JPH05215602A - Optical sensor and optical sensor unit using the same - Google Patents

Optical sensor and optical sensor unit using the same

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JPH05215602A
JPH05215602A JP4013031A JP1303192A JPH05215602A JP H05215602 A JPH05215602 A JP H05215602A JP 4013031 A JP4013031 A JP 4013031A JP 1303192 A JP1303192 A JP 1303192A JP H05215602 A JPH05215602 A JP H05215602A
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optical sensor
optical
sensor device
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Yoshio Tsuruta
芳雄 鶴田
Shotaro Yokoyama
章太郎 横山
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to sustain linear optoelectric conversion characteristics upto a low quantity of light region by converting photocurrent, delivered from an optoelectric converting means such as a photodiode, into a voltage by means of a differential amplifier and an integrating capacitor. CONSTITUTION:The optical sensor comprises a photodiode 1, an operational amplifier 2 having an inverted input receiving an output from the photodiode 1 and a non-inverted input receiving a voltage reference Vref, an integrating capacitor 3 connected in parallel with the operational amplifier 2 and connecting the output from the photodiode 1 with the output from the operational amplifier 2, a capacitor 4, and an output switch 5. In accordance with the quantity of light, the optoelectric converting means (photodiode 1) produces charges which are led to the input side of a differential amplifier circuit(circuit employing a CMOS) and then the charges are stored in the integrating capacitor 3 connected in parallel with the differential amplifier circuit. Consequently, a constant potential is kept at the input side of the differential amplifier circuit and the variation at the output side thereof is amplified and outputted therefrom.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリの原稿読
み取り装置などに用いられる光電変換素子を備えた半導
体装置(光センサー)に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device (optical sensor) equipped with a photoelectric conversion element used in a facsimile document reading device or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ファクシミリ等に用いられる原稿読み取
り装置の方式として、原稿からの映像を縮小結像して読
み取る縮小型と、原寸のままで読み取る密着型の2方式
がある。近年、装置の小型化が可能であること、および
光学系の調整が容易であることより、密着型の読み取り
装置の開発が盛んに行われている。そして、この装置に
用いられる光センサーとしては、アモルファス−シリコ
ン、CdS−Se等の薄膜を用いたものや、電荷結合デ
ィバイス(CCD)およびMOS型などのシリコン単結
晶を用いたものが一般的に採用されている。このうち、
シリコン単結晶を用いたものは、光電素子としてフォト
ダイオード、フォトトランジスタなどの高性能素子を用
いることができる。そして、フォトトランジスタを用い
たMOS方式の光センサーは、比較的安価で高性能を得
ることが可能であるため、実用化が進んでいる。
2. Description of the Related Art As a method of a document reading apparatus used for a facsimile or the like, there are two methods, a reduction type for reading an image from a document by forming a reduced image and a contact type for reading the original image in its original size. In recent years, a contact type reading device has been actively developed because the device can be downsized and the optical system can be easily adjusted. The optical sensor used in this device is generally one using a thin film of amorphous silicon, CdS-Se, or the like, or one using a charge coupled device (CCD) and a silicon single crystal such as a MOS type. Has been adopted. this house,
A high-performance element such as a photodiode or a phototransistor can be used as a photoelectric element in the case of using a silicon single crystal. A MOS type photosensor using a phototransistor is relatively inexpensive and can obtain high performance, and thus is being put to practical use.

【0003】図14に、フォトトランジスタを用いたM
OS方式の光センサーの回路構成を示してある。この装
置は、フォトトランジスタにより構成された複数のセン
サー20.1〜20.n、この各トランジスタのベース
コレクタ間容量22.1〜22.n、各センサーからの
信号を読み出すためのスイッチ21.1〜21.nおよ
び各センサーと出力部をリセットするリセットスイッチ
24により構成されている。このような回路において
は、先ず、リセットスイッチ24とスイッチ21.1〜
21.nがオンされ、各センサーがリセットされる。こ
の状態において、各センサーのベースコレクタ間容量2
2.1〜22.nは一定の電圧に逆バイアスされる。そ
して、スイッチ21.1〜21.nがオフとなり、セン
サー20.1〜20.nが光を検知すると、その光量に
応じて電荷が生じ、ベースコレクタ間容量22.1〜2
2.nに保持されている電荷が放電される。次に、各ス
イッチ21.1〜21.nが走査回路からの信号25に
従い、順次オン・オフされる。この際に、各ベースコレ
クタ間容量22.1〜22.nが再充電されるため、ベ
ース・エミッタ間に電流が流れる。そして、トランジス
タ作用によりエミッタ・コレクタ間に増幅率hfe倍され
た電流が流れる。このようにして、各センサーに検知さ
れた光は電流に変換され、増幅されて出力側に現れる。
FIG. 14 shows an M using a phototransistor.
The circuit configuration of the OS type optical sensor is shown. This device includes a plurality of sensors 20.1-20. n, the base-collector capacitances 22.1 to 22. n, switches 21.1 to 21. for reading out signals from each sensor. n and each sensor and a reset switch 24 for resetting the output section. In such a circuit, first, the reset switch 24 and the switches 21.1 to 21.1 are
21. n is turned on and each sensor is reset. In this state, the capacitance between the base and collector of each sensor is 2
2.1-22. n is reverse biased to a constant voltage. Then, the switches 21.1 to 21. n is turned off and the sensors 20.1-20. When n detects light, electric charges are generated according to the amount of light, and the base-collector capacitance 22.1 to 2
2. The electric charge held in n is discharged. Next, the switches 21.1 to 21. n is sequentially turned on / off according to the signal 25 from the scanning circuit. At this time, the base-collector capacitances 22.1 to 22. Since n is recharged, a current flows between the base and the emitter. Then, due to the action of the transistor, a current multiplied by the amplification factor h fe flows between the emitter and the collector. In this way, the light detected by each sensor is converted into a current, amplified, and appears on the output side.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のフォトトランジ
スタを用いた光センサー装置は、フォトトランジスタの
増幅作用により、高感度の出力を得ることが可能であ
る。しかしながら、フォトトランジスタは、図15に示
すような特性を持っており、出力する際にベース・エミ
ッタ間の電位差VBEが小さいと、ベース・エミッタ電流
BEが指数関数的に流れ難くなる。このため、センサー
の検知する光量の少ないときは、一定の読出時間(数1
00n秒〜数μ秒)に、ベースエミッタ間容量22で放
電された電荷に相当するベース・エミッタ間の電流が流
れない。この結果、図16のIX部に示すように、光量の
少ない領域において、光センサーの出力が急激に低下す
る。このため、光電変換特性の線形性がくずれてしま
い、高感度なセンサーを得ることが困難となっている。
The photosensor device using the above-mentioned phototransistor can obtain a highly sensitive output due to the amplifying action of the phototransistor. However, the phototransistor has the characteristics shown in FIG. 15, and when the potential difference V BE between the base and the emitter at the time of outputting is small, it becomes difficult for the base and emitter current I BE to flow exponentially. Therefore, when the amount of light detected by the sensor is small, a fixed read time (equation 1
In 00 nsec to several μsec), the current between the base and the emitter corresponding to the electric charge discharged by the capacitance 22 between the base and the emitter does not flow. As a result, the output of the optical sensor sharply decreases in the region where the amount of light is small, as shown in the area IX of FIG. For this reason, the linearity of the photoelectric conversion characteristic is lost, and it is difficult to obtain a highly sensitive sensor.

【0005】このような光センサー装置においては、読
出時間を長くすれば、光電変換特性の線形性を維持する
ことが可能であるが、原稿の読み取り時間が長くなるた
め、装置の高速化において障害となる。
In such an optical sensor device, it is possible to maintain the linearity of the photoelectric conversion characteristic by lengthening the reading time, but since the reading time of the original becomes long, there is a problem in increasing the speed of the device. Becomes

【0006】そこで、本発明の目的は、上記問題点に鑑
みて、短い読出時間で光量の小さい領域まで線形な光電
変換特性の維持された光センサーを実現することにあ
る。
Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to realize an optical sensor in which a linear photoelectric conversion characteristic is maintained in a region where the light amount is small in a short reading time.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の光センサーにおいては、光量に応じて電
荷を発生する光電変換手段を採用し、この電荷を一定時
間蓄積することよる電位変動を光量に応じた光出力電位
として用いるようにしている。そして、本発明に係る光
量に応じて電荷を発生する光電変換手段と、この電荷が
一定時間蓄積された電位変動を光出力電位として出力す
る積分手段と、この光出力電位を初期化する電位設定手
段とを有する光センサーにおいては、積分手段が、光電
変換手段の出力を入力として所定の基準電圧に対し作動
する差動増幅回路と、この差動増幅回路の入出力間に並
列に接続された積分容量とを備えていることを特徴とし
ている。この光電変換手段としては、フォトダイオード
を採用することができる。
In order to solve the above problems, the photosensor of the present invention employs photoelectric conversion means for generating electric charges according to the amount of light and accumulates the electric charges for a certain period of time. The potential fluctuation is used as the light output potential according to the light quantity. Then, a photoelectric conversion unit that generates electric charges according to the amount of light according to the present invention, an integration unit that outputs a potential fluctuation in which the electric charges are accumulated for a certain time as a light output potential, and a potential setting that initializes the light output potential. In the optical sensor having the means, the integrating means is connected in parallel between a differential amplifier circuit that operates with respect to a predetermined reference voltage using the output of the photoelectric conversion means as an input, and the input and output of the differential amplifier circuit. It is characterized by having an integration capacity. A photodiode can be used as the photoelectric conversion means.

【0008】また、差動増幅回路としては、CMOSを
用いた回路で構成でき、さらにこの差動増幅回路として
はCMOSにより構成された比較回路をであることが望
ましい。また、電位設定手段としては、差動増幅回路の
入出力間に並列に接続されたスイッチ回路を用いること
ができる。
Further, it is preferable that the differential amplifier circuit can be constructed by a circuit using CMOS, and that the differential amplifier circuit be a comparison circuit constructed by CMOS. As the potential setting means, a switch circuit connected in parallel between the input and output of the differential amplifier circuit can be used.

【0009】そして、複数の上記の光センサーと、光セ
ンサーからの光出力電位が順次入力されるバッファ回路
とを有する光センサー装置においては、このバッファ回
路に光出力電位がゲート電極に印加される出力用FET
を備えていることが望ましい。また、バッファ回路とし
て、光出力電位が入力される伝達容量と、この伝達容量
の出力に生ずる伝達電位を初期化する伝達電位初期化手
段とを備えていることも有効である。この伝達電位初期
化手段としては、光出力電位の初期化時に先立って伝達
電位を初期化する電位変換初期化手段を採用することが
望ましい。さらに、伝達電位初期化手段として、伝達電
位を出力用FETの閾値電位に初期化する閾値電位設定
手段を用いることも有効である。そして、この閾値電位
設定手段としては、出力用FETと同じ構成の電位設定
用FETを用いることができ、この電位設定用FETの
ドレインとゲート電極とが短絡して用いることが有効で
ある。
Then, in an optical sensor device having a plurality of the above-mentioned optical sensors and a buffer circuit to which the optical output potentials from the optical sensors are sequentially input, the optical output potential is applied to the gate electrode in the buffer circuit. FET for output
It is desirable to have. Further, it is also effective to provide, as the buffer circuit, a transmission capacitance to which the optical output potential is input, and a transmission potential initialization means for initializing the transmission potential generated at the output of this transmission capacitance. As the transfer potential initialization means, it is desirable to adopt potential conversion initialization means for initializing the transfer potential prior to the initialization of the light output potential. Further, it is also effective to use a threshold potential setting means for initializing the transmission potential to the threshold potential of the output FET as the transmission potential initialization means. As the threshold potential setting means, a potential setting FET having the same configuration as the output FET can be used, and it is effective to use the potential setting FET with the drain and gate electrode short-circuited.

【0010】また、出力用FETが設けられている場合
は、出力用FETの出力側の電位を初期化する出力電位
リセット手段を備えていることが有効であり、さらに、
出力用FETの出力端に、この出力電位リセット手段の
動作中の貫通電流を遮断するスイッチ手段を設置するこ
とが望ましい。
Further, when the output FET is provided, it is effective to provide an output potential reset means for initializing the potential on the output side of the output FET.
It is desirable to install switch means at the output end of the output FET for shutting off the through current during the operation of the output potential resetting means.

【0011】[0011]

【作用】本発明の光センサーにおいては、光電変換手段
により光量に応じて発生された電荷が積分手段として用
いられる差動増幅回路の入力側に導かれ、この差動増幅
回路と並列に接続されている積分容量に蓄積される。こ
のため、差動増幅回路の入力側の電位は一定で出力側の
電位が変化し、この変化が増幅されて差動増幅回路より
出力される。本発明の光センサーにおいては、上記のよ
うな積分手段を用いて光電変換手段からの信号を電圧変
換しているため、光量の少ない領域においても線形性の
保持された光電変換手段の採用が可能となる。さらに、
本発明のセンサーから信号が読み出されるときは、光電
変換手段からの電荷が積分容量に保持された状態で読み
出されるため、検知した光に対応する信号が破壊されな
い。
In the optical sensor of the present invention, the charges generated by the photoelectric conversion means according to the amount of light are guided to the input side of the differential amplifier circuit used as the integrating means and connected in parallel with the differential amplifier circuit. Is accumulated in the integrating capacitance. Therefore, the potential on the input side of the differential amplifier circuit is constant and the potential on the output side changes, and this change is amplified and output from the differential amplifier circuit. In the photosensor of the present invention, since the signal from the photoelectric conversion means is voltage-converted by using the integration means as described above, it is possible to adopt the photoelectric conversion means that maintains linearity even in a region where the amount of light is small. Becomes further,
When a signal is read from the sensor of the present invention, the signal from the photoelectric conversion means is read while being held in the integration capacitor, so that the signal corresponding to the detected light is not destroyed.

【0012】従って、本発明のセンサーから繰り返して
信号を読み出すことも可能となる。
Therefore, it is possible to repeatedly read out the signal from the sensor of the present invention.

【0013】また、本発明の光センサーからの出力電圧
は、積分容量の値に依存するので、センサーの感度の調
整が容易となる。さらに、差動増幅回路において、光電
変換手段からの電荷を電圧変化に変換しているため、各
光電変換手段固有の接合容量の偏差あるいは個々の配線
容量の偏差に起因するセンサー出力への影響が抑制され
る。
Further, since the output voltage from the optical sensor of the present invention depends on the value of the integrated capacitance, the sensitivity of the sensor can be easily adjusted. Furthermore, in the differential amplifier circuit, since the charge from the photoelectric conversion means is converted into a voltage change, the influence on the sensor output due to the deviation of the junction capacitance unique to each photoelectric conversion means or the deviation of the individual wiring capacitance is affected. Suppressed.

【0014】このような光センサーを複数用いることに
より、ファクシミリなどに用いられる線型性に優れた光
センサー装置を構成することが可能となる。そして、光
センサーからの光出力電位が順次入力されるバッファ回
路においては、この光出力電位がゲート電極に印加され
る出力用FETを採用することにより、ソースフォロワ
が構成される。
By using a plurality of such optical sensors, it becomes possible to construct an optical sensor device having excellent linearity which is used in a facsimile or the like. Then, in the buffer circuit to which the optical output potential from the optical sensor is sequentially input, the source follower is configured by using the output FET in which the optical output potential is applied to the gate electrode.

【0015】また、このような差動増幅回路の採用され
た光センサーを複数用いる光センサー装置においては、
差動増幅器固有のオフセット電位の影響を排除すること
により、より高精度の情報を得ることができる。このた
めには、各光センサーの出力側に伝達容量を挿入しても
良いが、光センサーからの光出力電位の順次入力される
バッファ回路に伝達容量を設置することにより、装置の
簡略化が図られる。さらに、この伝達容量を各光センサ
ーの光出力電位の初期化に先立って初期化しておくこと
により、各光センサーの光出力電位を初期化する電位変
動を伝達することが可能となる。このため、光センサー
からは光量が少ないときに高レベルの光出力電位が出力
されるが、この伝達容量によりこの極性が変換され、光
量が多いときに高レベルの電位となる伝達電位が出力さ
れる。従って、この伝達容量を用いることにより、本発
明に係る光センサー装置からの出力がさらに高精度なも
のとなると同時に、従来からの光センサー装置と同様の
特性で出力することが可能となる。また、出力用FET
を用いたソースフォロワを採用している場合は、伝達容
量からの伝達電位を出力FETの閾値電位に初期設定す
ることにより、出力FETの出力可能電位差を有効に用
いることが可能となる。
Further, in an optical sensor device using a plurality of optical sensors adopting such a differential amplifier circuit,
By eliminating the effect of the offset potential peculiar to the differential amplifier, more accurate information can be obtained. For this purpose, a transmission capacitance may be inserted on the output side of each optical sensor, but by installing the transmission capacitance in the buffer circuit to which the optical output potential from the optical sensor is sequentially input, the device can be simplified. Planned. Furthermore, by initializing the transfer capacitance prior to the initialization of the light output potential of each photosensor, it is possible to transfer the potential fluctuation that initializes the light output potential of each photosensor. Therefore, the optical sensor outputs a high-level optical output potential when the amount of light is small, but this polarity is converted by this transfer capacitance, and a transfer potential that becomes a high-level potential is output when the amount of light is large. It Therefore, by using this transfer capacitance, the output from the optical sensor device according to the present invention can be more highly accurate, and at the same time, it can be output with the same characteristics as the conventional optical sensor device. Also, the output FET
When the source follower using is used, the output potential difference of the output FET can be effectively used by initially setting the transmission potential from the transmission capacitance to the threshold potential of the output FET.

【0016】また、作動増幅器の負荷を低減するため
に、出力用FETをソースフォロワとして採用する場合
は、出力用FETの出力端の電位を各光センサーからの
出力を伝達した後にリセットすることにより、他の光セ
ンサーからの出力との混同が避けられる。そして、この
リセットの際に、出力用FETに印加される光出力電位
あるいは伝達電位を貫通電流が流れない閾値以下として
も良いが、出力用FETの出力端に、リセット時の貫通
電流を防止するスイッチ手段を設置することにより、出
力用FETに印加される電流経路を再充電する時間を短
縮することが可能となるので、高速動作が可能となる。
When the output FET is used as a source follower in order to reduce the load on the operational amplifier, the potential at the output end of the output FET is reset after transmitting the output from each optical sensor. , Confusion with the output from other optical sensors is avoided. Then, at the time of this reset, the optical output potential or the transmission potential applied to the output FET may be set to be equal to or lower than a threshold value at which the through current does not flow, but the through current at the output end of the output FET is prevented at the time of reset. By installing the switch means, it is possible to shorten the time for recharging the current path applied to the output FET, so that high speed operation becomes possible.

【0017】[0017]

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1に、本発明の実施例に係る光センサー
装置の回路構成を示してある。本例のセンサー装置は、
n個の光センサー10.1〜10.nで構成されてお
り、個々の光センサー10は、フォトダイオード1、こ
のフォトダイオード1の出力が反転入力に入力され、基
準電圧Vrefが非反転入力に入力されるオペアンプ
2、オペアンプ2と並列に接続され、フォトダイオード
1の出力とオペアンプ2の出力を接続する積分容量3並
びにリセットスイッチ6、およびオペアンプ2の出力に
接続されたコンデンサー4並びに出力スイッチ5により
構成されている。これらの光センサー10.1〜10.
nは並列に接続されており、各センサーの出力スイッチ
5.1〜5.nは、各センサーからの出力をリセットす
るリセットスイッチ7を経て、バッファ回路11のソー
スフォロワとして用いられているnチャンネルMOS8
のゲート8Gに接続されている。そして、このソースフ
ォロワの出力は、出力リセットスイッチ9を経て外部回
路12に接続されている。本例の各スイッチ5.1〜
n、6.1〜n、7、および9は、走査回路13の信号
により駆動される。
FIG. 1 shows a circuit configuration of an optical sensor device according to an embodiment of the present invention. The sensor device of this example is
n optical sensors 10.1 to 10. Each optical sensor 10 is connected in parallel with the photodiode 1, the operational amplifier 2 and the operational amplifier 2 to which the output of the photodiode 1 is input to the inverting input, and the reference voltage Vref is input to the non-inverting input. It is composed of an integrating capacitor 3 and a reset switch 6 which are connected to each other and which connect the output of the photodiode 1 and the output of the operational amplifier 2, and a capacitor 4 and an output switch 5 which are connected to the output of the operational amplifier 2. These optical sensors 10.1 to 10.
n are connected in parallel, and the output switches 5.1-5. n is an n-channel MOS 8 used as a source follower of the buffer circuit 11 via a reset switch 7 that resets the output from each sensor.
Is connected to the gate 8G. The output of the source follower is connected to the external circuit 12 via the output reset switch 9. Each switch 5.1 of this example
n, 6.1 to n, 7, and 9 are driven by signals from the scanning circuit 13.

【0019】図2に、この光センサー装置の動作を説明
するタイミングチャートを示してある。本例の装置にお
いては、ソースフォロワ8のゲート入力8Gに接続され
たリセットスイッチ7と、ソースフォロワ8の出力8O
に接続されたリセットスイッチ9の他端はそれぞれ接地
されており、これらのスイッチ7、9は時間間隔T0で
オン・オフを繰り返す。これらのスイッチ7、9がオフ
状態のときは、各センサーからの出力がゲート8Gに印
加され、これに基づいた電位が出力8Oから外部回路に
出力される。なお、オン・オフを繰り返す時間が等しい
場合に限らず、各時間間隔を適宜設定しても勿論良い。
FIG. 2 shows a timing chart for explaining the operation of this optical sensor device. In the device of this example, the reset switch 7 connected to the gate input 8G of the source follower 8 and the output 8O of the source follower 8.
The other end of the reset switch 9 connected to is grounded, and these switches 7 and 9 are repeatedly turned on and off at time intervals T0. When these switches 7 and 9 are off, the output from each sensor is applied to the gate 8G, and the potential based on this is output from the output 8O to the external circuit. Note that the time intervals of repeating on / off are not limited to the same time, and each time interval may of course be set appropriately.

【0020】また、センサー10の出力スイッチ5は、
時間T0間だけオンとなり、この動作を時間間隔T1を
1サイクルとして繰り返す。出力スイッチ5がオンとな
っているときに、センサーの出力がソースフォロワ8に
供給される。従って、各センサーの出力スイッチ5.1
〜5.nは各々時間2×T0づつ遅れてオン・オフを行
う。すなわち、センサー10.1の出力スイッチ5.1
がオンした2×T0時間後に、センサー10.2の出力
スイッチ5.2がオンとなる。
The output switch 5 of the sensor 10 is
It is turned on only for the time T0, and this operation is repeated with the time interval T1 as one cycle. The output of the sensor is supplied to the source follower 8 when the output switch 5 is turned on. Therefore, the output switch 5.1 of each sensor
~ 5. n is turned on and off with a delay of 2 × T0 each. That is, the output switch 5.1 of the sensor 10.1.
The output switch 5.2 of the sensor 10.2 is turned on 2 × T0 hours after the switch is turned on.

【0021】センサー10のリセットスイッチ6は、時
間T2間オンとなり、この動作を出力スイッチ5と同様
に、時間T1を1サイクルとして繰り返す。各センサー
10.1〜nのリセットスイッチ6.1〜nの動作のタ
イミングは、上記にて説明した出力スイッチ5.1〜n
と同様である。
The reset switch 6 of the sensor 10 is turned on for the time T2, and this operation is repeated with the time T1 as one cycle, like the output switch 5. The operation timings of the reset switches 6.1 to n of the respective sensors 10.1 to n are the same as those of the output switches 5.1 to n described above.
Is the same as.

【0022】このような動作を繰り返す本例の各センサ
ーの状態は、先ず、時刻t1にオンとなったリセットス
イッチ6.1により、オペアンプ2.1の入力と出力が
短絡されて、入力電位Vinは、オペアンプ2の出力電
位Voutと同値となり、非反転入力に入力されている
基準電位Vrefにリセットされる。すなわち、このオ
ペアンプ2の入出力の各電位について以下の関係が成立
する。
The state of each sensor of this example that repeats such an operation is as follows. First, the input and output of the operational amplifier 2.1 are short-circuited by the reset switch 6.1 turned on at the time t1, and the input potential Vin Has the same value as the output potential Vout of the operational amplifier 2 and is reset to the reference potential Vref input to the non-inverting input. That is, the following relationship holds for each input / output potential of the operational amplifier 2.

【0023】 Vin = Vout ・・・(1) Vout=A(Vref−Vin) ・・・(2) (1)および(2)式より Vin =Vref(1/(1+1/A)) ・・・(3) ここで、Aはオペアンプ2の増幅率であり、増幅率Aが
1より非常に大きい場合は、VinおよびVoutはV
refに初期設定される。
Vin = Vout (1) Vout = A (Vref−Vin) (2) From Equations (1) and (2) Vin = Vref (1 / (1 + 1 / A)) (3) Here, A is the amplification factor of the operational amplifier 2, and when the amplification factor A is much larger than 1, Vin and Vout are V
Initialized to ref.

【0024】時刻t2に、リセットスイッチ6.1がオ
フとなると、オペアンプ2.1において蓄積動作が開始
される。すなわち、フォトダイオード1.1が光を検知
すると、電荷が発生するため、この電荷が積分容量3.
1に蓄積される。従って、VinとVoutとにΔVの
電位差が生ずる。この状態は、出力スイッチが時刻t3
においてオンするまでの時間Tstの間継続し、この間
フォトダイオード1.1より光量に応じて電流Ipが流
れたとすると、ΔVは以下の式で表される。
At time t2, when the reset switch 6.1 is turned off, the operational amplifier 2.1 starts the accumulation operation. That is, when the photodiode 1.1 detects light, electric charge is generated, so that the electric charge is generated by the integration capacitor 3.
Accumulated in 1. Therefore, a potential difference of ΔV occurs between Vin and Vout. In this state, the output switch is at time t3.
If the current Ip flows from the photodiode 1.1 according to the amount of light during the time Tst until turning on, the ΔV is represented by the following equation.

【0025】 ΔV=Vin−Vout=Ip×Tst/C ・・・(4) ここで、Cは積分容量3.1の容量値である。この状態
におけるVinおよびVoutは、(2)および(4)
式より以下の通り表される。
ΔV = Vin−Vout = Ip × Tst / C (4) Here, C is the capacitance value of the integral capacitance 3.1. Vin and Vout in this state are (2) and (4)
It is expressed as follows from the formula.

【0026】 Vout=(Vref−ΔV)/(1+1/A) ・・・(5) Vin =Vref−(Vref−ΔV)/(A+1)・・(6) ここで、増幅率Aが1より非常に大きい場合は、 Vout = Vref−ΔV ・・・(7) Vin = Vref ・・・(8) となる。すなわち、フォトダイオード1.1よりの光量
に応じた電流Ipにより、オペアンプの出力電位Vou
tは、Ip×Tst/Cだけ降下し、入力電位Vin
は、Vrefに保たれることが判る。
Vout = (Vref−ΔV) / (1 + 1 / A) (5) Vin = Vref− (Vref−ΔV) / (A + 1) ·· (6) where the amplification factor A is greater than 1. When it is large, Vout = Vref−ΔV (7) Vin = Vref (8) That is, the output potential Vou of the operational amplifier is changed by the current Ip corresponding to the amount of light from the photodiode 1.1.
t decreases by Ip × Tst / C, and the input potential Vin
Is found to be held at Vref.

【0027】時刻t3に出力スイッチ5.1がオンとな
ると、オペアンプ2.1から上記の出力電位Voutが
出力される。このように、オペアンプ2.1からは、光
量に応じた電流Ipの電圧変換された電位が出力され、
この電位Voutがソースフォロワ8のゲート8Gに印
加される。この際、リセットスイッチ7および9はオフ
となっている。バッファ回路11は、オペアンプ2の負
荷を低減するためのものであり、ソースフォロワとし
て、nチャンネル型のFETが用いられている。
When the output switch 5.1 is turned on at time t3, the operational amplifier 2.1 outputs the above-mentioned output potential Vout. In this way, the operational amplifier 2.1 outputs the voltage-converted potential of the current Ip according to the amount of light,
This potential Vout is applied to the gate 8G of the source follower 8. At this time, the reset switches 7 and 9 are off. The buffer circuit 11 is for reducing the load of the operational amplifier 2, and an n-channel type FET is used as a source follower.

【0028】この回路11においては、ゲート電位に出
力8Oであるソース電位が追従するため、ゲート8Gに
印加される各光センサー10.1〜nの出力に応じた電
位が出力される。図2にはソースフォロワの出力8Oの
例として、容量が負荷の場合の出力波形を示してある。
なお、各センサー10.1〜nの出力には、オペアンプ
2.1〜nの負荷を低減するために、ソースフォロワ8
のゲート容量に対応する容量4.1〜nが接続されてお
り、その他端は接地されている。
In this circuit 11, since the source potential, which is the output 8O, follows the gate potential, a potential corresponding to the output of each photosensor 10.1 to n applied to the gate 8G is output. FIG. 2 shows an output waveform when the capacitance is a load, as an example of the output 8O of the source follower.
In addition, in order to reduce the load of the operational amplifiers 2.1 to n, the output of each sensor 10.1 to n has a source follower 8
Capacitances 4.1 to n corresponding to the gate capacity of are connected, and the other end is grounded.

【0029】時刻t4において、リセットスイッチ7お
よび9がオンとなり、出力スイッチ5.1がオフとな
る。このため、ソースフォロワのゲート電位およびソー
ス電位は接地電位にリセットされる。次いで、時刻t
1’において、光センサー10.1ではリセットスイッ
チ6.1がオンとなり、新たなサイクルが開始される。
一方、次の光センサー10.2においては、出力スイッ
チ5.2がオンとなり、ソースフォロワ8の各リセット
スイッチ7、9がオフとなっているので、光センサー1
0.2の出力がゲート8Gに印加され、センサー10.
2の検知した光量に比例する電位が出力される。
At time t4, the reset switches 7 and 9 are turned on and the output switch 5.1 is turned off. Therefore, the gate potential and the source potential of the source follower are reset to the ground potential. Then, time t
In 1 ', the reset switch 6.1 is turned on in the optical sensor 10.1, and a new cycle is started.
On the other hand, in the next optical sensor 10.2, the output switch 5.2 is turned on and the reset switches 7 and 9 of the source follower 8 are turned off.
The output of 0.2 is applied to the gate 8G and the sensor 10.
An electric potential proportional to the detected light amount of 2 is output.

【0030】図3に本装置の光電変換特性を示してあ
る。本例の装置においては、光量が0のときは電流Ip
は0であるので、この時の電位V0はVrefからソー
スフォロアでの電圧降下分Vthを引いた値となる。光
量が増加すると、電流Ipが増加するので、本例の光セ
ンサーからの出力電位は光量と比例して減少する。そし
て、オペアンプの正常動作の範囲から決定される下限値
L に到るまで光量に応じた線形性が確保される。この
ように、本例の光センサーにおいては、従来のフォトト
ランジスタを用いた光センサーでは、線形性を確保する
ことが困難であった弱い光量の領域であっても線形性が
確保できる。また、光量の少ない領域においても応答時
間に差はなく、短い読み取り時間で作動できる。さら
に、一般に、電位V0と下限値VL の差は2V程度であ
るため、十分なダイナミックレンジを確保することがで
きる。
FIG. 3 shows the photoelectric conversion characteristics of this device. In the device of this example, when the light intensity is 0, the current Ip
Is 0, the potential V0 at this time is a value obtained by subtracting the voltage drop Vth at the source follower from Vref. Since the current Ip increases as the light amount increases, the output potential from the photosensor of this example decreases in proportion to the light amount. Then, the linearity according to the light amount is secured until the lower limit value VL determined from the normal operation range of the operational amplifier is reached. As described above, in the optical sensor of this example, linearity can be secured even in a weak light amount region where it was difficult to secure linearity in the conventional optical sensor using the phototransistor. Further, even in a region where the amount of light is small, there is no difference in response time, and it is possible to operate in a short reading time. Further, in general, since the difference between the potential V0 and the lower limit value V L is about 2V, a sufficient dynamic range can be secured.

【0031】図4に、本発明の光センサーの光電変換特
性を変化させたようすを示してある。本発明のセンサー
の出力電位は、積分容量に反比例するので、積分容量の
値を変化させることにより、センサーの感度の調整を容
易に行うことができる。このため、用途の応じた感度の
光センサー装置を安価に提供することができる。
FIG. 4 shows how the photoelectric conversion characteristics of the optical sensor of the present invention are changed. Since the output potential of the sensor of the present invention is inversely proportional to the integral capacitance, the sensitivity of the sensor can be easily adjusted by changing the value of the integral capacitance. Therefore, it is possible to inexpensively provide an optical sensor device having sensitivity according to the application.

【0032】さらに、フォトダイオードからの光電流を
積分容量に蓄積した後、オペアンプから出力電圧として
出力するため、フォトダイオードの接合容量のばらつ
き、あるいはダイオードからオペアンプに至るまでの配
線容量のばらつきなどに起因する個々の光センサーの特
性に出力側が影響されない。また、フォトダイオードに
印加されている電位は一定に保たれているので、光によ
り発生した電流は、全て積分容量に蓄えられる。従っ
て、出力として常にフォトダイオードの光電流に比例し
た電位差が得られるので、読み取り装置の読み取り位置
による感度のばらつきなどの不具合を抑制することがで
きる。
Further, since the photocurrent from the photodiode is accumulated in the integrating capacitance and then output as an output voltage from the operational amplifier, variations in the junction capacitance of the photodiode or variations in the wiring capacitance from the diode to the operational amplifier are caused. The output side is not affected by the resulting characteristics of the individual photosensors. Further, since the potential applied to the photodiode is kept constant, all the current generated by light is stored in the integrating capacitor. Therefore, since a potential difference proportional to the photocurrent of the photodiode is always obtained as an output, it is possible to suppress problems such as variations in sensitivity depending on the reading position of the reading device.

【0033】図5に、本例の光センサーに用いられてい
るオペアンプをCMOSを用いて構成した1例を示して
ある。図5に示している回路は、CMOSを用いたコン
パレータであって、電源電位VDDと接地電位との間に、
電流ミラー回路を構成するようにpチャンネルMOS1
10、111およびnチャンネルMOS112、113
を並列に設置するようにしている。この両者が接続され
た後に、nチャンネルMOS114を設置して電位V
LMT を入力して定電流源としている。そして、nチャン
ネルMOS112および113のゲートには、それぞれ
入力電位Vinおよび基準電位Vrefを印加し、出力
電位VoutをpチャンネルMOS110とnチャンネ
ルMOS112との間から取るようにしている。
FIG. 5 shows an example in which the operational amplifier used in the optical sensor of this example is constituted by using CMOS. The circuit shown in FIG. 5 is a CMOS-based comparator, and is provided between the power supply potential V DD and the ground potential.
P-channel MOS1 to form a current mirror circuit
10, 111 and n-channel MOS 112, 113
Are installed in parallel. After the two are connected, the n-channel MOS 114 is installed to set the potential V
LMT is input to make it a constant current source. The input potential Vin and the reference potential Vref are applied to the gates of the n-channel MOSs 112 and 113, respectively, and the output potential Vout is taken from between the p-channel MOS 110 and the n-channel MOS 112.

【0034】図6に上記のコンパレータの入出力特性を
示してある。本例の光センサー装置においては、蓄積時
間Tstが0.1m秒〜10秒程度の積分回路として使
用するため、バイポーラ素子を用いた高速のオペアンプ
である必要はなく、上述したような回路構成のコンパレ
ータで十分な特性を得ることが可能である。従って、本
例のセンサー装置を安価に製造することが可能である。
FIG. 6 shows the input / output characteristics of the above comparator. Since the photosensor device of this example is used as an integrating circuit having a storage time Tst of about 0.1 msec to 10 sec, it does not need to be a high-speed operational amplifier using a bipolar element and has the circuit configuration as described above. It is possible to obtain sufficient characteristics with a comparator. Therefore, the sensor device of this example can be manufactured at low cost.

【0035】上記のオペアンプに加え、リセットスイッ
チ等も全てMOSトランジスタで構成することが可能で
あり、フォトダイオードも含め、本例の光センサー装置
を1つの半導体基板上に構成することができる。このた
め、従来のフォトトランジスタを用いた光センサーと同
様に各種装置に組み込むことが可能である。
In addition to the operational amplifier described above, the reset switch and the like can all be composed of MOS transistors, and the photosensor device of this example including the photodiode can be composed on one semiconductor substrate. For this reason, it can be incorporated in various devices like a conventional photosensor using a phototransistor.

【0036】〔実施例2〕図7に、本実施例に係る光セ
ンサー装置の回路構成を示してある。本例のセンサー装
置も、n個のフォトダイオード1からなる光センサー1
0.1〜10.nで構成されている。個々の光センサー
10においても、実施例1と同様に、フォトダイオード
1、このフォトダイオード1の出力が入力されるオペア
ンプ2、さらにオペアンプ2と並列に接続された積分容
量3並びにリセットスイッチ6等から構成されている。
これらの構成の内、実施例1と共通する部分において
は、同じ符号を付し、説明を省略する。本例の光センサ
ー装置は、各光センサー10.1〜10.nの出力が順
次入力されるバッファ回路11において、各光センサー
からの出力が導入される部分に伝達用の伝達容量30が
挿入されている。すなわち、各センサー10.1〜1
0.nからの出力電位は、各センサーの出力スイッチ
5.1〜5.nにより選択され、伝達容量30の入力側
30aに印加される。
[Embodiment 2] FIG. 7 shows a circuit configuration of an optical sensor device according to the present embodiment. The sensor device of this example is also an optical sensor 1 including n photodiodes 1.
0.1-10. n. Also in each of the optical sensors 10, as in the first embodiment, from the photodiode 1, the operational amplifier 2 to which the output of the photodiode 1 is input, the integration capacitance 3 and the reset switch 6 connected in parallel with the operational amplifier 2, and the like. It is configured.
Of these configurations, those parts that are common to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The optical sensor device according to the present example includes the optical sensors 10.1 to 10. In the buffer circuit 11 to which n outputs are sequentially input, a transmission capacitance 30 for transmission is inserted in a portion where the output from each photosensor is introduced. That is, each sensor 10.1-1
0. The output potential from n is the output switch of each sensor 5.1-5. It is selected by n and applied to the input side 30a of the transfer capacitor 30.

【0037】この結果伝達容量30の出力側30bに現
れた伝達電位が、バッファ回路11のソースフォロワと
して用いられているnチャンネルMOS8のゲート8G
に印加されるようになっている。さらに、出力側30b
とゲート8Gとの間には、出力側30bの電位を初期化
するリセットスイッチ7の一端が接続されている。そし
て、このリセットスイッチ7の他端には、ソースフォロ
ワであるMOS8と同様の構成のnチャンネルMOS3
1が接続されている。さらに、このMOS31のゲート
電極31gとドレイン31dが短絡されているので、リ
セットスイッチ7により、出力側30bの電位は、MO
S31の閾値電位Vth、すなわち、ソースフォロワ8
の閾値電位Vthに設定されるようになっている。
As a result, the transfer potential appearing on the output side 30b of the transfer capacitor 30 is the gate 8G of the n-channel MOS 8 used as the source follower of the buffer circuit 11.
Is applied to. Furthermore, the output side 30b
Between the gate and the gate 8G, one end of the reset switch 7 for initializing the potential of the output side 30b is connected. Then, at the other end of the reset switch 7, an n-channel MOS 3 having the same structure as the MOS 8 which is a source follower is formed.
1 is connected. Further, since the gate electrode 31g and the drain 31d of the MOS 31 are short-circuited, the reset switch 7 causes the potential of the output side 30b to be MO.
The threshold potential Vth of S31, that is, the source follower 8
Is set to the threshold potential Vth.

【0038】実施例1において説明したように、フォト
ダイオード1、オペアンプ2、積分容量3並びにリセッ
トスイッチ6を用いた光センサー10を採用することに
より、線型性の確保された、感度の良い光センサー装置
を実現することができる。このオペアンプ2には、個々
に微小なオフセット電位を有していることが一般的であ
る。従って、光量の少ない領域において、これらの微小
なオフセット電位により、個々の光センサーからの出力
電位のばらつきことがある。このため、高品位で高精度
な画像データを得るためには、このオフセット電位の影
響を除去することが望ましい。すなわち、図9に示すよ
うに、個々のオペアンプ特有のオフセット電位Vofに
より、オペアンプの非反転入力に基準電位Vrefを入
力しても、光センサーのリセットされた初期電位Vin
tは以下のようになる。
As described in the first embodiment, by adopting the optical sensor 10 using the photodiode 1, the operational amplifier 2, the integrating capacitor 3 and the reset switch 6, the linear type is ensured and the optical sensor has high sensitivity. The device can be realized. The operational amplifier 2 generally has a minute offset potential. Therefore, in a region where the amount of light is small, the output potentials from the individual photosensors may vary due to these minute offset potentials. Therefore, in order to obtain high-quality and highly accurate image data, it is desirable to remove the influence of this offset potential. That is, as shown in FIG. 9, even if the reference potential Vref is input to the non-inverting input of the operational amplifier by the offset potential Vof peculiar to each operational amplifier, the reset initial potential Vin of the optical sensor is set.
t is as follows.

【0039】 Vint = Vref+Vof ・・・(11) 従って、式(7)に示した光センサーからの出力電位V
outは、 Vout = Vref+Vof−ΔV ・・・(12) となり、Vofだけシフトした電位が出力される。この
Vofは微小であるが、個々のオペアンプに固有のもの
であり、個々の光センサーからの出力のばらつきとして
現れるのである。従って、このオフセット電位Vofを
除去することにより、微小な光量領域まで線型性の確保
され、さらに高精度の光センサー装置を実現することが
できるのである。
Vint = Vref + Vof (11) Therefore, the output potential V from the optical sensor shown in equation (7)
out becomes Vout = Vref + Vof−ΔV (12), and the potential shifted by Vof is output. Although this Vof is minute, it is unique to each operational amplifier and appears as a variation in the output from each optical sensor. Therefore, by removing the offset potential Vof, the linearity can be ensured even in a minute light amount region, and an optical sensor device with higher accuracy can be realized.

【0040】このため、本装置においては、バッファ回
路11に伝達容量30を挿入し、この伝達容量30を用
いて各光センサー10.1〜10.nのオフセット電位
Vof.1〜Vof.nがキャンセルできるようにして
いる。さらに、本装置においては、各光センサー10.
1〜10.nの初期化時の電位変動を伝達容量30を介
して得ることにより、光量を比例した電位をバッファ回
路11から外部回路に出力できるようにしている。この
ため、本例の装置は、従来の光センサー装置と同様に、
光量が大きいときに電位の高い信号を出力できるので、
より使いやすい装置となっている。
Therefore, in this device, the transmission capacitance 30 is inserted in the buffer circuit 11, and the transmission capacitance 30 is used to detect each of the optical sensors 10.1 to 10. n offset potential Vof. 1-Vof. n can be canceled. Further, in this device, each optical sensor 10.
1-10. By obtaining the potential fluctuation at the time of initialization of n through the transmission capacitor 30, the potential proportional to the light amount can be output from the buffer circuit 11 to the external circuit. Therefore, the device of this example, like the conventional optical sensor device,
Since a signal with a high potential can be output when the amount of light is large,
The device is easier to use.

【0041】次に、図8のタイミングチャートに基づ
き、本装置の各部の動作を説明する。
Next, the operation of each part of this apparatus will be described based on the timing chart of FIG.

【0042】本例の装置においても、実施例1と同様に
スイッチ7、9は時間間隔T0のパルスによりオン・オ
フを繰り返す。従って、これらのスイッチ7、9がオフ
状態のときは、各センサーからの出力が伝達容量30を
介してゲート8Gに印加され、これに基づいた電位が出
力8Oから外部回路に出力される。なお、オン・オフを
繰り返す時間が等しい場合に限らず、各時間間隔を適宜
設定しても良いことは実施例1と同様である。また、各
光センサーの出力スイッチ5およびリセットスイッチ6
が時間T1を周期として駆動されることも実施例1と同
様である。本装置においては、光センサー10.1〜1
0.nの初期化時の電位変化をバッファ回路11に伝達
するため、先ず、出力スイッチ5がオンとなる。そし
て、伝達容量30の入力側30aの電位を各光センサー
10.1〜10.nにおいて光量が電圧変換された値に
初期設定する。そして、時間T0後、出力スイッチ5を
オン状態に保持したままリセットスイッチ6を時間T0
間オンとし、光センサーの出力電位を初期設定する。こ
れと同時に、伝達容量の入力側30aの電位が光量の電
圧変換分だけ上昇する。その後、すなわち、出力スイッ
チ5がオンしてから時間T0×2経過した後に出力スイ
ッチ5をオフとし、光センサーは光量の測定を再開し、
バッファ回路には次の光センサーを接続する。
Also in the apparatus of this embodiment, the switches 7 and 9 are repeatedly turned on and off by the pulse at the time interval T0 as in the first embodiment. Therefore, when the switches 7 and 9 are in the off state, the output from each sensor is applied to the gate 8G via the transmission capacitance 30, and the potential based on this is output from the output 8O to the external circuit. Note that, as in the first embodiment, the time intervals may be set as appropriate without being limited to the case where the times of repeating on / off are the same. In addition, the output switch 5 and the reset switch 6 of each optical sensor
Is driven in a cycle of time T1 as in the first embodiment. In this device, optical sensors 10.1-1
0. Since the potential change at the time of initialization of n is transmitted to the buffer circuit 11, first, the output switch 5 is turned on. Then, the potential of the input side 30a of the transmission capacitance 30 is set to the respective optical sensors 10.1 to 10. At n, the light quantity is initialized to a value converted by voltage. Then, after the time T0, the reset switch 6 is set to the time T0 while keeping the output switch 5 in the ON state.
It is turned on for a while and the output potential of the optical sensor is initialized. At the same time, the potential on the input side 30a of the transfer capacitance increases by the amount of voltage conversion of the light amount. After that, that is, after the time T0 × 2 has elapsed since the output switch 5 was turned on, the output switch 5 is turned off, and the optical sensor restarts the measurement of the light amount,
The following optical sensor is connected to the buffer circuit.

【0043】これらの動作を時刻を追って説明する。時
刻t11において、出力スイッチ5.1がオンすること
により、光センサー10.1が選択される。この時刻t
11において、光センサー10.1の出力電位Vou
t.1は(12)式より以下の通りとなる。
These operations will be described with time. At time t11, the optical switch 10.1 is selected by turning on the output switch 5.1. This time t
11, the output potential Vou of the optical sensor 10.1
t. 1 is as follows from the expression (12).

【0044】 Vout.1= Vref+Vof.1−ΔV1 ・・・(13) ここでVof.1は、光センサー10.1固有のオフセ
ット電位であり、ΔV1は、式(4)に示す光センサー
10.1の感知した光量が電位変換された値である。そ
して、出力スイッチ5.1がオンとなっているので、伝
達容量30の入力側30aの電位は、Vout.1に設
定される。一方、伝達容量30の出力側30bの電位
は、リセットスイッチ7がオンとなっているので、MO
S31を介してソースフォロワ8の閾値電位Vthに設
定される。
Vout. 1 = Vref + Vof. 1-ΔV1 (13) Here, Vof. 1 is an offset potential peculiar to the optical sensor 10.1, and ΔV1 is a value obtained by potential conversion of the amount of light sensed by the optical sensor 10.1 shown in Expression (4). Since the output switch 5.1 is turned on, the potential of the input side 30a of the transfer capacitance 30 is Vout. Set to 1. On the other hand, the potential of the output side 30b of the transfer capacitor 30 is MO because the reset switch 7 is on.
The threshold potential Vth of the source follower 8 is set via S31.

【0045】次に、時刻t12において、光センサー1
0.1のリセットスイッチ6.1がオンとなると、オペ
アンプ2.1の出力は基準電位に初期設定される。この
際、上述したように、オペアンプ毎にオフセット電位が
存在するので、オペアンプ2.1の出力、すなわち、光
センサー10.1の出力は、 Vout.1’= Vref+Vof.1 ・・・(14) にリセットされる。これと同時に、伝達容量の入力側3
0aもVout.1’に設定される。従って、入力側3
0aの電位は、式(13)および(14)から判るよう
に、ΔV1上昇する。一方、出力側30bの電位Vtr
はリセットスイッチ7がオープンとなっているので、入
力側30aの電位変動に呼応して Vtr = Vth+ΔV1 ・・・(15) となる。このように、本装置の伝達容量30から出力さ
れる電位変動Vtrは、各光センサーのオフセット電位
に影響されない。また、この電位変動Vtrが印加され
るソースフォロワ8においては、時刻t11においてV
trが閾値Vthであるため出力電位は0である。ま
た、時刻t12においてVth+ΔV1がゲート電極に
印加されるので、このソースフォロワ8からはΔV1だ
け上昇した電位が出力される。従って、本装置の出力
は、光量が多いときに高い電位が出力されるようになっ
ており、従来用いられている光センサー装置と同様の、
一般的な極性を持った出力特性であるので、ファクシミ
リなどに組み込み易くなっている。
Next, at time t12, the optical sensor 1
When the reset switch 6.1 of 0.1 is turned on, the output of the operational amplifier 2.1 is initialized to the reference potential. At this time, as described above, since the offset potential exists for each operational amplifier, the output of the operational amplifier 2.1, that is, the output of the optical sensor 10.1 is Vout. 1 ′ = Vref + Vof. 1 ... (14) is reset. At the same time, the input side 3 of the transfer capacitance
0a is also Vout. It is set to 1 '. Therefore, input side 3
The potential of 0a increases by ΔV1 as can be seen from the equations (13) and (14). On the other hand, the potential Vtr of the output side 30b
Since the reset switch 7 is open, Vtr = Vth + ΔV1 (15) in response to the potential fluctuation on the input side 30a. In this way, the potential fluctuation Vtr output from the transfer capacitance 30 of the present device is not affected by the offset potential of each photosensor. Further, in the source follower 8 to which this potential fluctuation Vtr is applied, V at the time t11.
Since tr is the threshold value Vth, the output potential is 0. Further, at time t12, Vth + ΔV1 is applied to the gate electrode, and thus the source follower 8 outputs a potential increased by ΔV1. Therefore, the output of this device is such that a high potential is output when the amount of light is large, which is similar to that of the conventionally used optical sensor device.
Since the output characteristic has a general polarity, it can be easily incorporated into a facsimile or the like.

【0046】さらに、時刻t13において、出力スイッ
チ5.1がオフとなり、出力スイッチ5.2がオンとな
ると、実施例1において説明したように、光センサー1
0.1のオペアンプ2.1において光量に応じた蓄積動
作が開始される。また、バッファ回路11には、光セン
サー10.2の出力が印加され、伝達容量の入力側30
aは、以下に示す光センサー10.2の出力電位Vou
t.2に設定される。
Further, when the output switch 5.1 is turned off and the output switch 5.2 is turned on at time t13, as described in the first embodiment, the optical sensor 1 is turned on.
The accumulation operation according to the light amount is started in the operational amplifier 2.1 of 0.1. Further, the output of the optical sensor 10.2 is applied to the buffer circuit 11, and the input side 30 of the transfer capacitance is applied.
a is an output potential Vou of the optical sensor 10.2 shown below.
t. Set to 2.

【0047】 Vout.2= Vref+Vof.2−ΔV2 ・・・(16) そして、時刻t14において、光センサー10.2の出
力電位がリセットされると式(14)と同様に伝達容量
の入力側30aの電位も上昇し、 Vout.2’= Vref+Vof.2 ・・・(17) となる。従って、時刻t13において再度Vthにリセ
ットされている伝達容量の出力側30bの伝達電位Vt
hには、 Vtr = Vth+ΔV2 ・・・(18) が現れる。これによりソースフォロワ8からはΔV2が
出力される。
Vout. 2 = Vref + Vof. 2-ΔV2 (16) Then, at time t14, when the output potential of the optical sensor 10.2 is reset, the potential of the input side 30a of the transfer capacitance also rises, similar to the equation (14), and Vout. 2 ′ = Vref + Vof. 2 ... (17) Therefore, at the time t13, the transfer potential Vt of the output side 30b of the transfer capacitor which has been reset to Vth again.
Vtr = Vth + ΔV2 (18) appears in h. As a result, ΔV2 is output from the source follower 8.

【0048】本装置においては各光センサー10.1〜
10.nに対して時間T1を1周期としてこれらの動作
を繰り返し、連続的な画像データの入力を可能としてい
る。
In this device, each optical sensor 10.1 to
10. These operations are repeated with time T1 as one cycle for n, and continuous image data can be input.

【0049】すなわち、時刻t11から時間T1後のt
11’において光センサー10.1の出力スイッチ5.
1が再度オンとなり、時刻t13から蓄積された光量が
電位に変換されてバッファ回路11に伝達される。時刻
t12、t13、t14からT0時間後の時刻t1
2’、t13’、t14’においても、それぞれ時刻t
12、t13、t14における動作が繰り返される。
That is, t after time T1 from time t11
11 ', the output switch of the optical sensor 10.1.
1 is turned on again, and the amount of light accumulated from time t13 is converted into a potential and transmitted to the buffer circuit 11. Time t1 which is T0 time after time t12, t13, t14
Also at 2 ', t13', and t14 ', time t
The operations at 12, t13, and t14 are repeated.

【0050】このように、本例の装置においては、バッ
ファ回路に伝達容量を挿入することにより、各光センサ
ーの出力からオフセット電位の影響を削除した電位変動
を抽出することができる。従って、各光センサーに用い
られているオペアンプ固有の微小なオフセット電位の影
響をも除去することが可能であり、微弱な光量に対して
もばらつきを防止し、その光量に則した電位変動を出力
することが可能である。このように本例の光センサー装
置においては、オフセット電位の影響がでやすい低光量
域においても、線型性が維持され、さらに、ばらつきも
ない高精度の画像データを出力することができる。ま
た、出力信号として、従来の装置と同様に光量の大きな
場合に高レベルとなる信号が出力できるので、互換性に
富、使い易い装置が実現できる。
As described above, in the device of this example, by inserting the transfer capacitance in the buffer circuit, it is possible to extract the potential fluctuation from which the influence of the offset potential is removed from the output of each optical sensor. Therefore, it is possible to eliminate the influence of the minute offset potential peculiar to the operational amplifier used in each optical sensor, prevent the variation even in the weak light quantity, and output the potential fluctuation according to the light quantity. It is possible to As described above, in the optical sensor device of this example, the linearity is maintained even in the low light amount region where the influence of the offset potential is likely to occur, and further, highly accurate image data without variations can be output. Further, as an output signal, a signal of a high level can be output when the amount of light is large as in the conventional device, so that a device having high compatibility and being easy to use can be realized.

【0051】〔実施例3〕図10に、本実施例に係る光
センサー装置の回路構成を示してある。本例のセンサー
装置も、n個のフォトダイオード1からなる光センサー
10.1〜10.nで構成されている。個々の光センサ
ー10においても、実施例1と同様に、フォトダイオー
ド1、このフォトダイオード1の出力が入力されるオペ
アンプ2、さらにオペアンプ2と並列に接続された積分
容量3並びにリセットスイッチ6等から構成されてい
る。これらの構成の内、実施例1と共通する部分におい
ては、同じ符号を付し、説明を省略する。本例の光セン
サー装置は、短時間読出を可能とするための、各光セン
サー10.1〜10.nの出力をインピーダンス変換し
て出力するソースフォロワ8において、そのゲート電極
8Gに設置されていたリセットスイッチ7を省略するこ
とにより、さらに高速の出力を可能とする光センサー装
置である。
[Embodiment 3] FIG. 10 shows a circuit configuration of an optical sensor device according to the present embodiment. The sensor device of this example also includes the optical sensors 10.1 to 10. n. Also in each of the optical sensors 10, as in the first embodiment, from the photodiode 1, the operational amplifier 2 to which the output of the photodiode 1 is input, the integration capacitance 3 and the reset switch 6 connected in parallel with the operational amplifier 2, and the like. It is configured. Of these configurations, those parts that are common to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The optical sensor device of the present example is configured so that the optical sensors 10.1 to 10. In the source follower 8 for impedance-converting and outputting the output of n, the reset switch 7 provided on the gate electrode 8G thereof is omitted, so that the photosensor device can output at a higher speed.

【0052】ソースフォロワ8の出力側は、次の光セン
サーに対応する出力との混同などが発生することを防止
するため、各光センサー10.1〜10.nからの出力
を伝達した後にリセットスイッチ9により低電位にリセ
ットされる。この際、ソースフォロワ8に印加されてい
る光センサーからの出力電位が、ソースフォロワ8であ
るMOSFETの閾値電位を越えている場合は、リセッ
トスイッチ9を通って大量の貫通電流が流れることとな
り、消費電流の点から大きな問題となる。従って、ソー
スフォロワ8の出力側のリセットスイッチ9をオンする
と同じタイミングで、光センサー出力側、すなわち、ソ
ースフォロワ8のゲート電位をリセットスイッチ7をオ
ンすることにより、低電位とし、この貫通電流を防止し
ている。
On the output side of the source follower 8, in order to prevent confusion with the output corresponding to the next optical sensor, each optical sensor 10.1 to 10. After transmitting the output from n, it is reset to a low potential by the reset switch 9. At this time, if the output potential from the optical sensor applied to the source follower 8 exceeds the threshold potential of the MOSFET that is the source follower 8, a large amount of through current will flow through the reset switch 9, This is a big problem in terms of current consumption. Therefore, when the reset switch 9 on the output side of the source follower 8 is turned on, the photosensor output side, that is, the gate potential of the source follower 8 is turned on to a low potential by turning on the reset switch 7, and this shoot-through current is To prevent.

【0053】そして、リセットスイッチ7および9がオ
ンとなっている間は、光センサー10.1〜10.nの
出力スイッチ5.1〜5.nをオフとしているため、共
通線41およびゲート電極8Gの電位は0Vまで低下す
る。その結果、各光センサー10.1〜10.nのオペ
アンプ2.1〜2.nは、出力スイッチ5.1〜5.n
からソースフォロワ8のゲート電極8Gまでの共通線4
1をその都度充電する必要が生ずる。この共通線41の
配線容量は、1pF程度の値を持ち、また、各光センサ
ー10.1〜10.nからの出力電位は0V→2〜3V
と大きい。このため、光センサー装置に含まれる光セン
サー10の数が大きくなると、その充電時間が無視でき
なくなる。
While the reset switches 7 and 9 are on, the optical sensors 10.1 to 10. n output switches 5.1-5. Since n is off, the potentials of the common line 41 and the gate electrode 8G drop to 0V. As a result, each of the optical sensors 10.1 to 10. n operational amplifiers 2.1-2. n is the output switch 5.1-5. n
To the gate electrode 8G of the source follower 8 to the common line 4
It becomes necessary to charge 1 each time. The wiring capacitance of the common line 41 has a value of about 1 pF, and the optical sensors 10.1 to 10. Output potential from n is 0V → 2-3V
And big. Therefore, when the number of optical sensors 10 included in the optical sensor device increases, the charging time cannot be ignored.

【0054】図13に、実施例1に示した光センサー装
置におけるソースフォロワ8のゲート電位Vgの変化
と、ソースフォロワ8の出力側の電位変化Voの時間様
子をシミュレートした結果を示してある。このシミュレ
ーションにおいては、共通線41の容量を1pF、オペ
アンプの各トランジスタサイズを数μm程度で構成し、
クロック周波数は500KHzとしている。本図にて判
るように、リセットスイッチ9がオンとなる毎に、ゲー
ト電位Vgが0Vまで落ち込むため、ソースフォロワ8
の出力電位Voの立ち上がりはシャープにならず、ま
た、なかなか安定しない。
FIG. 13 shows the results of simulating the changes over time in the gate potential Vg of the source follower 8 and the potential change Vo on the output side of the source follower 8 in the optical sensor device of the first embodiment. .. In this simulation, the common line 41 has a capacitance of 1 pF and each operational amplifier transistor size is about several μm.
The clock frequency is 500 KHz. As can be seen from this figure, the gate potential Vg drops to 0V each time the reset switch 9 is turned on, so the source follower 8
Output potential Vo rises sharply and is not stable.

【0055】そこで、本実施例においては、ソースフォ
ロワ8の出力電位Voの立ち上がりを速くし、高速動作
を可能とするために、ゲート電極8G側のリセットスイ
ッチを省き、ゲート電位Vgの落ち込みを防止するよう
にしている。一方、ソースフォロワ8の出力側のリセッ
ト時に貫通電流が流れることを防止するため、ソースフ
ォロワ8の出力端8Oに遮断スイッチ40を設置してい
る。そして、ソースフォロワ8の出力側をリセットする
リセットスイッチ9がオンとなった時に、遮断スイッチ
40をオフとして貫通電流を防止している。
Therefore, in the present embodiment, in order to speed up the rise of the output potential Vo of the source follower 8 and enable high speed operation, the reset switch on the gate electrode 8G side is omitted and the drop of the gate potential Vg is prevented. I am trying to do it. On the other hand, in order to prevent a through current from flowing when the output side of the source follower 8 is reset, a cutoff switch 40 is installed at the output end 8O of the source follower 8. Then, when the reset switch 9 that resets the output side of the source follower 8 is turned on, the cutoff switch 40 is turned off to prevent a through current.

【0056】図11に示す本実施例のタイミングチャー
トに基づき、本装置の動作を説明する。なお、各光セン
サー10.1〜10.nの動作およびオペアンプの出力
は実施例1と同様につき説明を省略する。先ず、時刻t
21に、出力スイッチ5.1がオンすると、共通線41
の電位、すなわち、ソースフォロワ8の入力8Gの電位
は、オペアンプ2.1の出力電位と等しくなり、ソース
フォロワ8のゲート電位として基準電位VrefからΔ
V1だけ低い値が設定される。これと同時に、ソースフ
ォロワ8の出力側はリセットスイッチ9がオンとなりリ
セットされる。
The operation of this apparatus will be described based on the timing chart of this embodiment shown in FIG. In addition, each optical sensor 10.1-10. Since the operation of n and the output of the operational amplifier are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted. First, time t
21, when the output switch 5.1 is turned on, the common line 41
Potential, that is, the potential of the input 8G of the source follower 8 becomes equal to the output potential of the operational amplifier 2.1, and the gate potential of the source follower 8 is changed from the reference potential Vref to Δ.
A value lower by V1 is set. At the same time, the reset switch 9 is turned on and reset on the output side of the source follower 8.

【0057】しかし、ソースフォロワ8の出力端に設置
されている遮断スイッチ40がオフとなっているので、
貫通電流は流れない。次に時刻t22において、リセッ
トスイッチ9がオフとなり、遮断スイッチ40がオンと
なると、ソースフォロワ80の出力側に、その時のゲー
ト電位、すなわち、ΔV1に対応する出力電圧が現れ
る。この際、図2に示す実施例1と異なり、ソースフォ
ロワ8のゲート電極8Gは、すでに時刻t21からオペ
アンプ2.1の出力と接続されているので、時刻t22
においては、ソースフォロワ8の入力電位はオペアンプ
2.1の出力電位と略同電位となっている。従って、共
通線41およびゲート電極8Gを充電するための時間遅
れはなく、ソースフォロワ8からの出力電位の立ち上が
りはシャープとなる。このため、本装置の動作速度の向
上を図ることができる。
However, since the breaking switch 40 installed at the output end of the source follower 8 is off,
No through current flows. Next, at time t22, when the reset switch 9 is turned off and the cutoff switch 40 is turned on, the gate potential at that time, that is, the output voltage corresponding to ΔV1 appears on the output side of the source follower 80. At this time, unlike the first embodiment shown in FIG. 2, since the gate electrode 8G of the source follower 8 is already connected to the output of the operational amplifier 2.1 from the time t21, the time t22.
, The input potential of the source follower 8 is substantially the same as the output potential of the operational amplifier 2.1. Therefore, there is no time delay for charging the common line 41 and the gate electrode 8G, and the rise of the output potential from the source follower 8 becomes sharp. Therefore, the operating speed of this device can be improved.

【0058】次に、時刻t23において、出力スイッチ
5.1、およびスイッチ10がオフとなり、光センサー
10.1のリセットスイッチ6.1、光センサー10.
2の出力スイッチ5.2およびリセットスイッチ9がオ
ンとなる。従って、共通線41およびソースフォロワ8
のゲート電極8Gにはオペアンプ2.2の出力ΔV2が
印加される。そして、ソースフォロワ8の出力側はリセ
ットされるが、遮断スイッチ10がオフとなっているの
で貫通電流は流れない。このように、本実施例において
は、実施例1と異なり、共通線41およびゲート電極8
Gにオペアンプ2.1の出力電位ΔV1からオペアンプ
2.2の出力電位ΔV2が直接印加される。従って、一
端0Vに下がった後、オペアンプ2.2の出力電位ΔV
2が印加される実施例1の装置と比較し、電位の変化量
も小さく、ソースフォロワ8のゲート電位も即座に追従
可能となっている。さらに、充電量が少ないため、オペ
アンプ2.2の消費電力も小さくて良い。
Next, at time t23, the output switch 5.1 and the switch 10 are turned off, and the reset switch 6.1 of the optical sensor 10.1 and the optical sensor 10.
The second output switch 5.2 and the reset switch 9 are turned on. Therefore, the common line 41 and the source follower 8
The output ΔV2 of the operational amplifier 2.2 is applied to the gate electrode 8G of the. Then, the output side of the source follower 8 is reset, but since the cutoff switch 10 is off, a through current does not flow. Thus, unlike the first embodiment, the common line 41 and the gate electrode 8 are different in the present embodiment.
The output potential ΔV1 of the operational amplifier 2.1 to the output potential ΔV2 of the operational amplifier 2.2 is directly applied to G. Therefore, after the voltage once drops to 0V, the output potential ΔV of the operational amplifier 2.2
Compared to the device of Example 1 to which 2 is applied, the amount of change in potential is small and the gate potential of the source follower 8 can immediately follow. Further, since the charge amount is small, the power consumption of the operational amplifier 2.2 may be small.

【0059】次に、時刻t24において、スイッチ9が
オフとなり、遮断スイッチ10がオンとなるので、ソー
スフォロワの出力側にオペアンプ2.2の出力電位ΔV
2に対応した出力電圧が現れる。なお、光センサー1
0.1は、実施例1と同様に、リセットスイッチ6.1
が時刻t25にオフとなるので、リセットが完了し、再
び積分動作を開始する。
Next, at time t24, the switch 9 is turned off and the cutoff switch 10 is turned on, so that the output potential ΔV of the operational amplifier 2.2 is output to the output side of the source follower.
An output voltage corresponding to 2 appears. The optical sensor 1
0.1 is the reset switch 6.1 as in the first embodiment.
Is turned off at time t25, the reset is completed, and the integration operation is started again.

【0060】図12に、本実施例におけるソースフォロ
ワ8のゲート電位Vgの変化と、ソースフォロワ8の出
力側の電位変化Voの時間変化の様子をシミュレートし
た結果を示してある。このシミュレーションにおいて
は、先に示したシミュレーション結果と同様に、共通線
41の容量を1pF、オペアンプの各トランジスタサイ
ズを数μm程度で構成し、クロック周波数は500KH
zとしている。本図にて判るように、図13に示したシ
ミュレーションの結果と異なり、ゲート電位Vgが0V
まで落ち込まず、リセットスイッチ9がオフとなった時
に、既に所定の電位となっているため、出力電位Voの
立ち上がりはシャープであり、良好な出力波形が得られ
ている。
FIG. 12 shows the result of simulating the change of the gate potential Vg of the source follower 8 and the time change of the output side potential change Vo of the source follower 8 in this embodiment. In this simulation, the capacitance of the common line 41 is set to 1 pF and each transistor size of the operational amplifier is set to about several μm, and the clock frequency is 500 KH, as in the simulation result described above.
z. As can be seen from this figure, unlike the simulation result shown in FIG. 13, the gate potential Vg is 0V.
When the reset switch 9 is turned off, the output potential Vo has already risen to a predetermined potential, the output potential Vo rises sharply, and a good output waveform is obtained.

【0061】このように、本実施例においては、ソース
フォロワの出力端に遮断スイッチを設けることにより、
ソースフォロワのリセット時の貫通電流を防止してい
る。従って、ソースフォロワのゲート電位が各センサー
の出力後に毎回0Vにリセットされることがなく、ゲー
ト電位を各センサーの出力電位に短時間に設定すること
ができる。さらに、ソースフォロワをリセットしている
時間、すなわち、ソースフォロワの出力側のリセットス
イッチがオンとなっている間に、次の光センサーの出力
電位をソースフォロワのゲート電位として印加すること
が可能となる。従って、ソースフォロワの出力側のリセ
ットが完了し、各光センサーに対応した出力電位を出力
する際には、すでに、ソースフォロワのゲート電位に、
選択された光センサーの出力電位を確立させることがで
きる。このため、ソースフォロワのリセットが完了して
から各光センサーの出力電位が印加される実施例1の装
置と比較し、ソースフォロワからの出力信号の立ち上が
りを良くすること可能となる。このように、本実施例に
おいては、ソースフォロワからの出力波形が、立ち上が
りがシャープで、短時間に各光センサーの出力電位に対
応した値に安定することから、さらに高速動作の可能な
光センサー装置を実現することができ、多数の光センサ
ーを用いた光センサー装置であっても、動作の早い装置
を実現することが可能となる。
As described above, in this embodiment, by providing the cutoff switch at the output end of the source follower,
Prevents shoot-through current when the source follower is reset. Therefore, the gate potential of the source follower is not reset to 0V each time after the output of each sensor, and the gate potential can be set to the output potential of each sensor in a short time. Furthermore, it is possible to apply the output potential of the next photosensor as the gate potential of the source follower while the source follower is being reset, that is, while the reset switch on the output side of the source follower is on. Become. Therefore, when the reset of the output side of the source follower is completed and the output potential corresponding to each photosensor is output, the gate potential of the source follower has already been changed to
The output potential of the selected photosensor can be established. Therefore, it is possible to improve the rise of the output signal from the source follower, as compared with the device of the first embodiment in which the output potential of each photosensor is applied after the reset of the source follower is completed. As described above, in the present embodiment, the output waveform from the source follower has a sharp rise and stabilizes to a value corresponding to the output potential of each optical sensor in a short time. The device can be realized, and even a photosensor device using a large number of photosensors can be realized with a fast operation.

【0062】なお、本例および実施例1においては、フ
ォトダイオードを用いているが、pinフォトダイオー
ドあるいはアバランシェフォトダイオードなどの種々の
フォトダイオードを用いて装置を構成することが可能で
ある。
Although the photodiode is used in the present embodiment and the first embodiment, the device can be constructed using various photodiodes such as a pin photodiode or an avalanche photodiode.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光センサ
ーおよびそれを用いた光センサー装置においては、差動
増幅器と積分容量を用いて、フォトダイオードなどの光
電変換手段からの光電流を電圧変換して出力することを
特徴としている。従って、低照度領域においても、線形
性の確保されたフォトダイオードなどの光電変換手段を
用いて光センサーを構成することが可能となる。
As described above, in the optical sensor of the present invention and the optical sensor device using the same, a photocurrent from a photoelectric conversion means such as a photodiode is converted into a voltage by using a differential amplifier and an integrating capacitance. It is characterized by converting and outputting. Therefore, even in the low illuminance region, it is possible to configure the optical sensor by using the photoelectric conversion means such as the photodiode whose linearity is ensured.

【0064】さらに、積分容量の値を変化することによ
り、容易にセンサーの感度を調整することができる。そ
して、フォトダイオードの光電流を差動増幅器を用いて
電圧に変換して出力しているので、個々のフォトダイオ
ードに起因する光センサー装置の感度への影響を抑制す
ることが可能となる。従って、本発明に係るセンサー装
置を、感度のばらつきの少ない装置とすることができ
る。
Furthermore, the sensitivity of the sensor can be easily adjusted by changing the value of the integral capacitance. Since the photocurrent of the photodiode is converted into a voltage by using the differential amplifier and is output, it is possible to suppress the influence on the sensitivity of the photosensor device due to each photodiode. Therefore, the sensor device according to the present invention can be a device with less variation in sensitivity.

【0065】また、複数の光センサーからの光出力電位
が順次入力されるバッファ回路において、これらの光出
力電位を伝達する伝達容量を挿入することにより、各光
センサーに用いられているオペアンプ固有のオフセット
電位の影響も除去することができる。このため、光量の
少ない場合においても、微小なオフセット電位による感
度のばらつきを防止することが可能であり、さらに高精
度の光センサー装置を実現することができる。同時に、
この伝達容量を挿入することにより、従来の光センサー
装置と同様に光量が大きい時に、高レベルとなる出力信
号を供給する光センサー装置が実現できる。このため、
従来の光センサー装置との互換性に富、使い易い装置が
供給可能となる。
Further, in a buffer circuit to which optical output potentials from a plurality of optical sensors are sequentially input, by inserting a transfer capacitance for transmitting these optical output potentials, the operational amplifier peculiar to each optical sensor is provided. The influence of the offset potential can also be eliminated. Therefore, even when the amount of light is small, it is possible to prevent variations in sensitivity due to minute offset potentials, and it is possible to realize a highly accurate optical sensor device. at the same time,
By inserting this transmission capacitance, it is possible to realize an optical sensor device that supplies a high-level output signal when the amount of light is large as in the conventional optical sensor device. For this reason,
It is possible to provide a device that is highly compatible with the conventional optical sensor device and is easy to use.

【0066】さらに、バッファ回路を構成する出力用F
ETの出力端に、出力用FETの出力側をリセットする
際の貫通電流を防止する遮断スイッチを設置することに
より、出力用FETの入力側のリセットを省略とするこ
とができる。このため、各光センサーの光出力電位を、
出力用FETの出力状態に先立って出力用FETのゲー
ト電位として確立することが可能となる。これにより、
出力用FETからの出力信号の立ち上がりをシャープと
し、高速動作の可能な光センサー装置を実現することが
できる。
Further, the output F which constitutes the buffer circuit
By installing a cutoff switch at the output end of ET to prevent a through current when resetting the output side of the output FET, resetting of the input side of the output FET can be omitted. Therefore, the optical output potential of each optical sensor is
The gate potential of the output FET can be established prior to the output state of the output FET. This allows
By sharpening the rising edge of the output signal from the output FET, an optical sensor device capable of high-speed operation can be realized.

【0067】また、本発明に係る光センサーは、MOS
トランジスタにより構成された回路で実現できるので、
フォトダイオードも含めて一つの半導体基板上に形成可
能である。従って、従来のフォトトランジスタなどの光
ディバイスと同様にファクシミリ装置等へ組み込むこと
ができる。
The optical sensor according to the present invention is a MOS
Because it can be realized with a circuit composed of transistors,
It can be formed on one semiconductor substrate including a photodiode. Therefore, like a conventional optical device such as a phototransistor, it can be incorporated in a facsimile device or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1に係る光センサー装置の回路
構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of an optical sensor device according to a first embodiment of the invention.

【図2】図1に示す光センサー装置の動作を示すタイミ
ングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the optical sensor device shown in FIG.

【図3】図1に示す光センサーの光電変換特性を示すグ
ラフ図である。
FIG. 3 is a graph showing photoelectric conversion characteristics of the optical sensor shown in FIG.

【図4】図1に示す光センサーの光電変換特性の変化を
説明するグラフ図である。
FIG. 4 is a graph illustrating a change in photoelectric conversion characteristics of the optical sensor shown in FIG.

【図5】図1に示す光センサーに用いられているオペア
ンプの回路構成を示す回路図である。
5 is a circuit diagram showing a circuit configuration of an operational amplifier used in the optical sensor shown in FIG.

【図6】図5に示すオペアンプの作動特性を示すグラフ
図である。
6 is a graph showing the operating characteristics of the operational amplifier shown in FIG.

【図7】本発明の実施例2に係る光センサー装置の回路
構成を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a circuit configuration of an optical sensor device according to a second embodiment of the invention.

【図8】図7に示す光センサー装置の動作を示すタイミ
ングチャートである。
8 is a timing chart showing the operation of the optical sensor device shown in FIG.

【図9】図1に示す光センサーの光電変換特性を説明す
るグラフ図である。
9 is a graph illustrating the photoelectric conversion characteristics of the optical sensor shown in FIG.

【図10】本発明の実施例3に係る光センサー装置の回
路構成を示す回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a circuit configuration of an optical sensor device according to a third embodiment of the invention.

【図11】図10に示す光センサー装置の動作を示すタ
イミングチャートである。
11 is a timing chart showing an operation of the optical sensor device shown in FIG.

【図12】図10に示す光センサー装置におけるバッフ
ァ回路の入力電位と出力電位の時間変動をシミュレーシ
ョンした結果を示すグラフ図である。
FIG. 12 is a graph showing a result of simulating a time variation of an input potential and an output potential of a buffer circuit in the optical sensor device shown in FIG.

【図13】実施例1に示す光センサー装置におけるバッ
ファ回路の入力電位と出力電位の時間変動をシミュレー
ションした結果を示すグラフ図である。
FIG. 13 is a graph showing the result of simulating the time variation of the input potential and the output potential of the buffer circuit in the optical sensor device according to the first embodiment.

【図14】従来のフォトトランジスタを用いた光センサ
ー装置の回路構成を示す回路図である。
FIG. 14 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a conventional photosensor device using a phototransistor.

【図15】図14に示すフォトトランジスタの作動特性
を示すグラフ図である。
FIG. 15 is a graph showing operating characteristics of the phototransistor shown in FIG.

【図16】図14に示す光センサーの光電変換特性を示
すグラフ図である。
16 is a graph showing photoelectric conversion characteristics of the optical sensor shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.1〜1.n ・・・ フォトダイオード 2.1〜2.n ・・・ オペアンプ 3.1〜3.n ・・・ 積分容量 4.1〜4.n ・・・ コンデンサー 5.1〜5.n ・・・ 出力スイッチ 6.1〜6.n ・・・ リセットスイッチ 7 ・・・ リセットスイッチ 8 ・・・ nチャンネルMOS 8G・・・ MOSのゲート入力 8O・・・ MOSの出力 9 ・・・ リセットスイッチ 10.1〜10.n ・・・ 光センサー 11 ・・・ バッファ回路 12 ・・・ 外部回路 13 ・・・ 走査回路 20.1〜20.n ・・・ フォトダイオード 21.1〜21.n ・・・ スイッチ 22.1〜22.n ・・・ ベースコレクタ間容量 24 ・・・ リセットスイッチ 25 ・・・ 走査回路からの信号 30 ・・・ 伝達容量 31 ・・・ リセット用FET 40 ・・・ 遮断スイッチ 41 ・・・ 共通線 110,111 ・・・ pチャンネルMOS 112,113,114 ・・・ nチャンネルMOS Vin ・・・ オペアンプの入力電位 Vout・・・ オペアンプの出力電位 Vref・・・ 基準電位 Vof ・・・ オフセット電位 V0 ・・・ オペアンプの初期電位 VL ・・・ オペアンプの作動下限値 T0,T1,T2 ・・・ 時間間隔 Tst ・・・ 蓄積時間 t1,t2,t3,t4・・・時刻 t11,t12,t13,t14・・・時刻1.1-1. n ... Photodiode 2.1-2. n ... Operational amplifier 3.1 to 3. n ... Integral capacity 4.1 to 4. n ... Condenser 5.1-5. n ... Output switch 6.1 to 6. n ... Reset switch 7 ... Reset switch 8 ... N channel MOS 8G ... MOS gate input 8O ... MOS output 9 ... Reset switch 10.1-10. n ... Optical sensor 11 ... Buffer circuit 12 ... External circuit 13 ... Scanning circuit 20.1-20. n ... Photodiodes 21.1-21. n ... Switch 22.1-22. n ... Base-collector capacitance 24 ... Reset switch 25 ... Signal from scanning circuit 30 ... Transfer capacitance 31 ... Reset FET 40 ... Breaking switch 41 ... Common line 110, 111 ... p-channel MOS 112, 113, 114 ... n-channel MOS Vin ... operational amplifier input potential Vout ... operational amplifier output potential Vref ... reference potential Vof ... offset potential V0 ... Initial potential of operational amplifier VL ... Lower limit value of operational amplifier T0, T1, T2 ... Time interval Tst ... Accumulation time t1, t2, t3, t4 ... Time t11, t12, t13, t14 ... ·Times of Day

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光量に応じて電荷を発生する光電変換手
段と、この電荷が一定時間蓄積された電位変動を光出力
電位として出力する積分手段と、この光出力電位を初期
化する電位設定手段とを有する光センサーであって、 前記積分手段は、前記光電変換手段の出力を入力として
所定の基準電圧に対し作動する差動増幅回路と、この差
動増幅回路の入出力間に並列に接続された積分容量とを
備えていることを特徴とする光センサー。
1. A photoelectric conversion means for generating an electric charge according to the amount of light, an integrating means for outputting a potential fluctuation in which the electric charge is accumulated for a predetermined time as a light output potential, and a potential setting means for initializing the light output potential. And a differential amplifier circuit that operates with respect to a predetermined reference voltage with the output of the photoelectric conversion means as an input, and the integrator means is connected in parallel between the input and output of the differential amplifier circuit. An optical sensor having an integrated capacitance.
【請求項2】 請求項1において、前記光電変換手段
は、フォトダイオードであることを特徴とする光センサ
ー。
2. The optical sensor according to claim 1, wherein the photoelectric conversion means is a photodiode.
【請求項3】 請求項1または2において、前記差動増
幅回路は、CMOS回路により構成されていることを特
徴とする光センサー。
3. The optical sensor according to claim 1, wherein the differential amplifier circuit is composed of a CMOS circuit.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記差動増幅回路は、CMOSにより構成された比較回
路であることを特徴とする光センサー。
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The optical sensor, wherein the differential amplifier circuit is a comparison circuit composed of CMOS.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
前記電位設定手段は、前記差動増幅回路の入出力間に並
列に接続されたスイッチ回路であることを特徴とする光
センサー。
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The optical sensor, wherein the potential setting means is a switch circuit connected in parallel between the input and output of the differential amplifier circuit.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかの項に記載
の複数の光センサーと、これらの光センサーからの前記
光出力電位が順次入力されるバッファ回路とを有する光
センサー装置であって、このバッファ回路が、前記光出
力電位がゲート電極に印加される出力用FETを備えて
いることを特徴とする光センサー装置。
6. An optical sensor device comprising a plurality of optical sensors according to claim 1, and a buffer circuit to which the optical output potentials from these optical sensors are sequentially input. An optical sensor device in which the buffer circuit includes an output FET for applying the optical output potential to a gate electrode.
【請求項7】 請求項1ないし5のいずれかの項に記載
の複数の光センサーと、これらの光センサーからの前記
光出力電位が順次入力されるバッファ回路とを有する光
センサー装置であって、このバッファ回路が、前記光出
力電位が入力される伝達容量と、この伝達容量の出力に
生ずる伝達電位を初期化する伝達電位初期化手段とを備
えていることを特徴とする光センサー装置。
7. An optical sensor device comprising: a plurality of optical sensors according to claim 1; and a buffer circuit to which the optical output potentials from these optical sensors are sequentially input. An optical sensor device, wherein the buffer circuit includes a transfer capacitance to which the optical output potential is input, and a transfer potential initializing unit that initializes a transfer potential generated at the output of the transfer capacitor.
【請求項8】 請求項7において、前記伝達電位初期化
手段は、前記光出力電位の初期化時に先立って前記伝達
電位を初期化する電位変換初期化手段であることを特徴
とする光センサー装置。
8. The optical sensor device according to claim 7, wherein the transmission potential initialization means is potential conversion initialization means for initializing the transmission potential prior to initialization of the optical output potential. ..
【請求項9】 請求項7または8において、前記バッフ
ァ回路は前記伝達電位がゲート電位に印加される出力用
FETを備えており、前記伝達電位初期化手段は、前記
伝達電位を前記出力用FETの閾値電位に初期化する閾
値電位設定手段であることを特徴とする光センサー装
置。
9. The buffer circuit according to claim 7, wherein the buffer circuit includes an output FET to which the transfer potential is applied to the gate potential, and the transfer potential initializing means sets the transfer potential to the output FET. An optical sensor device, which is a threshold potential setting means for initializing to a threshold potential of 1.
【請求項10】 請求項9において、前記閾値電位設定
手段は、出力用FETと同じ構成の電位設定用FETで
あり、この電位設定用FETのドレインがゲート電極と
短絡されていることを特徴とする光センサー装置。
10. The threshold potential setting means according to claim 9, which is a potential setting FET having the same configuration as the output FET, and the drain of the potential setting FET is short-circuited to the gate electrode. Optical sensor device.
【請求項11】 請求項6、9および10のいずれかに
おいて、前記出力用FETの出力側の電位を初期化する
出力電位リセット手段を有することを特徴とする光セン
サー装置。
11. The optical sensor device according to claim 6, further comprising an output potential resetting unit that initializes a potential on an output side of the output FET.
【請求項12】 請求項11において、前記出力用FE
Tの出力端に、前記出力電位リセット手段の動作中の貫
通電流を遮断するスイッチ手段が設置されていることを
特徴とする光センサー装置。
12. The output FE according to claim 11.
An optical sensor device characterized in that a switch means for interrupting a through current during operation of the output potential resetting means is installed at an output end of T.
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