JPS62172857A - 光電式画像センサの読出し回路 - Google Patents
光電式画像センサの読出し回路Info
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- JPS62172857A JPS62172857A JP62007964A JP796487A JPS62172857A JP S62172857 A JPS62172857 A JP S62172857A JP 62007964 A JP62007964 A JP 62007964A JP 796487 A JP796487 A JP 796487A JP S62172857 A JPS62172857 A JP S62172857A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/40—Picture signal circuits
- H04N1/40056—Circuits for driving or energising particular reading heads or original illumination means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光電式画像センサの読出し回路に関する。
第1の端子を経て一定電圧を 与えられる多数のセンサ
要素を有し、センサ要素に読出しチャネルが個々に対応
付けられており、読出しチャネルがセンサ要素の第2の
端子に接続されており、また呼射に関係する電圧信号を
導き出す役割をし、各読出しチャネル内に、負帰還路を
設けられている差増幅器が配置されており、その出力端
がチャネル出力端を形成し、またチャネル出力端または
その一部分に生ずる電圧信号を順次に出力端に通す部分
回路が設けられている光電式画像センサは、「東芝しビ
ューー!第149号、1984年秋、第33〜36頁、
特に第5図に記載されている。この画像センサでは、特
定の時間内にホトダイオードから発生される光電流が、
接続導線を経て接続されている演算増幅器の入力キャパ
シタンスならびに接続導線の寄生キャパシタンスを含め
てダイオードキャパシタンスを放電させるので、照射に
関係する残留電圧が生じ、この残留電圧が演算増幅器の
出力端に低抵抗で取り出し可能な電圧信号を生ずる。各
ホトダイオードの′@2の端子は電子スイッチを介して
周期的に基準電圧にリセットされ、その際にこのスイッ
チの後続の開路は積分時間の開始を決定する。M分時間
の終了は、チャネル出力端を読出し回路の出力端に接続
する別の電子スイッチの閉路により決定される。しかし
この場合の欠点は、前記の寄生キャパシタンスならびに
ホトダイオードのキャパシタンスは一般に読出しチセネ
ル毎に相違し、従ってまた得られる電圧信号の大きさに
相異なって影響することである。
要素を有し、センサ要素に読出しチャネルが個々に対応
付けられており、読出しチャネルがセンサ要素の第2の
端子に接続されており、また呼射に関係する電圧信号を
導き出す役割をし、各読出しチャネル内に、負帰還路を
設けられている差増幅器が配置されており、その出力端
がチャネル出力端を形成し、またチャネル出力端または
その一部分に生ずる電圧信号を順次に出力端に通す部分
回路が設けられている光電式画像センサは、「東芝しビ
ューー!第149号、1984年秋、第33〜36頁、
特に第5図に記載されている。この画像センサでは、特
定の時間内にホトダイオードから発生される光電流が、
接続導線を経て接続されている演算増幅器の入力キャパ
シタンスならびに接続導線の寄生キャパシタンスを含め
てダイオードキャパシタンスを放電させるので、照射に
関係する残留電圧が生じ、この残留電圧が演算増幅器の
出力端に低抵抗で取り出し可能な電圧信号を生ずる。各
ホトダイオードの′@2の端子は電子スイッチを介して
周期的に基準電圧にリセットされ、その際にこのスイッ
チの後続の開路は積分時間の開始を決定する。M分時間
の終了は、チャネル出力端を読出し回路の出力端に接続
する別の電子スイッチの閉路により決定される。しかし
この場合の欠点は、前記の寄生キャパシタンスならびに
ホトダイオードのキャパシタンスは一般に読出しチセネ
ル毎に相違し、従ってまた得られる電圧信号の大きさに
相異なって影響することである。
さらに、寄生キャパシタンスおよび増@器の入力キャパ
シタンスが電圧信号のSN比を著しく小さくする。もう
1つの欠点は、隣接するホトダイオードの間の電圧差が
相応のチャネル出力端に1厚られる電圧信号に影響する
ので、個々のホトダイオードにおける電圧が呼射の強さ
に応じて相異なることである。
シタンスが電圧信号のSN比を著しく小さくする。もう
1つの欠点は、隣接するホトダイオードの間の電圧差が
相応のチャネル出力端に1厚られる電圧信号に影響する
ので、個々のホトダイオードにおける電圧が呼射の強さ
に応じて相異なることである。
本発明の目的は、冒頭に記載した種類の画像センサであ
って、これらの欠点がほぼ回避される画像センサを提供
することである。
って、これらの欠点がほぼ回避される画像センサを提供
することである。
この目的は、本発明によれば、特許請求の範囲第1項に
記載されているように読出し回路を構成することにより
達成される。
記載されているように読出し回路を構成することにより
達成される。
本発明の好ましい実施態様は特許請求の範囲第214な
いし第7Illにあげられている。
いし第7Illにあげられている。
本発明により得られる利点は特に、画像センサのセンサ
要素から、個々のセンサ9素の照射に比例しかつ大きい
SN比を有し、またそれぞれ隣接する読出しチャネルに
より実際上影響されない多数の電圧信号が導き出される
ことである0個々のセンサ要素の均等な照射の際に個々
のセンサ要素のなかで発生される光電流の均等性は、本
発明に従って構成された画像センサでは、個々の読出し
回路の製造許容差により影響されない。
要素から、個々のセンサ9素の照射に比例しかつ大きい
SN比を有し、またそれぞれ隣接する読出しチャネルに
より実際上影響されない多数の電圧信号が導き出される
ことである0個々のセンサ要素の均等な照射の際に個々
のセンサ要素のなかで発生される光電流の均等性は、本
発明に従って構成された画像センサでは、個々の読出し
回路の製造許容差により影響されない。
以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳
細に説明する。
細に説明する。
@1図には、光電式画像センサ内に含まれている1つの
センサ要素が、i*i*の枠3のなかに示されている。
センサ要素が、i*i*の枠3のなかに示されている。
端子1および2を設けられているセンサ要素は符号SE
を付されているダイオードにより示されており、そのキ
ャパシタンスはこれらの端子の間に挿入されているコン
デンサCsεにより示されている。端子1は一定電圧v
駄に接続されている。端子2は接続環IJj 4を経て
差増幅器6の負入力端5に接続されており、その正入力
m7は参照電圧V、に接続されている。好ましくは演算
増幅器として実現されていてよい差増幅器6の出力端8
は、積分キャパシタンスC1が挿入されている負帰還路
9を介して負入力端5と接続されている。積分キャパシ
タンスCIには、好ましくはMis−FETから成る電
子スイッチS1が並列接続されている。負入力端5にお
ける入力キャパシタンスおよび接地電位に対する接続導
線4の寄生キャパシタンスは1つのキャパシタンスCo
にまとめられているecPは導線4と接地電位にある回
路点4aとの間に記入されている。回路点2と8との間
の回路部分は、センサ要素S已に対応付けられている読
出しチャネルA Lを形成する。
を付されているダイオードにより示されており、そのキ
ャパシタンスはこれらの端子の間に挿入されているコン
デンサCsεにより示されている。端子1は一定電圧v
駄に接続されている。端子2は接続環IJj 4を経て
差増幅器6の負入力端5に接続されており、その正入力
m7は参照電圧V、に接続されている。好ましくは演算
増幅器として実現されていてよい差増幅器6の出力端8
は、積分キャパシタンスC1が挿入されている負帰還路
9を介して負入力端5と接続されている。積分キャパシ
タンスCIには、好ましくはMis−FETから成る電
子スイッチS1が並列接続されている。負入力端5にお
ける入力キャパシタンスおよび接地電位に対する接続導
線4の寄生キャパシタンスは1つのキャパシタンスCo
にまとめられているecPは導線4と接地電位にある回
路点4aとの間に記入されている。回路点2と8との間
の回路部分は、センサ要素S已に対応付けられている読
出しチャネルA Lを形成する。
第2図には、それぞれ第1図中のALに相応して構成さ
れている多数の読出しチャネルAL1…ALnが個々に
対応付けられている多数のセンサ要素SEI…SEnを
有する画像センサ読出し回路が示されている0個々のセ
ンサ要素に対応付けられている(第ttm中にも示され
ている)回路部分の符号は第1図中の回路部分と区別す
るため相応の添字、たとえば@1″、′2″などを追加
されている。センサ要素SEI…SEnの第1の端子1
1…Inは、一定電圧v稙に接続されている共通端子G
と接続されている。チャネル出力端81…8nは、チャ
ネル出力端をそれぞれ個々に次々と読出し回路の出力端
Aに接続する部分回路IOの対応付けられている入力端
と接続されている。
れている多数の読出しチャネルAL1…ALnが個々に
対応付けられている多数のセンサ要素SEI…SEnを
有する画像センサ読出し回路が示されている0個々のセ
ンサ要素に対応付けられている(第ttm中にも示され
ている)回路部分の符号は第1図中の回路部分と区別す
るため相応の添字、たとえば@1″、′2″などを追加
されている。センサ要素SEI…SEnの第1の端子1
1…Inは、一定電圧v稙に接続されている共通端子G
と接続されている。チャネル出力端81…8nは、チャ
ネル出力端をそれぞれ個々に次々と読出し回路の出力端
Aに接続する部分回路IOの対応付けられている入力端
と接続されている。
部分回路10が、それぞれ回路部81.82などを出力
ff1Aと接続しまたシフトレジスタの出力端を介して
次々と駆動される一連の電界効果スイッチングトランジ
スタから成っていることは有利である。
ff1Aと接続しまたシフトレジスタの出力端を介して
次々と駆動される一連の電界効果スイッチングトランジ
スタから成っていることは有利である。
負帰還されている差増@器6の正入力fm7における参
照電圧vRは、負入力端5、接続導線4および端子2が
常にv9に相当する一定電位に保たれるようにする。照
射されたセンサ要素SHの読出しの際には先ずC(が電
子スイッチSIの閉路により放電させられる。Vtいて
Slが開かれ、こ九は、センサ要素SEから発生される
光電流ipがキャパシタンスC1内で積分されることに
通ずる。その際にチャネル出力端8に電圧信号V、が生
じ、この電圧信号は、チャネル出力端8が読出し回路の
出力端Aに接続されているときには、部分回路10を経
て読出し回路の出力端Aに到達する。スイッチS1が開
く時へとチャネル出力端8が読出し回路の出力端Aに接
続される時点との間の時間間隔は積分時間と呼ばれる。
照電圧vRは、負入力端5、接続導線4および端子2が
常にv9に相当する一定電位に保たれるようにする。照
射されたセンサ要素SHの読出しの際には先ずC(が電
子スイッチSIの閉路により放電させられる。Vtいて
Slが開かれ、こ九は、センサ要素SEから発生される
光電流ipがキャパシタンスC1内で積分されることに
通ずる。その際にチャネル出力端8に電圧信号V、が生
じ、この電圧信号は、チャネル出力端8が読出し回路の
出力端Aに接続されているときには、部分回路10を経
て読出し回路の出力端Aに到達する。スイッチS1が開
く時へとチャネル出力端8が読出し回路の出力端Aに接
続される時点との間の時間間隔は積分時間と呼ばれる。
チャネル出力?a8における電圧信号vpはセンサ要素
SEの照射の強さおよび積分時間の長さに関係する。接
続導線4および端子2は差増幅器5を介して全積分時間
にわたり一定電位に保たれるので、光電流ipによるC
9@およびCPの再充電は行われず、従ってV、はC9
εおよびcpにより影響されない。
SEの照射の強さおよび積分時間の長さに関係する。接
続導線4および端子2は差増幅器5を介して全積分時間
にわたり一定電位に保たれるので、光電流ipによるC
9@およびCPの再充電は行われず、従ってV、はC9
εおよびcpにより影響されない。
SEI…SEnの接続導線41…4nおよび端子21…
2nは、すべての差増幅器の正入力端71…7nにV、
が供給されているので、個々のセンサ要素の1.C射が
不均等であっても、それぞれ同一の電位にある。
2nは、すべての差増幅器の正入力端71…7nにV、
が供給されているので、個々のセンサ要素の1.C射が
不均等であっても、それぞれ同一の電位にある。
それにより、信号出力端81…8nから取り出され′得
る電圧信号VPI…Vpnはそれぞれ隣接する読出しチ
ャネルにより影響されない。
る電圧信号VPI…Vpnはそれぞれ隣接する読出しチ
ャネルにより影響されない。
れない。
第1図に示されている本発明の実施例によれば、積分キ
ャパシタンス、たとえばC1の各々にそれよりも小さい
トリムコンデンサCI−およびC1//力(並列に接続
されている。これらはスイッチS、/またはSirp
を介して選択的にスイッチオンまたはスイッチオフ可能
である。第1図中には、図面を見易くするため、2つの
トリムコンデンサしか示されていないが、各積分キャパ
シタンスに一層多くのトリムコンデンサが並列に接続さ
れていてよい、それにより、有効な積分キャパシタンス
、すなわちCIを場合によってはC1/ …により補
うことにより、チャネル出力端8に所望の大きさの電圧
信号V、が生ずるように設定することができる。特に個
々の読出しチャネルAL1…ALnの不均等性がトリム
コンデンサの補償設定により補償され得る。
ャパシタンス、たとえばC1の各々にそれよりも小さい
トリムコンデンサCI−およびC1//力(並列に接続
されている。これらはスイッチS、/またはSirp
を介して選択的にスイッチオンまたはスイッチオフ可能
である。第1図中には、図面を見易くするため、2つの
トリムコンデンサしか示されていないが、各積分キャパ
シタンスに一層多くのトリムコンデンサが並列に接続さ
れていてよい、それにより、有効な積分キャパシタンス
、すなわちCIを場合によってはC1/ …により補
うことにより、チャネル出力端8に所望の大きさの電圧
信号V、が生ずるように設定することができる。特に個
々の読出しチャネルAL1…ALnの不均等性がトリム
コンデンサの補償設定により補償され得る。
第3図中に示されているハイブリッ゛「画像センサは絶
縁性基板13を有し、その上にたとえばクロムから成る
一連の金riA′W1極14が並び合って配置されてい
る。金属電極14の端側の若干幅を広げられている部分
の上側に約1μmの厚みのストリップ15の形態の薄い
光導電体層が位置している。ストリップ15がa−Si
:Hから成っていることは有利である。その中央範囲は
、たとえばインジウム−スズ酸化物から成り端側の端子
Gを経て負の一定電圧vkに接続されている透明電極1
6で覆われている。W極14の右側の端は接続導線41
.42などを経て個々の読出しチャネルA L 1、A
L2などの差増幅器と接続されている。
縁性基板13を有し、その上にたとえばクロムから成る
一連の金riA′W1極14が並び合って配置されてい
る。金属電極14の端側の若干幅を広げられている部分
の上側に約1μmの厚みのストリップ15の形態の薄い
光導電体層が位置している。ストリップ15がa−Si
:Hから成っていることは有利である。その中央範囲は
、たとえばインジウム−スズ酸化物から成り端側の端子
Gを経て負の一定電圧vkに接続されている透明電極1
6で覆われている。W極14の右側の端は接続導線41
.42などを経て個々の読出しチャネルA L 1、A
L2などの差増幅器と接続されている。
これらの差増幅器は基板13の上に取り付けられたドー
プされた半導体ウェーハ17のなかにモノリシックに集
積されている。電極14の幅を広げられている部分の各
々は、その上に位置するストリップ15および電極16
の部分と一緒に、第1図のセンサ要素3に相応するホト
ダイオードを形成する。
プされた半導体ウェーハ17のなかにモノリシックに集
積されている。電極14の幅を広げられている部分の各
々は、その上に位置するストリップ15および電極16
の部分と一緒に、第1図のセンサ要素3に相応するホト
ダイオードを形成する。
第3図に従って構成された画像センサの長さはたとえば
走査すべきドキュメントの寸法に相当し得る。ドキュメ
ントはその他の寸法の方向に画像センサの側を通過する
。その際に非常にWI単で縮小しない光学的補助手段を
、走査すべきドキュメント面と画像センサとの間に配置
すれば足りる。
走査すべきドキュメントの寸法に相当し得る。ドキュメ
ントはその他の寸法の方向に画像センサの側を通過する
。その際に非常にWI単で縮小しない光学的補助手段を
、走査すべきドキュメント面と画像センサとの間に配置
すれば足りる。
このような画像センサの基本構成はたとえば前記の文献
「東芝レビューjに示されている。
「東芝レビューjに示されている。
本発明による画像センサの以上に説明した実施例と異な
り、ストリップ15は他の光導電体材料、たとえばCd
5−Cd’sから成っていてもよい。
り、ストリップ15は他の光導電体材料、たとえばCd
5−Cd’sから成っていてもよい。
センサ要素SE1…Sunは読出し回路と一緒に、たと
えばSiから成る単一のドープされた半導体ウェーハの
なかにモノリシックに集積されていてよく、その際に個
々のセンサ要素は、半導体ウェーハのなかに挿入さ机て
おりそれと反対の伝導性にド゛−ブされている単導体領
域により形成される。
えばSiから成る単一のドープされた半導体ウェーハの
なかにモノリシックに集積されていてよく、その際に個
々のセンサ要素は、半導体ウェーハのなかに挿入さ机て
おりそれと反対の伝導性にド゛−ブされている単導体領
域により形成される。
無給、このようなモノリシックに集積されているリニア
な画像センサの長さは第3図中に示されている画像セン
サの長さよりもはるかに短い。
な画像センサの長さは第3図中に示されている画像セン
サの長さよりもはるかに短い。
センサ要素がリニアに配置されておらず、面伏の分布を
存する画像センサの実a!!3様も本発明の@囲に属す
る。特に、第3図による多くのリニアな画像センサが共
通の基板13の上にまとめられていてよい。
存する画像センサの実a!!3様も本発明の@囲に属す
る。特に、第3図による多くのリニアな画像センサが共
通の基板13の上にまとめられていてよい。
第1図は本発明による画像セン号読出し回路の好ましい
実施例を示す図、第2図は多数の読出しチャネルを有す
るものとして構成された本発明による画像センサ読出し
回路の好ましい実施例を示す図、%3図は’@2図によ
る読出し回路を設けられている画像センサの原理的構成
を示す図である。 1.2…センサ要素の端子、6…差増幅器、9…負帰還
岐路、10…部分回路、13…基板、14…金属電極、
15…ストリップ、16…透明電極、17…単導体ウェ
ーハ、AL…読出しチャネル、cビ・・積分キャパシタ
ンス、Sl…電子スイFIG2 FIG2
実施例を示す図、第2図は多数の読出しチャネルを有す
るものとして構成された本発明による画像センサ読出し
回路の好ましい実施例を示す図、%3図は’@2図によ
る読出し回路を設けられている画像センサの原理的構成
を示す図である。 1.2…センサ要素の端子、6…差増幅器、9…負帰還
岐路、10…部分回路、13…基板、14…金属電極、
15…ストリップ、16…透明電極、17…単導体ウェ
ーハ、AL…読出しチャネル、cビ・・積分キャパシタ
ンス、Sl…電子スイFIG2 FIG2
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)第1の端子(1)を経て一定電圧を与えられる多数
のセンサ要素(SE1…SEn)を有し、センサ要素に
読出しチャネル(AL1…ALn)が個々に対応付けら
れており、読出しチャネルがセンサ要素の第2の端子(
21…2n)に接続されており、また照射に関係する電
圧信号を導き出す役割をし、各読出しチャネル(AL)
内に、負帰還路(9)を設けられている差増幅器(6)
が配置されており、その出力端がチャネル出力端(8)
を形成し、またチャネル出力端(8)またはその一部分
に生ずる電圧信号を順次に出力端(A)に通す部分回路
(10)が設けられている光電式画像センサの読出し回
路において、差増幅器(6)の正入力端(7)が参照電
圧(V_R)を与えられており、その負入力端(5)が
読出しチャネル(AL)の第2の端子(2)に対応付け
られているセンサ要素(SE)と直接に接続されており
、負帰還路(9)が、センサ要素(SE)から供給され
る光電流を積分するキャパシタンス(C_1)を含んで
おり、またキャパシタンス(C_1)と並列に接続され
ている電子スイッチ(S_1)が、所与の積分時間の開
始を定めるために開かれることを特徴とする光電式画像
センサの読出し回路。 2)画像センサが、絶縁性基板(13)の上に並び合っ
て配置されている多数の金属電極(14)を有し、金属
電極(14)の端側の部分が光伝導性の材料から成るス
トリップ(15)により覆われており、ストリップ(1
5)が透明電極(16)により覆われており、またこの
透明電極が一定電圧を与えられていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の読出し回路。 3)ストリップ(15)がa−Si:Hから成っている
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の読出し回
路。 4)透明電極(16)がインジウム−スズ酸化物から成
っていることを特徴とする特許請求の範囲第2項または
第3項記載の読出し回路。 5)金属電極(14)が差増幅器(6)の負入力端と接
続されており、また差増幅器(6)がドープされた半導
体ウェーハ(17)のなかにモノリシックに集積されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第2項ないし第4
項のいずれか1項に記載の読出し回路。 6)部分回路(10)がドープされた半導体ウェーハ(
17)のなかに一緒に集積されていることを特徴とする
特許請求の範囲第5項記載の読出し回路。 7)負帰還路(9)のなかに含まれているキャパシタン
ス(C_1)にトリムコンデンサ(C_1_′、C_1
″)が選択的に並列に接続可能であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項ないし第6項のいずれか1項に記
載の読出し回路。
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