JP2001007980A - 原稿読取装置およびその動作方法 - Google Patents
原稿読取装置およびその動作方法Info
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Abstract
リセットノイズを低減する。 【解決手段】 フォトダイオードをリセットするリセッ
ト制御信号SR1〜SR4のリセット期間を1クロック
期間Tcよりも長い、たとえば4クロック期間4Tcに
設定し、連続する複数のフォトダイオードを同時にリセ
ットするようにし、これにより各フォトダイオードのリ
セット時にそれに隣接するフォトダイオードにリセット
ノイズが生じないようにする。
Description
よびその動作方法に関し、さらに詳しくは、光電変換素
子を用いて原稿上の画像を読取る原稿読取装置およびそ
の動作方法に関する。
タル複写機、電子黒板などには、一直線に配置された多
数の光電変換素子を有するイメージセンサ(ラインセン
サとも呼ばれる)が用いられている。イメージセンサ
は、原稿から光電変換素子に入射した光信号に応じて電
気信号を生成し、これにより原稿上の画像を読取る。
は、電荷蓄積方式のイメージセンサが開示されている。
このイメージセンサは、複数の光電変換素子と、これら
光電変換素子にそれぞれ接続された複数の増幅器と、こ
れら増幅器の出力に接続された複数の出力スイッチ素子
と、上記光電変換素子にそれぞれ接続された複数のリセ
ットスイッチ素子と、上記出力スイッチ素子およびリセ
ットスイッチ素子を制御するシフトレジスタとを備え
る。このシフトレジスタは、上記出力スイッチ素子を順
次オンにすることにより信号を読出すとともに、上記出
力スイッチ素子に続いて上記リセットスイッチ素子を順
次オンにすることにより光電変換素子をリセットする。
に一直線に形成され、一方、上記増幅器、出力スイッチ
素子およびリセットスイッチ素子は駆動集積回路装置
(IC)に内蔵される。上記光電変換素子はガラス基板
上に形成された引出配線を介して上記駆動ICにワイヤ
ボンディングにより接続される。
は、リセットスイッチ素子がオンになったとき比較的大
きなリセット電流が瞬時に流れるため、隣接する光電変
換素子に容量結合によりノイズが入るという問題があっ
た。
じにすれば、このノイズを相殺することも可能であろう
が、光電変換素子の配列ピッチよりも駆動ICのリード
端子(パッド)の配列ピッチの方が狭いため、これらを
同じにすることは実際上不可能である。
ト時に隣接する光電変換素子に生じるノイズを低減する
ようにした原稿読取装置およびその動作方法を提供する
ことである。
従うと、原稿読取装置は、複数の光電変換素子(好まし
くはフォトダイオード)と、複数のリセットスイッチ素
子と、複数の出力スイッチ素子と、制御回路とを備え
る。複数のリセットスイッチ素子は、複数の光電変換素
子にそれぞれ接続される。複数の出力スイッチ素子は、
複数の光電変換素子にそれぞれ接続される。制御回路
は、複数のリセットスイッチ素子を順次オンにしかつそ
の各リセットスイッチ素子をその次のリセットスイッチ
素子をオンにした後にオフにするとともに、複数のリセ
ットスイッチ素子を順次オンにする前の所定期間複数の
出力スイッチ素子を順次オンにする。
複数の光電変換素子の出力と複数の出力スイッチ素子と
の間にそれぞれ接続された複数の増幅器を備える。
異なる複数種類の光を原稿に順次照射して各種類の光を
受けているときの原稿からの反射光または透過光を検知
するものである。
の光電変換素子と、複数の光電変換素子にそれぞれ接続
された複数のリセットスイッチ素子と、複数の光電変換
素子にそれぞれ接続された複数の出力スイッチ素子とを
備えた原稿読取装置の動作方法は、複数の出力スイッチ
素子のうちある出力スイッチ素子を所定期間オンにする
ステップと、ある出力スイッチ素子がオフになった後に
ある出力スイッチ素子に対応するリセットスイッチ素子
をオンにするステップと、ある出力スイッチ素子がオフ
になった後にある出力スイッチ素子に隣接するその次の
出力スイッチ素子を所定期間オンにするステップと、次
の出力スイッチ素子がオフになった後に次の出力スイッ
チ素子に対応するリセットスイッチ素子をオンにするス
テップと、次の出力スイッチ素子に対応するリセットス
イッチ素子がオンになった後にある出力スイッチ素子に
対応するリセットスイッチ素子をオフにするステップと
を含む。
いては、各リセットスイッチ素子がその次のリセットス
イッチ素子がオンになった後にオフになるので、その次
のリセットスイッチ素子がオンになって比較的大きなリ
セット電流が流れてもその隣接する光電変換素子のリセ
ットスイッチ素子が依然としてオンになっているため、
その隣接する光電変換素子にノイズが生じることはな
い。
類の光を原稿に順次照射して各種類の光を受けていると
きの原稿からの反射光を検知するものである場合は、あ
る種類の波長から他の種類の波長に切り替わった直後で
あってもノイズが生じることはない。
面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相
当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
読取装置の全体構成を示す側面図である。
ルミフレーム、樹脂フレームなどの支持基板1と、支持
基板1上に設けられたイメージセンサ2と、支持基板1
上にイメージセンサ2と隣接して設けられたプリント回
路基板3と、プリント回路基板3上に設けられた駆動集
積回路装置(IC)4と、イメージセンサ2、プリント
回路基板3および駆動IC4を覆うように支持基板1上
に設けられた金属または樹脂製の保護カバー5とを備え
る。
回路基板3は接着シート6により支持基板1に貼着さ
れ、駆動IC4は導電ペースト7によりプリント回路基
板3に装着される。駆動IC4は、ワイヤボンディング
によりイメージセンサ2に接続される。
図である。図3は、図2中のA−A線矢視断面図であ
る。
サ2は、ガラス基板21と、ガラス基板21上に形成さ
れたITOなどからなる帯状の透明電極22と、透明電
極22上に形成されたクロムとアルミニウムの2層構造
を有する下部取出電極23と、透明電極22上に一直線
に形成された複数のフォトダイオード24と、これらフ
ォトダイオード24およびガラス基板21上に形成され
たクロムとアルミニウムの2層構造を有する複数の上部
取出電極25と、フォトダイオード24を覆うように形
成された黒色エポキシ樹脂などからなる保護膜26とを
備える。
m×200mm程度である。フォトダイオード24の数
は、たとえば256個であり、この場合は、各フォトダ
イオード24のサイズは、たとえば750μm×750
μmである。また、フォトダイオード24の数が640
個の場合は、各フォトダイオード24のサイズは、たと
えば300μm×1000μmである。
示す断面図である。図4を参照して、フォトダイオード
24は、p型半導体層241と、i型半導体層242
と、n型半導体層243とを含む。p型半導体層241
は、たとえばホウ素Bをドープした水素化アモルファス
シリコンカーバイトa−SiC:Hからなり、その厚み
は10〜20nmである。i型半導体層242は、たと
えばノンドープの水素化アモルファスシリコンa−S
i:Hからなり、その厚みは1〜2μmである。n型半
導体層243は、たとえばリンPをドープした水素化ア
モルファスシリコンa−Si:H、水素化アモルファス
シリコンカーバイトa−SiC:H、またはμC−S
i:Hからなり、その厚みは10〜20nmである。
て、n型半導体層243に接触しかつフォトダイオード
24よりも一回り小さい接触電極251と、ガラス基板
21上に形成された引出配線252と、ガラス基板21
上に形成されたパッド253とからなる。複数のフォト
ダイオード24に対応して、複数のパッド253がガラ
ス基板21の1つの長辺に沿って配置される。フォトダ
イオード24は、たとえば300〜1000μmのピッ
チで配置され、パッド253はそれよりも狭いたとえば
110μmのピッチで配置される。また、複数のフォト
ダイオード24に対応して、複数の引出配線252が設
けられ、複数のフォトダイオード24と複数のパッド2
53との間にそれぞれ接続される。したがって、引出配
線252はパッド253からフォトダイオード24に向
かって放射状に広がっている。
対応してその1つの長辺に沿って配置された複数のパッ
ド41を含む。パッド41はパッド253とほぼ同じピ
ッチで配置され、ワイヤボンディングによりパッド25
3に接続される。
に広がっており、イメージセンサ両端のフォトダイオー
ド24用の引出配線252が最も長く、中央のフォトダ
イオード24用の引出配線252が最も短い。したがっ
て、駆動IC4から遠いフォトダイオード24用の引出
配線252ほど寄生容量が大きくなる。
よび駆動IC4の回路図である。図5を参照して、イメ
ージセンサ2は、複数(たとえば256個)のフォトダ
イオード24を含み、それらのアノードは共通に接続さ
れる。これらアノードには負のバイアス電圧Vb(たと
えば−5V)が与えられる。
受光量に応じた電圧COMをシリアルに出力するための
出力端子42と、フォトダイオード24のカソードにそ
れぞれ接続された複数の差動増幅器43と、フォトダイ
オード24のカソードと接地電圧ノードとの間にそれぞ
れ接続された複数のリセットスイッチ素子44と、複数
の差動増幅器43の出力と出力端子42との間にそれぞ
れ接続された複数の出力スイッチ素子45と、複数のリ
セットスイッチ素子44を制御するためのリセット制御
信号SR1〜SR256と複数の出力スイッチ素子45
を制御するための出力制御信号SO1〜SO256とを
生成する制御回路46とを含む。
にはそれぞれ並列に寄生容量47が形成される。各差動
増幅器43の非反転入力端子(+)は対応するフォトダ
イオード24のカソードに接続され、出力端子および反
転入力端子(−)は相互に接続される。すなわち、各差
動増幅器43は利得が「1」のボルテージフォロアとし
て機能する。制御回路46は、データ入力信号DINを
クロック信号CLKに応答してシフトし、クリア信号/
CLRによりリセットされるシフトレジスタなどを含
む。
素子45に対応して設けられた複数のANDゲート48
と、インバータ49と、出力リセットスイッチ素子50
とを含む。ANDゲート48は、イネーブル信号ENA
がH(論理ハイ)レベルのとき制御回路46からの出力
制御信号SO1〜SO256を出力スイッチ素子45に
それぞれ供給する。出力リセットスイッチ素子50は、
イネーブル信号ENAがL(論理ロー)レベルのときオ
ンになり、所定のリセット電圧VR(たとえば0V)を
出力端子42に供給する。
ォトダイオード24に着目し、上記原稿読取装置の一般
的な読取動作について説明する。
リセットスイッチ素子44は所定期間だけオンになる。
これにより寄生容量47は放電されるが、フォトダイオ
ード24には逆方向のバイアス電圧Vbが印加されるた
め、フォトダイオード24の接合容量が充電される。こ
こで接合容量をCjとすると、Cj・Vbの電荷が接合
容量に蓄積される。その後、再び出力スイッチ素子45
がオンになるまでの間、フォトダイオード24の接合容
量は光電流に応じて徐々に放電され、逆に寄生容量47
は徐々に充電される。その結果、フォトダイオード24
のカソード電圧は入射光量に応じた電圧だけ接地電圧よ
りも低くなる。このカソード電圧は差動増幅器43の非
反転入力端子(+)に与えられ、差動増幅器43により
増幅される。
になると、差動増幅器43の出力電圧は出力スイッチ素
子45を介して出力端子42から出力される。その結
果、入射光量に応じた出力電圧COMが得られる。
て説明する。図6は、図5に示したイメージセンサ2お
よび駆動IC4を含む原稿読取装置の動作を示すタイミ
ング図である。
クロック期間Tc/2(Tcはクロック信号CLKの周
期)だけHレベルになると、対応する出力スイッチ素子
45がオンになり、これにより対応するフォトダイオー
ド24のカソード電圧が出力される。
ルになると、対応するリセットスイッチ素子44がオン
になり、これにより対応するフォトダイオード24のカ
ソード電圧が接地電圧にリセットされる。
期間Tc/2だけHレベルになると対応するフォトダイ
オード24のカソード電圧が出力され、続いてリセット
制御信号SR2がHレベルになると対応するフォトダイ
オード24のカソード電圧が接地電圧にリセットされ
る。
256は半クロック期間Tcだけ順次Hレベルになる。
出力制御信号SO1〜SO256は同時にHレベルにな
ることはない。
た順次Hレベルになる。ただし、各リセット制御信号S
Ri(i=1〜256)は、対応する出力制御信号SO
iがLレベルになると同時またはなった直後にHレベル
になり、4クロック期間4TcだけHレベルを維持し、
その後Lレベルになる。このように、連続する4つのリ
セット制御信号は同時にHレベルになる。
ット制御信号SRiが半クロック期間Tc/2だけHレ
ベルになるとすると、次のような問題が生じる。
ルになると、対応するリセットスイッチ素子44がオン
になり、これにより対応するフォトダイオード24の引
出配線252に比較的大きなリセット電流が瞬時に流れ
る。この引出配線252は隣接する引出配線252と寄
生容量により結合しているため、その隣接する引出配線
252にそのリセット電流の微分成分に等しい誘導電流
が流れる。このとき、リセット制御信号SR1は既にL
レベルになり、対応するリセットスイッチ素子44は既
にオフになっているため、対応するフォトダイオード2
4の接合容量および寄生容量47が上記誘導電流に応じ
て充放電されることになる。その結果、フォトダイオー
ド24のカソード電圧が正確に入射光量に応じた電圧に
ならず、その誘導電流の分だけ変化してしまう。
3サイクルにわたって十分な光が入射し、続いてすべて
のフォトダイオード24に3サイクルにわたって光がほ
とんど入射しない場合における駆動IC4からの出力電
圧COMを示すタイミング図である。ただし、出力電圧
COMの極性は逆に示されている。
広がっているため、各引出配線252に寄生する結合容
量は中央に近いほど小さく、両側に近いほど大きくな
る。そのため、リセット制御信号SR1〜SR256が
半クロック期間Tc/2で立下がると、図7中に点線で
示されるように両端に近いフォトダイオード24から読
出される出力電圧ほど大きく低下する(図7では出力電
圧の極性が逆に示されているので厳密には高くなる)。
十分な光がフォトダイオード24に入射し、十分な信号
成分が得られるときは、このようなノイズ成分はさほど
問題とならない。しかしながら、十分な光がフォトダイ
オード24に入射した直後に光がほとんど入射しないと
きは、このようなノイズ成分が出力電圧に顕著に現れ
る。
各リセット制御信号SRiが4クロック期間4Tcの間
Hレベルを維持しているため、たとえばリセット制御信
号SR2、SR3およびSR4の立上がり時でもリセッ
ト制御信号SR1はHレベルになっている。したがっ
て、リセット信号SR2〜SR4の立上がり時にリセッ
ト電流が瞬時に流れても、Hレベルのリセット制御信号
SR1に応答してリセットスイッチ素子44がオンにな
っているため、対応するフォトダイオード24のカソー
ド電圧は接地電圧のまま維持される。その結果、図7に
示すように両側に近いフォトダイオード24からの出力
電圧ほど大きく低下するという現象は緩和され、リセッ
ト電流によるノイズがほとんどない正確な出力電圧CO
Mが得られる。
れば、リセットスイッチ素子44によるフォトダイオー
ド24のリセット期間を4クロック期間4Tcに設定し
ているため、リセットノイズの少ない正確な出力電圧C
OMを得ることができる。上記実施の形態による原稿読
取装置は、白色または単一波長の光を原稿に照射して原
稿からの反射光または透過光を検知するものであるが、
赤、青、緑の3種類の光を原稿に順次照射して各種類の
光を受けているときの原稿からの反射光を検知するカラ
ー原稿読取装置にもこの発明は適用することができる。
上記のような白黒原稿読取装置の場合は、上述したリセ
ットノイズは一定であるからリセットノイズを除去する
補正回路を設けるのも有効な手段であるが、カラー原稿
読取装置のように波長の異なる複数種類の光を原稿に順
次照射して各種類の光を受けているときの原稿からの反
射光を検知する場合は、各色ごとにリセットノイズが異
なるからそのような手段は有効ではない。これに対し、
この発明はリセットノイズの発生自体を抑えているた
め、カラー原稿読取装置のような場合であっても有効な
手段となり得る。
射・透過を切り換えて使用する場合には残像ノイズが問
題となるが、そのような場合にはこの発明が有効であ
る。
4クロック期間4Tcに設定しているが、リセットノイ
ズは隣接するフォトダイオード24のリセット制御信号
の立上がり時に最も大きく発生するから、リセット期間
は1クロック期間Tcよりも長く設定すればよい。換言
すれば、従来は1つのフォトダイオード24だけをリセ
ットしていたのに対し、この発明は連続する少なくとも
2つのフォトダイオード24を同時にリセットしてい
る。したがって、各リセットスイッチ素子をその次のリ
セットスイッチ素子をオンにした後にオフにするように
制御回路を構成すればよい。また、各種電圧の値も一例
であり、たとえばリセット電圧は接地電圧でなくてもよ
く、バイアス電圧Vpは正の電圧であってもよい。
器43、リセットスイッチ素子44、出力スイッチ素子
45の数はあくまでも一例であって、少なくとも2つあ
ればよい。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
素子をその次のリセットスイッチ素子をオンにした後に
オフにしているため、光電変換素子のリセット時に隣接
する光電変換素子に生じるノイズを低減することができ
る。
体構成を示す側面図である。
面図である。
回路図である。
含む原稿読取装置の動作を示すタイミング図である。
ドに十分な光が入射し、続いて3サイクルにわたってほ
とんど光が入射しない場合における図5に示した駆動I
Cからの出力電圧を示すタイミング図である。
る場合を示す模式図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 複数の光電変換素子と、前記複数の光電
変換素子にそれぞれ接続された複数のリセットスイッチ
素子と、 前記複数の光電変換素子にそれぞれ接続された複数の出
力スイッチ素子と、 前記複数のリセットスイッチ素子を順次オンにしかつそ
の各リセットスイッチ素子をその次のリセットスイッチ
素子をオンにした後にオフにするとともに、前記複数の
リセットスイッチ素子を順次オンにする前の所定期間前
記複数の出力スイッチ素子を順次オンにする制御回路と
を備える、原稿読取装置。 - 【請求項2】 前記原稿読取装置はさらに、前記複数の
光電変換素子と前記複数の出力スイッチ素子と間にそれ
ぞれ接続された複数の増幅器を備える、請求項1に記載
の原稿読取装置。 - 【請求項3】 前記原稿読取装置は、波長の異なる複数
種類の光を原稿に順次照射して各種類の光を受けている
ときの前記原稿からの反射光または透過光を検知するも
のである、請求項1または請求項2に記載の原稿読取装
置。 - 【請求項4】 イメージサンセと、前記イメージセンサ
に接続された駆動集積回路装置とを備えた原稿読取装置
であって、 前記イメージサンセは、 基板と、 前記基板上に第1のピッチで一直線に形成された複数の
光電変換素子と、 前記複数の光電変換素子に対応して前記基板上に形成さ
れ、前記基板の一辺に沿って前記第1のピッチよりも狭
い第2のピッチで配置された複数のパッドと、 前記複数の光電変換素子に対応して前記基板上に形成さ
れ、前記複数の光電変換素子と前記複数のパッドとの間
にそれぞれ接続された複数の引出配線とを含み、 前記駆動集積回路装置は、 出力端子と、 前記イメージセンサの複数のパッドにそれぞれ接続され
た複数の増幅器と、 前記イメージセンサの複数のパッドと所定電圧ノードと
の間にそれぞれ接続された複数のリセットスイッチ素子
と、 前記複数の増幅器の出力と前記出力端子との間にそれぞ
れ接続された複数の出力スイッチ素子と、 前記複数のリセットスイッチ素子を順次オンにしかつそ
の各リセットスイッチ素子をその次のリセットスイッチ
素子をオンにした後にオフにするとともに、前記複数の
リセットスイッチ素子を順次オンにする前の所定期間前
記複数の出力スイッチ素子を順次オンにする制御回路と
を含む、原稿読取装置。 - 【請求項5】 複数の光電変換素子と、前記複数の光電
変換素子にそれぞれ接続された複数のリセットスイッチ
素子と、前記複数の光電変換素子にそれぞれ接続された
複数の出力スイッチ素子とを備えた原稿読取装置の動作
方法であって、 前記複数の出力スイッチ素子のうちある出力スイッチ素
子を所定期間オンにするステップと、 前記ある出力スイッチ素子がオフになった後に前記ある
出力スイッチ素子に対応するリセットスイッチ素子をオ
ンにするステップと、 前記ある出力スイッチ素子がオフになった後に前記ある
出力スイッチ素子に隣接するその次の出力スイッチ素子
を所定期間オンにするステップと、 前記次の出力スイッチ素子がオフになった後に前記次の
出力スイッチ素子に対応するリセットスイッチ素子をオ
ンにするステップと、 前記次の出力スイッチ素子に対応するリセットスイッチ
素子がオンになった後に前記ある出力スイッチ素子に対
応するリセットスイッチ素子をオフにするステップとを
含む、原稿読取装置の動作方法。 - 【請求項6】 前記原稿読取装置はさらに、前記複数の
光電変換素子と前記複数の出力スイッチ素子と間にそれ
ぞれ接続された複数の増幅器を備える、請求項5に記載
の原稿読取装置の動作方法。 - 【請求項7】 前記原稿読取装置は、波長の異なる複数
種類の光を原稿に順次照射して各種類の光を受けている
ときの前記原稿からの反射光または透過光を検知するも
のである、請求項5または請求項6に記載の原稿読取装
置の動作方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17578799A JP4173253B2 (ja) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | 原稿読取装置およびその動作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17578799A JP4173253B2 (ja) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | 原稿読取装置およびその動作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001007980A true JP2001007980A (ja) | 2001-01-12 |
JP4173253B2 JP4173253B2 (ja) | 2008-10-29 |
Family
ID=16002251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17578799A Expired - Lifetime JP4173253B2 (ja) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | 原稿読取装置およびその動作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4173253B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003244397A (ja) * | 2002-02-21 | 2003-08-29 | Seiko Instruments Inc | イメージセンサー |
-
1999
- 1999-06-22 JP JP17578799A patent/JP4173253B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003244397A (ja) * | 2002-02-21 | 2003-08-29 | Seiko Instruments Inc | イメージセンサー |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4173253B2 (ja) | 2008-10-29 |
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JPH0888726A (ja) | 画像読み取り装置の駆動方法 |
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