JPH0389670A - 走査回路装置 - Google Patents

走査回路装置

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JPH0389670A
JPH0389670A JP1226811A JP22681189A JPH0389670A JP H0389670 A JPH0389670 A JP H0389670A JP 1226811 A JP1226811 A JP 1226811A JP 22681189 A JP22681189 A JP 22681189A JP H0389670 A JPH0389670 A JP H0389670A
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voltage
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circuit
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diodes
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Kazuyuki Hirooka
広岡 和幸
Hiromi Kakinuma
柿沼 博美
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Taiyo Yuden Co Ltd
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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】 [産業上の利用分野コ この発明は、複数の回路素子に順次に電圧を供給するた
めの走査回路装置に関し、更に詳細には、−次元イメー
ジセンサに好適な走査回路装置に関する。
[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交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−
2377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#1戚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12
5ミクロンメートル)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at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りが低くなった。
従って、本発明の目的は、トランジスタよりも電極の数
が少ないダイオードを使用した走査回路装置を提供する
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、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
有する複数個のダイオードDa1〜Da3が直列に#続
された回路であり、その一端か前記電圧源lに接続され
、且つそれぞれのダイオード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
れぞれのダイオードDa1〜Da3が有し、且つそれぞ
れのダイオード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
ぞれがコンデンサ又はコンデンサとして機能するダイオ
ード01〜C3又はDC1〜Dc3と第1の抵抗Ra1
〜Ra3とを直列に接続した回路から成り、それぞれの
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ている複数の第2
の直列回路と、それぞれのダイオード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の抵抗Rb1〜Rb3と、それぞ
れの第1の抵抗Ra1〜Ra3に実質的に並列にそれぞ
れ接続されている複数の走査される回路素子S1〜s3
とから戊る走査回路装置に係わるものである。
[作 用] 上記本発明におけるダイオードDa1〜Da3は走査さ
れる回路素子81〜S3を順次駆動するためのスイッチ
として鋤き、のこぎり波電圧即ち傾斜電圧によって順次
に導通する。この結果、第1の抵抗Rat〜Ra3の両
端にも順次に電圧が得られ、この電圧が走査される回路
素子81〜s3に印加される。この回路はトランジスタ
を含まないので、容易に製造することができる。
[実施例] 次に、第1図〜第5図を参照して本発明の実施例の一次
元イメージセンサを説明する。
第1図に示されている一次元イメージセンナは、のこぎ
り波を発生する電圧源1と、3つの画素即ちビットに対
応した3つの単位回F#IK1 、K2、K3と、負荷
回路R[と、結合コンデンサCと、出力端子2とを有す
る。この−次元イメージセンサは3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つの単位回路に1 、K2 、K3は、
ダイオードDa1、Da2、Da3と、コンデンサC1
、C2、C3と、第1の抵抗Ra1、Ra2、Ra3と
、第2の抵抗Rbl、Rb2、Rb3と、光電変換素子
S1、第2、第3と、ブロッキングダイオードDb1、
Db2、Db3とから成るアノード(第1のt極〉とカ
ソード(第2の電極)とを有する3つのダイオードDa
1. Da2、Da3が互いに直列に接続された回路(
第1の直列回路)の−f4A(左@)は電圧源1の一端
に接続されている。ダイオードDa?、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、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の上聞の端子がマイナスの時には、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。
ダイオードDal、Da2、Da3のカソード(第2の
電fi)と電圧源1の他端(グランド)との間にはコン
デンサ01〜C3と第1の抵抗Ral〜Ra3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。
各単位回路に1、R2、R3におけるコンデンサ01〜
C3と第1の抵抗Ra1、Ra2、Ra3との相互接続
点P1 、R2、R3に光電変換素子S1、S2、S3
のカソードがそれぞれ接続されている。
光電変換素子S1、S2、S3のアノードは光電変換索
子S1〜S3の相互干渉を防ぐためのブロッキングダイ
オードDb1〜Db3と共通の負荷抵抗RLとを介して
電圧源1の他端(グランド)に接続されている。従って
、各光電変換素子S1〜S3は各部1の抵抗Ral〜R
a3に実質的に並列接続されている。光電変換素子S1
、S2、S3はホトダイオードから戒り、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。従って、
光電変換素子S1〜S3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図の全部のダイオ
ードDa1〜Da3をオン状態にすることができる値に
設定されている。また、傾斜電圧の傾きは、各単位回路
に1〜に3の動作が重複しないゆるい傾きに決定されて
いる。
光電変換素子S1〜S3、ダイオードDa1〜Da3、
ブロッキングダイオードDbl〜Db3は、それぞれp
in接合ダイオードであって、水素化アモルファスシリ
コン半導体層と、この半導体層の下関に設けられた一方
の電極層と、半導体層の上側に設けられた他方の電極層
とから成り、共通の絶縁基板(図示せず)上に設けられ
ている。
光電変換素子S1〜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T
4流源Isとの並列回路で等傷内に示される。なお、光
電変換素子S1〜S3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。
ダイオードDa1〜Da3、Db1〜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Ra1〜Ra3はそれぞれ3にΩであ
り、第2の抵抗Rb1〜Rb3はそれぞれ10にΩであ
り、これ等はT i 02 、T a  S i O2
又はNiCr等の物質で形成されている。また、コンデ
ンサCO〜C3の容量は100pFである。
[動 作1 今、電圧源1の電圧をVd、ダイオード、Da1〜Da
3のカソードの電位をv1〜■3、コンデンサ01〜C
3の両端電圧をVc1〜VC3,91〜93点の電位即
ち第1の抵抗Ra1〜Ra3の両@電圧をVp1〜Vp
3とすれば、各部の状態が第4図に示すように変化する
。即ち、のこぎり波電圧Vdの増大で初段のダイオード
Dalがオンになると、そのカソード電位がvlで示す
ように変化する。また、コンデンサC1の充電電流はダ
イオードDa1のカソード電位V1が低い期間には非直
線的に流れるので、第1の抵抗Ra1の電圧Vplはカ
ソード電位v1の増大に追従して増大する。しかし、コ
ンデンサC1の電圧vC1がカソード電位■1と比例し
同じ速度で増大するようになると、第1の抵抗Ra1の
電圧Vp1が飽和状態になる。即ち、コンデンサC1が
一定電流で充電されるようになると、抵抗Ralの電圧
Vp1が一定になる。
次に、単位回路に1のコンデンサC1と抵抗Ra1との
直列回路を例にしてコンデンサC1の電圧Vclと抵抗
Ra1の電圧VRIとの変化を詳しく説明する。のこぎ
り波電圧Vdのランプ(傾斜)係数をa、抵抗Rblの
両端電圧をV1=at、コンデンサC1及び抵抗Ra1
の値を01、R1、時間をtとすれば、Vcl、VRl
を次式で示すことができる。
VC1=at−aCI R1(1−e−t/C1Rl)
VR1=aCI R1(1−e  ”C1Rl)Vcl
とVRlとは、a t−VC1=VR1<17)関係に
あるので、まずVclの変化について説明すると、初め
はC1に電荷がたまっておらず、且つ電圧■1もO[V
lであるので、Vcl、VrlはO[Vl”I:”ある
、■1が直線的に上昇していくと、C1とRa1の回路
に電流が流れ始める。この電流により、Ra1には電圧
降下VR1が生じる。C1には電荷Q1がたまり始め、
Vclが生じる。VRIとVclは次第に大きくなって
いく。
しかし、vlの上昇開始直後は、Vlの絶対値が小さい
ので、電流が非常に小さく、C1には極めてゆっくりと
電荷Q1がたまっていく、シたがってVclは、Vlの
上昇速度よりも非常に遅い速度で一ヒ弄するので、Vc
lはほぼ零とみなせる値であり、はぼVR1=V1であ
って、VRlは、入力電圧V1と同程度の速度で上昇す
る。
時間の経過とともに、Vlが上昇し、電流も増大してい
く、同時に01には電荷Q1が蓄えられていく、電流が
増大するので、電荷Q1の増加する速度も大きくなって
いく、つまり、Vclは指数関数的に増大する。
Vclが増大すると、Ra1にかかる電圧Vr1は、V
r1=v1トハ言えなくなり、正確ニハ、VR1=V1
−Vclである。VRlとVclは時間とともに上昇す
る。VclはVlの上昇とともにいつまでも上昇するが
、VRIは一定値以上にはならずに飽和する。
そのとき電流も一定値となり、C1には、電荷Q1が一
定速度でたまり、Vclは一定速度で上昇する。この上
昇速度が入力電圧v1の上昇速度と等しくなる。
初段のダイオードDa1のカソード電位が第2段目のダ
イオードDa2をオンにするレベルに達成すると、第2
段目の単位回路に2において前段と同一の動作が繰返さ
れる。
点P1〜P3の電位Vp1〜Vp3が第4図(A)に示
すように順次に変化すると、各点P1〜P3とグランド
との間に負荷抵抗R[を介して接続された光電変換素子
S1〜S3が順次に駆動される。
即ち、光電変換素子S1〜S3が電気的に走査される。
第1図の回路において光電変換素子S1〜S3は一次元
的に配置されている。この光電変換素子S1〜S3で光
情報を読み取る時には、まず、ダイオードDa1〜Da
3の全部をオン状態にすることができ、かつP1〜P3
の全部の電位を飽和させることができる電圧を電圧源1
から発生させる。
なお、ダイオードDa1〜Da3の全部をオン状態にし
、かつ点P1〜P3の全部の電位を飽和状態にするため
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
、ダイオードDa1〜Da3の全部をオンにし、かつ点
P1〜P3の全部の電位を飽和させることができる。
ダイオードDa1〜Da3の全部がオン状態で、かつ点
P1〜P3の全部の電位が飽和している期間には、点P
1〜P3の電位Vp1〜Vp3によって各光電変換素子
S1〜S3が逆バイアスされ、第3図に等傷内に示すキ
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
Db1〜Db3の順方向電流が急峻に立上る点よりも前
の領域の電流によってこの等価キャパシタンスC5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
れる光信号が光電変換素子S1〜S3に入力されると、
光信号の有無及び大小に対応して光電変換素子S1〜S
3の等価キャパシタンスCsの充電電荷量が変化する。
即ち、光電変換素子S1〜S3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6等価キャパシタンスC3の放電の量
は光量によって変化する。光電変換素子S1〜S3に対
して光信号を与える方法は2つある。その1つは光電変
換素子S1〜S3に常に光信号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V
d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4図(A)に示すように時間と
共に直線的に増大すると、点PO〜P3に第4図(A)
に示すよう64位Vpl、VO2、VO2が得られ、こ
れによって光電変換素子S1〜S3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光電変換素子S1〜S3に
印加される。
この時、光電変換索子S1〜S3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″rjh電流が流れない、光電変換素子S1〜S3
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Db1〜Db3と負荷抵抗R1とを通って流れ
るので、負荷抵抗R[の電圧は充11流の有無によって
変化し、同時に出力端子2の電圧Voutも変化する。
又、走査開始時とそれ以降とではレベルが異なる。この
ため、負荷抵抗R[の電圧も傾斜電圧の増大につれて増
大する。しかし、結合コンデンサCで負荷抵抗R1の電
圧の交流成分を抽出すれば、光電変換素子S1〜S3の
光入力に対応した出力電圧VOUtを得ることができる
。第4図(B)には2つの光電変換素子S1.32に光
入力を与え、1つの光電変換素子S3に光入力を与えな
かった場合の出力を示す、この場合は、光電変換素子S
1、S2、S3が順次に走査されると、Sl、S2の走
査時には充電電流が流れるが、S3の走査時には充電電
流が流れない、これにより、光電変換素子S1〜S3に
おける空間的な光情報が時間軸上の電圧変化に変換され
る。
以上のように本実施例では光電変換素子S1〜S3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
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10
μmにすることが必要であった。
[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) 第1図に示したブロッキングダイオードDbl
〜Db3を省くことができる。この場合は、光電変換素
子S1〜S3を光導電素子にする。
(2) 光電変換素子S1〜S3の充電電流の読み取り
は、第5図の回路でも行うことができる。
第5図の回路では、第1図の負荷抵抗R1の位置にコン
デンサC[が接続されている。従って、第1図の光電変
換素子S1〜S3の充電電流は、このコンデンサC[を
通って流れる。この結果、コンデンサC1は光電変換素
子S1〜S3の充電電流に対応した充電状態になる。コ
ンデンサC1に並列に接続されたスイッチ3は光電変換
素子S1〜S3の走査に同期して周期的にオン状態にな
る。
これによって、コンデンサCtが周期的に放電状態とな
り、複数の光電変換素子S1〜S3の充電電流に対応し
た電圧がコンデンサC1から順次に得られる。コンデン
サC1の電圧は演算増幅器4を介して出力端子2に送ら
れる。
(3) 第1図及び第5図の出力端子2にサンプルホー
ルド回路又はピークホールド回路を接続することができ
る。
(4) 第5図のスイッチ3及び/又は出力端子2に接
続されるサンプルホールド回路又はピークホールド回路
を周期的に制御するための信号をクロックに基づいて作
ることができる。また、この周期的制御信号を電圧源1
の電流変化時点に基づいて作ること、又は第1の抵抗R
a1〜Ra3の下端を共通に接続し、この共通接続点と
電圧源1の下端(グランド)との間に接続した電流検出
器の出力電流の変化時点に基づいて作ること、又は第2
の抵抗Rb1〜Rb3の下端を共通に接続し、この共通
接続点とグランドとの間に接続した電流検出器の出力電
流の変化時点に基づいて作ることができる。
(5) を圧源1から発生するのこぎり波は第6図に示
すように時間と共に2次曲線的に変化するものであって
もよい。
(6) 実施例に従うイメージセンサの読取り画素を多
くすると、その分だけ駆動電圧Vdを高くしなければな
らない、従って、読取り画素数の最大を数十個程度にす
ることが望ましい、これよりも画素数を多くする場合に
はイメージセンサを複数個のブロックに別けて駆動すれ
ばよい。
第7図では第1図の単位回路に1〜に3に相当するn個
の単位回路がm個の回路ブロック81〜B2・・・・・
・Blに分割されている。各回路ブロック81〜Bnに
は、第1図の単位回路に1〜に3に相当するものを数個
へ一数十個含み、第1図のイメージセンサ回路から電圧
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〜Bl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B1〜Bnの出力端
子は増幅器A1〜Allを介して共通に接続されている
電圧源1aは第8図(A)に示すのこぎり波(三角波)
を繰返して発生する。マルチプレクサ10は第8図(B
)(C)に示すように、第8図(A)ののこぎり波を回
路ブロック81〜BINに分配する。各回路ブロックB
1〜Bnの各光電変換素子に対する光入力は第8図(D
>に示すように常に与える。
第9図及び第10図はイメージセンサの別の駆動方法を
示す、第9図においても、第7図と全く同様に、第1図
の単位回路に1〜に3に相当するn個の単位回路がm個
の回路ブロック81〜B11に分けられている。各回路
ブロック81〜BINは電圧源1にそれぞれ接続されて
いる。第9図の電圧源1は第1図のそれと同様に第10
図(A)に示すのこぎり波を発生する。のこぎり波は第
10図(B)(C)に示すように回路ブロック81〜B
nに同時に供給される。この結果、各回路ブロック81
〜B11で走査が同時に開始し、同時に出力が発生する
。各回路ブロック81〜BINの出力はメモリを含む信
号処理回路11に送られる。信号処理回路11は回路ブ
ロック81〜B11の出力を回路ブロック81〜Bnの
配列順番に対応するように共通の時間軸上に配置する。
なお、第9図のイメージセンサでは、第10図(D)に
示すように光電変換素子に対する光入力が駆動電圧Vd
が零の期間に与えられている。
(7) ダイオードDb1〜Db3のカソード端子に電
圧を印加してよい、即ちグランドを零ボルトとせずに、
任意の電圧にすることができる。
〈8) 第11図に示すように、第1図のコンデンサ0
1〜C3の代りに、等価容量として機能するダイオード
Dc1〜Dc3を逆方向接続してもよい、このダイオー
ドDc1〜Dc3の静電容量は光電変換素子S1〜S3
の静電容量よりも大きくする。
[発明の効果] 上述のように本発明によれば、ダイオードを使用した単
純な構成の走査装置を提供することができる。
【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図は第1図の電圧源から供給する電圧の波形図、 第3図は光電変換素子の等価回路図、 第4図は第1図の各部の電圧を示す波形図、第5図は光
電変換素子の出力回路の変形例を示す回路図、 第6図はのこぎり波の変形例を示す波形図、第7図は単
位回路の数が多い時の光電変換素子の駆動方式を原理的
に示すブロック図、第8図は第7図の各部の状態を示す
図、第9図は第7図と同様に単位回路の数が多い時の光
電変換素子の駆動方式を原理的に示すブロック図、 第10図は第9図の各部の状態を示す図、第11図は変
形例のイメージセンサを示す回路図である。 1・・・電圧源、2・・・出力端子、Da1〜Da3・
・・ダイオード、01〜C3・・・コンデンサ、Ra1
〜Ra3・・・第1の抵抗、Rb1〜Rb3・・・第2
の抵抗、s1〜S3・・・光電変換素子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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
    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ダイ
    オード(Da1〜Da3)が有し、且つそれぞれのダイ
    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、 それぞれがコンデンサ又はコンデンサとして機能するダ
    イオード(C1〜C3又はDc1〜Dc3)と第1の抵
    抗(Ra1〜Ra3)とを直列に接続した回路から成り
    、それぞれのダイオード(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
    されている複数の第2の直列回路と、 それぞれのダイオード(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の抵抗(Rb1〜Rb3)と、 それぞれの第1の抵抗(Ra1〜Ra3)に実質的に並
    列にそれぞれ接続されている複数の走査される回路素子
    (S1〜S3)と から成る走査回路装置。
JP1226811A 1989-08-31 1989-08-31 走査回路装置 Granted JPH0389670A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2520754A (en) * 2013-11-29 2015-06-03 Carlo Piccinini Party plate

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GB2520754A (en) * 2013-11-29 2015-06-03 Carlo Piccinini Party plate

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