JPS59185464A - 光電変換素子アレイの制御方式 - Google Patents

光電変換素子アレイの制御方式

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JPS59185464A
JPS59185464A JP58059788A JP5978883A JPS59185464A JP S59185464 A JPS59185464 A JP S59185464A JP 58059788 A JP58059788 A JP 58059788A JP 5978883 A JP5978883 A JP 5978883A JP S59185464 A JPS59185464 A JP S59185464A
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voltage
signal
wiring
photoelectric conversion
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JP58059788A
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Hideyuki Miyazawa
宮沢 秀幸
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Ricoh Co Ltd
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/04Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
    • H04N1/19Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays
    • H04N1/191Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays the array comprising a one-dimensional array, or a combination of one-dimensional arrays, or a substantially one-dimensional array, e.g. an array of staggered elements
    • H04N1/192Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on one main scanning line
    • H04N1/193Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on one main scanning line using electrically scanned linear arrays, e.g. linear CCD arrays
    • H04N1/1931Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on one main scanning line using electrically scanned linear arrays, e.g. linear CCD arrays with scanning elements electrically interconnected in groups

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ■技術分野 本発明は光電変換素子アレイの制御方式に関し、特に、
光電変換素子アレイに行配線と列配線を接続し蓄積型7
トリクス制御を行なう制御方式に関する。
■従来技術 ファクシミリ等、像読取を行なう装置においては、多数
の光電変換器を1次元又は2次元配列した光電変換素子
アレイを用いている。一般に、この種の光電変換素子ア
レイでは配線数を最小限とし制御回路を簡単にするため
、光電変換素子のそれぞれの配線を行単位および列単位
でそれぞれまとめて接続し、行配線および列配線の各グ
ループに順次と所定電圧を印加する71−リクス制御を
行なっている。
また、この種の光電変換器では1画素あたりの信号読取
期間が短いので、信号読取期間以外の期間で像読取すな
わち電荷蓄積を行なっており、この期間中、光電変換器
に電荷蓄積のための所定バイアス電圧を印加している。
従来の光電変換素子アレイの制御方式の一例を第1a図
および第1b図に示す。まず第1a図を参照して説明す
ると、111,112,113’・・・・・lln、1
21,122.  ・・・、12n。
131.132.  ・・・1 m nが光電変換器で
ある。各々の光電変換器には、それぞれ分離用のダイオ
ード21 !、 212.2.1.3・・・・、21n
、221,222・・・、22n、231,232・・
・2 m nが接続、しである。光電変換器のカソード
側は、隣接するn個単位毎を1つのグループとして互い
に接続し、これを行配線としである。また分離用ダイ4
−ドのカソード側は、ri個おきに隣接する各m個を互
いに接続し、これを列配線としである。列配線には、読
み出し電圧(■t)印加用のn個のスイッチング素子S
1と、アース電圧印加用のn個のスイッチング素子S2
を接続しである。行配線には、電荷蓄積のための電圧v
b印加用のm個のスイッチング素子S3および行選択用
のm個のスイッチング素子S4を接続しである。スイッ
チング素子S4の一端(出力端)は互いに接続し、この
端子に信号出力用のスイッング素子S5および接地用の
スイッチング素子S6を接続しである。スイッチング素
子S5の出力端に、増幅器AMPを接続しである。各ス
イッチング素子S1.’S2,83.S4.S5および
S6は、制御信号のレベルがHであるとオンし、Lであ
るとオフする。なお図中オーバラインを伺」すた記号は
、それを付けない記号で示される信号の相補信号を示す
第ib図を参照しながら動作を説明する。信号読取をし
ない状態では、Slが全てオフ、S2が全てオン、S3
が全てオン、S4が全てオフ、S5がオフ、S6がオン
している。したがって、分離用ダイオード2.ab(1
≦a≦m、]≦b≦n)のカソードがアースされ、光電
変換器1abのカソードに電圧vbが印加される。この
状態で各々の光電変換器セルに光学像に応じた電荷が蓄
積される。
第1行・第1列の光電変換セルから順次と信号読取を開
始する場合、まず行配線の第1ラインの電圧vbを取り
去るとともにこのラインを出力端として選択(ψX1を
I−I)L、次いで所定時間後に所定周期で順次と列配
線の各ラインに電圧Vtを印加(φybをH)するとと
もにその各々のタイミングで行配線の出力端を増幅器A
MPに接続(φxrをH)する。第1行の信号読取が完
了すると、行配線の第1ラインに再度電圧vbを印加す
るとともに、行配線の第2ラインの電圧vbを取り去っ
てこれを行ラインの出力端とし、第1ラインの場合と同
様に順次と列配線の各ラインに電圧Vtを印加し、以上
の動作を繰り返す。
このようにして信号を読取る場合、電荷蓄積期間中に各
光電変換セルに印加する電圧vbの影響によって、各ブ
ロックに存在する寄生容量に電荷が蓄積される。この寄
生容量に蓄積された電荷は、光電変換器を信号読取状態
にすると同時に放電される。しきがって、光電変換器を
信号読取状態に設定してから直ちに信号の読取を行なう
と、寄生容量に基づく電流がノイズとして像読取信号に
含まれることになる。このため一般的には、光電変換器
を信号読取状態に設定した後、ノイズが放電されるのに
十分な時間待ってから実際の信号読取を行なうようにし
ている。
しかしながら、この待ち時間を長くすると像読取速度を
速くできないし、待ち時間を短くすれば読取信号のノイ
ズ成分が増加する。
■目的 本発明は、寄生容量に充電される電荷の放電に十分な時
間をかけて像読取信号に含まれるノイズをなくするとと
もに、待ち時間をなくして高速像読取を可能にすること
を目的とする。
■構成 像読取すなわち電荷蓄積を行なうためには、各々の光電
変換素子にバックグー1−電圧(vb)を印加して所定
のバイアス状態を作り出す必要がある。
すなわち、電荷蓄積モードでは光電変換素子および分離
用ダイオードを共に逆バイアスとし、両者の結合部の電
荷量が光以外では変化しないようにする必要があるが、
マトリクス制御の場合、信号読み出し電圧Vtが周期的
に印加されるので、逆バイアスの状態を維持するために
は、バックゲート電圧vbを印加しておく必要がある。
逆にいえば、信号読み出し電圧Vtが印加されなければ
電圧vbを印加する必要はない。
しかし従来、たとえば素子数が64の光電変換素子をマ
トリクス制御する場合には、たとえば行配線を8本、列
配線を8木として構成してあったため、1つの行を選択
して順次8つの列を走査(Vtを印加)する間に素子の
一端には比均的短い周期で必ず信号読み出し電圧Vtが
印加されることになり、この間、バックゲート電圧vb
を外すことはできなかった。
そこで、たとえば素子数が64の場合に行配線を8本、
列配線を16本とし、列配線を8本づつ2つのグループ
に分けてそれぞれ異なる行に接続すれば、a行の行配線
に接続された素子グループの信号読み出しを行なう間(
Vtを印加してvbの印加を禁止する間)にb行の行配
線に接続された素子グループには信号読み出し電圧Vt
が印加されないので、この期間にバックグー1〜電圧v
bを外してもかまわない。
バックゲート電圧vbを外してその端子を接地すれば、
寄生容量に蓄積された電荷が放電するので、複数グルー
プの行配線の電圧vbを同時に取り去って、一方の行グ
ループに対応する列配線には信号読み出し電圧vtを印
加し、他方の行グループに対応する列配線には信号読み
出し禁止電圧(たとえば接地電圧)を印加すれば、一部
の素子グループは信号読み出しモード、他の一部の素子
グループはノイズ電荷放電モー1−となる。
したがって、ノイズ電荷放電モードから直ちに信号読み
出しモードに移るように制御すれば、−性分程度の比較
的長い読み出し時間中に寄生容量からの電荷放電がでさ
、信号読み出しモードの前に特別にノイズ放電のための
時間待ちをする必要がない。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第2図に、実施例の回路構成を示す。第2図を参照して
説明する。第1a図の場合と同様に、111.112,
113・・・・、lln、121゜122・・・・12
n、131,132.・・・・1mnが光電変換器であ
る。この実施例では光電変換器としてフォトダイオード
を用いている。各フォトダイオードは、第2図に示す順
に一次元配列しである。211,212..213・・
・・2In、221,222・・・・22n、、231
゜232・・・・、2mnが分離用のダイオードである
フォ1−ダイオードINN(1≦ト1≦m、1≦N≦n
、以下同様)のカソード側に接続した回路には、第1a
図の場合と同様に、スイッチング素子S3およびS4が
備わっているが、スイッチング素子S4の出力端は2つ
のグループ(aグループおよびbグループ)に分かれて
互いに接続されている。
各々のグループの出力端には、スイッチング素子S5a
およびS6a、ならびにs 5 bおよびS6bが接続
されている。
分離用ダイオード2MNのカソード側の配線は、Nが奇
数のもの同志、およびNが偶数のもの同志を互いに接続
して、2Nのグループに分けである。
各々のグループの配線は、スイッチング素子S1aおよ
びSlbを介して直流電圧Vtを出力する電源に接続さ
れ、またスイッチング素子S2aおよびS2bを介して
アースに接続さ九でいる。スイッチング素子Slaおよ
びS2aはフォトダイオード1トINおよび分離用ダイ
オード2MNのグループa (Nが奇数のものでなるグ
ループ、以下同様)に接続され、スイッチング素子Sl
bおよびS2bはIMNおよび2MNのグループb (
Nが偶数のものでなるグループ、以下同様)にそれぞれ
接続されている。
各スイッチング素子Sla、Slb、S2a、52tz
 S3.’S4..S5a、S5b、S6aおよびS6
bは、MOSタイプのトランジスタであり、この例では
制御信号入力端が高レベルHになると導通(オン)し、
低レベルLになると非導通(オフ)になる。各々のスイ
ッチング素子には、それぞれ図に記号で示す信号が印加
される。なお図中オーバラインを付けた記号は、それを
付けない記号で示される信号の相補信号(レベルH,L
が逆)を示す。
第3a図に、第2図の装置に印加される信号のタイミン
グを示し、また第3b図に、各状態において第2図のフ
ォトダイオード1トINおよび分離用ダイオード2 M
N′の端子に印加される電圧の状態を示す。
説明の都合上ここでは、第3b図に左から順に示される
ような、フォトダイオードIMNのカソードが接地され
分離用ダイオード2MNに電圧Vtが印加された状態を
第1のバイアス状態(又は信号読み出し状態)、IMN
のカソードに電圧vbが印加され2MNのカソードに電
圧Vtが印加された状態を第2のバイアス状態、INN
のカソードに電圧Vbが印加され2MNのカソードが接
地された状態を第3のバイアス状態、そし・て]ト!N
および2MNのカソードが共に接地された状態を第4の
バイアス状態と呼ぶ。
各スイッチング素子に印加される信号に応じて、フォト
ダイオード1トINおよび分離用ダイオード2MNは、
第1のバイアス状態、第2のバイアス状態。
第3のバイアス状態又は第4のバイアス状態となり、こ
れらの状態が繰り返されることによって、全画素のフォ
トダイオードに対して、像に応じた電荷の蓄積と像信号
の読み出しが繰り返し行なわ才しる。
まず、各バイアス状態における信号の状態について説明
する。次の第1表に、各バイアス状態においてフ第1へ
ダイオードIMNと分離用ダイオード2MNとの接続点
Jに蓄えられる電荷Q j+接続点Jの電位vj、およ
びフォトダイオードIMNの等価静電容量Caに蓄えら
れる電荷Qaを示す。なお第1表番;おいて、Vdはダ
イオード2MNの順方向バイアス時電圧降下、Cdは2
MNの等価静電容旦をそれぞ九示し、またIphは光に
よってフォトダイオードIMNに流れる電流を示す。
第1表 まず第1のバイアス状態になると、IMNのカソードが
接地され、アノードに2MNの順方向電圧降下を差し引
いた電圧が印加される。したがってIMNは逆バイアス
となり、静電容量C’aに印加電圧に応じた所定の電荷
が蓄積される。なおこの状態では、Vj>1Vd1であ
る。
続いて第2のバイアス状態になると、静電容量Caに蓄
えられた電荷が放電しない状態でIMNのカソードに電
圧vbが印加されるので、電位Vjが更に高くなり、こ
の電位は2MNのカソード電位すなわちVtよりも高く
なるので、ダイオード1トINおよび2MNは共に逆バ
イアスになる。
ダイオードINNと2MNが共に逆バイアスになると、
その状態が維持される限り、両者の接続点の電荷Qjは
変化しない。ただし、IMNはフォ1−ダイオードであ
り、光が当たると電流Iphが流れるので、電荷Qjに
はIph−tの変化がある。すなわち、ダイオードIM
Nおよび2MNを逆バイアスにした状態(第2のバイア
ス状態、第3のバイアス状態および第4のバイアス状態
)が電荷蓄積モードであり、この状態において、光強度
と露光時間の積に応じた電荷の変化があるので、この電
荷変化を信号として読み出すと、像信号が得られる。
7トリクス制御方式の電荷蓄積においては、信号読出し
のために複数ビン1〜に同時に読み出し電圧Vtを印加
することになるが、読み出しを行なう単一ビッ1−以外
の素子は電荷蓄積モードに維持しなければならない。電
圧V[を素子の一端に印加した状態で電荷蓄積モードを
維持するためには、素子の他端に第2のバイアス状態の
ように所定の電圧(この例ではVb)を印加しな番フれ
ばならなり箋。
しかし電圧vbが印加されると、フォトダイオードIM
Nのカソード側に存在する寄生容量に電荷が蓄積され、
IMNのカソード側端子を出力端に切換接続する際にこ
の電荷すなわちノイズが放電される。このノイズ電流は
微分波形であり、時間とともに小さくなるので、IMN
のカソード側を電源端(Vb)から出力端に切換えた後
、所定時間Tw待ってから電圧Vtを印加して信号読み
出し状態にセットすれば、像信号にノイズ電流の影響は
あまり現われない。S/N比(信号対雑音比)を大きく
するには時間Twを大きくすればよいが、そうすると1
ビツトを読み出す度にT’w分余計に時間がかかるので
、高速像読取ができなくなる。
第1a図と第2図とを対比すると分かるように、この実
施例では分離用ダイオード2MNのカソード側の引き出
し線を従来の2倍の数にし、フォトダイオードIMNの
カソード側を2つのグループ(aグループおよびbグル
ープ)に分けである。
第3a図をも参照して説明する。まず、第1行第1列の
素子111,211に着目する。既に第1のバイアス状
態および第2のバイアス状態を経ているとすれば、両者
の接続点jには、前回の信号読み取り終了時から現在ま
での受光量に応じた電荷1ph−を等が蓄積されている
。φxalがHになると、l]、Nのカソード側は、電
圧vbが除去されグループaの出力端に接続される。
またこの時、スイッチング素子S5aがオフ、Sので、
n個のIINを接続する行配線等に形成された寄生容量
の電荷(ノイズ)が、S6aを通って放電する。この状
態では、グループaのy側(分離用ダイオード側)に電
圧Vtが印加されないので、電圧vbを印加しなくとも
電荷蓄積状態が維持される。
一方第m行の素子は、一端が電源端(vb)からグルー
プbの出力端に接続され、たとえばφyblがHとなる
読み出しタイミングで、2111のカソードに電圧Vt
が印加されるとどもに、1mlのカソードが、スイッチ
ング素子S5bを介して増幅器AMPの入力端に接続さ
れる。これにより、1mlのフォトダイオードに発生し
た電荷が増幅器AMPで増幅され、この信号が出力され
る。
φxalがHになってからT/2を経過すると、φ<a
lがHの状態を維持するとともにφxblがHに、φx
bnがLにそれぞれ変化する。続いてφyalがHにな
り、ダイオード211のカソード端に電圧Vtが印加さ
れて、信号読み出し状態になる。こS5aがオンしてグ
ループaの出力端が増幅器AMPに接続され、S6bが
オンしてグループbの出力端が接地される。ここで第1
行の素子に着目すると、φxalがHになってからT/
2を経過するまでの間、寄生容量からのノイズ電荷の放
電を行なっていたので、第1行の素子を信号読み出し状
態に設定しても、この行の寄生容量からはノイズ電流は
流れない。したがって、このタイミングでは一増幅器A
’MPにノイズを含まないIph−tに応じた信号電流
が印加される。またこれと同時に、第2行の素子12N
 ・22Nは第4のバイアス状態となるので、第2行の
寄生容量に蓄積された電荷が放電する。φxblがHに
なってからT/2を経過すると、φxa2がH1φxa
l がLにそれぞれ変化し、以下同様にT/2を経過す
る度に行制御信号φxaMおよびφxbMの一方が順次
と変化する。
すなわち、この例では光電変換素子をグループaとグル
ープbに分けてそれぞれマトリクス制御し、一方のグル
ープを寄生容量からのノイズ電荷放電モードにすると同
時に他方のグループを信号読み出しモードに設定し、こ
のモード設定をT/2経過毎に変えている。信号読み出
しモー1〜に設定されるのはノイズ電荷放電モートを経
てからであるので、信号読み出しモードでは寄生容量か
らのノイズ電流は流れない。グループaからのノイズ電
荷はスイッチング素子S6aを通ってアースに流れ、グ
ループbからのノイズ電荷はスイッチング素子s6bを
通ってアースに流れる。
上記実施例においては、スイッチング素子S4の出力端
を2系統に分けて、そこからの出力信号を2系統のスイ
ッチング索子S5a°S6aおよび55b−86bで制
御しているが、たとえは第4図に示す構成でも同様に本
発明を実施しうる。
第4図を参照して説明する。この実施例では、スイッチ
ング素子S4の各々の制御入力端にアンドゲートGaM
およびGbMを接続し、グループaのゲー1− G a
 Mとグループbのゲーl−QbMの各々の一入力端に
、それぞ九光電変換素子のグループaの信号読み出しタ
イミングおよびグループbの信号読み出しタイミングに
応じた、信号出力許可信号φenaおよびφenbを印
加する構成としである。
スイッチング素子S4の出力端は1系統であり、ここに
スイッチング素子S5およiS6カ1接続されている。
その他の構成および信号タイミングζ±上記実施例と同
一である。
第4図に示す回路の信号タイミングを第5図番こ示す。
第4図および第5図を参照して説明する。
今、第1行の光電変換素子が信号読み出しモーIζ、第
2行の光電変換素子がノイズ放電モー14であるとずれ
ば、φenaおよびφxalは常時(T/2の期間)1
−■で、アントゲ−1−Ga lが開くので、第1行の
フォトダイオードのカソード側が出力端しこ接続される
所定のタイミングで所定列のダイオード2MNのカソー
ド側に電圧ytが印加さ、lするので、この電圧が印加
されたフォトダイオードLINからの信号電流が増幅器
AMPに印加される。また、信号φxblも常時(T/
2の期間)Hである力〜、第t f−jの信号読み出し
タイミング(2MNのカンードレ;電圧Vtが印加され
るタイミング)では、信号φenl>がLとなるので、
ゲーl−にblが閉じ、ノイズ電流の出力端への流出が
禁市される。第2行の寄生容量に蓄えられたノイズ電荷
は、第1行の分離用ダイオードに電圧Vtが印加さ才り
ないタイミングでのみ出力され、同時にこのときスイッ
チング素子S6がオンするのでノイズ電荷はアースに放
・なされる。
干犯実施例では、光電変換素子アレイを2組のそれぞれ
異なるマトリクスに分割して制御して%Nるが、マトリ
クスを3#1以上としてもよい。3組とする場合の一例
を第6図に示し、この回路の信号タイミングを第7図に
示す。この実施例のようにすると、1行あたりの走査時
間が短い場合でもノーrズ放電の時間を長くとることが
できるので、高速像読取シする場合に効果的である。
゛■効果 以上のとおり本発明によれば、複数系統の信号の読み取
りとノイズ電荷の放電とを同時に行なし)。
ノイズ電荷の放電をしてから信号読み取りをするので、
ノイズ電荷の放電に十分な時間をかけてS/N比を高く
しうると同時に、ノイズ放電のために信号読み取り制御
に待ち時間を設ける必要がないので、高速読み取りが可
能である。
【図面の簡単な説明】
第1a図は従来の光電変換素子アレイとその周辺回路を
示す回路図、第1b図は第1a図の回路の信号を示すタ
イミングチャー1−である。 第2図、第4図および第6図は、それぞれ、本発明の一
実施例の回路構成を示す電気回路図である。 第3a図は第2図の回路の信号を示すタイミングチャー
ト、第3b図は第2図の1組の光電変換素子と分離用ダ
イオードの各々の電圧印加状態を示すブロック図である
。 第5図は、第4図の回路の信号を示すタイミングチャー
トである。 第7図は、第6図の回路の信号を示すタイミングチャー
1〜である。 111412.113・・=1in、121.,122
.”−4mn :フオトダイオード(光電変換素子) 211.212,213−=2In、221,222.
===2mn :分離用ダイオード 51 、S la 、Slb 、S2.S2a 、 S
2b、53 、S4 、S5 、S5a 、S5b、 
56.56a、S6b ニスイツチング素子 AMP:増幅器 Gal、Gbl、C;a2.’ Gb2.Ga3・・・
・・・・・G b m :アントゲー1へ特許出願人 
株式会社 リコー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光電変換素子と、該光電変換素子に接続した分離
    用ダイオードとでなる素゛子を複数備える光な変換素子
    アレイ; 光電変換索子アレイの各々の素子の一端を、複数のグル
    ープに分けて互いに接続する第1の配線; 第1の配線の各々のグループに選択的に信号読出し禁止
    電圧を印加する、第1の電圧印加手段; 第1の配線の各々のグループを選択的に信号出力端に接
    続する信号選択手段; 光電変換素子アレイの各々の素子の他端を、第1の配線
    の各々のグループに属するそれぞれ互いに対応位置にあ
    るもの同志、第1の配線の各グループ内の素子数の少な
    くとも2倍の数のグループに分けて、互いに接続する第
    2の配線;第2の配線の各々のグループに選択的に信号
    読出し電圧を印加する第2の電圧印加手段;および 第1の電圧印加手段および第2の電圧印加手段を制御し
    て、光電変換素子アレイの各々の素子からの信号を順次
    と読み出す電子制御装置;を備える光電変換索子アレイ
    の□制御において;第1の配線に、そのうちの少なくと
    も2グループの配線に対して一部が重なるタイミングで
    順次と信号読出し禁止電圧の印加を解除し、第1の配線
    のタイミングの重なるグループのうち1つのグループの
    素子に接続された第2の配線に、順次と信号読出し電圧
    を印加することを特徴とする、光電変換素子アレイの制
    御方式。
  2. (2)第2の配線が第1の配線の各グループ内素子数の
    n倍のグループに分かれ、信号選択手段は、n個の出力
    端を備える信号選択回路、該信号選択回路の出力端をそ
    れぞれ接地するnグループの1要地回路、および各信号
    選択回路の出力端を信号出力端に接続するnグループの
    出力回路を備える、前記特許請求の範囲第(1)項記載
    の光電変換素子アレイの制御方式。
JP58059788A 1983-04-05 1983-04-05 光電変換素子アレイの制御方式 Pending JPS59185464A (ja)

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JP58059788A JPS59185464A (ja) 1983-04-05 1983-04-05 光電変換素子アレイの制御方式

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JP58059788A JPS59185464A (ja) 1983-04-05 1983-04-05 光電変換素子アレイの制御方式

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