JPH06276440A - フォトセンサシステム - Google Patents
フォトセンサシステムInfo
- Publication number
- JPH06276440A JPH06276440A JP5085647A JP8564793A JPH06276440A JP H06276440 A JPH06276440 A JP H06276440A JP 5085647 A JP5085647 A JP 5085647A JP 8564793 A JP8564793 A JP 8564793A JP H06276440 A JPH06276440 A JP H06276440A
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- sense
- photosensor
- time
- gate electrode
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 精度良く階調表現を行うことのできるフォト
センサシステムを提供することを目的とする。 【構成】 センサ部３はセンス状態でその出力が照射光
量に応じた時間で反転するフォトセンサがマトリックス
状に配され、各フォトセンサは画素部駆動回路２からの
センス／リセット信号により所定のセンス時間で行毎に
センス状態とリセット状態が順次繰り返される。このセ
ンス時間は全てのフォトセンサについて上記処理が完了
すると、所定時間短く設定され、同様に全てのフォトセ
ンサについて処理される。各フォトセンサの出力信号Ｖ
OUT は信号反転検出部５に出力され、信号反転部５は出
力信号ＶOUT の反転したフォトセンサの臨界センス時間
をクロック発生部４からのクロックをカウントして検出
して、出力信号ＶOUT の反転したフォトセンサのアドレ
スデータとその臨界センス時間を階調判断部６に出力す
る。階調判断部６はこのセンス時間を階調に変換する。
センサシステムを提供することを目的とする。 【構成】 センサ部３はセンス状態でその出力が照射光
量に応じた時間で反転するフォトセンサがマトリックス
状に配され、各フォトセンサは画素部駆動回路２からの
センス／リセット信号により所定のセンス時間で行毎に
センス状態とリセット状態が順次繰り返される。このセ
ンス時間は全てのフォトセンサについて上記処理が完了
すると、所定時間短く設定され、同様に全てのフォトセ
ンサについて処理される。各フォトセンサの出力信号Ｖ
OUT は信号反転検出部５に出力され、信号反転部５は出
力信号ＶOUT の反転したフォトセンサの臨界センス時間
をクロック発生部４からのクロックをカウントして検出
して、出力信号ＶOUT の反転したフォトセンサのアドレ
スデータとその臨界センス時間を階調判断部６に出力す
る。階調判断部６はこのセンス時間を階調に変換する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フォトセンサシステム
に関し、詳しくは、照射光の光量を精度良く検出するフ
ォトセンサシステムに関する。
に関し、詳しくは、照射光の光量を精度良く検出するフ
ォトセンサシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、フォトセンサシステムは、通常、
フォトダイオードやＴＦＴ（Thin Film Transistor）を
その受光素子（フォトセンサ）として利用し、複数のフ
ォトセンサをマトリックス状に配列している。そして、
各フォトセンサは、照射された光の量に応じた電荷を発
生し、この電荷量を見ることにより、輝度を知ることが
できる。このマトリックス状に配列されたフォトセンサ
に、水平走査回路及び垂直走査回路から走査電圧を印加
して、各フォトセンサの電荷量を検出し、この電荷量を
増幅して、照射光の光量を検出している。
フォトダイオードやＴＦＴ（Thin Film Transistor）を
その受光素子（フォトセンサ）として利用し、複数のフ
ォトセンサをマトリックス状に配列している。そして、
各フォトセンサは、照射された光の量に応じた電荷を発
生し、この電荷量を見ることにより、輝度を知ることが
できる。このマトリックス状に配列されたフォトセンサ
に、水平走査回路及び垂直走査回路から走査電圧を印加
して、各フォトセンサの電荷量を検出し、この電荷量を
増幅して、照射光の光量を検出している。
【０００３】また、被検出対象を階調表現しようとする
ときには、この検出した電荷量に対応したアナログ信号
のレベルを階調度に合わせて分割処理し、検出信号レベ
ルに対応した階調に変換している。
ときには、この検出した電荷量に対応したアナログ信号
のレベルを階調度に合わせて分割処理し、検出信号レベ
ルに対応した階調に変換している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のフォトセンサシステムにあっては、フォトセ
ンサのアナログ出力をそのまま取り出して、一旦増幅し
た後、階調度に合わせて出力信号を分割処理することに
より、階調表現していたため、外部に増幅回路を必要と
し、フォトセンサシステムとして大型化するだけでな
く、特に、被検出対象の暗い部分ではフォトセンサの出
力が小さくなり、安定した出力を得ることができず、正
確な階調表現が困難であるという問題があった。
うな従来のフォトセンサシステムにあっては、フォトセ
ンサのアナログ出力をそのまま取り出して、一旦増幅し
た後、階調度に合わせて出力信号を分割処理することに
より、階調表現していたため、外部に増幅回路を必要と
し、フォトセンサシステムとして大型化するだけでな
く、特に、被検出対象の暗い部分ではフォトセンサの出
力が小さくなり、安定した出力を得ることができず、正
確な階調表現が困難であるという問題があった。
【０００５】そこで、本発明は、センス状態で光量に応
じた時間でその出力が反転するフォトセンサのセンス時
間を変化させて当該フォトセンサの出力が反転するまで
の臨界のセンス時間に基づいて、光量を検出することに
より、精度良く階調表現を行うことのできるフォトセン
サシステムを提供することを目的としている。
じた時間でその出力が反転するフォトセンサのセンス時
間を変化させて当該フォトセンサの出力が反転するまで
の臨界のセンス時間に基づいて、光量を検出することに
より、精度良く階調表現を行うことのできるフォトセン
サシステムを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のフォトセンサシ
ステムは、センス状態と非センス状態を有し、センス状
態にあるときに、その出力が照射される光量に応じた時
間で反転するフォトセンサを用いたフォトセンサシステ
ムにおいて、前記フォトセンサをセンス状態と非センス
状態とに交互に切り換えるとともに、該センス状態にあ
るセンス時間の長さを変化させて、該フォトセンサの出
力の反転を検出する検出動作を複数回繰り返し、フォト
センサの出力が反転する臨界の前記センス時間に基づい
て、照射光の光量を検出することにより、上記目的を達
成している。
ステムは、センス状態と非センス状態を有し、センス状
態にあるときに、その出力が照射される光量に応じた時
間で反転するフォトセンサを用いたフォトセンサシステ
ムにおいて、前記フォトセンサをセンス状態と非センス
状態とに交互に切り換えるとともに、該センス状態にあ
るセンス時間の長さを変化させて、該フォトセンサの出
力の反転を検出する検出動作を複数回繰り返し、フォト
センサの出力が反転する臨界の前記センス時間に基づい
て、照射光の光量を検出することにより、上記目的を達
成している。
【０００７】この場合、前記フォトセンサは、例えば、
請求項２に記載するように、半導体層を挟んで、ソース
電極とドレイン電極が相対向して配され、これら半導体
層、ソース電極及びドレイン電極を挟んでその両側にそ
れぞれ絶縁膜を介して該半導体層と相対向する第１ゲー
ト電極及び第２ゲート電極が配され、該第１ゲート電極
側または第２ゲート電極側のいずれか一方を光照射側と
し、該光照射側から照射された光が、該光照射側の絶縁
膜を透過して前記半導体層に照射され、前記光照射側の
ゲート電極に印加される電圧が制御されることにより、
そのセンス状態と非センス状態が制御されるものであっ
てもよい。
請求項２に記載するように、半導体層を挟んで、ソース
電極とドレイン電極が相対向して配され、これら半導体
層、ソース電極及びドレイン電極を挟んでその両側にそ
れぞれ絶縁膜を介して該半導体層と相対向する第１ゲー
ト電極及び第２ゲート電極が配され、該第１ゲート電極
側または第２ゲート電極側のいずれか一方を光照射側と
し、該光照射側から照射された光が、該光照射側の絶縁
膜を透過して前記半導体層に照射され、前記光照射側の
ゲート電極に印加される電圧が制御されることにより、
そのセンス状態と非センス状態が制御されるものであっ
てもよい。
【０００８】また、前記センス時間は、例えば、請求項
３に記載するように、予め設定された最長のセンス時間
から順次所定時間間隔毎に短く設定されていてもよく、
また、請求項４に記載するように、予め設定された最短
のセンス時間から順次所定時間間隔毎に長く設定されて
いてもよい。
３に記載するように、予め設定された最長のセンス時間
から順次所定時間間隔毎に短く設定されていてもよく、
また、請求項４に記載するように、予め設定された最短
のセンス時間から順次所定時間間隔毎に長く設定されて
いてもよい。
【０００９】
【作用】本発明のフォトセンサシステムによれば、フォ
トセンサをセンス状態と非センス状態とに交互に切り換
えるとともに、該センス状態にあるセンス時間の長さを
変化させ、フォトセンサの出力が反転するのを検出する
検出動作を複数回繰り返し、フォトセンサの出力が反転
する臨界のセンス時間に基づいて、照射光の光量を検出
しているので、光量をディジタル化して取り出すことが
でき、外部に増幅回路を設けることなく、正確に光量を
検出することができる。その結果、精度良く階調表現を
行うことができる。
トセンサをセンス状態と非センス状態とに交互に切り換
えるとともに、該センス状態にあるセンス時間の長さを
変化させ、フォトセンサの出力が反転するのを検出する
検出動作を複数回繰り返し、フォトセンサの出力が反転
する臨界のセンス時間に基づいて、照射光の光量を検出
しているので、光量をディジタル化して取り出すことが
でき、外部に増幅回路を設けることなく、正確に光量を
検出することができる。その結果、精度良く階調表現を
行うことができる。
【００１０】この場合、フォトセンサを、半導体層を挟
んで、ソース電極とドレイン電極が相対向して配され、
これら半導体層、ソース電極及びドレイン電極を挟んで
その両側にそれぞれ絶縁膜を介して該半導体層と相対向
する第１ゲート電極及び第２ゲート電極が配され、該第
１ゲート電極側または第２ゲート電極側のいずれか一方
を光照射側とし、該光照射側から照射された光が、該光
照射側の絶縁膜を透過して前記半導体層に照射され、前
記光照射側のゲート電極に印加される電圧が制御される
ことにより、そのセンス状態と非センス状態が制御され
るものとすると、フォトセンサのセンス状態を容易に制
御することができるとともに、フォトセンサ自体に増幅
機能を有したフォトセンサ機能とフォトセンサの選択機
能とを持たせることができ、より一層検出精度を向上さ
せることができるとともに、フォトセンサシステム自体
をより一層小型化することができる。
んで、ソース電極とドレイン電極が相対向して配され、
これら半導体層、ソース電極及びドレイン電極を挟んで
その両側にそれぞれ絶縁膜を介して該半導体層と相対向
する第１ゲート電極及び第２ゲート電極が配され、該第
１ゲート電極側または第２ゲート電極側のいずれか一方
を光照射側とし、該光照射側から照射された光が、該光
照射側の絶縁膜を透過して前記半導体層に照射され、前
記光照射側のゲート電極に印加される電圧が制御される
ことにより、そのセンス状態と非センス状態が制御され
るものとすると、フォトセンサのセンス状態を容易に制
御することができるとともに、フォトセンサ自体に増幅
機能を有したフォトセンサ機能とフォトセンサの選択機
能とを持たせることができ、より一層検出精度を向上さ
せることができるとともに、フォトセンサシステム自体
をより一層小型化することができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１２】図１〜図８は、フォトセンサシステムの一
実施例を示す図であり、図１はフォトセンサシステムの
回路ブロック図、図２はフォトセンサアレイの一例を示
す回路図、図３はそのフォトセンサシステムに使用され
るフォトセンサの側面断面図、図４は図３のフォトセン
サの等価回路、図５は図３のフォトセンサの各電極に印
加する電圧とその状態変化の説明図、図６は図５の電圧
印加状態における出力特性を示す特性曲線図、図７は図
２のフォトセンサアレイの各部の印加電圧と出力信号と
の関係を示すタイミング図、図８は階調度検出作用の説
明図である。
実施例を示す図であり、図１はフォトセンサシステムの
回路ブロック図、図２はフォトセンサアレイの一例を示
す回路図、図３はそのフォトセンサシステムに使用され
るフォトセンサの側面断面図、図４は図３のフォトセン
サの等価回路、図５は図３のフォトセンサの各電極に印
加する電圧とその状態変化の説明図、図６は図５の電圧
印加状態における出力特性を示す特性曲線図、図７は図
２のフォトセンサアレイの各部の印加電圧と出力信号と
の関係を示すタイミング図、図８は階調度検出作用の説
明図である。
【００１３】図１において、フォトセンサシステム１
は、画素部駆動回路２、センサ部３、クロック発生部
４、信号反転検出部５及び階調判断部６等を備えてい
る。
は、画素部駆動回路２、センサ部３、クロック発生部
４、信号反転検出部５及び階調判断部６等を備えてい
る。
【００１４】センサ部３は、図２に示すように、多数の
フォトセンサＰＳがマトリックス状に配されており、そ
の行方向に１〜ｎ個及び列方向に１〜ｍ個のフォトセン
サＰＳが配列されている。各フォトセンサＰＳは、その
ボトムゲート電極（ＢＧ）が行方向に配された駆動線３
１に接続され、そのドレイン電極（Ｄ）が列方向に配さ
れた信号線３２に接続されている。また、各フォトセン
サＰＳは、そのトップゲート電極（ＴＧ）が行方向に配
されたトップ電極線３３に接続されている。すなわち、
各フォトセンサＰＳは、後述するように、トップゲート
電極（ＴＧ）、ドレイン電極（Ｄ）、ソース電極（Ｓ）
及びボトムゲート電極（ＢＧ）を備えている。
フォトセンサＰＳがマトリックス状に配されており、そ
の行方向に１〜ｎ個及び列方向に１〜ｍ個のフォトセン
サＰＳが配列されている。各フォトセンサＰＳは、その
ボトムゲート電極（ＢＧ）が行方向に配された駆動線３
１に接続され、そのドレイン電極（Ｄ）が列方向に配さ
れた信号線３２に接続されている。また、各フォトセン
サＰＳは、そのトップゲート電極（ＴＧ）が行方向に配
されたトップ電極線３３に接続されている。すなわち、
各フォトセンサＰＳは、後述するように、トップゲート
電極（ＴＧ）、ドレイン電極（Ｄ）、ソース電極（Ｓ）
及びボトムゲート電極（ＢＧ）を備えている。
【００１５】図１の画素部駆動回路２は、図２に示すよ
うに、センサ部３の駆動線３１に接続された垂直走査回
路であるローアドレスデコーダー３４と、センサ部３の
信号線３２に接続された水平走査回路であるコラムスイ
ッチ３５と、センサ部３のトップ電極線３３に接続され
たトップアドレスデコーダ３６と、を備えている。
うに、センサ部３の駆動線３１に接続された垂直走査回
路であるローアドレスデコーダー３４と、センサ部３の
信号線３２に接続された水平走査回路であるコラムスイ
ッチ３５と、センサ部３のトップ電極線３３に接続され
たトップアドレスデコーダ３６と、を備えている。
【００１６】ローアドレスデコーダ３４は、行毎に配さ
れたフォトセンサＰＳのボトムゲート電極（ＢＧ）に対
して駆動線３１を介してボトムゲート電圧φＢＧ１〜φ
ＢＧｎを印加する。
れたフォトセンサＰＳのボトムゲート電極（ＢＧ）に対
して駆動線３１を介してボトムゲート電圧φＢＧ１〜φ
ＢＧｎを印加する。
【００１７】コラムスイッチ３５には、プリチャージト
ランジスタ３７を介してドレイン電圧（Ｖｄｄ）が入力
され、このコラムスイッチ３５からバッファ３８を介し
て出力信号ＶOUT が出力される。すなわち、コラムスイ
ッチ３５は、プリチャージトランジスタ３７にプリチャ
ージ電圧φＰＧが入力されて、プリチャージトランジス
タ３７がオンする毎に、各信号線３２に接続された各フ
ォトセンサＰＳの出力をバッファ３８を介して、出力信
号ＶOUT として出力する。
ランジスタ３７を介してドレイン電圧（Ｖｄｄ）が入力
され、このコラムスイッチ３５からバッファ３８を介し
て出力信号ＶOUT が出力される。すなわち、コラムスイ
ッチ３５は、プリチャージトランジスタ３７にプリチャ
ージ電圧φＰＧが入力されて、プリチャージトランジス
タ３７がオンする毎に、各信号線３２に接続された各フ
ォトセンサＰＳの出力をバッファ３８を介して、出力信
号ＶOUT として出力する。
【００１８】トップアドレスデコーダ３６は、行毎に配
された各フォトセンサＰＳのトップゲート電極（ＴＧ）
に対して、トップ電極線３３を介して、トップゲート電
圧φＴＧ１〜φＴＧｎを印加する。
された各フォトセンサＰＳのトップゲート電極（ＴＧ）
に対して、トップ電極線３３を介して、トップゲート電
圧φＴＧ１〜φＴＧｎを印加する。
【００１９】なお、フォトセンサＰＳのソース電極
（Ｓ）は、接地されている。
（Ｓ）は、接地されている。
【００２０】再び、図１において、クロック発生部４
は、発信回路や分周回路等を備え、画素部駆動回路２及
び信号反転検出部５に所定周波数のクロック信号及びリ
セット信号を出力する。そして、画素部駆動回路２は、
クロック発生部４から入力されるクロック信号及びリセ
ット信号に基づいて、センサ部３にセンス信号及びリセ
ット信号として、トップゲート電圧（φＴＧ）やボトム
ゲート電圧（φＢＧ）を出力し、センサ部３の各フォト
センサＰＳ毎の駆動を行なう。
は、発信回路や分周回路等を備え、画素部駆動回路２及
び信号反転検出部５に所定周波数のクロック信号及びリ
セット信号を出力する。そして、画素部駆動回路２は、
クロック発生部４から入力されるクロック信号及びリセ
ット信号に基づいて、センサ部３にセンス信号及びリセ
ット信号として、トップゲート電圧（φＴＧ）やボトム
ゲート電圧（φＢＧ）を出力し、センサ部３の各フォト
センサＰＳ毎の駆動を行なう。
【００２１】信号反転検出部５には、さらにセンサ部３
から出力信号ＶOUT が入力されており、信号反転検出部
５は、クロック発生部４からリセット信号が入力された
時点から次のリセット信号までの時間、すなわち、後述
するフォトセンサＰＳのセンス時間τ内にクロック発生
部４から入力されるクロック信号の数をカウントして、
そのカウント数と出力信号ＶOUT の反転したフォトセン
サＰＳのアドレスデータを階調判断部６に出力する。
から出力信号ＶOUT が入力されており、信号反転検出部
５は、クロック発生部４からリセット信号が入力された
時点から次のリセット信号までの時間、すなわち、後述
するフォトセンサＰＳのセンス時間τ内にクロック発生
部４から入力されるクロック信号の数をカウントして、
そのカウント数と出力信号ＶOUT の反転したフォトセン
サＰＳのアドレスデータを階調判断部６に出力する。
【００２２】階調判断部６は、ＣＰＵ（Central Proces
sing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲ
ＯＭ（Read Only Memory）等を備え、そのＲＡＭあるい
はＲＯＭ内には、出力信号ＶOUT が反転するまでの時間
（臨界センス時間τ）と階調との関係を示すテーブルや
フォトセンサシステム１としてのプログラムが予め格納
されている。階調判断部６は、センサ部３の駆動を制御
しつつ、信号反転検出部５から入力されるカウント数に
基づいてＲＯＭを検索して直接諧調データに変換し、変
換した階調データを図外の画像メモリに出力する。
sing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲ
ＯＭ（Read Only Memory）等を備え、そのＲＡＭあるい
はＲＯＭ内には、出力信号ＶOUT が反転するまでの時間
（臨界センス時間τ）と階調との関係を示すテーブルや
フォトセンサシステム１としてのプログラムが予め格納
されている。階調判断部６は、センサ部３の駆動を制御
しつつ、信号反転検出部５から入力されるカウント数に
基づいてＲＯＭを検索して直接諧調データに変換し、変
換した階調データを図外の画像メモリに出力する。
【００２３】図２に示した各フォトセンサＰＳは、図３
に示すように、基本的には、逆スタガー型薄膜トランジ
スタとコプラナー型薄膜トランジスタとを半導体層を単
一層にして組み合わせた構成となっている。
に示すように、基本的には、逆スタガー型薄膜トランジ
スタとコプラナー型薄膜トランジスタとを半導体層を単
一層にして組み合わせた構成となっている。
【００２４】すなわち、フォトセンサＰＳは、ガラス等
からなる透明な絶縁性基板１０上に、ボトムゲート電極
（ＢＧ）１１が形成されており、このボトムゲート電極
（ＢＧ）１１及び絶縁性基板１０を覆うように、窒化シ
リコン（ＳｉＮ）からなるボトムゲート絶縁膜１２が形
成されている。このボトムゲート絶縁膜１２上には、ボ
トムゲート電極（ＢＧ）１１と対向する位置に、半導体
層１３が形成されており、半導体層１３は、ｉ型アモル
ファス・シリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ）で形成されている。
この半導体層１３を挟んで、該半導体層１３上に所定の
間隔を有して相対向する位置にソース電極（Ｓ）１４及
びドレイン電極（Ｄ）１５が形成されており、これらソ
ース電極（Ｓ）１４及びドレイン電極（Ｄ）１５は、そ
れぞれリン等のドーパントが拡散されたアモルファスシ
リコンよりなるｎ+ シリコン層１６、１７を介して半導
体層１３と接続されている。これらによりボトムトラン
ジスタ（逆スタガー型薄膜トランジスタ）が構成されて
いる。
からなる透明な絶縁性基板１０上に、ボトムゲート電極
（ＢＧ）１１が形成されており、このボトムゲート電極
（ＢＧ）１１及び絶縁性基板１０を覆うように、窒化シ
リコン（ＳｉＮ）からなるボトムゲート絶縁膜１２が形
成されている。このボトムゲート絶縁膜１２上には、ボ
トムゲート電極（ＢＧ）１１と対向する位置に、半導体
層１３が形成されており、半導体層１３は、ｉ型アモル
ファス・シリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ）で形成されている。
この半導体層１３を挟んで、該半導体層１３上に所定の
間隔を有して相対向する位置にソース電極（Ｓ）１４及
びドレイン電極（Ｄ）１５が形成されており、これらソ
ース電極（Ｓ）１４及びドレイン電極（Ｄ）１５は、そ
れぞれリン等のドーパントが拡散されたアモルファスシ
リコンよりなるｎ+ シリコン層１６、１７を介して半導
体層１３と接続されている。これらによりボトムトラン
ジスタ（逆スタガー型薄膜トランジスタ）が構成されて
いる。
【００２５】上記ソース電極（Ｓ）１４とドレイン電極
（Ｄ）１５及び半導体層１３のソース電極（Ｓ）１４と
ドレイン電極（Ｄ）１５の間の部分は、透明な窒化シリ
コンからなるトップゲート絶縁膜１８により覆われてお
り、トップゲート絶縁膜１８上には、前記ボトムゲート
電極（ＢＧ）１１と相対向する位置に透明な導電性材料
からなるトップゲート電極（ＴＧ）１９が形成されてい
る。トップゲート電極（ＴＧ）１９は、後述する電子−
正孔対を発生するために半導体層１３のチャンネル領域
のみでなく、図３に示すように、ｎ+ シリコン層１６、
１７上部面も覆う大きさに形成することが望ましい。そ
して、図示しないが、このトップゲート電極（ＴＧ）１
９及びトップゲート絶縁膜１８を覆うように、窒化シリ
コンからなる透明なオーバーコート膜が形成されてお
り、保護している。上記トップゲート電極（ＴＧ）１
９、トップゲート絶縁膜１８、半導体層１３、ソース電
極（Ｓ）１４及びドレイン電極（Ｄ）１５により、トッ
プトランジスタ（コプラナー型薄膜トランジスタ）が形
成されている。
（Ｄ）１５及び半導体層１３のソース電極（Ｓ）１４と
ドレイン電極（Ｄ）１５の間の部分は、透明な窒化シリ
コンからなるトップゲート絶縁膜１８により覆われてお
り、トップゲート絶縁膜１８上には、前記ボトムゲート
電極（ＢＧ）１１と相対向する位置に透明な導電性材料
からなるトップゲート電極（ＴＧ）１９が形成されてい
る。トップゲート電極（ＴＧ）１９は、後述する電子−
正孔対を発生するために半導体層１３のチャンネル領域
のみでなく、図３に示すように、ｎ+ シリコン層１６、
１７上部面も覆う大きさに形成することが望ましい。そ
して、図示しないが、このトップゲート電極（ＴＧ）１
９及びトップゲート絶縁膜１８を覆うように、窒化シリ
コンからなる透明なオーバーコート膜が形成されてお
り、保護している。上記トップゲート電極（ＴＧ）１
９、トップゲート絶縁膜１８、半導体層１３、ソース電
極（Ｓ）１４及びドレイン電極（Ｄ）１５により、トッ
プトランジスタ（コプラナー型薄膜トランジスタ）が形
成されている。
【００２６】このフォトセンサＰＳは、本実施例では、
図３に示すように、トップゲート電極（ＴＧ）１９側か
ら照射光Ａが照射され、この照射光Ａがトップゲート電
極（ＴＧ）１９及びトップゲート絶縁膜１８を透過し
て、半導体層１３に照射される。なお、フォトセンサＰ
Ｓは、上記構成からも明らかなように、照射光Ａをトッ
プゲート電極１側から照射するものに限定されるもので
はなく、ボトムゲート電極（ＢＧ）１１側から照射する
ようにしても、以降に説明する動作を、同様に行なわせ
ることができる。
図３に示すように、トップゲート電極（ＴＧ）１９側か
ら照射光Ａが照射され、この照射光Ａがトップゲート電
極（ＴＧ）１９及びトップゲート絶縁膜１８を透過し
て、半導体層１３に照射される。なお、フォトセンサＰ
Ｓは、上記構成からも明らかなように、照射光Ａをトッ
プゲート電極１側から照射するものに限定されるもので
はなく、ボトムゲート電極（ＢＧ）１１側から照射する
ようにしても、以降に説明する動作を、同様に行なわせ
ることができる。
【００２７】このフォトセンサＰＳは、例えば、ボトム
ゲート電極（ＢＧ）１１が５００オングストローム、ボ
トムゲート絶縁膜１２が２０００オングストローム、半
導体層１３が１５００オングストローム、ソース電極
（Ｓ）１４及びドレイン電極（Ｄ）１５が５００オング
ストローム、ｎ+ シリコン層１６、１７が２５０オング
ストローム、トップゲート絶縁膜１８が２０００オング
ストローム、トップゲート電極（ＴＧ）１９が５００オ
ングストローム及びオーバーコート膜が２０００オング
ストロームに形成されており、半導体層１３上のソース
電極（Ｓ）１４とドレイン電極（Ｄ）１５との間隔が、
７μｍに形成されている。
ゲート電極（ＢＧ）１１が５００オングストローム、ボ
トムゲート絶縁膜１２が２０００オングストローム、半
導体層１３が１５００オングストローム、ソース電極
（Ｓ）１４及びドレイン電極（Ｄ）１５が５００オング
ストローム、ｎ+ シリコン層１６、１７が２５０オング
ストローム、トップゲート絶縁膜１８が２０００オング
ストローム、トップゲート電極（ＴＧ）１９が５００オ
ングストローム及びオーバーコート膜が２０００オング
ストロームに形成されており、半導体層１３上のソース
電極（Ｓ）１４とドレイン電極（Ｄ）１５との間隔が、
７μｍに形成されている。
【００２８】このように、フォトセンサＰＳは、逆スタ
ガー型薄膜トランジスタとコプラナー型薄膜トランジス
タとを組み合わせた構成となっており、その等価回路
は、図４のように示すことができる。
ガー型薄膜トランジスタとコプラナー型薄膜トランジス
タとを組み合わせた構成となっており、その等価回路
は、図４のように示すことができる。
【００２９】次に、このフォトセンサＰＳの動作を説明
する。
する。
【００３０】図３に示すフォトセンサＰＳのボトムゲー
ト電極（ＢＧ）１１に正電圧、例えば、＋１０［Ｖ］を
印加すると、ボトムトランジスタにｎチャンネルが形成
される。ここで、ソース電極（Ｓ）１４−ドレイン電極
（Ｄ）１５間に正電圧、例えば、＋５［Ｖ］を印加する
と、ソース電極（Ｓ）１４側から電子が供給され、電流
が流れる。この状態で、トップゲート電極（ＴＧ）１９
にボトムゲート電極（ＢＧ）１１の電界によるチャンネ
ルを消滅させるレベルの負電圧、例えば、−２０［Ｖ］
を印加すると、トップゲート電極（ＴＧ）１９からの電
界がボトムゲート電極（ＢＧ）１１の電界がチャンネル
層に与える影響を減じる方向に働き、この結果、空乏層
が半導体層１３の厚み方向に伸び、ｎチャンネルをピン
チオフする。このとき、トップゲート電極（ＴＧ）１９
側から照射光Ａが照射されると、半導体層１３のトップ
ゲート電極（ＴＧ）１９側に電子−正孔対が誘起され
る。トップゲート電極（ＴＧ）１９に、−２０［Ｖ］が
印加されているため、誘起された正孔は、チャンネル領
域に蓄積され、トップゲート電極（ＴＧ）１９の電界を
打ち消す。このため、半導体層１３のチャンネル領域に
ｎチャンネルが形成され、電流が流れる。ソース電極
（Ｓ）１４−ドレイン電極（Ｄ）１５間に流れる電流
（以下ドレイン電流ＩDS）は、照射光Ａの光量に応じて
変化する。
ト電極（ＢＧ）１１に正電圧、例えば、＋１０［Ｖ］を
印加すると、ボトムトランジスタにｎチャンネルが形成
される。ここで、ソース電極（Ｓ）１４−ドレイン電極
（Ｄ）１５間に正電圧、例えば、＋５［Ｖ］を印加する
と、ソース電極（Ｓ）１４側から電子が供給され、電流
が流れる。この状態で、トップゲート電極（ＴＧ）１９
にボトムゲート電極（ＢＧ）１１の電界によるチャンネ
ルを消滅させるレベルの負電圧、例えば、−２０［Ｖ］
を印加すると、トップゲート電極（ＴＧ）１９からの電
界がボトムゲート電極（ＢＧ）１１の電界がチャンネル
層に与える影響を減じる方向に働き、この結果、空乏層
が半導体層１３の厚み方向に伸び、ｎチャンネルをピン
チオフする。このとき、トップゲート電極（ＴＧ）１９
側から照射光Ａが照射されると、半導体層１３のトップ
ゲート電極（ＴＧ）１９側に電子−正孔対が誘起され
る。トップゲート電極（ＴＧ）１９に、−２０［Ｖ］が
印加されているため、誘起された正孔は、チャンネル領
域に蓄積され、トップゲート電極（ＴＧ）１９の電界を
打ち消す。このため、半導体層１３のチャンネル領域に
ｎチャンネルが形成され、電流が流れる。ソース電極
（Ｓ）１４−ドレイン電極（Ｄ）１５間に流れる電流
（以下ドレイン電流ＩDS）は、照射光Ａの光量に応じて
変化する。
【００３１】このように、フォトセンサＰＳは、トップ
ゲート電極（ＴＧ）１９からの電界がボトムゲート電極
（ＢＧ）１１からの電界によるチャンネル形成に対して
それを妨げる方向に働くように制御し、ｎチャンネルを
ピンチオフするものであるから、光無照射時に流れるド
レイン電流ＩDSを極めて小さく、例えば、１０-14 Ａ程
度にすることができる。その結果、フォトセンサＰＳ
は、光照射時のドレイン電流ＩDSと光無照射時のドレイ
ン電流ＩDSとの差を充分大きくすることができ、また、
このときのボトムトランジスタの増幅率は、照射された
光量によって変化し、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができ
る。
ゲート電極（ＴＧ）１９からの電界がボトムゲート電極
（ＢＧ）１１からの電界によるチャンネル形成に対して
それを妨げる方向に働くように制御し、ｎチャンネルを
ピンチオフするものであるから、光無照射時に流れるド
レイン電流ＩDSを極めて小さく、例えば、１０-14 Ａ程
度にすることができる。その結果、フォトセンサＰＳ
は、光照射時のドレイン電流ＩDSと光無照射時のドレイ
ン電流ＩDSとの差を充分大きくすることができ、また、
このときのボトムトランジスタの増幅率は、照射された
光量によって変化し、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができ
る。
【００３２】また、フォトセンサＰＳは、ボトムゲート
電極（ＢＧ）１１に、正電圧（＋１０［Ｖ］）を印加し
た状態で、トップゲート電極（ＴＧ）１９を、例えば、
０［Ｖ］にすると、半導体層１３とトップゲート絶縁膜
１８との間のトラップ準位から正孔を吐き出させてリフ
レッシュ、すなわち、リセットすることができる。すな
わち、フォトセンサＰＳは、連続使用されると、トップ
ゲート絶縁膜１８と半導体層１３との間のトラップ準位
が光照射により発生する正孔及びドレイン電極（Ｄ）１
５から注入される正孔によって埋められていき、光無照
射状態でのチャンネル抵抗も小さくなって、光無照射時
にドレイン電流ＩDSが増加する。そこで、トップゲート
電極（ＴＧ）１９に０［Ｖ］を印加し、この正孔を吐き
出させて、リセットする。
電極（ＢＧ）１１に、正電圧（＋１０［Ｖ］）を印加し
た状態で、トップゲート電極（ＴＧ）１９を、例えば、
０［Ｖ］にすると、半導体層１３とトップゲート絶縁膜
１８との間のトラップ準位から正孔を吐き出させてリフ
レッシュ、すなわち、リセットすることができる。すな
わち、フォトセンサＰＳは、連続使用されると、トップ
ゲート絶縁膜１８と半導体層１３との間のトラップ準位
が光照射により発生する正孔及びドレイン電極（Ｄ）１
５から注入される正孔によって埋められていき、光無照
射状態でのチャンネル抵抗も小さくなって、光無照射時
にドレイン電流ＩDSが増加する。そこで、トップゲート
電極（ＴＧ）１９に０［Ｖ］を印加し、この正孔を吐き
出させて、リセットする。
【００３３】さらに、フォトセンサＰＳは、ボトムゲー
ト電極（ＢＧ）１１に、正電圧を印加していないときに
は、ボトムトランジスタにチャンネルが形成されず、光
照射を行なっても、ドレイン電流ＩDSが流れず、非選択
状態とすることができる。すなわち、フォトセンサＰＳ
は、ボトムゲート電極（ＢＧ）１１に印加する電圧（ボ
トムゲート電圧ＶBG）を制御することにより、選択状態
と、非選択状態とを制御することができる。また、この
非選択状態において、トップゲート電極（ＴＧ）１９に
０［Ｖ］を印加すると、上記同様に、半導体層１３とト
ップゲート絶縁膜１８との間のトラップ準位から正孔を
吐き出させてリセットすることができる。
ト電極（ＢＧ）１１に、正電圧を印加していないときに
は、ボトムトランジスタにチャンネルが形成されず、光
照射を行なっても、ドレイン電流ＩDSが流れず、非選択
状態とすることができる。すなわち、フォトセンサＰＳ
は、ボトムゲート電極（ＢＧ）１１に印加する電圧（ボ
トムゲート電圧ＶBG）を制御することにより、選択状態
と、非選択状態とを制御することができる。また、この
非選択状態において、トップゲート電極（ＴＧ）１９に
０［Ｖ］を印加すると、上記同様に、半導体層１３とト
ップゲート絶縁膜１８との間のトラップ準位から正孔を
吐き出させてリセットすることができる。
【００３４】次に、上記動作を、フォトセンサＰＳの各
電極に印加する電圧関係を示す図５とそのときのドレイ
ン電流特性曲線を示す図６を用いて説明する。なお、図
６は、ボトムゲート電極（ＢＧ）１１に印加されるボト
ムゲート電圧ＶBG及び照射光Ａの有無をパラメータとし
て、トップゲート電極（ＴＧ）１９に印加するトップゲ
ート電圧ＶTGを変化させたときのドレイン電流特性を示
している。
電極に印加する電圧関係を示す図５とそのときのドレイ
ン電流特性曲線を示す図６を用いて説明する。なお、図
６は、ボトムゲート電極（ＢＧ）１１に印加されるボト
ムゲート電圧ＶBG及び照射光Ａの有無をパラメータとし
て、トップゲート電極（ＴＧ）１９に印加するトップゲ
ート電圧ＶTGを変化させたときのドレイン電流特性を示
している。
【００３５】いま、図５の（Ａ）および（Ｂ）に示す２
状態は、ボトムゲート電圧ＶBGが０［Ｖ］である点で共
通する。この状態は、図６の、照射光Ａを照射したとき
（明時）のドレイン電流特性曲線Ｔ１及び照射光Ａを照
射しないとき（暗時）のドレイン電流特性曲線Ｔ２に対
応する。すなわち、この状態は、トップゲート電圧ＶTG
が０［Ｖ］〜−２０［Ｖ］に変化しても、また、照射光
Ａの照射の有無にかかわらず、ドレイン電流ＩDSは、１
０［ｐＡ］以下であり、フォトセンサＰＳは、非選択状
態となっている。
状態は、ボトムゲート電圧ＶBGが０［Ｖ］である点で共
通する。この状態は、図６の、照射光Ａを照射したとき
（明時）のドレイン電流特性曲線Ｔ１及び照射光Ａを照
射しないとき（暗時）のドレイン電流特性曲線Ｔ２に対
応する。すなわち、この状態は、トップゲート電圧ＶTG
が０［Ｖ］〜−２０［Ｖ］に変化しても、また、照射光
Ａの照射の有無にかかわらず、ドレイン電流ＩDSは、１
０［ｐＡ］以下であり、フォトセンサＰＳは、非選択状
態となっている。
【００３６】また、図５の（Ｃ）及び（Ｄ）に示す状態
は、ボトムゲート電圧ＶBGが＋１０［Ｖ］である点で共
通する。この状態で、光を照射してトップゲート電圧Ｖ
TGを０［Ｖ］から−２０［Ｖ］に変化しても、ドレイン
電流ＩDSは、図６に明時のドレイン電流特性曲線Ｂ２と
して示すように、常に、１［μＡ］以上のドレイン電流
ＩDSが流れ、光照射が検出される。また、フォトセンサ
ＰＳに照射光Ａを照射しないときには、図６に暗時のド
レイン電流特性曲線Ｂ１として示すように、トップゲー
ト電圧ＶTGが−１４［Ｖ］以下で、１０［ｐＡ］以下の
ドレイン電流ＩDSが流れ、トップゲート電圧ＶTGがそれ
よりも高くなると、ドレイン電流ＩDSは増大する。
は、ボトムゲート電圧ＶBGが＋１０［Ｖ］である点で共
通する。この状態で、光を照射してトップゲート電圧Ｖ
TGを０［Ｖ］から−２０［Ｖ］に変化しても、ドレイン
電流ＩDSは、図６に明時のドレイン電流特性曲線Ｂ２と
して示すように、常に、１［μＡ］以上のドレイン電流
ＩDSが流れ、光照射が検出される。また、フォトセンサ
ＰＳに照射光Ａを照射しないときには、図６に暗時のド
レイン電流特性曲線Ｂ１として示すように、トップゲー
ト電圧ＶTGが−１４［Ｖ］以下で、１０［ｐＡ］以下の
ドレイン電流ＩDSが流れ、トップゲート電圧ＶTGがそれ
よりも高くなると、ドレイン電流ＩDSは増大する。
【００３７】したがって、フォトセンサＰＳは、図５に
示したように、トップゲート電圧ＶTGを、例えば、０
［Ｖ］と−２０［Ｖ］とに制御することにより、センス
状態とリセット状態を制御することができ、また、ボト
ムゲート電圧ＶBGを、例えば、０［Ｖ］と＋１０［Ｖ］
とに制御することにより、選択状態及び非選択状態を制
御することができる。その結果、トップゲート電圧ＶTG
及びボトムゲート電圧ＶBGを制御することにより、フォ
トセンサＰＳを、それ自体で、フォトセンサとしての機
能と、選択トランジスタとしての機能を兼ね備えさたも
のとして、動作させることができる。
示したように、トップゲート電圧ＶTGを、例えば、０
［Ｖ］と−２０［Ｖ］とに制御することにより、センス
状態とリセット状態を制御することができ、また、ボト
ムゲート電圧ＶBGを、例えば、０［Ｖ］と＋１０［Ｖ］
とに制御することにより、選択状態及び非選択状態を制
御することができる。その結果、トップゲート電圧ＶTG
及びボトムゲート電圧ＶBGを制御することにより、フォ
トセンサＰＳを、それ自体で、フォトセンサとしての機
能と、選択トランジスタとしての機能を兼ね備えさたも
のとして、動作させることができる。
【００３８】このフォトセンサＰＳは、フォトセンサと
しての機能と選択トランジスタとしての機能とを兼ね備
えていることを利用して、本実施例では、図２に示した
ようにフォトセンサアレイに適用されており、このフォ
トセンサアレイを利用して、図１に示したフォトセンサ
システム１が構成されている。
しての機能と選択トランジスタとしての機能とを兼ね備
えていることを利用して、本実施例では、図２に示した
ようにフォトセンサアレイに適用されており、このフォ
トセンサアレイを利用して、図１に示したフォトセンサ
システム１が構成されている。
【００３９】次に、作用を説明する。
【００４０】上記フォトセンサシステム１においては、
マトリックス状に配設された各フォトセンサＰＳをセン
ス状態と非センス状態とに、交互に切り換えるととも
に、該センス状態にあるセンス時間の長さを変化させ、
このセンス時間内に各フォトセンサＰＳの出力が反転す
るかどうかをチェックして、各フォトセンサＰＳの出力
が反転する臨界のセンス時間に基づいて照射光の光量、
すなわち、被検出対象の階調度を検出する。
マトリックス状に配設された各フォトセンサＰＳをセン
ス状態と非センス状態とに、交互に切り換えるととも
に、該センス状態にあるセンス時間の長さを変化させ、
このセンス時間内に各フォトセンサＰＳの出力が反転す
るかどうかをチェックして、各フォトセンサＰＳの出力
が反転する臨界のセンス時間に基づいて照射光の光量、
すなわち、被検出対象の階調度を検出する。
【００４１】すなわち、図１において、クロック発生部
２３は、所定周波数のクロック信号及びリセット信号を
画素部駆動回路２１及び信号反転検出部２４に出力し、
画素部駆動回路２は、クロック発生部４から入力される
クロック信号及びリセット信号に基づいて、センサ部３
にセンス信号及びリセット信号として、トップゲート電
圧（φＴＧ）やボトムゲート電圧（φＢＧ）を出力し、
センサ部３の各フォトセンサＰＳ毎の駆動を行なう。こ
のとき、画素部駆動回路２１は、図２に示すように、そ
のローアドレスデコーダ３４、トップアドレスデコーダ
３６及びコラムスイッチ３５により、各フォトセンサＰ
Ｓのボトムゲート電極（ＢＧ）１１に印加するボトムゲ
ート電圧φＢＧ１〜φＢＧｎ、トップゲート電極（Ｔ
Ｇ）１９に印加するトップゲート電圧φＴＧ１〜φＴＧ
ｎ及びドレイン電極（Ｄ）１５に印加するドレイン電圧
φｄ１〜φｄｍ（プリチャージ電圧φＰＧ）を、図７に
示すように制御する。
２３は、所定周波数のクロック信号及びリセット信号を
画素部駆動回路２１及び信号反転検出部２４に出力し、
画素部駆動回路２は、クロック発生部４から入力される
クロック信号及びリセット信号に基づいて、センサ部３
にセンス信号及びリセット信号として、トップゲート電
圧（φＴＧ）やボトムゲート電圧（φＢＧ）を出力し、
センサ部３の各フォトセンサＰＳ毎の駆動を行なう。こ
のとき、画素部駆動回路２１は、図２に示すように、そ
のローアドレスデコーダ３４、トップアドレスデコーダ
３６及びコラムスイッチ３５により、各フォトセンサＰ
Ｓのボトムゲート電極（ＢＧ）１１に印加するボトムゲ
ート電圧φＢＧ１〜φＢＧｎ、トップゲート電極（Ｔ
Ｇ）１９に印加するトップゲート電圧φＴＧ１〜φＴＧ
ｎ及びドレイン電極（Ｄ）１５に印加するドレイン電圧
φｄ１〜φｄｍ（プリチャージ電圧φＰＧ）を、図７に
示すように制御する。
【００４２】すなわち、図７に示すように、フォトセン
サシステム１では、まず、第１行目に接続された各フォ
トセンサＰＳに対して、そのボトムゲート電圧φＢＧ１
を０［Ｖ］、トップゲート電圧φＴＧ１を＋５［Ｖ］と
して、リセットし、このリセット中にプリチージトラン
ジスタ３７に所定時間だけプリチャージ電圧（φＰＧ）
を印加して、信号線３２にドレイン電圧φｄ１〜φｄｍ
を印加することによりプリチャージする。その後、トッ
プゲート電圧φＴＧ１を−２０［Ｖ］としてフォトセン
サＰＳをセンス状態とし、このセンス状態の期間（セン
ス時間τ）にボトムゲート電圧φＢＧ１を＋１０［Ｖ］
にすると、フォトセンサＰＳは、選択状態となる。フォ
トセンサＰＳは、選択状態となったとき、所定のセンス
時間τ１の長さとそのセンス時間τ１内の光照射量（光
量）に応じて、出力信号ＶOUT が０［Ｖ］に変化した
り、＋１０［Ｖ］のままであったりする。
サシステム１では、まず、第１行目に接続された各フォ
トセンサＰＳに対して、そのボトムゲート電圧φＢＧ１
を０［Ｖ］、トップゲート電圧φＴＧ１を＋５［Ｖ］と
して、リセットし、このリセット中にプリチージトラン
ジスタ３７に所定時間だけプリチャージ電圧（φＰＧ）
を印加して、信号線３２にドレイン電圧φｄ１〜φｄｍ
を印加することによりプリチャージする。その後、トッ
プゲート電圧φＴＧ１を−２０［Ｖ］としてフォトセン
サＰＳをセンス状態とし、このセンス状態の期間（セン
ス時間τ）にボトムゲート電圧φＢＧ１を＋１０［Ｖ］
にすると、フォトセンサＰＳは、選択状態となる。フォ
トセンサＰＳは、選択状態となったとき、所定のセンス
時間τ１の長さとそのセンス時間τ１内の光照射量（光
量）に応じて、出力信号ＶOUT が０［Ｖ］に変化した
り、＋１０［Ｖ］のままであったりする。
【００４３】上記動作をボトムゲート電圧φＢＧ１とト
ップゲート電圧φＴＧ１からボトムゲート電圧φＢＧｎ
とトップゲート電圧φＴＧｎまで、すなわち、マトリッ
クス状に配設されたフォトセンサＰＳの第１行目のフォ
トセンサから第ｎ行目のフォトセンサＰＳまで、順次、
同じセンス時間τ１で動作させ、このときの各行に接続
されたフォトセンサＰＳの出力信号ＶOUT をコラムスイ
ッチ３５からバッファ３８を介して信号反転検出部５に
出力する。
ップゲート電圧φＴＧ１からボトムゲート電圧φＢＧｎ
とトップゲート電圧φＴＧｎまで、すなわち、マトリッ
クス状に配設されたフォトセンサＰＳの第１行目のフォ
トセンサから第ｎ行目のフォトセンサＰＳまで、順次、
同じセンス時間τ１で動作させ、このときの各行に接続
されたフォトセンサＰＳの出力信号ＶOUT をコラムスイ
ッチ３５からバッファ３８を介して信号反転検出部５に
出力する。
【００４４】上記動作を第１行目から第ｎ行目まで行う
と、リセットし、次に、センス時間τを、図７に示すよ
うに、上記センス時間τ１よりも所定時間だけ短いセン
ス時間τ２に設定して、このセンス時間τ２について、
上記同様の処理を第１行目から第ｎ行目まで、繰り返し
行う。そして、このときの各フォトセンサＰＳの出力信
号ＶOUT を上記同様に信号反転検出部５に出力する。
と、リセットし、次に、センス時間τを、図７に示すよ
うに、上記センス時間τ１よりも所定時間だけ短いセン
ス時間τ２に設定して、このセンス時間τ２について、
上記同様の処理を第１行目から第ｎ行目まで、繰り返し
行う。そして、このときの各フォトセンサＰＳの出力信
号ＶOUT を上記同様に信号反転検出部５に出力する。
【００４５】以下同様に、順次、センス時間τを順次所
定時間だけ短くして、上記処理を繰り返し行い、予め設
定した回数だけ上記処理を繰り返して行う。このときの
繰り返し回数は、少なくとも表現したい階調数以上の回
数を設定する。
定時間だけ短くして、上記処理を繰り返し行い、予め設
定した回数だけ上記処理を繰り返して行う。このときの
繰り返し回数は、少なくとも表現したい階調数以上の回
数を設定する。
【００４６】このようにして、順次信号反転検出部５に
各フォトセンサＰＳの出力信号ＶOU T が入力されると、
信号反転検出部５は、各フォトセンサＰＳ毎に、その出
力信号ＶOUT が反転したかどうかを検出するとともに、
当該センス時間τ内にクロック発生部４から入力される
クロック信号をカウントし、カウント数と当該出力信号
ＶOUT の反転したフォトセンサＰＳのアドレスデータを
階調判断部６に出力する。そして、各フォトセンサＰＳ
の出力信号ＶOUT が反転するまでの時間は、上述のよう
に、各フォトセンサＰＳに照射される照射光の光量に依
存し、クロック発生部４のカウントするカウント数（す
なわち、フォトセンサＰＳの出力信号ＶOUT の反転する
臨界センス時間τ）は、各フォトセンサＰＳに照射され
る照射光の光量に対応している。
各フォトセンサＰＳの出力信号ＶOU T が入力されると、
信号反転検出部５は、各フォトセンサＰＳ毎に、その出
力信号ＶOUT が反転したかどうかを検出するとともに、
当該センス時間τ内にクロック発生部４から入力される
クロック信号をカウントし、カウント数と当該出力信号
ＶOUT の反転したフォトセンサＰＳのアドレスデータを
階調判断部６に出力する。そして、各フォトセンサＰＳ
の出力信号ＶOUT が反転するまでの時間は、上述のよう
に、各フォトセンサＰＳに照射される照射光の光量に依
存し、クロック発生部４のカウントするカウント数（す
なわち、フォトセンサＰＳの出力信号ＶOUT の反転する
臨界センス時間τ）は、各フォトセンサＰＳに照射され
る照射光の光量に対応している。
【００４７】階調判断部６は、信号反転検出部５から入
力されるカウント数に基づいて内蔵ＲＯＭに格納されて
いる臨界センス時間と階調との関係を示すテーブルを検
索して諧調データに変換し、変換した階調データを図外
の画像メモリに出力する。
力されるカウント数に基づいて内蔵ＲＯＭに格納されて
いる臨界センス時間と階調との関係を示すテーブルを検
索して諧調データに変換し、変換した階調データを図外
の画像メモリに出力する。
【００４８】このように、各フォトセンサＰＳをセンス
状態と非センス状態とに交互に切り換えるとともに、該
センス状態にあるセンス時間τの長さを変化させ、フォ
トセンサＰＳの出力信号ＶOUT が反転する臨界のセンス
時間τを検出する検出動作を複数回繰り返し、フォトセ
ンサＰＳの出力信号ＶOUT が反転する臨界のセンス時間
τに基づいて、照射光の光量（階調度）を検出してい
る。したがって、光量（階調度）をディジタル信号とし
て取り出すことができ、外部に増幅回路を設けることな
く、正確に光量（階調度）を検出することができる。そ
の結果、精度良く階調表現を行うことができる。
状態と非センス状態とに交互に切り換えるとともに、該
センス状態にあるセンス時間τの長さを変化させ、フォ
トセンサＰＳの出力信号ＶOUT が反転する臨界のセンス
時間τを検出する検出動作を複数回繰り返し、フォトセ
ンサＰＳの出力信号ＶOUT が反転する臨界のセンス時間
τに基づいて、照射光の光量（階調度）を検出してい
る。したがって、光量（階調度）をディジタル信号とし
て取り出すことができ、外部に増幅回路を設けることな
く、正確に光量（階調度）を検出することができる。そ
の結果、精度良く階調表現を行うことができる。
【００４９】例えば、図８に示すように、例えば、円形
の図形Ｚにおいて、その内側から外側に領域Ｚ0 、領域
Ｚ1 、領域ＺM 及び領域ＺN があり、外側の領域ＺN が
真っ白で、内側の領域Ｚ0 が真っ黒である場合、信号反
転検出部５は、上記１回目の検出動作から最終の検出動
作の全ての検出動作において、外側の領域ＺN を検出す
るフォトセンサＰＳの出力信号ＶOUT の反転を検出し、
また、例えば、３回目の検出動作から始めて外側から２
つ目の領域ＺM を検出するフォトセンサＰＳの出力信号
ＶOUT の反転を検出して、この領域ＺM については以降
の検出動作において全て出力信号ＶOUT の反転を検出す
る。また、信号反転検出部５は、上記領域ＺM よりも遅
い回の検出動作において領域Ｚ1 を検出するフォトセン
サＰＳの出力信号ＶOUT の反転を検出し、この領域Ｚ1
については、以降の検出動作において全て出力信号Ｖ
OUT の反転を検出する。さらに、信号反転検出部５は、
最終回の検出動作において、内側の領域Ｚ0 を検出する
フォトセンサＰＳの出力信号ＶOUT の反転を検出する。
そして、信号反転検出部５は、各フォトセンサＰＳに対
して、最初に出力信号ＶOUT が反転するのを検出したと
きのセンス時間τ内にクロック発生部４から入力される
クロック信号をカウントして、そのカウント結果と出力
信号ＶOUT の反転したフォトセンサＰＳのアドレスデー
タを階調判断部６に出力する。したがって、階調判断部
６は、ディジタル信号としてのカウント結果に基づい
て、各領域領域Ｚ0 、領域Ｚ1 、領域ＺM 及び領域ＺN
の階調度を精度良く判断することができる。
の図形Ｚにおいて、その内側から外側に領域Ｚ0 、領域
Ｚ1 、領域ＺM 及び領域ＺN があり、外側の領域ＺN が
真っ白で、内側の領域Ｚ0 が真っ黒である場合、信号反
転検出部５は、上記１回目の検出動作から最終の検出動
作の全ての検出動作において、外側の領域ＺN を検出す
るフォトセンサＰＳの出力信号ＶOUT の反転を検出し、
また、例えば、３回目の検出動作から始めて外側から２
つ目の領域ＺM を検出するフォトセンサＰＳの出力信号
ＶOUT の反転を検出して、この領域ＺM については以降
の検出動作において全て出力信号ＶOUT の反転を検出す
る。また、信号反転検出部５は、上記領域ＺM よりも遅
い回の検出動作において領域Ｚ1 を検出するフォトセン
サＰＳの出力信号ＶOUT の反転を検出し、この領域Ｚ1
については、以降の検出動作において全て出力信号Ｖ
OUT の反転を検出する。さらに、信号反転検出部５は、
最終回の検出動作において、内側の領域Ｚ0 を検出する
フォトセンサＰＳの出力信号ＶOUT の反転を検出する。
そして、信号反転検出部５は、各フォトセンサＰＳに対
して、最初に出力信号ＶOUT が反転するのを検出したと
きのセンス時間τ内にクロック発生部４から入力される
クロック信号をカウントして、そのカウント結果と出力
信号ＶOUT の反転したフォトセンサＰＳのアドレスデー
タを階調判断部６に出力する。したがって、階調判断部
６は、ディジタル信号としてのカウント結果に基づい
て、各領域領域Ｚ0 、領域Ｚ1 、領域ＺM 及び領域ＺN
の階調度を精度良く判断することができる。
【００５０】また、本実施例によれば、各フォトセンサ
ＰＳとして、半導体層１３を挟んで、ソース電極（Ｓ）
１４とドレイン電極（Ｄ）１５が相対向して配され、こ
れら半導体層１３、ソース電極（Ｓ）１４及びドレイン
電極（Ｄ）１５を挟んでその両側にそれぞれ絶縁膜１
２、１８を介して該半導体層１３と相対向するボトムゲ
ート電極（ＢＧ）１１及びトップゲート電極（ＴＧ）１
９が配され、該トップゲート電極（ＴＧ）１９を光照射
側とし、該光照射側から照射された光が、該光照射側の
トップゲート絶縁膜１８を透過して半導体層１３に照射
され、光照射側のトップゲート電極（ＴＧ）１９に印加
される電圧が制御されることにより、そのセンス状態と
非センス状態が制御されるものを使用しているので、フ
ォトセンサＰＳのセンス状態を容易に制御することがで
きるとともに、フォトセンサＰＳ自体に増幅機能を有し
たフォトセンサ機能とフォトセンサＰＳの選択機能とを
持たせることができ、より一層検出精度を向上させるこ
とができるとともに、フォトセンサシステム１自体をよ
り一層小型化することができる。
ＰＳとして、半導体層１３を挟んで、ソース電極（Ｓ）
１４とドレイン電極（Ｄ）１５が相対向して配され、こ
れら半導体層１３、ソース電極（Ｓ）１４及びドレイン
電極（Ｄ）１５を挟んでその両側にそれぞれ絶縁膜１
２、１８を介して該半導体層１３と相対向するボトムゲ
ート電極（ＢＧ）１１及びトップゲート電極（ＴＧ）１
９が配され、該トップゲート電極（ＴＧ）１９を光照射
側とし、該光照射側から照射された光が、該光照射側の
トップゲート絶縁膜１８を透過して半導体層１３に照射
され、光照射側のトップゲート電極（ＴＧ）１９に印加
される電圧が制御されることにより、そのセンス状態と
非センス状態が制御されるものを使用しているので、フ
ォトセンサＰＳのセンス状態を容易に制御することがで
きるとともに、フォトセンサＰＳ自体に増幅機能を有し
たフォトセンサ機能とフォトセンサＰＳの選択機能とを
持たせることができ、より一層検出精度を向上させるこ
とができるとともに、フォトセンサシステム１自体をよ
り一層小型化することができる。
【００５１】なお、上記実施例においては、フォトセン
サＰＳとして逆スタガー型薄膜トランジスタとコプラナ
ー型薄膜トランジスタとを半導体層を単一層にして組み
合わせたものを使用しているが、これに限るものではな
く、一般に、センス状態と非センス状態を有し、センス
状態にあるときに、その出力が照射される光量に応じた
時間で反転するフォトセンサＰＳを使用することができ
る。
サＰＳとして逆スタガー型薄膜トランジスタとコプラナ
ー型薄膜トランジスタとを半導体層を単一層にして組み
合わせたものを使用しているが、これに限るものではな
く、一般に、センス状態と非センス状態を有し、センス
状態にあるときに、その出力が照射される光量に応じた
時間で反転するフォトセンサＰＳを使用することができ
る。
【００５２】また、上記実施例では、センス時間τを最
長センス時間から順次所定時間間隔で短く設定している
が、これに限るものではなく、例えば、最短のセンス時
間から順次所定時間間隔毎に長く設定しても良く、ま
た、そのセンス時間の減少あるいは増加の割合を変化さ
せてもよい。
長センス時間から順次所定時間間隔で短く設定している
が、これに限るものではなく、例えば、最短のセンス時
間から順次所定時間間隔毎に長く設定しても良く、ま
た、そのセンス時間の減少あるいは増加の割合を変化さ
せてもよい。
【００５３】
【発明の効果】本発明のフォトセンサシステムによれ
ば、フォトセンサをセンス状態と非センス状態とに交互
に切り換えるとともに、該センス状態にあるセンス時間
の長さを変化させ、フォトセンサの出力が反転するのを
検出する検出動作を複数回繰り返し、フォトセンサの出
力が反転する臨界のセンス時間に基づいて、照射光の光
量を検出しているので、光量をディジタル化して取り出
すことができ、外部に増幅回路を設けることなく、正確
に光量を検出することができる。その結果、精度良く階
調表現を行うことができる。
ば、フォトセンサをセンス状態と非センス状態とに交互
に切り換えるとともに、該センス状態にあるセンス時間
の長さを変化させ、フォトセンサの出力が反転するのを
検出する検出動作を複数回繰り返し、フォトセンサの出
力が反転する臨界のセンス時間に基づいて、照射光の光
量を検出しているので、光量をディジタル化して取り出
すことができ、外部に増幅回路を設けることなく、正確
に光量を検出することができる。その結果、精度良く階
調表現を行うことができる。
【００５４】この場合、フォトセンサを、半導体層を挟
んで、ソース電極とドレイン電極が相対向して配され、
これら半導体層、ソース電極及びドレイン電極を挟んで
その両側にそれぞれ絶縁膜を介して該半導体層と相対向
する第１ゲート電極及び第２ゲート電極が配され、該第
１ゲート電極側または第２ゲート電極側のいずれか一方
を光照射側とし、該光照射側から照射された光が、該光
照射側の絶縁膜を透過して前記半導体層に照射され、前
記光照射側のゲート電極に印加される電圧が制御される
ことにより、そのセンス状態と非センス状態が制御され
るものとすると、フォトセンサのセンス状態を容易に制
御することができるとともに、フォトセンサ自体に増幅
機能を有したフォトセンサ機能とフォトセンサの選択機
能とを持たせることができ、より一層検出精度を向上さ
せることができるとともに、フォトセンサシステム自体
をより一層小型化することができる。
んで、ソース電極とドレイン電極が相対向して配され、
これら半導体層、ソース電極及びドレイン電極を挟んで
その両側にそれぞれ絶縁膜を介して該半導体層と相対向
する第１ゲート電極及び第２ゲート電極が配され、該第
１ゲート電極側または第２ゲート電極側のいずれか一方
を光照射側とし、該光照射側から照射された光が、該光
照射側の絶縁膜を透過して前記半導体層に照射され、前
記光照射側のゲート電極に印加される電圧が制御される
ことにより、そのセンス状態と非センス状態が制御され
るものとすると、フォトセンサのセンス状態を容易に制
御することができるとともに、フォトセンサ自体に増幅
機能を有したフォトセンサ機能とフォトセンサの選択機
能とを持たせることができ、より一層検出精度を向上さ
せることができるとともに、フォトセンサシステム自体
をより一層小型化することができる。
【図１】本発明に係るフォトセンサシステムの一実施例
を示す回路ブロック図。
を示す回路ブロック図。
【図２】図１のセンサ部のセンサアレイを示す回路図。
【図３】図２のフォトセンサの側面断面図。
【図４】図３のフォトセンサの等価回路。
【図５】図４のフォトセンサの各電極に印加する電圧と
その状態変化の説明図。
その状態変化の説明図。
【図６】図５の電圧印加状態における出力特性を示す特
性曲線図。
性曲線図。
【図７】図２のフォトセンサへの各部の印加電圧と出力
信号との関係を示すタイミング図。
信号との関係を示すタイミング図。
【図８】階調度の検出作用の説明図。
１ フォトセンサシステム ２ 画素部駆動回路 ３ センサ部 ４ クロック発生部 ５ 信号反転検出部 ６ 階調判断部 １０ 絶縁性基板 １１ ボトムゲート電極（ＢＧ） １２ ボトムゲート絶縁膜 １３ 半導体層 １４ ソース電極（Ｓ） １５ ドレイン電極（Ｄ） １６、１７ ｎ+ シリコン層 １８ トップゲート絶縁膜 １９ トップゲート電極（ＴＧ） ３４ ローアドレスデコーダ ３５ コラムスイッチ ３６ トップアドレスデコーダ ＰＳ フォトセンサ
Claims (4)
- 【請求項１】 センス状態と非センス状態を有し、セン
ス状態にあるときに、その出力が照射される光量に応じ
た時間で反転するフォトセンサを用いたフォトセンサシ
ステムにおいて、 前記フォトセンサをセンス状態と非センス状態とに交互
に切り換えるとともに、該センス状態にあるセンス時間
の長さを変化させて、該フォトセンサの出力の反転を検
出する検出動作を複数回繰り返し、フォトセンサの出力
が反転する臨界の前記センス時間に基づいて、照射光の
光量を検出することを特徴とするフォトセンサシステ
ム。 - 【請求項２】 前記フォトセンサは、 半導体層を挟んで、ソース電極とドレイン電極が相対向
して配され、これら半導体層、ソース電極及びドレイン
電極を挟んでその両側にそれぞれ絶縁膜を介して該半導
体層と相対向する第１ゲート電極及び第２ゲート電極が
配され、該第１ゲート電極側または第２ゲート電極側の
いずれか一方を光照射側とし、該光照射側から照射され
た光が、該光照射側の絶縁膜を透過して前記半導体層に
照射され、前記光照射側のゲート電極に印加される電圧
が制御されることにより、そのセンス状態と非センス状
態が制御されることを特徴とする請求項１記載のフォト
センサシステム。 - 【請求項３】 前記センス時間は、予め設定された最長
のセンス時間から順次所定時間間隔毎に短く設定されて
いることを特徴とする請求項１または請求項２記載のフ
ォトセンサシステム。 - 【請求項４】 前記センス時間は、予め設定された最短
のセンス時間から順次所定時間間隔毎に長く設定されて
いることを特徴とする請求項１または請求項２記載のフ
ォトセンサシステム。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5085647A JP2893625B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | フォトセンサシステム |
| US08/133,657 US5461419A (en) | 1992-10-16 | 1993-10-07 | Photoelectric conversion system |
| NL9301774A NL194019C (nl) | 1992-10-16 | 1993-10-14 | Foto-elektrisch omzettingssysteem. |
| KR1019930021483A KR0133646B1 (ko) | 1992-10-16 | 1993-10-15 | 광전변환 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5085647A JP2893625B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | フォトセンサシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06276440A true JPH06276440A (ja) | 1994-09-30 |
| JP2893625B2 JP2893625B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=13864619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5085647A Expired - Lifetime JP2893625B2 (ja) | 1992-10-16 | 1993-03-19 | フォトセンサシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2893625B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11205684A (ja) * | 1998-01-19 | 1999-07-30 | Casio Comput Co Ltd | 撮像装置及び撮像素子の駆動方法 |
| JP2001136440A (ja) * | 1999-11-10 | 2001-05-18 | Casio Comput Co Ltd | フォトセンサシステムの駆動制御方法 |
| JP2017038038A (ja) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | Ｎｌｔテクノロジー株式会社 | 光センサ素子及び光電変換装置 |
-
1993
- 1993-03-19 JP JP5085647A patent/JP2893625B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11205684A (ja) * | 1998-01-19 | 1999-07-30 | Casio Comput Co Ltd | 撮像装置及び撮像素子の駆動方法 |
| JP2001136440A (ja) * | 1999-11-10 | 2001-05-18 | Casio Comput Co Ltd | フォトセンサシステムの駆動制御方法 |
| JP2017038038A (ja) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | Ｎｌｔテクノロジー株式会社 | 光センサ素子及び光電変換装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2893625B2 (ja) | 1999-05-24 |
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