JPS5870688A - 二次元半導体画像センサおよびその駆動方法 - Google Patents

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】 この発明は半導体基板上にセンサ素子が行と列（−配置
され、一つの垂直シフトレジスタの並列出力端を通して
制御可能の行導体がセンサ素子の〕ど択に使用され、選
択されたセンサ素子の出力端は列導体に結合され、列導
体上を並列に伝送されるセンサ素子の信号を順次に読み
出すセンサ出力端が設けられている二次元半導体画像セ
ンサＫ　ｔ；ｊする。

この棟の画像センサの一例は文献（ＩＥＥＥＪｏｕｒｎ
ａｌ　ｏｆ　５ｏｌｉｄ　−’５ｔａｔｅ　Ｃ１ｒｃｕ
ｉｔｓ、　　５Ｃ−１５［４，）、　　Ａ、ｕｇｕｓｔ
　１９８０．　　Ｐ　、　７４７−７５２　）に記載さ
れ公知である。この発明の目的はこの種の画イヲセンサ
においてセンサ素子の積分時間を制御又は調整可能にす
ることである。この目的は特許請求の範囲第１項に特徴
として挙けた構成とすることによって達成される。

この発明によって得られる利点はセンサ素子の積分時間
が広い範囲に亘って小さいスデツブをもって変えること
ができることにより画像センサの精確な’ｄｉｉ制御又
は調整が可能となることである。

この発明の有利な実施形態は特許請求の範囲第２項以下
に示されている。

図面を参照してこの発明を更に詳細に説明する。

第１図にフォトダイオードから成るセンナ素子が行と列
に配置され半導体基板に集積されているこの発明によ木
二次元半導体画像センサの原理的結線図を示す。最下の
第−行に属するフォトダイオードはＤｌｌ乃至Ｄｌｍと
して示され、これらの７万トダイオードに直列に選択ト
ランジスタＴｊｌ乃至’１）　１　ｍの開閉区間が接続
されそのゲートは共通の行導体Ｌ１に結ばれている。行
導体Ｌ１は行芝択トランジスタＺＴ１の開閉区間を通し
て端子１に結ばれ、この端子に一定電圧、■ＤＤが加え
られる。トランジスタＺＴＩのゲートは別の行選択トラ
ンジスタＺ、、、Ｔ１′の開閉区間を通して一つの垂直
／７トレジスタＶＡの並列出力端の一つＡ１に結４−ｒ
れている。このシフトレジスタＶＡは信号入力’ｓ偏２
とクロックパルス入力端３および４を備えている。行導
体Ｌ】は更にリセット・トランジスタＨ，’ｌ”　１の
開閉区間を通して規準電位に置かれた接続点４ａに結ば
れている。トランジスタＲＴ１のゲートは電圧ＵｌｔＲ
が加えられる端子５に結ばれている。その他のフォトダ
イオードと選択トランジスタも同様にして行導体Ｌ２乃
至Ｌｚに配属され、これらの行導体は行選択トランジス
タＺＴ２乃至ＺＴｚを通して同じく端子１に結ばれてい
る。トランジスタＺ　’ＩＩ’　２乃至ＺＴｚのゲート
は別の行選択トランジスタＺ’、［’２’乃至ＺＴｈ’
の開閉区間を通して／フトレンスタＶＡの並列出力端Ａ
２乃至Ａ−ｚＫ結ばれている。更にリセットトランジス
タＲ’Ｊ”２乃至ＲＴｚが行導体Ｌ２乃至Ｌｚに配属さ
れそのゲートが端子１に結ばれる。

一つの列を形成するフオイタ“イオードに所属する選択
トランジスタＴｌｌ乃至ＴＺｘは一つの共通列導体ＳＰ
Ｉに接続され、この列導体は列選択トランジスタＳＴＩ
を通して読出し線ＡＬに結ばれる。トランジスタＳ　Ｔ
　１のゲートは水平シフトレジスタＨの並列出力端の一
つＨｌに結ばれている。別の列に設けられた選択トラン
ジスタ例えばＴｚｍも同様にして列導体例えばＳＰｍに
結ばれ、所属列選択トランジスタ例えばＳＴｍを通して
読出し線ＡＬに結ばれる。この選択トランジスタのゲー
トは水平シフトレジスタＨの別の並列出力端例えばＨｍ
に接続されている。シフトレジスタＨは信号入力端６と
クロックパルス入力端７および８を備える。読出し線Ａ
Ｌは抵抗Ｒとそれに直列に接続された電源ＵＡを通して
規準電位に置かれた接続点９に結ばれる。抵抗Ｒはトラ
ンジスタへの開閉区間に並列に接続され、このトランジ
スタのゲートはクロックパルスφＶが導かれる端子１０
に結ばれ℃いる。ＡＬとＲの結合点は同時にセンサの出
力端Ａとなっている。

奇数番号の行導体例えばＬｌ、Ｌ３等に所属する第２の
行選択トランジスタＺＴ＋’、ＺＴ３’等のゲートは共
通の端子１１Ｕに結ばれている。他方偶数番号の行導体
に属する行選択トランジスタ例えばＺＴ２’およびＺＴ
ｚ’は別の共通端子１［）に結ばれる。最後に列選択ト
ランジスタＳＴ１乃至ＳＳ’ｌ’ｍのゲートはスイッチ
ングトランジスタＴＶＩ乃至Ｔｈｍの開閉区間を通して
クロックパルスφＶが導かれる端子１５に結ばれ、トラ
ンジスタＴｖｌ乃至Ｔｖｍのゲートは同じくクロックパ
ルスφＶがシフトレジスタＶＡとＨは例えば２相式ダイ
ナミック・シフトレジスタとして構成される。ＶＡの信
号入力端２には電圧ＰＡが導かれ、入力端３と４にはク
ロックパルス電圧φＡ１とφＡ２が導かれる。他方シフ
トレジスタＨの信号入力端６には電圧ＰＨが導かれ、入
力端７と８にはクロックパルス電圧φＨ１とφＨ２が導
かれる。接続端１１Ｕと１１Ｇにはそれぞれクロックパ
ルス電圧ＴＵおよびＴＧが加えられる。

上記の各電圧とクロックパルス電圧の時間経過を第２図
に示す。シフトレジスタＶＡの信号入力端２にクロック
パルスφＡ１と時間的に一致するパルス電圧ＰＡ（この
電圧は第２図に１７とに示され例えば論理″１＃を表わ
す）を導くと出力端Ａｌには次のクロックパルスφＡ２
と時間的に一致して１８とに示されているパルスＦＡＩ
が現われる。このパルスおよび同時に発生するクロック
パルスＴＵによシ行導体Ｌ１は導通状態のトランジスタ
ＺＴｌを通して電圧ＶＤＤが加えられている端子ｌに結
ばれ、選択トランジスタＴｌｌ乃至、Ｔ１ｍの総てが導
通状態６なシ、センサ素子Ｄｌｌ乃至Ｄｉｍが光照射さ
れ２そこに集められた電荷が対応する列導体（ＳＰＩ乃
至ＳＰｍ）に送られる。これに続く一つの期間中（Ｈの
並列出力端Ｈｌ乃至ＨｍにパルスＰＨ１乃至ＰＨｍが急
速パルス列として発生する。このパルス列は入力端６に
導かれている論理’１”を表わすパルスＰＨからクロッ
クパルスφＨ１とφＨ２を使用して導出されたもので、
列選択トランジスタＳＴＩ乃至ＳＴｍはこれによって順
次に短時間導通状態となる。列導体に送られた電荷は順
次に読出し線ＡＬを通して抵抗Ｒに送られ、出力端Ａに
はそれに対、応する電圧が現われる。この電圧はセンサ
信号・ｕＢの行Ｄｌｌ乃至Ｄ１ｍＫ対応する部分を構成
する。第２図に１９として示したパルス電圧ＵＲＲによ
り行導体Ｌ１はリセット・トランジスタＲＴ１を通して
規準電位に接続され、Ｔｌｌ乃至Ｔｌｎｔｌ：再び唄止
状態となる。クロックパルスφＡ１の開始からクロック
パルスＴＵの終結までの期間は第２図に水平帰線期間Ｈ
ＡＬＩとに示されφＡ１の開始からＰＩｇの終結までの
時間間隔は行継続時間ｔｚｌとに示されている。

第２図に２０として示されている次のクロックパルスφ
Ａ２により出力端Ａ２にパルスＰＡ２が現われ、このパ
ルスとクロックパルスＴＧとＫよって行導体Ｌ２に所属
する総てのフォトダイオードが選出されその電荷がそれ
ぞれの列導体ＳＰｌ乃至ＳＰｍに送られる。パルスＰＨ
１乃至ＰＨｍから成るパルス列２１によってこれらの電
荷が順次に読み出され、端子Ａにセンサ信号ｕｓの別の
部分が現われる。この読出し過程は最後に期間ｔｚｚ内
にパルスＰＡＺと同時にクロックパルスＴＧが端子１１
Ｇに現われ行導体Ｌｚに接続されているフォトダイオー
ドが／：　ｋ　７　ＰＨ１乃至り廂のパルス列２１ａに
よってセンサ信号時ｓの一部として読出されるまで行毎
に繰シ返される。期間〜２の後に垂直帰線期間ＶＡＬと
して示されている時間が続き、ＨＡＬ　１の開始からＶ
ＡＬの終結までの時間が画像時間７１ＢＤ１どなる。こ
の後に続く画像時間ＢＤ２ではまず水平帰線期間ＨＡＬ
　１　’があシ、この期間内にフォトダイオードＤｌｌ
乃至Ｄ１ｍから列導体への次の電荷送り込みが行なわれ
る。

上記の説明によれば行導体Ｌ１に接続されたフォトダイ
オードＤｌｌ乃至Ｄｉｍはリセットパルス１９の開始時
からパルスＰＡＩ／ｌ、α終結時までに相当する積分時
間を持つことになる。しかしこのシフトレジスタＶＡの
入力端２にクロックパルスφＡ１と時間的に一致するパ
ルスＰＡ（このパルスは例えば論理６１”を表わすもの
で第２図に２２として示されている）が導かれると次の
クロックパルスφＡ２によシ端子Ａ１にパルスＰＡ１が
現われ、クロックパルスＴＵと協動して行導体Ｌ１にｚ
Ｔｌと端子１を通して再び電圧■ＤＤを印加する。それ
までの時間内にＤｌｌ乃至Ｄｌｍに集められた電荷はこ
れによって列導体ＳＰＩ乃至ＳＰｍに送られる。

第２図に２４として示したりａツクパルスφＶはＴｖｌ
乃至−およびＳＴｔ乃至ＳＴｍを導電状態に接続し、Ｒ
をＴＶによってバイパスするからこれらの電荷は同時に
電圧ＵＡにリセットされたセンサ出力端Ａにも送られ出
力信号ｕＢを作ることなく消滅する。この期間ＩＩ（Ａ
ＬＺ中にパルス２２の作用によって行われた電荷の消滅
はパルス２４およびそれと同時に発生したパルスＴＵに
斜線を引くことによって暗示されている。偶数番号の帰
線期間ＨＡＬ２乃至ＨＡＬ（２Ｎ）の経過中に最後が２
７で示されている全体でＮ個のパルスＰＡが■ＡＫ書き
込まれるとパルス１９の開始後にＤｌｌ乃至Ｄｌｍに光
作用で集められた電荷が再び消滅する。この消滅はそれ
ぞれ水平帰線期間ＨＡＬ２乃至ＨＡＬ　（２Ｎ　）中に
起る。帰線期間ＨＡＬ（２Ｎ）中にパルスＴＵが終結し
てからパルスＦＡＩ’が終結するまでの時間内にＤｌｌ
乃至Ｄｉｍに光照射に関係する乱されなシミ荷が集まシ
、この電荷はパルスＦＡＩ’が到着すると列導体ＳＰｌ
乃至８Ｐｍに移され、続いて新しいセンサ信号１ｕ　ｓ
の一部として読み出される。これによってフォトダイオ
ードＤｌｌ乃至Ｄ１ｍにはＨＡＬ（２Ｎ）中に生じたパ
ルスＴＵ（これは第２図に２８として示されている）の
終結からＰＡＬ’の終結までの積分時間が与えられる。

パルス１８の終結からパルス２８の終結までの時間はリ
セット時間ｔＲと呼ばれこの時間中江上記のフォトダイ
オードの電荷が繰り返し消去される。

このようにして行導体Ｌ１に接続されたフォトダイオー
ドの積分時間の長さを時間間隔ＢＤＩ中に発生するパル
スＰＡの個数Ｎによって決めあるいは制御することが可
能となる。Ｎが大きい程ｔＲも大きくなり積分時間ｔＩ
はそれに対応して短くなる。パルスＰＡはシフトレジス
タＶＡ内を歩動的に進むから他の行導線Ｌ２乃至Ｌｚに
接続されたフォトダイオードも同様に制御されそれぞれ
一つの行走査時間だけずれて対応するリセット時間と積
分時間が与えられ、それらはＢＤＩに対応するπつの期
間を構成する。原理的には総てのセンサ素子の積分時間
を０から画像継続時間例えばＢＤＩまでの間で二倍行走
査時間例えばｔＺｌ　＋　ｔｚ２に対応するステップを
もって変化させることができる。

画像センサ上の照射強度Ｅが異る場合にも人には常に平
均振幅が一定でちるセンサ信号が現われるようにするた
めにはパルス数Ｎをその時のＥの値に関係して選定しな
ければならない。行の総数２が偶数であり行走査時間を
ｔｚとするとリセット時間ｔＢは垂直帰線期間ＶＡＬを
無視してｔ、＝（ｚＮ−１）−ｔｚ　　　　　　　　（
１）で与えられ、積分時間ｔＩは ｔ　＝［ｚ−（２Ｎ−ｘ））ｔｚ　　　　　（２）■ で与えられる。画像センサ信号の平均振幅’ｕＢはＥと
ｔＩに比例し Ｕ８＝　Ｃ，°Ｅ　”　”Ｉ　　　　　　　　　　　（
３）で与えられる。Ｃ１は定数である。ｕ８が一定であ
るためには第二の定数Ｃ２を使用して ｔｌ・Ｅ＝へ　　　　　　　　　　　　（４）でなけれ
ばならない。関係式（３）、　（４）から３ ２Ｎ−１＝Ｚ−百 が導かれる。Ｃ３は第三の定数である。

センサ信号の平均振幅ｄｓを画像センサの光照弾強度Ｅ
に無関係に一定に保持する制御装置を第３図に示す。こ
の装置の主要部はコンパレータ２６、逆進カウンタ３０
および前進カウンタ３１である。凸ンパレータ２９の第
一入力端には参照電圧■几が印加され、第二人力端は緩
衝増幅器３２の出力端と結ばれている。この増幅器の入
力−一一端はフォトダイオード３３の一極に結ばれ、こ
のフォトダイオードには電圧ＶＤＤに接続された端子３
４を通して逆バイアスが加えられている。緩衝消１−器
３２とフォトダイオード３３の結合点ＥＳＴＳは一方で
は容量Ｃに結ばれ他方ではトランジスタＴｒの開閉区間
を通して回路の基準電位に接続されている。コンパレー
タ２９の出力端はＲＳフリップフロップＦＦのＳ入力端
に結ばれ、このフリラグフロッグの出力端ＱはＯＲ回路
３５の第一入力端に結ばれている。ＯＲ回路３５の出力
端はトランジスタＴｒのゲートに接続され、その第二の
入力端は画像周波数パルス３７が導かれる端子３６に結
ばれている。このパルスは常に垂直帰線期間ＶＡＬ（第
２図）中に発生する。端子３６は更にＦＦのＲ入力端に
結ばれ、又二つのインバータ３８と３９の直列接続を通
してカウンタ３０のセット入力端４０に結ばれている。

ＦＰのＱ出力端はカウンタ３０のエネイブル入力端４０
ａに接」」きた５゜カウンタ３０はその入力端４１の一
つを通して画像センサの行数２に調節することができる
。そのカウント入力端４２は行周波数パルス４４が導か
れる端子４３に結ばれている。これらのパルスはそれぞ
れ水平帰線期間（ＨＡＬＩその他）中に生ずる。逆進カ
ウンタのカウント状態は導線４５を通して前進カウンタ
３１の入力端４６に伝えることができる。カウンタ３１
はカウント入力端４７を備え端子４３に結ばれている。

カウント状隼伝送用の出力端４８はインバータ４９を通
してＡＮＤ回路５０ａの第一入力端５０に導かれ、この
回路の出力端５０ｂは制御回路ＳＴＳの出力端となって
いる。インバータ４９の出力端は前進カウンタ３１のエ
ネイブル入力端５１に結ばれる。

回路５０ａの第二人力端はクロックパルス発生器５０Ｃ
と結ばれ、このりρツクパルス発生器ハパルス３７によ
ってトリガされてパルス２２で始まるクロックパル２２
人を送り出す。このパルスは第２図に示すように常に帰
線期間ＨＡＬ２．　ＨＡＬ４等の開始時に置かれている
。各垂直帰線期間Ｗｕにおいて容量Ｃは回路３５を通し
てトランジスタＴｒを導通状態にするパルス３７によっ
て規準電位に戻される。フォトダイオード３３を画像セ
ンサをも照射する光ビーム３３ａで照射するとフォトダ
イオードの光照射隼度Ｅに比例する電流Ｉが流れ、容量
Ｃを充電してその電ＦＥＶｃが上昇す□る。

−コンパレータ２９の下の入力端に導かれる電圧Ｖｃが
、と−入力端の電圧■Ｂよシも高くなるとコンパレータ
２９の出力端は論理“０”から論理”１″に切り換えら
れる。容１ｃのリセット即チパ／ｌ／ス３７の発生から
コンパレータ２９の切シ換えまでの時間ｔ９♂次の式： で与えられる。Ｃ１とＣ６は定数である。（４）と（６
）を比較するとｔｕとｔｉが共に照射強度Ｅに逆比例す
ることが分る。コンパレータ２９が論理“１＃を送シ出
すとＦＦが操作され端子Ｑが論理Ｏから論理″１″に切
シ換えられ、回路３５を通してトランジスタＴｒを導通
させ容量Ｃを放電させる。同時にそれまで論理＠１”が
入れられていたカウンタ３０のエネイブル端子４０ａが
′０＃に切ぬ換えられ、始めパルス３７によって設定数
２に置かれ後から到着した行周波数パルス４４を数えた
カウンタ３０がそのまま保持される。ここで３０が到達
した計数状態ｚａｏは次式： ％式％（７） で与えられる。計数状態２３０は次の垂直帰線期間の開
始時に前進カウンタ３１の操作端子３１ａに導かれるパ
ルス３７によシその入力端４６に導がれる。カウンタ３
１は到着した石川波数パルス４４の故をＯから始めて受
取った計数状態２３０に達するまで数える。この計数過
程中カウンタ３１の出力端４８は論理ｔ′ｏ”に置かれ
、それによってＡＮＤ回路５ａが開かれ５０Ｃから与え
られたクロックパルスＰＡはパルス２２を最初にして８
ＴＳの出力端５０ｂから送シ出される。カウンタ３１が
４６を通して与えられた計数状態■３ｏに到達すると４
８を通して論理１１ｍが送り出され、４９において処理
された後一方では回路５０ａを阻止し、他方ではカウン
タ３１を自身の入力端５１においてブロックする。最後
の計算過程の継続時間はりセット時間１Ｒに対応する。

次の垂直帰線期間ＶＡＬ中にカウンタ３１はパルス３７
によって再び０に戻される。カウンタ３１の計数過程に
無関係に逆進カウンタ３０も動作し次の画像継続時間Ｂ
Ｄ−に対するリセット時間を決定する。

第３図の回路の一部を変更した回路を第４図に示す。こ
の回路ではセンサ信号ＩＬＩｓの平均振幅を規定値［Ｊ
ｓｏｌｌに調整することができる。そのためには第３図
に示した制御回路ＳＴＳの入力端ＥＳＴＳを一つのトラ
ンジスタＴｒｉのソース會ドレン区間と高抵抗Ｒ１を通
して電圧ＶＤＤが印加される端子５２に結ぶ、抵抗Ｒ１
はトランジスタＴｒが内部抵抗の高い可制御電源として
機能するようにするためのものである。Ｔｒｉのゲート
は差動増幅器５３の出力端に結ばれ、この増幅器の負側
の入力端には規定電圧Ｕｓｏ、ｌｌが印加され、正側の
入力端は抵抗Ｒ２を通してセンサ出力端子Ａに結ばれて
いる。更に５３の正入力端は容量ＣＩを通して回路の規
準電位に接続される。

第４図の回路において容量Ｃ１と抵抗Ｒ２が構成する低
域フィルタによシセンサ信号の多数の画像時間に亘りた
平均値が作られる。この平均値は差動増幅器５３におい
て規定電圧値Ｕｓｏ　ｌ　Ｉと比較され、その差が定電
流源として接続されているトランジスタＴｒｉの電流量
１を制御する。この電流１８は第３図のフォトダイオー
ド３３の電流ｉに対応する。制御回路８ＴＳのその他の
機能は既に第３図について説明した通シである。第４図
の回路によりセンサ信号の平均値は調整偏差限度をもつ
で規準値Ｕｓｏｌｌに等しくされ、センサ信号は極めて
精確にコントロールされる。

この発明による半導体画像センサを電子カメラに使用し
たときの結線図を第５図に示す。第１図による画像セン
サは集積半導体回路５４として対物レンズ５６を備える
電子カメラ５５の画像面に置かれる。この画像センサが
必要とする電圧とクロックパルスは経過制御装置５８か
ら導ｌＩＭ５７を通して供給され、センサ信号は出力端
Ａを通して回路５９に伝えられ石用波パルスと画像周波
パルスを含むビデオ信号に変えられる。このビデオ信号
は出力端６０からビデオレコーダ又はテレビジョン装置
６１に送られる。制御回路ＳＴＳの前には第３図に示し
たフォトダイオード３３が接続され補助光学系６２を通
して光照射される。更に制御回路Ｓ’ｌ’Ｓの入力端Ｅ
ＳＴＳは第４図について説明したように出力端Ａと結ぶ
ことができるがこれは第５図に破線をもって暗示されて
いる。制御回路の出力端５０ｂから送シ出されたパルス
ＰＡは導線６３と経過制御装置５８を通して画像センサ
５４に導かれ、回路ＳＴＳの動作に必要なパルス３７お
よび４４は経過制御装置５８内で作られ導線６４を通し
て制御回路Ｓ’Ｉ’８に送られる。

電子カメラ５５はムービーカメラであってもステイール
カメラであってもよいが後者の場合にはセンサ信号ｕ５
の詩聖回路に対して時間スイッチ６５をその出力端６０
の後に挿入してカメラが特定の対象に向けられたとき最
初に起る過渡振動が消滅したとき始めてビデオ信号の送
り出しが可能になるようにすると効果的である。第５図
において画像センサ５４のセンサ素子の積分時間を制御
−又は調整することは従来電子カメラで行われていた機
械的又は電気機械的の絞りの操作等による露出制御の代
シとなるものである。

画像継続時間例えばＢＤＩはテレビジョン規格に従い２
０ｍ５とするのが合理的である。この場合水平帰線期間
例えばＩ（ＡＬＩは１２μＳとなシ行時間例えばｔｚｌ
は６４μｓとなり垂直帰線期間例えば■ＡＬ１は約１２
ｍ５となる。

センサ素子としてはフォトダイオードＤ１１等の外にＣ
ＩＤセンサ素子も使用することができる。

この素子は並べて設けられた一対のＭＩＳコンデンサか
ら構成され、一方のコンデンサの外側電極が行導体に、
他方のコンデンサの外側電極が列導体に接続される。Ｃ
ＩＤセンサ素子を使用する画像センサの一例は文献（Ｉ
ＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　５ｏｌｉｄＳｔａｔｅ
　　Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ、　　５Ｃ−１１，Ｆｅｂ、１９
７６．　Ｐ。

１２１−１２８）に記載されている。この例ではリセッ
ト時間槓中にセンサ素子内に集められた電荷を消去する
ためには列導体と同時に対応する行導体も回路の基準電
位に戻すことが必要である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による二次元半導体画像センサの原理
的構成を示す結線図、 第２図は第１図の回路に加えられる電圧時間ダイヤグラ
ム、 第３図は第１図の回路に追加される制御回路の結線図、 第４図は第１図と第３図の回路に加えて完結した制御回
路とする補助回路の結線図、 第５図はこの発明の半導体画像センサが使用されている
電子カメラの構成を示す結線図である。 第１図においてＨ：水平シフトレジスタ、ＶＡ：垂直シ
フトレジスタ、Ｌｌ乃至Ｌｚ：行導体、ＳＰＩ乃至ＳＰ
ｍ：列導体、ＺＴＩ乃至ＺＴｚ：行選択トランジスタ、
ＳＴＩ乃至ＳＴｍ：列選択トランジスタ、Ｄｌｌ乃至Ｄ
ｌｍ：フォトダイオード、Ｔ１１乃至’ｆ　ｌ　ｔｎ　
：フオトダイオード選択トランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ドープされた半導体板上に行列配置されたセンサ素
   子を含み、一つの垂直シフトレジスフの並列出力端を通
   して制御される行導体がセンサ素子の選択に使用され、
   センサ素子の出力端は選択された状態において列導体に
   結合され、列導体上を並列に伝送されるセンサ素子信号
   の１１１次読み出しのためのセンサ出力端子が設けられ
   ている画像センサにおいて、行導体（Ｌｌ、・・・、　
   Ｌｚ　）が第一行選択トランジスタ（ＺＴｌ、　　・・
   ・、ＺＴｚ）を通して、充電圧印加端子（１）に結ばれ
   ること、第一行選択トランジスタの制御端子が第二行選
   択トランジスタ（ＺＴｌ’、・・・、　　ＺＴ２’）を
   通して垂直シフトレジスタ（ＶＡ）の並列出力端（ＡＹ
   ；。 ・・・、Ａｚ）に結ばれること、その際この第二行選択
   トランジスタは総ての奇数番目の行（Ｌｌ。 Ｌ３．　　・・・）の第一選択トランジスタ（Ｚ　Ｔ　
   ］、。 ＺＴ　３．　　・・・）が交替する順序をもって総ての
   偶数番目の行（Ｌ２．　　Ｌ４．　・・・）の第一行選
   択トランジスタ（ＺＴ２．ＺＴ４．・・・）と共にそれ
   らの制御端子を通して垂直シフトレジスタの対応する並
   列出力端に接続されるように制御されること、総ての列
   導体（ＳＰＩ。 ・・・、ＳＰｍ）が同時に定電圧印加の接続点（ＩＵに
   接続可能であることを特徴とする二６半導体画像センサ
   。 ２）行導体（Ｌｌ、　　・・・、ｌ、ｚ）がリセットト
   ランジスタ（ＲＴＩ、・・・ＲＴｚ）を通して規準電位
   に置かれた接続点（４ａ）に結ばれていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の二次元半導体画像セン
   サ。 ３）列導体が列選択トランジスタ（ＳＴＩ、　　・・・
   ８Ｔｍ）を通してセンサ出力端（８）に導く読出し線（
   ＡＬ）に結ばれ、列選択トランジスタの制御端子は一つ
   の水平シフトレジスタ（１０の並列出力端に結ばれてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の二次元半導体画像センサ。 ４）列選択トランジスタ（ＳＴＩ、　・・・、ＳＴｍ）
   の制御端子がスイッチングトランジスタ（Ｔｒｌ。 ・・・Ｔ　ｒ　ｍ　）の開閉区間を通してクロックパル
   ス（φＶ）が印加される端子（１５）に結ばれているこ
   と、スイッチングトランジスタの制御端子がクロックパ
   ルスが印加ジれる別の端子（１６）に結ばれていること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の二次元半導体
   画像センサ。 ５）センサ出力端（Ａ）が抵抗（Ｒ）を通して電圧源（
   Ｋ　Ａ　）　Ｋ接続されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第４項の一つに記載の二次元半導体
   画像センサ。 ６）抵抗（Ｒ）がクロックパルスで制御される一つのト
   ランジスタの開閉区間によってバイパスされることを特
   徴とする特許請求の範囲第５項記載の二次元半導体画像
   センサ。 ７）光電変換器（３３）特にフォトダイオードの後に接
   続されているコンデンサ（Ｃ）が一つのコンパレータ（
   ２９）の第一入力端に結ハれ、その第二人力端には参照
   電圧（Ｖ、、）が加えられていること、コンパレータの
   出力端は一つの７リノプフロツプ（Ｆ　Ｆ　）を通して
   画像センサの行の全数Ｚに対して設定可能の逆進カウン
   タ（３０）のエネイブル端子（４０ａ）に結ばれている
   こと、逆進カウンタの計数状態を移すことができる前進
   カウンタ（３１）が設けられていること、両カウンタ（
   ３０゜３１）が行用波数のクロックパルス（４４）用の
   入力端を備えていること、前進カウンタの出力端（４８
   ）がインバータ（４９）を辿して一つのＡＮＤ回路（５
   ０ａ）の第一入力端（５０）に結ばれ、その第二人力端
   はクロックパルス電源（ＳＯＣ，、）に接続されている
   こと、Ａ　Ｎ　１）回路の出力端（５０ｂ）が垂直シフ
   トレジスタの一つの信号入力端に結ばれていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項の一つに記載
   の二次元半導体画像セ／す。 ８）センサ出力端（Ａ）がＲＣ回路（Ｒ２，ＣＩ）を通
   して差動増幅器（５３）の一つの入力端に結ばれ、その
   第二の入力端にはセンナ信号の平均値の規定値に対応す
   る電圧（Ｕｓｏｌｌ）が導かれること、差動増幅器の後
   にはその出力電圧によって制御される内部抵抗の高い電
   源（Ｔｒ＋）が接続され、光電変換器（３３）に代って
   コンパレータ（２９）の入力端に結ばれたコンデンサ（
   Ｃ）を充電することを特徴とする特許請求の範囲第７項
   記載の二次元半導体画像センサ。 ９）各センサ索子において、光学的に作られた読み川す
   警ｂセンサ素子の奇数行（又は偶数行）が選択された後
   次に伏くＮ個の偶数行（又は奇数行）のセンサ索子の信
   号の伝送に決めら才した時間内にそれぞれの奇数行（又
   は偶数行）が新たに選択され、この選択が上記の時間内
   に行なわれるＮ個の偶数行（又は奇数行）のセンサ索子
   の信号の伝送に対して時間をずらして実施されること、
   この最後の選択が今考えている全数行（又は偶数行）の
   センサ素子内に集めちれた光発生電荷の読出しと除去の
   ために実施をれ、続く該当行の読み出し規定する積分時
   間がその間に光発生した電荷のＮ回目の除去が終った後
   に始めて開始てれることを特徴とする二次元半導体画像
   センサの駆動方法。 １０）中間時間中に光発生した電荷の除去に必要な行導
   体の選択が垂直シフトレジスタの並タ；ｊ出力端を通し
   て行なわれ、このシフトレジスタの信号入力端にはこの
   目的でＮ個のパルスからなるパルス列が導かれ、このパ
   ルス列のパルス間隔は垂直シフトレジスタに導かれるク
   ロックパルスの倍周期に対応することを特徴とする特許
   請求の範囲第９項記載の方法。 】１）電荷除去用の選択回数Ｎが二次元画像セ／すの光
   照射強度に関係してセ／す信号の平均振幅が一定となる
   ように選定されることを特徴とする特許請求の範囲第９
   項記載の方法。 １２）センサ信号の平均値を求め、この平均値と予め定
   められた規定値の間の偏差を利用して電荷除去用の選択
   回数をこの偏差ができるだけ小さくなるよって選ぶこと
   を特徴とする特許請求の範囲第９項記載の方法。