２の
ダイオードＤｂＯ〜Ｄｂ３のカソードとの間にバイアス
電源を接続してもよい、これにより、ダイナミックレン
ジの拡大を図ることができる。

（１１）　第１及び第２のインピーダンス素子を、抵抗
、コンデンサ、ダイオードのいずれか１つで構成しても
よいし、これ等を直列又は並列に接続して構成してもよ
い。

（１２）　第１図において、第２の抵抗の値をＲｂｌか
らＲｂｎに向かって徐々に大きくなるように設定しても
よい、即ち、Ｒｂ１　＜Ｒｂ２　・・・・＜Ｒｂｎに設
定してもよい。

［発明の効果］ 上述のように本発明によれば、単純な構成のイメージセ
ンサを提供することができる。また、フォトダイオード
から信号を有効に取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わるイメージセンサを示す
回路図、 第２図はのこぎり波を示す波形図、 第３図はフォトダイオードの等価回路図、第４図（Ａ）
は第１図の回路の各点Ｐ０〜Ｐ。 の電位変化を示す図、 第４図（Ｂ）は第１図の回路の出力端子の電圧変化を４
つの光電変換素子の全部に光入力があった状態で示す図
、 第４図（Ｃ）は第１図の回路の出力端子の電圧変化を４
つの光電変換素子の内の３つのみに光入力があった状態
で示す図、 第５図は単位回路の数が多いときのフォトダイオードの
駆動方式を原理的に示すブロック図、第６図は第５図の
各部の状態を示す図、第７図及び第８図は変形例のイメ
ージセンサを示す回路図、 第９図及び第１０図はのこぎり波の変形例を示す波形図
である。 １・・・電圧源、Ｄａ１〜Ｄａ３・・・ダイオード、Ｒ
ａ１〜Ｒａ３・・・第１の抵抗、Ｒｂ１〜Ｒｂ３・・・
第２の抵抗、８１〜Ｓ、・・・フォトダイオード、２・
・・電流−電圧変換回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］時間と共に連続的又は階段状に増大又は減少する
   のこぎり波を供給するための電圧源（１）と、 第１の電極と第２の電極とをそれぞれ有する複数個の第
   １のダイオード（Ｄａ１〜Ｄａ３）が直列に接続された
   回路であり、その一端が前記電圧源（１）に接続され、
   且つそれぞれの第１のダイオード（Ｄａ１〜Ｄａ３）の
   順方向電流が前記のこぎり波に基づいて流れるような方
   向性をそれぞれの第１のダイオード（Ｄａ１〜Ｄａ３）
   が有し、且つそれぞれの第１のダイオード（Ｄａ１〜Ｄ
   ａ３）の前記第１の電極が前記電圧源（１）の側に配置
   されている第１の直列回路と、 それぞれが第１のインピーダンス素子（Ｒａ１〜Ｒａ３
   又はＣａ１〜Ｃａ３）と第２のダイオード（Ｄｂ１〜Ｄ
   ｂ３）とを直列に接続した回路から成り、それぞれの第
   １のダイオード（Ｄａ１〜Ｄａ３）の前記第２の電極と
   前記電圧源（１）の他端との間にそれぞれ接続され、且
   つそれぞれの第２のダイオード（Ｄｂ１〜Ｄｂ３）の順
   方向電流が前記のこぎり波に基づいて流れるような方向
   性をそれぞれの第２のダイオード（Ｄｂ１〜Ｄｂ３）が
   有している複数の第２の直列回路と、 それぞれの第１のダイオード（Ｄａ１〜Ｄａ３）の前記
   第２の電極と前記電圧源（１）の他端との間にそれぞれ
   接続された複数の第２のインピーダンス素子（Ｒｂ１〜
   Ｒｂ３又はＣｂ１〜Ｃｂ３）と、前記第１のインピーダ
   ンス素子（Ｒａ１〜Ｒａ３又はＣａ１〜Ｃａ３）と前記
   第２のダイオード（Ｄｂ１〜Ｄｂ３）とのそれぞれの接
   続点（Ｐ＿１〜Ｐ＿３）と共通の電流出力線（３）との
   間にそれぞれ接続された複数個のフォトダイオード（Ｓ
   ＿１〜Ｓ＿３）と、前記複数個のフォトダイオード（Ｓ
   ＿１〜Ｓ＿３）の相互干渉を防ぐために前記フォトダイ
   オード（Ｓ＿１〜Ｓ＿３）と逆の方向性を有して前記フ
   ォトダイオード（Ｓ＿１〜Ｓ＿３）の電流が流れる通路
   に接続された複数個のブロッキングダイオード（Ｄｃ１
   〜Ｄｃ３）と、 前記共通の電流出力線（３）と前記電圧源（１）の他端
   との間に接続された共通の電流−電圧変換回路（２）と から成るイメージセンサにおいて、 前記電流−電圧変換回路（２）の入力インピーダンスＺ
   ｉｆを前記電流−電圧変換回路（２）の入力の浮遊イン
   ピーダンスＺｂよりも小さくしたことを特徴とするイメ
   ージセンサ。 ［２］前記ブロッキングダイオード（Ｄｂ１〜Ｄｂ３）
   は前記フォトダイオード（Ｓ＿１〜Ｓ＿３）に直列に接
   続されており、 前記入力インピーダンスＺｉｆは、 １／２πｆＣｄｃ（ｎ−１） （ここで、ｆは前記フォトダイオードの駆動周波数、Ｃ
   ｄｃは前記ブロッキングダイオードの等価容量、ｎは前
   記ブロッキングダイオードの個数）以下に設定されてい
   ることを特徴とする請求項１記載のイメージセンサ。 ［３］前記電流−電圧変換回路（２）が、 反転入力端子が前記共通の電流出力線（３）に接続され
   、非反転入力端子が前記電圧源（１）の他端に接続され
   た演算増幅器（４）と、 前記演算増幅器（４）の一方の入力端子と出力端子との
   間に接続された帰還用抵抗（Ｒｆ）と、前記帰還用抵抗
   （Ｒｆ）に並列に接続された帰還用コンデンサ（Ｃｆ）
   と から成り、且つ前記帰還用抵抗Ｒｆの値と前記帰還用コ
   ンデンサＣｆの値の積ＲｆＣｆが１／ｆ（但し、ｆは前
   記フォトダイオードの駆動周波数）以下に設定されてい
   ることを特徴とする請求項１又は２記載のイメージセン
   サ。