JPH11252305A

JPH11252305A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH11252305A
Application number: JP10047996A
Authority: JP
Inventors: Yukinobu Sugiyama; 行信杉山; Seiichiro Mizuno; 誠一郎水野
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1999-09-17
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: JP3899176B2

Abstract

(57)【要約】【課題】誤動作が無く安定して動作する撮像装置を提
供する。【解決手段】撮像装置１０は、ｎ個のフォトダイオー
ドＰＤ１〜ＰＤｎと信号処理回路ＳＰ１〜ＳＰｎと出力
用スイッチＳＷ１〜ＳＷｎとを接続した構成となってい
る。各信号処理回路は、フォトダイオードの出力を増幅
する積分回路１２、積分回路１２の出力を保持するバッ
ファ回路１４、フォトダイオードと積分回路１２との間
に設けられた第１のスイッチ１６、フォトダイオードと
オーバフロードレーンＶ_ofdとを接続する第２のスイッ
チ１８、積分回路１２とバッファ回路１４との間に設け
られた第３のスイッチ２０、バッファ回路１４と基準電
圧Ｖ_ref源とを接続する第４のスイッチ２２、積分回路
１２からの出力電圧と基準電圧Ｖ_refとの比較結果に基
づいて上記第１〜第４のスイッチの開放・短絡を制御す
る制御回路２４とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】比較的大きな撮像対象を撮像する場合、
あるいは、撮像対象の近傍から近接画像を撮像する場合
などに用いられる撮像装置として、シリコンフォトダイ
オードなどの受光素子を複数配列した撮像装置が知られ
ている。

【０００３】かかる撮像装置の具体例として、例えば特
開平６−１７８０４６号公報に記載された固体撮像装置
があげられる。上記固体撮像装置は、複数のフォトダイ
オードを配列し、各フォトダイオード毎に、フォトダイ
オードから出力された電荷を蓄積するとともに蓄積電荷
量に応じた電圧信号を出力する積分回路を設け、さらに
当該積分回路と外部への出力ラインとを接続するスイッ
チとを備えた構成となっており、各フォトダイオードか
らの出力信号を順次外部に出力できるようになってい
る。

【０００４】上記撮像装置は、複数のフォトダイオード
を配列して撮像範囲を大きくしているため、大きな撮像
対象や近接画像を撮像することが可能となり、例えば食
品中の異物検査、手荷物検査などに使用されるＸ線非破
壊検査装置用ディテクタ、あるいはファックスなどの画
像読み取り装置に設けられている画像読み取り用密着型
リニアイメージセンサなどとして広く用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記撮像装置は、複数
のフォトダイオードを配列して撮像範囲を大きくしてい
るため大きな撮像対象や近接画像を撮像することが可能
となる反面、以下のような欠点を有している。

【０００６】すなわち、食品中の異物検査であれ手荷物
検査であれ、撮像対象は様々な形状を有しており、画像
読み取り装置で読み取る原稿も様々な大きさを有する場
合がある。そのため、撮像装置の受光領域、すなわちフ
ォトダイオードの配列には、撮像対象を透過してなる強
度の小さい光と、撮像対象を透過しないきわめて強度の
大きい背景光とが同時に入射することになる。

【０００７】ここで、例えばファックスなどの画像読み
取り装置に設けられている画像読み取り用密着型リニア
イメージセンサについて考えてみる。ファックスなどの
画像読み取り装置では、撮像画像から白地の背景部分と
黒地の文字部分とを判別しなくてはならない。そのた
め、これらに用いられる画像読み取り用密着型リニアイ
メージセンサは、微弱光であっても背景部分と文字部分
との判別ができるように、通常、ダイナミックレンジが
原稿の白地の背景部分を透過してなる透過光強度とほぼ
等しくなるように調整されている。

【０００８】しかし、このような調整の下では、原稿に
よって覆われていない部分の受光領域、すなわちフォト
ダイオードには、原稿を透過してなる透過光の数十倍の
強度を有する光が入射することになり、後段の積分回路
にも過剰な電荷が流入することになる。

【０００９】ここで、積分回路への過剰な電荷の流入
は、積分回路を構成するオペアンプの入出力電圧にオフ
セット変動を生じさせ、かかるオフセット変動は、当該
オペアンプのバイアス電圧を変動させることになる。

【００１０】各フォトダイオードに接続された各積分回
路内のオペアンプには、通常、共通のバイアス電圧が印
加されているため、１つの積分回路内のオペアンプにお
けるバイアス電圧の変動は、他の積分回路内のオペアン
プにも影響し、その結果、積分回路に誤動作が生じると
いった問題がある。

【００１１】そこで本発明は、積分回路に過剰電荷が流
入することに起因するオペアンプのバイアス電圧の変動
を防止し、誤動作が無く安定して動作する撮像装置を提
供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の撮像装置は、複数の受光素子と、各受光素
子毎に設けられ、受光素子から出力された電荷を蓄積し
て、蓄積された電荷の量に応じた電圧信号を出力するリ
セット可能な積分回路部と、各積分回路部の出力側に設
けられ、積分回路部と外部への出力ラインとを接続する
出力用スイッチとを有する撮像装置であって、受光素子
と積分回路部との間に直列に挿入された第１のスイッチ
と、積分回路部からの出力電圧の絶対値が所定の基準電
圧より小さい場合は第１のスイッチを短絡し、積分回路
部からの出力電圧の絶対値が所定の基準電圧以上の場合
は第１のスイッチを開放する制御回路部とを備えたこと
を特徴としている。

【００１３】積分回路部からの出力電圧の絶対値が所定
の基準電圧より小さい場合に第１のスイッチを短絡する
ため、通常は受光素子からの出力電荷が積分回路部に蓄
積可能となる一方で、積分回路部からの出力電圧の絶対
値が所定の基準電圧以上の場合に第１のスイッチを開放
するため、受光素子からの出力電荷が過剰となった時に
過剰電荷の積分回路部への流入を防止できる。

【００１４】本発明の撮像装置は、受光素子と上記受光
素子から出力された電荷を取り除くためのオーバフロー
ドレーンとを接続する第２のスイッチをさらに備え、制
御回路部は、積分回路部からの出力電圧の絶対値が所定
の基準電圧より小さい場合は第２のスイッチを開放し、
積分回路部からの出力電圧の絶対値が所定の基準電圧以
上の場合は第２のスイッチを短絡することを特徴とする
ことが好適である。

【００１５】積分回路部からの出力電圧の絶対値が所定
の基準電圧より小さい場合に第２のスイッチを開放する
ため、通常は受光素子からの出力電荷は積分回路部の方
に流入する一方で、積分回路部からの出力電圧の絶対値
が所定の基準電圧以上の場合に第２のスイッチを短絡す
るため、受光素子から出力された電荷をオーバフロード
レーンに流出させて除去することができる。

【００１６】本発明の撮像装置は、積分回路部と出力用
スイッチとの間に直列に挿入された第３のスイッチと、
出力用スイッチと所定の基準電圧を供給する供給源とを
接続する第４のスイッチとをさらに備え、制御回路部
は、積分回路部からの出力電圧の絶対値が所定の基準電
圧より小さい場合は第３のスイッチを短絡するとともに
第４のスイッチを開放し、積分回路部からの出力電圧の
絶対値が所定の基準電圧以上の場合は第３のスイッチを
開放するとともに第４のスイッチを短絡することを特徴
とすることが好適である。

【００１７】積分回路部からの出力電圧の絶対値が所定
の基準電圧より小さい場合は第３のスイッチを短絡する
とともに第４のスイッチを開放するため、通常は積分回
路部からの出力を外部への出力ラインに出力することが
可能となる一方で、積分回路部からの出力電圧の絶対値
が所定の基準電圧以上の場合は第３のスイッチを開放す
るとともに第４のスイッチを短絡するため、受光素子か
らの出力電荷が過剰となった時には、外部への出力ライ
ンに出力する電圧が浮動することなく、常に一定の基準
電圧を外部への出力ラインに出力することが可能とな
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態にかかる撮像装
置について図面を用いて説明する。まず、本実施形態に
かかる撮像装置の構成について説明する。図１は本実施
形態にかかる撮像装置の回路構成を示したものである。

【００１９】撮像装置１０は、カソードに所定の逆バイ
アス電圧Ｖ_ddが印加されたｎ（ｎは２以上の整数）個の
Ｐ型フォトダイオード（受光素子）ＰＤ１〜ＰＤｎと、
各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎから出力された電荷
信号を個々に蓄積して、蓄積電荷量に応じた電圧信号を
出力するｎ個の信号処理回路ＳＰ１〜ＳＰｎと、各信号
処理回路ＳＰ１〜ＳＰｎの出力側に設けられ、各信号処
理回路ＳＰ１〜ＳＰｎと外部への出力ラインＬ_outとを
接続するｎ個の出力用スイッチＳＷ１〜ＳＷｎとを備え
て構成される。

【００２０】ｎ個の信号処理回路ＳＰ１〜ＳＰｎは全て
同様の構成となっているため、ここでは１つの信号処理
回路ＳＰ１についてのみ説明する（図１においても信号
処理回路ＳＰ２〜ＳＰｎの回路図は省略されている）。

【００２１】信号処理回路ＳＰ１は、フォトダイオード
ＰＤ１から出力された電荷を蓄積して、蓄積された電荷
の量に応じた電圧信号を出力するリセット可能な積分回
路１２と、積分回路１２からの出力電圧信号を一時的に
保持するバッファ回路１４と、フォトダイオードＰＤ１
のアノードと積分回路１２の入力端との間に直列に挿入
された第１のスイッチ１６と、フォトダイオードＰＤ１
のアノードとフォトダイオードＰＤ１から出力された過
剰電荷を取り除くためのオーバフロードレーンＶ_ofdと
を接続する第２のスイッチ１８と、積分回路１２の出力
端とバッファ回路１４の入力端との間に直列に挿入され
た第３のスイッチ２０と、バッファ回路１４の入力端と
所定の基準電圧Ｖ_refを供給する供給源とを接続する第
４のスイッチ２２と、積分回路１２からの出力電圧と基
準電圧Ｖ_refとの比較結果に基づいて上記第１〜第４の
スイッチの開放・短絡を制御する制御回路２４とを備え
て構成される。

【００２２】積分回路１２は、入力端から入力された信
号を増幅して出力端から出力するためのオペアンプ２６
と、フォトダイオードＰＤ１から出力された電荷を蓄積
するためにオペアンプ２６に対して並列に接続されたコ
ンデンサ２８と、外部から入力されるリセットパルスに
よりコンデンサ２８に蓄積された電荷を放電（リセッ
ト）するためにコンデンサ２８に対して並列に接続され
たリセットスイッチ３０とを備えて構成される。

【００２３】バッファ回路１４は、積分回路１２の出力
端から出力された出力電圧を電荷として保持するコンデ
ンサ３２と、出力用スイッチＳＷ１の短絡とともにコン
デンサ３２に保持された電圧を増幅して外部への出力ラ
インＬ_outに出力するオペアンプ３４と、外部から入力
されるホールドパルスによって短絡されるとともに短絡
されることによって積分回路１２の出力端とコンデンサ
３２とを接続するホールドスイッチ３６とを備えて構成
される。

【００２４】制御回路２４は、積分回路１２からの出力
電圧と基準電圧Ｖ_refとが入力され、積分回路１２から
の出力電圧の絶対値（本実施形態にかかる撮像装置１０
では、受光素子としてＰ型フォトダイオードを用いてお
り、出力電圧は正となるため、以下単に出力電圧とい
う）が基準電圧Ｖ_refより小さい場合は論理値１を出力
し、また、積分回路１２からの出力電圧が基準電圧Ｖ
_ref以上の場合は論理値０を出力するコンパレータ３８
と、コンパレータ３８から出力された論理値を一時的に
保持するラッチ回路４０と、ラッチ回路４０から出力さ
れた論理値をそのまま又は反転させて上記第１〜第４の
スイッチ１６、１８、２０、２２の制御のための論理信
号（以下、制御信号という）を生成するための４個のイ
ンバータ４２、４４、４６、４８とを備えて構成され
る。

【００２５】ここで、制御回路部２４によるスイッチ制
御機能について詳細に説明する。第１〜第４のスイッチ
１６、１８、２０、２２は、各スイッチに入力される制
御信号Ｓ１〜Ｓ４の論理値が１の場合は開放、０の場合
は短絡されるようになっている。

【００２６】第１のスイッチ１６には、コンパレータ３
８から出力された論理値をインバータ４２によって反転
した制御信号Ｓ１が入力される。すなわち、積分回路１
２からの出力電圧が基準電圧Ｖ_refより小さい場合は、
制御信号Ｓ１は０となり、また、積分回路１２からの出
力電圧が基準電圧Ｖ_ref以上の場合は、制御信号Ｓ１は
１となる。従って、積分回路１２からの出力電圧が基準
電圧Ｖ_refより小さい場合は、第１のスイッチ１６は短
絡され、また、積分回路１２からの出力電圧が基準電圧
Ｖ_ref以上の場合は、第１のスイッチ１６は開放され
る。

【００２７】また、第２のスイッチ１８には、コンパレ
ータ３８から出力された論理値をインバータ４２によっ
て反転し、インバータ４４によってさらに反転した制御
信号Ｓ２が入力される。従って、積分回路１２からの出
力電圧が基準電圧Ｖ_refより小さい場合は、第２のスイ
ッチ１８は開放され、また、積分回路１２からの出力電
圧が基準電圧Ｖ_ref以上の場合は、第２のスイッチ１８
は短絡される。

【００２８】また、第３のスイッチ２０には、コンパレ
ータ３８から出力された論理値をインバータ４２、４
４、４６によってそれぞれ反転した制御信号Ｓ３が入力
される。従って、積分回路１２からの出力電圧が基準電
圧Ｖ_refより小さい場合は、第３のスイッチ２０は短絡
され、また、積分回路１２からの出力電圧が基準電圧Ｖ
_ref以上の場合は、第３のスイッチ２０は開放される。

【００２９】さらに、第４のスイッチ２２には、コンパ
レータ３８から出力された論理値をインバータ４２、４
４、４６、４８によってそれぞれ反転した制御信号Ｓ４
が入力される。従って、積分回路１２からの出力電圧が
基準電圧Ｖ_refより小さい場合は、第４のスイッチ２２
は開放され、また、積分回路１２からの出力電圧が基準
電圧Ｖ_ref以上の場合は、第４のスイッチ２２は短絡さ
れる。

【００３０】図２は、本実施形態にかかる撮像装置を基
板上に構成した際の構成図であり、図３（ａ）は本実施
形態にかかる撮像装置を基板上に構成した際の平面図、
図３（ｂ）は同前面図、図３（ｃ）は同側面図である。

【００３１】図２に示すように、ｎ個のフォトダイオー
ドＰＤ１〜ＰＤｎは、フォトダイオードアレイ５０とし
てフォトダイオードアレイチップ５２上に形成されてい
る。また、ｎ個の信号処理回路ＳＰ１〜ＳＰｎは、信号
処理回路アレイ５４としてアンプアレイチップ５６上に
形成されている。また、ｎ個の出力用スイッチＳＷ１〜
ＳＷｎ、及び、上記ｎ個の出力用スイッチＳＷ１〜ＳＷ
ｎの開放・短絡を制御するシフトレジスタ５８も、アン
プアレイチップ５６上に形成されている。さらに、フォ
トダイオードアレイチップ５２及びアンプアレイチップ
５６は、セラミック基板６０上に固定されており、フォ
トダイオードアレイチップ５２及びアンプアレイチップ
５６は、保護カバー６２によって覆われている（図３参
照）。

【００３２】図３に示すように、セラミック基板６０の
端部には、外部からの信号入力又は外部への信号出力を
行うためのコネクタ用パッド６４及びコネクタピン６６
が設けられており、セラミック基板６０上に設けられた
メタル配線（図示せず）を介して信号処理回路ＳＰ１〜
ＳＰｎ、出力用スイッチＳＷ１〜ＳＷｎ、シフトレジス
タ５８等に接続されている（図２参照）。ここで、信号
処理回路ＳＰ１〜ＳＰｎに設けられているリセットスイ
ッチ３０及びホールドスイッチ３６の開放・短絡制御
は、それぞれコネクタ用パッド６４及びコネクタピン６
６を介して外部から入力されたリセットパルス及びホー
ルドパルスによって行われることになる。また、出力用
スイッチＳＷ１〜ＳＷｎの開放・短絡は、外部からシフ
トレジスタ５８に入力されたスタートパルス及びクロッ
クパルスに基づいて制御され、外部への出力ラインＬ
_outを介してビデオ出力として外部に出力されることに
なる（図２参照）。

【００３３】続いて、本発明の実施形態にかかる撮像装
置の作用について説明する。図４は、撮像装置１０の基
本的動作を示すタイミングチャートである。

【００３４】外部から入力されるリセットパルスが論理
値１（以下、オンという）になると、積分回路１２のリ
セットスイッチ３０が短絡され、コンデンサ２８に蓄積
された電荷が放電（リセット）される。その後、リセッ
トパルスが論理値０（以下、オフという）になると、コ
ンデンサ２８への電荷の蓄積が開始される。

【００３５】また、外部から入力されるホールドパルス
がオンになると、バッファ回路１４のホールドスイッチ
３６が短絡され、積分回路１２のコンデンサ２８に蓄積
された電荷がバッファ回路１４のコンデンサ３２に流出
し、保持される。

【００３６】バッファ回路１４のコンデンサ３２に電荷
が保持された状態で、シフトレジスタ５８によって出力
用スイッチＳＷ１〜ＳＷｎが順次短絡されると、各信号
処理回路内のバッファ回路１４から外部への出力ライン
Ｌ_outに出力信号が順次読み出される。

【００３７】上記リセットパルス及びホールドパルス
は、定期的にオンになる信号であるので、各フォトダイ
オードＰＤ１〜ＰＤｎから出力された信号を所定の時間
間隔毎に読み出すことが可能となり、すなわち撮像対象
を撮像することができる。

【００３８】続いて、撮像装置１０の動作をより詳細に
説明する。撮像装置１０の動作は、積分回路１２からの
出力電圧が基準電圧Ｖ_refより小さい場合と、積分回路
１２からの出力電圧が基準電圧Ｖ_ref以上の場合とで大
きく異なる。

【００３９】まず、積分回路１２からの出力電圧が常に
基準電圧Ｖ_refより小さい場合について考える。図５
は、積分回路１２からの出力電圧が基準電圧Ｖ_refより
小さい場合のフォトダイオードＰＤ１、信号処理回路Ｓ
Ｐ１、出力用スイッチＳＷ１の等価回路（制御回路２４
を除く）であり、図６は積分回路１２からの出力電圧が
常に基準電圧Ｖ_refより小さい場合の、ホールドスイッ
チ３６の入力端（Ａ点、図５参照）の電位及び第１〜第
４のスイッチ１６、１８、２０、２２の開放・短絡の様
子を表すタイミングチャートである。尚、図６内の第１
〜第４のスイッチにおいてＨは短絡、Ｌは開放を示すも
のとする。

【００４０】積分回路１２からの出力電圧が常に基準電
圧Ｖ_refより小さい場合は、第１のスイッチ１６は常に
短絡、第２のスイッチ１８は常に開放、第３のスイッチ
２０は常に短絡、第４のスイッチ２２は常に開放とな
る。従って、図５に示すようにフォトダイオードＰＤ１
から出力された電荷はリセットパルスがオンになる毎に
常に積分回路１２のコンデンサ２８に蓄積され、ホール
ドパルスがオンになるとバッファ回路１４のコンデンサ
３２に流出して保持され、出力用ＳＷ１が短絡するタイ
ミングで外部への出力ラインＬ_outに読み出される。

【００４１】次に、積分回路１２からの出力電圧が基準
電圧Ｖ_ref以上の場合について考える。図７は、積分回
路１２からの出力電圧が基準電圧Ｖ_ref以上の場合のフ
ォトダイオードＰＤ１、信号処理回路ＳＰ１、出力用ス
イッチＳＷ１の等価回路（制御回路２４を除く）であ
り、図８は積分回路１２からの出力電圧が基準電圧Ｖ_re
_f以上の場合の、ホールドスイッチ３６の入力端（Ａ
点、図７参照）の電位及び第１〜第４のスイッチ１６、
１８、２０、２２の開放・短絡の様子を表すタイミング
チャートである。尚、図８において、（Ａ）は積分回路
１２からの出力電圧が基準電圧Ｖ_refより小さい期間、
（Ｂ）は積分回路１２からの出力電圧が基準電圧Ｖ_ref
以上の期間を示している。

【００４２】図７に示すように、積分回路１２からの出
力電圧が基準電圧Ｖ_ref以上の場合は、第１のスイッチ
１６は開放、第２のスイッチ１８は短絡、第３のスイッ
チ２０は開放、第４のスイッチ２２は短絡となる。第１
のスイッチ１６を開放し、第２のスイッチ１８を短絡す
ることで、図７に示すようにフォトダイオードＰＤ１か
ら出力された過剰な電荷を積分回路１２に流入させるこ
となく、オーバフロードレーンＶ_ofdに流出させて除去
することができる。また、第３のスイッチ２０を開放
し、第４のスイッチ２２を短絡することで、積分回路１
２からの出力される高電圧ではなく、基準電圧Ｖ_refを
外部への出力ラインＬ_outに出力することができる。

【００４３】具体的には、図８に示すように、積分回路
１２からの出力電圧が基準電圧Ｖ_re _fより小さい場合、
すなわち（Ａ）期間は、第１のスイッチ１６が短絡、第
２のスイッチ１８が開放、第３のスイッチ２０が短絡、
第４のスイッチ２２が開放されるため、フォトダイオー
ドＰＤ１、信号処理回路ＳＰ１、出力用スイッチＳＷ１
は図５に示すような等価回路（制御回路２４を除く）と
なり、図６を用いて説明したような動作をする。一方、
積分回路１２からの出力電圧が基準電圧Ｖ_ref以上の場
合、すなわち（Ｂ）期間は、第１のスイッチ１６が開
放、第２のスイッチ１８が短絡、第３のスイッチ２０が
開放、第４のスイッチ２２が短絡されるため、フォトダ
イオードＰＤ１、信号処理回路ＳＰ１、出力用スイッチ
ＳＷ１は図７に示すような等価回路（制御回路２４を除
く）となり、積分回路１２からの出力電圧が基準電圧Ｖ
_ref以上となっている間、Ａ点の電位はＶ_refに維持され
る。この状態で、出力用ＳＷ１が短絡すると、電圧Ｖ
_refが外部への出力ラインＬ_outに読み出される。尚、こ
の状態でリセットパルスがオンになると、積分回路１２
のコンデンサ２８が放電され、積分回路１２からの出力
電圧が低下するため、第１のスイッチ１６が短絡、第２
のスイッチ１８が開放、第３のスイッチ２０が短絡、第
４のスイッチ２２が開放の状態、すなわち図５に示す等
価回路の状態に戻る。

【００４４】続いて、本発明の実施形態にかかる撮像装
置の効果について説明する。撮像装置１０は、積分回路
１２からの出力電圧が基準電圧Ｖ_ref以上の場合に制御
回路２４が、第１のスイッチ１６を開放、第２のスイッ
チ１８を短絡、第３のスイッチ２０を開放、第４のスイ
ッチ２２を短絡させる。積分回路１２からの出力電圧が
基準電圧Ｖ_ref以上の場合に第１のスイッチ１６を開
放、第２のスイッチ１８を短絡することで、フォトダイ
オードＰＤ１から出力された過剰な電荷を積分回路１２
に流入させることなく、オーバフロードレーンＶ_ofdに
流出させて除去することができる。従って、積分回路１
２内のオペアンプ２６のオフセット電圧の変動を防止で
き、当該オフセット電圧の変動に起因するバイアス電圧
の変動を有効に防止することができる。その結果、バイ
アス電圧の変動に伴う、他のフォトダイオードの出力信
号の変動が除去され、誤動作を少なくし、動作を安定さ
せることが可能となる。

【００４５】また、積分回路１２からの出力電圧が基準
電圧Ｖ_ref以上の場合に第３のスイッチ２０を開放、第
４のスイッチ２２を短絡することで、積分回路１２から
の出力される高電圧ではなく、基準電圧Ｖ_refを外部へ
の出力ラインＬ_outに出力することができる。従って、
極端に強度の大きい信号が外部に出力されることが防止
され、外部への出力信号を安定させることが可能とな
る。

【００４６】尚、上記の説明では、受光素子としてＰ型
フォトダイオードを用いた場合について、撮像装置１０
の具体的な動作を詳述した。しかしながら、撮像装置１
０は、受光素子としてＮ型フォトダイオードを用いても
実現可能である。撮像装置１０にＮ型フォトダイオード
を用いた場合は、積分回路１２の出力極性が逆になり、
これに続くコンパレータ３８の動作も関係が逆転する。

【００４７】

【発明の効果】本発明の撮像装置は、積分回路部からの
出力電圧が基準電圧以上の場合に、制御回路部が第１の
スイッチを開放することで、受光素子から出力された過
剰な電荷が積分回路部に流入することを防止する。従っ
て、積分回路部を構成するオペアンプのオフセット電圧
の変動、さらにはバイアス電圧の変動を有効に防止で
き、誤動作を少なくし、動作を安定させることが可能と
なる。

【００４８】また、積分回路部からの出力電圧が基準電
圧以上の場合に、制御回路部が第２のスイッチを短絡す
ることで、受光素子から出力された過剰な電荷をオーバ
フロードレーンに流出させて除去することができる。

【００４９】さらに、積分回路部からの出力電圧が基準
電圧以上の場合に、第３のスイッチを開放し、第４のス
イッチを短絡することで、積分回路部から出力される高
電圧ではなく、一定の基準電圧を外部への出力ラインに
出力することができる。従って、極端に強度の大きい信
号が外部に出力されることが防止され、外部への出力信
号を安定させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の回路構成図
である。

【図２】本発明の実施形態に係る撮像装置の構成図であ
る。

【図３】本発明の実施形態に係る撮像装置の平面図、前
面図、側面図である。

【図４】本発明の実施形態に係る撮像装置の動作を示す
タイミングチャートである。

【図５】本発明の実施形態に係る撮像装置の回路構成図
である。

【図６】本発明の実施形態に係る撮像装置の動作を示す
タイミングチャートである。

【図７】本発明の実施形態に係る撮像装置の回路構成図
である。

【図８】本発明の実施形態に係る撮像装置の動作を示す
タイミングチャートである。

【符号の説明】

１０…撮像装置、１２…積分回路、１４…バッファ回
路、１６…第１のスイッチ、１８…第２のスイッチ、２
０…第３のスイッチ、２２…第４のスイッチ、２４…制
御回路、５０…フォトダイオードアレイ、５２…フォト
ダイオードアレイチップ、５４…信号処理回路アレイ、
５６…アンプアレイチップ、５８…シフトレジスタ、６
０…セラミック基板、６２…保護カバー、６４…コネク
タ用パッド、６６…コネクタピン、ＰＤ１〜ＰＤｎ…フ
ォトダイオード、ＳＰ１〜ＳＰｎ…信号処理回路、ＳＷ
１〜ＳＷｎ…出力用スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の受光素子と、前記各受光素子毎に設けられ、該受光素子から出力され
た電荷を蓄積して、該蓄積された電荷の量に応じた電圧
信号を出力するリセット可能な積分回路部と、前記各積分回路部の出力側に設けられ、前記積分回路部
と外部への出力ラインとを接続する出力用スイッチと、
を有する撮像装置において、前記受光素子と前記積分回路部との間に直列に挿入され
た第１のスイッチと、前記積分回路部からの出力電圧の絶対値が所定の基準電
圧より小さい場合は前記第１のスイッチを短絡し、前記
積分回路部からの出力電圧の絶対値が前記所定の基準電
圧以上の場合は前記第１のスイッチを開放する制御回路
部と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記受光素子と前記受光素子から出力さ
れた電荷を取り除くためのオーバフロードレーンとを接
続する第２のスイッチをさらに備え、前記制御回路部は、前記積分回路部からの出力電圧の絶
対値が前記所定の基準電圧より小さい場合は前記第２の
スイッチを開放し、前記積分回路部からの出力電圧の絶
対値が前記所定の基準電圧以上の場合は前記第２のスイ
ッチを短絡する、ことを特徴とする請求項１に記載の撮
像装置。
【請求項３】前記積分回路部と前記出力用スイッチとの
間に直列に挿入された第３のスイッチと、前記出力用スイッチと前記所定の基準電圧を供給する供
給源とを接続する第４のスイッチと、をさらに備え、前記制御回路部は、前記積分回路部からの出力電圧の絶
対値が前記所定の基準電圧より小さい場合は前記第３の
スイッチを短絡するとともに前記第４のスイッチを開放
し、前記積分回路部からの出力電圧の絶対値が前記所定
の基準電圧以上の場合は前記第３のスイッチを開放する
とともに前記第４のスイッチを短絡する、ことを特徴と
する請求項１または２に記載の撮像装置。