JP2871887B2 - イメージセンサチップ及びこれを用いたマルチイメージセンサユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数個配列・接続さ
れて密着型イメージセンサを形成するイメージセンサチ
ップ及びこれを用いたイメージセンサユニットに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、例えば三菱電機（株）カタログ
（名称 三菱密着イメージセンサーＮo．Ｈ−ＣＯ２７
４−Ｂ 本９ＯＯ７（ＲＯＤ） 発行日 １９９０．７
ページ２０）に示された従来のイメージセンサチップ
を示す回路図であり、このイメージセンサチップは、例
えば集積回路（ＩＣ）等によって形成されている。

【０００３】図において、１は図示を省略した原稿等か
らの反射光を受光し、その強弱を電気信号に変換して画
情報を生成するフォトセルであり、それぞれが例えばフ
ォトトランジスタにて構成され、直線上に複数個配列さ
れている。２はこのフォトセル１に供給される電源が入
力される電極パッドである。

【０００４】３はこれら各フォトセル１よりそれぞれの
画情報の信号が送出される信号ラインである。４は各フ
ォトセル１対応に設けられて、対応するフォトセル１を
この信号ライン３に選択接続する、例えばＮチャネルＭ
ＯＳ型トランジスタによるチャネルセレクトスイッチで
ある。

【０００５】５はこのチャネルセレクトスイッチ４を１
チャネルずつ順次駆動してゆくスイッチ駆動回路として
のシフトレジスタである。６はこのシフトレジスタ５内
を順次シフトされるシフト信号が入力される電極パッド
であり、７はシフトレジスタ５のクロックパルスが入力
される電極パッドである。

【０００６】８はシフトレジスタ５を順次シフトされた
シフト信号を次段のイメージセンサチップのシフト信号
となるように成型するフリップフロップであり、９は成
型されたシフト信号が出力される電極パッドである。１
０は電極パッド６に入力されたシフト信号にてセットさ
れ、フリップフロップ８の出力にてリセットされるフリ
ップフロップである。

【０００７】１１は信号ライン３の画情報を外部に送出
するための電極パッドであり、１２はフリップフロップ
１０の出力に従って、フォトセル１のいずれかが駆動さ
れている期間のみ、信号ライン３をこの電極パッド１１
に接続する、チップセレクトスイッチである。

【０００８】１３はクロックパルスに従って、信号ライ
ン３を定期的にＧＮＤ（０Ｖ）に接続するリセットスイ
ッチであり、１４はＧＮＤ（０Ｖ）が印加される電極パ
ッドである。なお、このリセットスイッチ１３および前
記チップセレクトスイッチ１２も、例えばＮチャネルＭ
ＯＳ型トランジスタにて構成されている。

【０００９】また、図４はこのイメージセンサチップに
て形成される密着型イメージセンサを示すブロック図で
あり、１５がそのイメージセンサチップである。図示の
ように、複数個のイメージセンサチップ１５が直線上に
配列され、それぞれの電極パッド６と９とでカスケード
に接続され、先頭のイメージセンサチップ１５の電極パ
ッド６には端子ＳＩ０より最初のシフト信号が入力され
ている。

【００１０】また、各イメージセンサチップ１５の電極
パッド７は並列に接続されて、端子ＣＬＫ０よりクロッ
クパルスが供給され、並列に接続された電極パッド１１
からは各イメージセンサチップ１５のフォトセル１から
の画情報が端子ＳＩＧ０に出力される。

【００１１】次に動作について説明する。ここで、図５
は各イメージセンサチップ１５の動作を示すタイミング
図である。図中、ＳＩは前記シフト信号、ＣＬＫはクロ
ックパルスであり、ＳＩＧは画情報の信号である。

【００１２】先頭のイメージセンサチップ１５では、端
子ＳＩ０から供給された最初のシフト信号ＳＩ、および
端子ＣＬＫ０より供給されたクロックパルスＣＬＫを、
電極パッド６および７で受ける。このシフト信号ＳＩは
クロックパルスＣＬＫの１周期分のパルス幅を有してお
り、クロックパルスＣＬＫの立ち下がりエッジでシフト
レジスタ５内に取り込まれる。

【００１３】シフトレジスタ５内に取り込まれたシフト
信号ＳＩは、クロックパルスＣＬＫに同期してシフトレ
ジスタ５内の各フリップフロップを順次転送されてゆ
く。従って、シフトレジスタ５からは各チャネルセレク
トスイッチ４に対して、順次駆動信号が供給され、チャ
ネルセレクトスイッチ４は１チャネルずつ順番に開かれ
てゆく。

【００１４】なお、シフトレジスタ５内を順次転送さ
れ、当該シフトレジスタ５を抜け出たシフト信号ＳＩは
フリップフロップ８に送られる。フリップフロップ８で
はそれを次段のイメージセンサチップ１５のシフト信号
となるように成型し、信号ＳＯとして電極パッド９より
出力する。

【００１５】一方、チャネルセレクトスイッチ４が１チ
ャネルずつ順番に開かれてゆくと、対応するチャネルセ
レクトスイッチ４が開かれたフォトセル１で生成された
画情報の信号ＳＩＧが、共通の信号ライン３上に順次送
出されてゆく。

【００１６】ここで、フリップフロップ１０は電極パッ
ド６に入力されたシフト信号ＳＩによってセットされ、
フリップフロップ８より出力される信号にてリセットさ
れるものであるため、その間、チップセレクトスイッチ
１２はオン状態にある。

【００１７】従って、各フォトセル１より信号ライン８
上に送出された画情報の信号ＳＩＧは、このチップセレ
クトスイッチ１２を介して電極パッド１１より外部の端
子ＳＩＧＯに出力される。

【００１８】一連のフォトセル１の選択が終わって、シ
フトレジスタ５よりシフト信号ＳＩがフリップフロップ
８に渡され、その出力によってフリップフロップ１０が
リセットされるとチップセレクトスイッチ１２はオフ状
態となる。

【００１９】なお、リセットスイッチ１３は電極パッド
１４に印加されるＧＮＤ（０Ｖ）と信号ライン３との間
に設けられており、クロックパルスＣＬＫのハイレベル
のタイミングでオンとなる。これによって、画情報の信
号ＳＩＧを出力した直後のフォトセル１のエミッタを一
旦ＧＮＤ（０Ｖ）レベルまで引き下げ、当該フォトセル
１を強制的にリセット状態にしている。

【００２０】以下、次段のイメージセンサチップ１５は
前段のイメージセンサチップ１５からの信号ＳＯをシフ
ト信号ＳＩとし、端子ＳＬＫ０からのクロックパルスＣ
ＬＫを受けて、全く同様に動作する。

【００２１】このように動作するイメージセンサチップ
１５を複数個配列して構成した密着型イメージセンサの
各端子の信号の時間関係を図６に示す。図示のように、
この密着型イメージセンサから端子ＳＩＧ０に出力され
る１ライン分の出力信号は、画情報が含まれる画信号部
と画情報を含まないブランキング部とに別れる。

【００２２】図７は図６のＡで指定した部分を拡大して
示すタイミング図であり、図中のＶＢは、ブランキング
部において画情報の信号が出力されるタイミングで現わ
れるレベルである。このレベルＶＢは、信号ライン３が
高インピーダンスとなっているため、図４に点線で示し
た浮遊容量ＣＦ等によって左右され、不定の値をとる。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】従来のイメージセンサ
チップは以上のように構成されているので、ブランキン
グ部において出力されるレベルＶＢの値が不定となり、
出力信号内に基準となるレベルが存在せず、したがって
暗出力の基準を絶対値で決めなければならず、温度ある
いは電圧等の外的要因で起こる変動によりレベルが変わ
り、それに伴って画質が変化し、ひいては画質を劣化さ
せるという問題点があった。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この発明は上記のような
問題点を解消するためになされたもので、本願発明は、
原稿からの反射光を検出して画信号を生成する複数のフ
ォトセルと、これらのフォトセルにそれぞれ接続された
複数のチャネルセレクトスイッチと、これらの複数のチ
ャネルセレクトスイッチを順次に駆動して上記複数のフ
ォトセルからの画信号を信号ラインを介して出力するス
イッチ駆動回路と、遮光されたダミーフォトセルと、こ
のダミーフォトセル及び上記信号ラインに接続されたダ
ミーセレクトスイッチと、このダミーセレクトスイッチ
を駆動する駆動信号を生成する駆動手段と、外部から外
部信号が印加される電極端子と、上記スイッチ駆動回路
により上記画信号を出力する画信号期間経過後に、上記
駆動手段からの駆動信号及び上記電極端子からの外部信
号に基づいて上記ダミーセレクトスイッチの駆動を制御
して上記ダミーフォトセルの出力を暗出力の基準レベル
として上記信号ラインに取り出す制御手段とを備えたこ
とを特徴とするイメージセンサチップを得ることにあ
る。

【００２５】また、本願発明は、直線状に配列された複
数のイメージセンサチップを有するマルチイメージセン
サユニットにおいて、各イメージセンサチップは、原稿
からの反射光を検出して画信号を生成する複数のフォト
セルと、これらのフォトセルにそれぞれ接続された複数
のチャネルセレクトスイッチと、これらの複数のチャネ
ルセレクトスイッチを順次に駆動して上記複数のフォト
セルからの画信号を共通する信号ラインを介して出力す
るスイッチ駆動回路と、遮光されたダミーフォ トセル
と、このダミーフォトセル及び上記信号ラインに接続さ
れたダミーセレクトスイッチと、このダミーセレクトス
イッチを駆動する駆動信号を生成する駆動手段と、外部
から外部信号が印加される電極端子と、上記駆動手段か
らの駆動信号及び上記電極端子からの外部信号に基づい
て上記ダミーセレクトスイッチの駆動を制御する制御手
段とを具備し、最終段におけるイメージセンサチップの
制御手段によりそのダミーセレクトスイッチを駆動し、
上記最終段以外における各イメージセンサチップの制御
手段によりそのダミーセレクトスイッチを非駆動とし
て、上記各イメージセンサチップのスイッチ駆動回路に
より画信号を出力する画信号期間経過後に、上記最終段
のダミーフォトセルの出力を暗出力の基準レベルとして
上記信号ラインに取り出すことを特徴とするマルチイメ
ージセンサユニットを得ることも目的としたものであ
る。

【００２６】

【作用】この発明における制御手段は、複数のフォトセ
ルからの画信号を信号ラインを介して出力する画信号期
間経過後に、ダミーセレクトスイッチを駆動する駆動信
号及び電極端子からの外部信号に基づいて上記ダミーセ
レクトスイッチの駆動を制御してダミーフォトセルの出
力を暗出力の基準レベルとして上記信号ラインに取り出
すように作用する。 また、この発明に係る複数のイメー
ジセンサチップを有するマルチイメージセンサユニット
においては、最終段におけるイメージセンサチップの制
御手段によりそのダミーセレクトスイッチを駆動し、上
記最終段以外における各イメージセンサチップの制御手
段によりそのダミーセレクトスイッチを非駆動として、
各イメージセンサチップのスイッチ駆動回路により画信
号を出力する画信号期間経過後に、上記最終段のダミー
フォトセルの出力を暗出力の基準レベルとして信号ライ
ンに取り出すように作用する。

【００２７】

【実施例】

実施例１． 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
において、１はフォトセル、２，６，７，９，１１およ
び１４は電極パッド、３は信号ライン、４はチャネルセ
レクトスイッチ、５はスイッチ駆動回路としてのシフト
レジスタ、８および１０はフリップフロップ、１２はチ
ップセレクトスイッチ、１３はリセットスイッチであ
り、図３に同一符号を付した従来のそれらと同一、ある
いは相当部分であるため詳細な説明は省略する。

【００２８】１６は前記フォトセル１と同等に構成さ
れ、そのセンサ部が遮光されたダミーフォトセルであ
り、１７はこのダミーフォトセル１６を前記信号ライン
３に選択的に接続する、例えばＮチャネルＭＯＳ型トラ
ンジスタによるダミーセレクトスイッチである。

【００２９】１８は複数の当該イメージセンサチップに
て形成される密着型イメージセンサに供給される最初の
シフト信号がそのまま入力される電極パッドである。１
９は各フォトセル１の駆動期間が終了した後、ダミーセ
レクトスイッチ１７を継続的に駆動する信号を生成する
駆動部としてのフリップフロップである。

【００３０】２０は密着型イメージセンサの最終段に接
続されたイメージセンサチップのそれにのみＧＮＤ（０
Ｖ）が入力される電極パッドであり、２１はこの電極パ
ッド２０に接続されたプルアップ抵抗である。２２は外
部よりこの電極パッド２０に与えられる地気の有無に基
づいて、フリップフロップ１９の出力する信号の有効／
無効を制御する制御部としての論理回路である。

【００３１】２３はこの論理回路２２の出力と前記フリ
ップフロップ１０の出力の論理和に基づいて前記チップ
セレクトスイッチ１２のオン／オフを制御する論理回路
である。

【００３２】次に動作について説明する。ここで、図２
はこのように構成された複数個のイメージセンサチップ
で形成された密着型イメージセンサの動作を示すタイミ
ング図である。

【００３３】図において、ＳＩ０およびＣＬＫ０はこの
密着型イメージセンサに与えられる最初のシフト信号お
よびクロックパルスであり、Ｑｎはフリップフロップ８
の出力する信号、ＳＷ５はダミーフォトセル１６に入力
される信号、ＳＩＧ０は当該密着型イメージセンサの出
力信号である。

【００３４】画情報の信号の発生の動作は従来の場合と
変わらないので説明は省略する。各段のイメージセンサ
チップでは最終のフォトセル１の動作が終了すると、フ
リップフロップ８から出力される信号Ｑｎによってフリ
ップフロップ１９がセットされる。

【００３５】この時、最終段を除いた各イメージセンサ
チップの電極パッド２０にはＧＮＤ（０Ｖ）が印加され
ておらず、論理回路２２はプルアップ抵抗２１からの電
圧でオフ状態となっている。従って、セットされたフリ
ップフロップ１９から出力される信号は無効とされ、ダ
ミーセレクトスイッチ１７はオン状態とはならず、ダミ
ーフォトセル１６の出力が信号ライン３に送出されるこ
とはない。

【００３６】一方、最終段のイメージセンサチップで
は、電極パッド２０に地気が印加されているため論理回
路２２がオン状態となっている。従って、最終のフォト
セル１の動作終了によってセットされたフリップフロッ
プ１９からの信号は有効とされ、信号ＳＷ５としてダミ
ーセレクトスイッチ１７へ送られる。

【００３７】これによってダミーセレクトスイッチ１７
はオン状態となり、ダミーフォトセル１６の出力する信
号が暗出力の基準レベルとして信号ライン３に取り出さ
れる。また、論理回路２２の出力する信号は論理回路２
３を介してチップセレクトスイッチ１２にも送られてそ
れをオン状態にする。

【００３８】この状態は、最初のシフト信号ＳＩ０が再
度入力されてフリップフロップ１９がリセットされるま
で、すなわち、ブランキングの期間中継続する。従っ
て、密着型イメージセンサの出力信号ＳＩＧ０のブラン
キング部にはこの暗出力の基準レベルが継続して送出さ
れる。

【００３９】 実施例２． なお、上記実施例では、チャネルセレクトスイッチをス
イッチ駆動回路の動作に従って、左側から順番に１チャ
ネルずつオン／オフするものを示したが、１チャネルず
つのオン／オフ動作であれば順不同であってもよい。こ
れはスイッチ駆動回路の接続を変更することで容易に実
現できる。

【００４０】 実施例３． さらに、上記実施例では、フォトセルにフォトトランジ
スタを使用し、各スイッチにＮチャネルＭＯＳ型トラン
ジスタを使用した場合について説明したが、フォトセル
にフォトダイオード等の他の受光素子を用いても、ま
た、各スイッチとしてＰチャネルＭＯＳ型トランジス
タ、あるいはバイポーラトランジスタ等の他のスイッチ
ング素子を用いてもよく、いずれの場合にも上記実施例
と同様の効果を奏する。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、画信
号期間経過後にダミーセレクトスイッチを駆動する駆動
信号及び電極端子からの外部信号に基づいて上記ダミー
セレクトスイッチの駆動を制御してダミーフォトセルの
出力を暗出力の基準レベルとして信号ラインに取り出す
ようにしたことから、画信号期間経過後のブランキング
期間において温度や電圧等の外的変動に容易に追随で
き、安定した画質が得られるイメージセンサチップが得
られるという効果を奏する。 また、この発明によれば、
幅の広い原稿に対しても同一のイメージセンサチップを
直線状に複数配列し、最終段におけるそのダミーセレク
トスイッチを駆動し、上記最終段以外における各イメー
ジセンサチップの制御手段によりそのダミーセレクトス
イッチを非駆動として、画信号期間経過後のブランキン
グ期間において温度や電圧等の外的変動に容易に追随で
き、安定した画質が得られるマルチイ メージセンサユニ
ットが得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるイメージセンサチッ
プを示す回路図である。

【図２】上記イメージセンサチップで形成された密着型
イメージセンサの動作を示すタイミング図である。

【図３】従来のイメージセンサチップを示す回路図であ
る。

【図４】上記イメージセンサチップで形成された密着型
イメージセンサを示すブロック図である。

【図５】上記イメージセンサチップの動作を示すタイミ
ング図である。

【図６】上記密着型イメージセンサの動作を示すタイミ
ング図である。

【図７】その一部を拡大して示すタイミング図である。

【符号の説明】

１ フォトセル ３ 信号ライン ４ チャネルセレクトスイッチ ５ スイッチ駆動回路（シフトレジスタ） １２ チップセレクトスイッチ １６ ダミーフォトセル １７ ダミーセレクトスイッチ １９ 駆動部（フリップフロップ） ２２ 制御部（論理回路）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿からの反射光を検出して画信号を生
   成する複数のフォトセルと、これらのフォトセルにそれ
   ぞれ接続された複数のチャネルセレクトスイッチと、こ
   れらの複数のチャネルセレクトスイッチを順次に駆動し
   て上記複数のフォトセルからの画信号を信号ラインを介
   して出力するスイッチ駆動回路と、遮光されたダミーフ
   ォトセルと、このダミーフォトセル及び上記信号ライン
   に接続されたダミーセレクトスイッチと、このダミーセ
   レクトスイッチを駆動する駆動信号を生成する駆動手段
   と、外部から外部信号が印加される電極端子と、上記ス
   イッチ駆動回路により上記画信号を出力する画信号期間
   経過後に、上記駆動手段からの駆動信号及び上記電極端
   子からの外部信号に基づいて上記ダミーセレクトスイッ
   チの駆動を制御して上記ダミーフォトセルの出力を暗出
   力の基準レベルとして上記信号ラインに取り出す制御手
   段とを備えたことを特徴とするイメージセンサチップ。
2. 【請求項２】 直線状に配列された複数のイメージセン
   サチップを有するマルチイメージセンサユニットにおい
   て、各イメージセンサチップは、原稿からの反射光を検
   出して画信号を生成する複数のフォトセルと、これらの
   フォトセルにそれぞれ接続された複数のチャネルセレク
   トスイッチと、これらの複数のチャネルセレクトスイッ
   チを順次に駆動して上記複数のフォトセルからの画信号
   を共通する信号ラインを介して出力するスイッチ駆動回
   路と、遮光されたダミーフォトセルと、このダミーフォ
   トセル及び上記信号ラインに接続されたダミーセレクト
   スイッチと、このダミーセレクトスイッチを駆動する駆
   動信号を生成する駆動手段と、外部から外部信号が印加
   される電極端子と、上記駆動手段からの駆動信号及び上
   記電極端子からの外部信号に基づいて上記ダミーセレク
   トスイッチの駆動を制御する制御手段とを具備し、最終
   段におけるイメージセンサチップの制御手段によりその
   ダミーセレクトスイッチを駆動し、上記最終段以外にお
   ける各イメージセンサチップの制御手段によりそのダミ
   ーセレクトスイッチを非駆動として 、上記各イメージセ
   ンサチップのスイッチ駆動回路により画信号を出力する
   画信号期間経過後に、上記最終段のダミーフォトセルの
   出力を暗出力の基準レベルとして上記信号ラインに取り
   出すことを特徴とするマルチイメージセンサユニット。