DE69935167T2

DE69935167T2 - Bildgerät

Info

Publication number: DE69935167T2
Application number: DE69935167T
Authority: DE
Inventors: Yukinobu Hamamatsu SUGIYAMA; Seiichiro Hamamatsu MIZUNO
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2019-04-14
Also published as: US6995879B2; EP1168811A1; WO2000062526A1; DE69935167D1; EP1168811B1; US20020054393A1; EP1168811A4; AU3169699A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderfassungsgerät.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Bilderfassungsgerät, das die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 hat, ist aus WO 98/14002 A bekannt.
Ein Bilderfassungsgerät mit einer Anordnung mehrerer Fotodetektoren, wie zum Beispiel Silikonfotodioden, ist als ein Bilderfassungsgerät bekannt, das verwendet wird, um ein relativ großes Objekt oder ein nahes Bild aus geringer Entfernung zu erfassen.
Ein Beispiel für ein solches Bilderfassungsgerät ist ein Halbleiter-Bilderfassungsgerät, offenbart in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 6-178046. In dem Halbleiter-Bilderfassungsgerät bilden mehrere Fotodioden eine Anordnung. Ein Integrator zum Integrieren von Ladungen, die von einer gegebenen Fotodiode ausgegeben werden, und zum Ausgeben einer Spannung, die der integrierten Ladungsmenge entspricht, ist für jede Fotodiode eingerichtet. Das Gerät verwendet ferner einen Schalter zum Verbinden des Integrators mit einer externen Ausgangsleitung. Ausgänge von den jeweiligen Fotodioden können extern sequenziell ausgegeben werden.
Dieses Bilderfassungsgerät hat einen großen Bilderfassungsbereich durch Bilden mehrerer Fotodioden in einer Anordnung und kann daher ein großes Objekt oder ein nahes Bild erfassen. Das Bilderfassungsgerät wird weitgehend verwendet, wie zum Beispiel als ein zerstörungsfreier Röntgeninspektionsgerätdetektor, der zum Inspizieren von Fremdkörpern für die Nahrungsmittel- oder Gepäckinspektion verwendet wird, oder ein linearer Bildsensor des Kontakttyps, der in einem Bildlesegerät eingerichtet wird, wie zum Beispiel in einem Faxgerät.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Das oben erwähnte Bilderfassungsgerät kann große Objekte oder nahe Bilder dank eines großen Bilderfassungsbereichs, der durch Bilden mehrerer Fotodioden in einer Anordnung erzielt wird, erfassen, weist jedoch die folgenden Probleme auf.
In vielen Fällen haben die zu erfassenden Objekte unterschiedliche Formen ungeachtet der Fremdkörperinspektion für Nahrungsmittel- oder Gepäckinspektion, und Originale, die von dem Bildlesegerät zu lesen sind, haben unterschiedliche Größen. Daher trifft Licht mit geringer Stärke, das durch ein zu erfassendes Objekt gelaufen ist, und Hintergrundlicht, das eine sehr hohe Stärke hat, das nicht durch das Objekt gelaufen ist, gleichzeitig auf den Lichterfassungsbereich des Bilderfassungsgeräts auf, das heißt auf die Fotodiodenanordnung.
Es wird davon ausgegangen, dass das Bilderfassungsgerät ein linearer Bildsensor des Kontakttyps ist, der in einem Bildlesegerät angeordnet ist, wie zum Beispiel einem Faxgerät. Das Bildlesegerät, wie zum Beispiel ein Faxgerät, muss den weißen Hintergrundteil und den schwarzen Zeichenteil eines erfassten Bilds voneinander unterscheiden. Dazu ist der lineare Bildsensor des Kontakttyps, der von dem Bildlesegerät verwendet wird, generell dazu eingestellt, um den weißen Teil und den schwarzen Teil durch die Stärke des Lichts zu unterscheiden, das durch ein Original gelaufen ist.
Bei dieser Einstellung trifft jedoch Licht, das eine Stärke hat, die mehrere Dutzend Male größer ist als das Licht, das durch das Original gegangen ist, auf einen Fotoerfassungsbereich auf, das heißt auf die Fotodiode in einem Ab schnitt, der nicht mit dem Original abgedeckt ist. Dann laufen übermäßige Ladungen in einen darauf folgenden Integrator.
Übermäßige Ladungen, die in den Integrator fließen, verursachen Offsetvariationen in der Eingangs-/Ausgangsspannung eines Betriebsverstärkers, der den Integrator bildet. Solche Offsetschwankungen variieren die Vorspannung des Betriebsverstärkers.
Der Betriebsverstärker eines Integrators, der an jede entsprechende Fotodiode angeschlossen ist, ist generell mit einer gemeinsamen Spannung vorgespannt. Variationen in der Vorspannung im Betriebsverstärker eines Integrators wirken sich auf die Betriebsverstärker der anderen Integratoren aus. Daher funktionieren die Integratoren schlecht.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderfassungsgerät bereitzustellen, das kaum Betriebsstörungen hat und stabil funktioniert, indem Variationen in der Vorspannung eines Betriebsverstärkers verhindert werden, die durch übermäßige Ladungen verursacht werden, die in einen Integrator fließen.
Um die oben genannten Probleme zu lösen, wird ein Bilderfassungsgerät nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Wenn der Absolutwert der Ausgangsspannung aus dem Integrator niedriger ist als die vorbestimmte Referenzspannung, wird der erste Schalter geschlossen. Im Allgemeinen können Ladungen, die von dem Fotodetektor ausgegeben wurden, in den Integrator integriert werden. Wenn der Absolutwert der Ausgangsspannung von dem Integrator hingegen gleich oder höher ist als die vorbestimmte Referenzspannung, wird der erste Schalter geöffnet. Wenn der Fotodetektor daher übermäßig Ladungen ausgibt, können die übermäßigen Ladungen daran gehindert werden, in den Integrator zu fließen. Das kann effektiv Schwankungen in der Offsetspannung eines Betriebsverstärkers, der den Integrator bildet, und Variationen in der Vorspannung verhindern. Die Funktionsstörung kann daher reduziert werden, um den Betrieb zu stabilisieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schaltplan, der ein Bilderfassungsgerät zeigt,
2 ist ein Blockschaltbild, das das Bilderfassungsgerät zeigt,
3A ist eine Draufsicht, die das Bilderfassungsgerät zeigt,
3B ist eine Vorderansicht, die das Bilderfassungsgerät zeigt,
3C ist eine Seitenansicht, die das Bilderfassungsgerät zeigt,
4 ist eine Zeittafel, die den Betrieb des Bilderfassungsgeräts zeigt,
5 ist ein Schaltplan, der das Bilderfassungsgerät zeigt,
6 ist eine Zeittafel, die den Betrieb des Bilderfassungsgeräts zeigt,
7 ist ein Schaltplan, der das Bilderfassungsgerät zeigt, und
8 ist eine Zeittafel, die den Betrieb des Bilderfassungsgeräts zeigt.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Ein Bilderfassungsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Anordnung des Bilderfassungsgeräts gemäß dieser Ausführungsform wird erklärt. 1 zeigt den Schaltplan des Bilderfassungsgeräts gemäß der Ausführungsform.
Ein Bilderfassungsgerät 10 umfasst n (n ist eine Ganzzahl von 2 oder mehr) Fotodioden (Fotodetektoren) PD1 bis PDn, die mit einer vorbestimmten Rückwärtsspannung Vdd an ihren Kathoden vorgespannt sind, n Signalprozessoren SP1 bis SPn zum einzelnen Integrieren von Ladung, die von den Fotodioden PD1 bis PDn ausgegeben wird, und Ausgeben von Spannung, die den integrierten Ladungsmengen entspricht, und n Ausgangsschalter SW1 bis SWn, die an den Ausgangsseiten der Signalprozessoren SP1 bis SPn angeordnet sind, um sie mit einer externen Ausgangsleitung L_out zu verbinden.
Die n Signalprozessoren SP1 bis SPn haben die gleiche Anordnung, und nur ein Signalprozessor SP1 wird erklärt (in 1 sind die Signalprozessoren SP2 bis SPn nicht veranschaulicht).
Der Signalprozessor SP1 besteht aus einem rückstellbaren Integrator 12 zum Integrieren von Ladungen, die von der Fotodiode PD1 ausgegeben werden, und zum Ausgeben einer Spannung, die der integrierten Ladungsmenge entspricht, wobei ein Pufferspeicher 14 vorübergehend die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 aufnimmt, aus einem ersten Schalter 16, der in Serie zwischen die Anode der Fotodiode PD1 und die Eingangsklemme des Integrators 12 eingefügt ist, einem zweiten Schalter 18 zum Verbinden der Anode der Fotodiode PD1 und einen Überlaufdrain V_ofd zum Entfernen übermäßiger Ladungen, die von der Fotodiode PD1 ausgegeben werden, einem dritten Schalter 20, der in Serie zwischen der Ausgangsklemme des Integrators 12 und der Eingangsklemme des Pufferspeichers 14 eingefügt ist, einem vierten Schalter 22 zum Verbinden der Eingangsklemme des Pufferspeichers 14 und einer Versorgungsquelle zum Versorgen mit einer vorbestimmten Referenzspannung V_ref sowie einem Controller 24 zum Öffnen oder Schließen des ersten bis vierten Schalters auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses zwischen der Referenzspannung V_ref und einer von dem Integrator 12 ausgegebenen Spannung.
Der Integrator 12 besteht aus einem Betriebsverstärker 26 zum Verstärken eines Signals, das von der Eingangsklemme eingegeben wird, und zum Ausgeben des verstärkten Signals aus der Ausgangsklemme, einem Kondensator 28, der parallel zu dem Betriebsverstärker 26 geschaltet ist, um Ladungen zu integrieren, die von der Fotodiode PD1 ausgegeben werden, und einem Rückstellschalter 30, der parallel zu dem Kondensator 28 geschaltet ist, um Ladungen, die in den Kondensator 28 integriert sind, gemäß einem extern eingegebenen Rückstellimpuls zu entfernen (rückzustellen).
Der Pufferspeicher 14 hat einen Kondensator 32 zum Halten als Ladungen einer Ausgangsspannung, die von der Ausgangsklemme des Integrators 12 ausgegeben werden, einen Betriebsverstärker 34 zum Verstärken der Spannung, die von dem Kondensator 32 gehalten wird, und zum Ausgeben der verstärkten Spannung zu der externen Ausgangsleitung L_out beim Schließen des Ausgangsschalters SW1, und einen Halteschalter 36, der durch einen extern eingegebenen Halteimpuls geschlossen wird, um die Ausgangsklemme des Integrators 12 mit dem Kondensator 32 durch den ON-Betrieb zu verbinden.
Der Controller 24 besteht aus einem Komparator 38, der die Referenzspannung V_ref empfängt, und eine Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gibt den logischen Wert 1 aus, wenn der Absolutwert der Ausgangsspannung von dem Integrator 12 (in dem Bilderfassungsgerät 10 gemäß dieser Ausführungsform ist die Schicht des Typs p der Fotodiode mit dem Integrator 12 verbunden, die Ausgangsspannung ist positiv, und daher wird diese positive Ausgangsspannung hier einfach eine Ausgangsspannung genannt) niedriger ist als die Referenzspannung V_ref, und den logischen Wert 0, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gleich oder höher ist als die Referenzspannung V_ref. Der Controller 24 weist ferner einen Latch 40 zum vorübergehenden Halten eines logischen Werts auf, der von dem Komparator 38 ausgegeben wird, und vier Inverter 42, 44, 46 und 48 zum Erzeugen logischer Signale (die unten Steuersignale genannt werden) zum Steuern des ersten bis vierten Schalters 16, 18, 20 und 22 durch direktes Verwenden oder Umkehren des logischen Werts, der von dem Latch 40 ausgegeben wird.
Die Schaltersteuerfunktion des Controllers 24 wird nun detailliert beschrieben. Der erste bis vierte Schalter 16, 18, 20 und 22 werden geöffnet, wenn die logischen Werte der Steuersignale S1 bis S4, die zu diesen Schaltern eingegeben werden, gleich 1 sind, und geschlossen, wenn die logischen Werte 0 sind.
Der erste Schalter 16 empfängt das Steuersignal S1, das durch Umkehren durch den Inverter eines logischen Werts, der von dem Komparator 38 ausgegeben wird, erzielt wird. Das Steuersignal S1 ist 0, wenn die von dem Integrator 12 ausgegebene Spannung niedriger ist als der Referenzwert V_ref, und ist 1, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gleich oder höher ist als der Referenzwert V_ref. Der erste Schalter 16 wird daher geschlossen, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 niedriger ist als die Referenzspannung V_ref, und wird geöffnet, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gleich oder höher ist als die Referenzspannung V_ref.
Der zweite Schalter 18 empfängt das Steuersignal 52, das durch Umkehren durch den Inverter 42 des logischen Werts, der von dem Komparator 38 ausgegeben wird, erzielt wird, und ferner durch sein Umkehren durch den Inverter 44. Der zweite Schalter 18 wird geöffnet, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 niedriger ist als die Referenzspannung V_ref, und wird geschlossen, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gleich oder höher ist als der Referenzwert V_ref.
Der dritte Schalter 20 empfängt das Steuersignal S3, das durch Umkehren durch die Inverter 42, 44 und 46 des logischen Werts erzielt wird, der von dem Komparator 38 ausgegeben wird. Der dritte Schalter 20 wird geschlossen, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 niedriger ist als die Referenzspannung V_ref, und wird geöffnet, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gleich oder höher ist als der Referenzwert V_ref.
Der vierte Schalter 22 empfängt das Steuersignal S4, das durch Umkehren durch die Inverter 42, 44, 46 und 48 des logischen Werts erzielt wird, der von dem Komparator 38 ausgegeben wird. Der vierte Schalter 22 wird geöffnet, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 niedriger ist als der Referenzwert V_ref, und wird geschlossen, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gleich oder höher ist als die Referenzspannung V_ref.
2 ist ein Schaltplan, der das Bilderfassungsgerät gemäß der Ausführungsform, die auf einer Platte ausgeführt ist, zeigt. 3A ist eine Draufsicht, 3B ist eine Vorderansicht und 3C ist eine Seitenansicht, wobei diese Ansichten das Bilderfassungsgerät gemäß der auf der Platte ausgebildeten Ausführungsform zeigen.
Wie in 2 gezeigt, sind die n Fotodioden PD1 bis PDn als eine Fotodiodenanordnung 50 auf einem Fotodiodenchip 52 ausgebildet. Die n Signalprozessoren SP1 bis SPn sind als eine Signalprozessoranordnung 54 auf dem Verstärkerchip 56 ausgebildet. Die n Ausgangsschalter SW1 bis SWn und ein Schieberegister 58 zum Steuern des ON/OFF-Betriebs der n Ausgangsschalter SW1 bis SWn sind ebenfalls auf dem Verstärkerchip 56 ausgebildet. Der Fotodiodenchip 52 und der Verstärkerchip 56 sind an einer Keramikplatte 60 befestigt und mit einer Schutzabdeckung 62 abgedeckt (siehe 3A bis 3C).
Wie in 3A bis 3C gezeigt, sind an dem Ende der Keramikplatte 60 Steckerkontaktflächen 64 und Steckerstifte 66 zum externen Eingeben und Ausgeben von Signalen befestigt und mit den Signalprozessoren SP1 bis SPn, Ausgangsschaltern SW1 bis SWn, dem Schieberegister 58 und dergleichen anhand von Metalldrähten (nicht gezeigt) verbunden, die auf der Keramikplatte 60 ausgebildet sind (siehe 2). Die ON/OFF-Betriebe des Rückstellschalters 30 und Halteschalters 36, die in den Signalprozessoren SP1 bis SPn ausgebildet sind, werden durch einen Rückstellimpuls und Halteimpuls gesteuert, der extern über die Steckerkontaktflächen 64 und Steckerstifte 66 eingegeben werden. Die EIN-/AUS-Betriebe der Ausgangsschalter SW1 bis SWn werden auf der Grundlage eines Startimpulses und Taktgeberimpulses gesteuert, die extern zu dem Schieberegister 58 eingegeben werden, und Videoausgänge werden über die externe Ausgangsleitung L_out ausgegeben (siehe 2).
Der Betrieb des Bilderfassungsgeräts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun erklärt. 4 ist eine Zeittafel, die den grundlegenden Betrieb des Bilderfassungsgeräts 10 zeigt.
Wenn ein extern eingegebener Rückstellimpuls den logischen Wert 1 wechselt (unten „ON" genannt), wird der Rückstellschalter 30 des Integrators 12 geschlossen, um die Ladungen, die in die Kondensatoren 28 (T1 in 4) inte griert sind, zu entfernen (rückzustellen). Danach wechselt der Rückstellimpuls auf den logischen Wert 0 (unten „OFF" genannt), und der Kondensator 28 startet das Integrieren von Ladungen (T2 in 4).
Wenn ein extern eingegebener Halteimpuls auf ON wechselt, wird der Halteschalter 36 des Pufferspeichers 14 geschlossen und Ladungen, die in dem Kondensator 28 des Integrators 12 integriert sind, fließen in den Kondensator 32 des Pufferspeichers 14, wo die Ladungen gehalten werden (T3 in 4).
Wenn die Ausgangsschalter SW1 bis SWn sequenziell von dem Schieberegister 58 geschlossen werden, während Ladungen von dem Kondensator 32 des Pufferspeichers 14 gehalten werden, werden die Ausgänge sequenziell aus den Pufferspeichern 14 der jeweiligen Signalprozessoren zu den externen Ausgangsleitungen L_out herausgelesen (T4 in 4).
Da diese Rückstell- und Halteimpulse periodisch auf ON wechseln, können die Ausgänge von den Fotodioden PD1 bis PDn in jedem vorbestimmten Zeitintervall herausgelesen werden. Das heißt, dass ein Objekt erfasst werden kann.
Der Betrieb des Bilderfassungsgeräts 10 wird unten ausführlicher beschrieben. Der Betrieb des Bilderfassungsgeräts 10 ändert sich weitgehend zwischen einem Fall, in dem die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 niedriger ist als die Referenzspannung V_ref, und einem Fall, in dem die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gleich oder höher ist als die Referenzspannung V_ref.
Angenommen, die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 ist immer niedriger als die Referenzspannung V_ref. 5 ist ein äquivalenter Schaltplan (mit Ausnahme des Controllers 24), der die Fotodiode PD1, den Signalprozessor SP1 und den Ausgangsschalter SW1 zeigt, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 immer niedriger ist als die Referenzspannung V_ref. 6 ist eine Zeittafel, die das Potenzial der Eingangsklemme (Punkt A, siehe 5) des Halteschalters 36 und die EIN/AUS-Zustände der ersten vier Schalter 16, 18, 20 und 22 zeigt, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 immer niedriger ist als die Referenzspannung V_ref. In 6 stellen H und L den ON- und den OFF-Zustand jeweils in dem ersten bis vierten Schalter dar.
Wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 immer niedriger ist als die Referenzspannung V_ref, sind der erste, zweite, dritte und vierte Schalter 16, 18, 20 und 22 immer jeweils ON, OFF, ON und OFF. Wie in 5 gezeigt, werden Ladungen, die von der Fotodiode PD1 ausgegeben werden, immer in den Kondensator 28 des Integrators 12 jedes Mal integriert, wenn der Rückstellimpuls auf ON wechselt, fließen in den Kondensator 32 des Pufferspeichers 14, wo die Ladungen gehalten werden, wenn der Halteimpuls auf ON wechselt, und werden zu der externen Ausgangsleitung L_out in dem ON-Timing des Ausgangsschalters SW1 ausgelesen.
Angenommen, die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 ist gleich oder höher als die Referenzspannung V_ref. 7 ist ein äquivalenter Schaltplan (mit Ausnahme des Controllers 24), der die Fotodiode PD1, den Signalprozessor SP1 und den Ausgangsschalter SW1 zeigt, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator gleich oder höher ist als die Referenzspannung V_ref. 8 ist eine Zeittafel, die das Potenzial der Eingangsklemme (Punkt A, siehe 7) des Halteschalters 36 und den ON/OFF-Zustand des ersten bis vierten Schalters 16, 18, 20 und 22 zeigt, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gleich oder höher ist als die Referenzspannung V_ref. In 8 ist T5 eine Periode, während welcher die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 niedriger ist als die Referenzspannung V_ref, und T6 ist eine Periode, während welcher die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gleich oder höher ist als die Referenz spannung V_ref.
Wie in 7 gezeigt und wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gleich oder höher ist als die Referenzspannung V_ref, sind der erste, zweite, dritte und vierte Schalter 16, 18, 20 und 22 immer jeweils OFF, ON, OFF und ON. Da der erste und der zweite Schalter 16 und 18 OFF und ON sind, können übermäßige Ladungen, die von der Fotodiode PD1 ausgegeben werden, durch ihr Fließen in den Überlaufdrain V_ofd eliminiert werden, ohne durch den Integrator 12 zu fließen, wie in 7 gezeigt. Da der dritte und der vierte Schalter 20 und 22 OFF und ON sind, kann keine hohe Spannung, die von dem Integrator 12 ausgegeben wird, sondern die Referenzspannung V_ref zu der externen Ausgangsleitung L_out ausgegeben werden.
Genauer genommen und wie in 8 gezeigt, und wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 niedriger ist als die Referenzspannung V_ref, das heißt während der Periode T5, sind der erste, zweite, dritte und vierte Schalter 16, 18, 20 und 22 jeweils ON, OFF, ON und OFF. Die Fotodiode PD1, der Signalprozessor SP1 und der Ausgangsschalter SW1 bilden eine äquivalente Schaltung (mit Ausnahme des Controllers 24) wie die, die in 5 gezeigt ist und funktionieren wie in 6 gezeigt. Wenn hingegen die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gleich oder höher ist als die Referenzspannung V_ref, das heißt während der Periode T6, sind der erste, zweite, dritte und vierte Schalter 16, 18, 20 und 22 jeweils OFF, ON, OFF und ON. Die Fotodiode PD1, der Signalprozessor SP1 und der Ausgangsschalter SW1 bilden eine äquivalente Schaltung (mit Ausnahme des Controllers 24) wie die in 7 gezeigte. Während die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gleich oder höher ist als die Referenzspannung V_ref, wird das Potenzial des Punkts A auf V_ref gehalten. Wird der Ausgangsschalter SW1 in diesem Zustand geschlossen, wird die Spannung V_ref zu der externen Ausgangsleitung L_out herausgelesen. Zu beachten ist, dass, wenn der Rückstellimpuls in diesem Zustand auf ON wechselt, der Kondensator 28 des Integrators 12 entladen wird, um die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 zu verringern. Der erste, zweite, dritte und vierte Schalter 16, 18, 20 und 22 werden daher geschlossen, geöffnet, geschlossen und geöffnet, das heißt, sie kehren zu der äquivalenten Schaltung, die in 5 gezeigt ist zurück.
Die Effekte des Bilderfassungsgeräts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden unten beschrieben. Wenn bei dem Bilderfassungsgerät 10 die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gleich oder höher ist als die Referenzspannung V_ref, öffnet der Controller 24 den ersten Schalter 16, schließt den zweiten Schalter 18, öffnet den dritten Schalter 20 und schließt den vierten Schalter 22. Da der erste und der zweite Schalter 16 und 18 jeweils ON und OFF sind, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gleich oder höher ist als die Referenzspannung V_ref, können übermäßige Ladungen, die von der Fotodiode PD1 ausgegeben werden, durch Fließen in den Überlaufdrain V_ofd eliminiert werden, ohne in den Integrator 12 zu fließen. Das kann Variationen in der Offsetspannung des Betriebsverstärkers 26 in dem Integrator 12 sowie Variationen in der Vorspannung, die durch die Variationen in der Offsetspannung verursacht werden, vermeiden. Variationen in den Ausgängen von anderen Fotodioden, die durch Variationen in der Vorspannung verursacht werden, können daher verhindert werden, um Funktionsstörungen zu verringern und den Betrieb zu stabilisieren.
Da der dritte und der vierte Schalter 20 und 22 jeweils OFF und ON sind, wenn die Ausgangsspannung von dem Integrator 12 gleich oder höher ist als die Referenzspannung V_ref, kann keine hohe Spannung, die von dem Integrator 12 ausgegeben wird, sondern die Referenzspannung V_ref zu der externen Ausgangsleitung L_out ausgegeben werden. Das kann einen sehr hohen Ausgang daran hindern, extern ausgegeben zu werden und kann den externen Ausgang stabilisieren.
Zu beachten ist, dass der Betrieb des Bilderfassungsgeräts 10 detailliert anhand des Beispielfalls beschrieben wurde, in dem die Schicht des Typs p der Fotodiode mit dem Integrator 12 verbunden ist. Alternativ kann das Bilderfassungsgerät 10 hergestellt werden, indem als ein Fotodetektor eine Fotodiode verwendet wird, deren Oberfläche eine dünne Schicht des Typs n ist. In diesem Fall hat der Integrator 12 eine entgegen gesetzte Ausgangspolung und der Betrieb des Komparators 38 ist ebenfalls zu dem oben beschriebenen umgekehrt.
GEWERBLICHE VERWENDBARKEIT
Das Bilderfassungsgerät der vorliegenden Erfindung kann als zerstörungsfreier Röntgen-Inspektionsgerätdetektor verwendet werden, der für Fremdkörperinspektion für Nahrungsmittel- oder Gepäckinspektion verwendet wird, oder als ein linearer Bildsensor des Typs mit Kontakt, der in einem Bildlesegerät, wie zum Beispiel einem Faxgerät eingerichtet ist.

Claims

Bilderfassungsgerät (10), das Folgendes aufweist: Mehrere Fotodetektoren (PDn), rückstellbare Integratoren (12), die für die jeweiligen Fotodetektoren eingerichtet sind, Ladungen, die von den Fotodetektoren ausgegeben werden, integrieren und Spannungssignale ausgeben, die den integrierten Ladungsmengen entsprechen, Ausgangsschalter (SWn), die auf Ausgangsseiten der jeweiligen Integratoren eingerichtet sind, um diese mit einer externen Ausgangsleitung (L_out) zu verbinden, einen ersten Schalter (16), der seriell zwischen jedem Fotodetektor und jedem Integrator eingefügt ist, und einen Controller (24) zum Schließen des ersten Schalters, wenn ein Absolutwert einer Ausgangsspannung von dem Integrator niedriger ist als eine vorausbestimmte Referenzspannung, und Öffnen des ersten Schalters, wenn der Absolutwert der Ausgangsspannung von dem Integrator nicht niedriger ist als die vorbestimmte Referenzspannung, gekennzeichnet durch: einen zweiten Schalter (18) zum Verbinden jedes Fotodetektors mit einem Überlaufdrain (V_ofd) zum Entfernen von Ladungen, die von dem Fotodetektor ausgegeben werden, wobei der Controller eingerichtet ist, um den zweiten Schalter zu öffnen, wenn der Absolutwert der Ausgangsspannung von dem Integrator niedriger ist als die vorbestimmte Referenzspannung, und den zweiten Schalter zu schließen, wenn der Absolutwert der Ausgangsspannung von dem Integrator nicht niedriger ist als die vorbestimmte Referenzspannung.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät ferner Folgendes aufweist: einen dritten Schalter (20), der in Serie zwischen jeden Integrator (12) und jeden Ausgangsschalter (SWn) eingefügt ist, und einen vierten Schalter (22) zum Verbinden einer Klemme des Ausgangschalters mit der Integratorseite und einer Versorgungsquelle zum Zuführen der vorbestimmten Referenzspannung, und wobei der Controller (24) eingerichtet ist, um den dritten Schalter zu schließen und den vierten Schalter zu öffnen, wenn der Absolutwert der Ausgangsspannung von dem Integrator niedriger ist als die vorbestimmte Referenzspannung, und den dritten Schalter zu öffnen und den vierten Schalter zu schließen, wenn der Absolutwert der Ausgangsspannung von dem Integrator nicht niedriger ist als die vorbestimmte Referenzspannung.