JP2994430B2 - 画像読取装置 - Google Patents

画像読取装置

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JP2994430B2
JP2994430B2 JP2132624A JP13262490A JP2994430B2 JP 2994430 B2 JP2994430 B2 JP 2994430B2 JP 2132624 A JP2132624 A JP 2132624A JP 13262490 A JP13262490 A JP 13262490A JP 2994430 B2 JP2994430 B2 JP 2994430B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はCCDリニアイメージセンサを有する画像読取
装置に関するものである。
[従来の技術] 第6図は従来の原稿読取装置を示す。
図において、100は3ラインカラーCCDイメージセンサ
で、デュアルチャンネル型CCDイメージセンサ101〜103
よりなり、奇数画素と偶数画素の電荷を別々に転送する
ようになっており、センサエレメント上には、R,G,Bの
有機色分解フィルタが配置してある。111a,111bはバッ
ファアンプ112a,112bはイメージセンサの出力信号VOSA,
VOSB中に含まれるリセットノイズを除去するためのサン
プルホールド回路(S/H)、113a,113bは白板読取の出力
信号VOSA,VOSBのレベルを調整する可変増幅器、114a,11
4bは出力信号VOSA,VOSBのレベル差を補正し、所定のレ
ベル、例えば、GND(=0V)レベルにクランプするクラ
ンプアンプ、115a,115bは出力信号VOSA,VOSBを増幅,ク
ランプした信号をデジタルデータに変換するA/D変換
器、116はデジタル値に変換された出力信号VOSA,VOSB
1画素ごとに切り替えて本来の1ラインの読取信号に変
換するセレクタ回路である。
第7図は第6図示3ラインカラーCCDイメージセンサ1
00の構成を示す。
図において、62は受光部で、入射する光量に応じて光
電変換を行うものである。この受光部62のCCDセンサエ
レメント上にR,G,Bの色分解フィルタをオンウェハで配
設してある。63,64はシフトゲートで、受光部62で蓄え
られた電荷をシフトゲートパルスSHに応じてCCDシフト
レジスタ60,61に転送するものである。受光部62の偶数
の画素に蓄積された電荷は、各トランスファゲート64に
より偶数画素用の各CCDシフトレジスタ60に転送され、
受光部62の奇数の画素に蓄積された電荷は、各トランス
ファゲート63により奇数画素用の各CCDシフトレジスタ6
1に転送される。また、各CCDシフトレジスタ60,61は受
光部62側から送り込まれてきた電荷を出力部へCCD転送
(完全転送)し、駆動クロックφ1(φ1A1,φ1A2,φ1A
3,φ1A4,φ1A5,φ1A6,φ1B)とφ2(φ2A1,φ2A2,φ2A
3,φ2A4,φ2A5,φ2A6,φ2B)により2相駆動されてい
る。65a,65bは出力ゲートであり、電荷を各CCDシフトレ
ジスタ60,61から出力容量部66a,66bに送り込むものであ
る。66a,66bは出力容量部で、転送されてきた電荷を電
圧に変換するものである。67a,67bはソースフォロワア
ンプで、出力インビーダンスを下げ、出力信号にノイズ
が乗らないようにするものである。
出力容量部66a,66bとソースフォロワアンプ67a,67bに
よりFDA(Floating Diffusion Amplifier)が構成され
ている。
OS1,OS2,OS3,OS4,OS5,OS6は信号出力端子、RS1,RS2は
リセットパルス端子、φ1A1,φ1A2,φ1A3,φ1A4,φ1A5,
φ1A6,φ2A1,φ2A2,φ2A3,φ2A4,φ2A5,φ2A6はシフト
レジスタクロック端子、φ1B,φ2BはCCDシフトレジスタ
最終段クロック端子、SH1,SH2,SH3はシフトゲートクロ
ック端子である。上記パルスのタイミングを第8図に示
す。
このように構成されたカラーイメージセンサ100にお
いて、受光部62に入射された光は光量に比例した電荷に
変換され、この電荷はシフトゲートパルスSHによってCC
Dシフトレジスタ60,61へ偶数画素,奇数画素別に別々に
転送される。次に、駆動クロックφ1A,φ2Aに従って、
第8図に示すタイミングで1ビットずつ出力ゲート65a,
65bを介してFDAに出力され、そのFDAの出力容量部66a,6
6bにおいて電荷出力が電圧に変換され、ついで、ソース
フォロワアンプ67a,67bおよび各出力端子OSA,OSBを介し
て出力される。
受光部62に光を与えない状態において、偶数と奇数の
CCDシフトレジスタ60,61にかかる電位が若干違うため、
出力端子OSA,OSBから出力される暗出力レベルが異な
る。
また、出力信号VOSA,VOSBを別々の処理系によって、
増幅,CDクランプ,A/D変換の信号処理を行い、出力信号V
OSA,VOSB間のレベル差を除去した後に、デジタル的に1
画素ごとにマルチプレクサすることにより、読取時の1
ラインの画素信号を得ている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の画像読取装置では、低雑音化の
ために使用されるサンプルホールド回路(S/H)の出力
信号上に、CCDリニアイメージセンサに特定なリセット
雑音や1/f雑音が乗り、画像を形成する際に画質が低下
する等の問題点があった。
また、従来のCCDリニアイメージセンサはクロック端
子の負荷容量が大きいため、第9図に示すように、CCD
リニアイメージセンサの出力中にプリチャージ部を得る
ことができず、高速駆動した場合、出力信号が鈍ってし
まうという問題点があった。
本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、リセ
ット雑音や1/f雑音に起因する画質の低下を防止するこ
とができる画像読取装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] このような目的を達成するため、本発明は、CCDリニ
アイメージセンサと、該CCDリニアイメージセンサの出
力容量部をリセットパルスでリセットしてプリチャージ
部を生成するリセット手段と、該リセット手段により生
成されたプリチャージ部をサンプルホールドする第1サ
ンプルホールド手段と、前記CCDリニアイメージセンサ
の出力信号の信号部をサンプルホールドする第2サンプ
ルホールド手段と、前記第1サンプルホールド手段によ
りサンプルホールドされた前記プリチャージ部をさらに
サンプルホールドする第3サンプルホールド手段と、該
第3サンプルホールド手段の出力と前記第2サンプルホ
ールド手段の出力を差動増幅する差動増幅手段とを備え
たことを特徴とする。
[作用] 本発明では、CCDリニアイメージセンサの出力容量部
をリセットパルスでリセット手段によりリセットしてプ
リチャージ部を生成し、生成されたプリチャージ部を第
1サンプルホールド手段によりサンプルホールドし、CC
Dリニアイメージセンサの出力信号の信号部を第2サン
プルホールド手段によりサンプルホールドし、第1サン
プルホールド手段によりサンプルホールドされたプリチ
ャージ部を第3サンプルホールド手段によりさらにサン
プルホールドし、第3サンプルホールド手段の出力と第
2サンプルホールド手段の出力を差動増幅手段により差
動増幅する。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
第1図は本発明の一実施例を示す。
図において、100は第6図と同一部分を示す。各R、
G、BのCCDリニアイメージセンサの出力信号の処理系
は、同一の回路構成をとっているので、その構成の説明
をR−CCDリニアイメージセンサ101について行う。104
a、104bはバッファアンプであり、各々R−CCDリニアイ
メージセンサ101の奇数画素信号osaおよび偶数画素信号
osbを受けてインピーダンス変換を行うものである。105
a−1はCCDリニアイメージセンサの出力のプリチャージ
部をサンプルホールドするサンプルホールド回路(S/
H)であり、105a−3はCCDリニアイメージセンサの出力
信号の信号部をサンプルホールドするサンプルホールド
回路(S/H)である。CCDリニアイメージセンサの出力と
サンプリングパルスの関係を第3図に示す。ここで、SH
P信号はプリチャージ部をサンプリングし、SHD信号は信
号部をサンプリングすることを示している。また、実際
のリセットの幅は第3図(a)に示すリセット期間とプ
リチャージ部を合せた幅を持っている。さらに、105a−
2はサンプルホールド回路で、CCDリニアイメージセン
サの出力をサンプルホールド回路105a−1によってサン
プルホールドした結果をさらにサンプルホールドするも
のである。サンプルホールド回路105a−3による信号部
のサンプルホールドと同期をとるために必要な回路であ
る。105a−4は差動増幅回路であり、サンプルホールド
回路105a−2によるプリチャージ部のサンプルホールド
の出力が正の入力として入力され、サンプルホールド回
路105a−3による信号部のサンプルホールドの出力が負
の入力として入力されている。差動増幅回路105a−4の
出力はR−CCDリニアイメージセンサ101の奇数画素信号
OSAのリセット雑音、1/f雑音が低減化されている。ま
た、R−CCDリニアイメージセンサ101の偶数画素信号OS
Bにおいても、同様の信号処理が行われ、サンプルホー
ルド回路105b−4によりリセット雑音、1/f雑音が低減
化された出力が得られる。106a、106bは補正手段として
のクランプアンプで、各々、増幅器106a−1、106b−1
とクランプ回路106a−2、106b−2により構成されてい
る。クランプアンプ106aは信号処理回路105によりリセ
ット雑音、1/f雑音が低減化された奇数画素信号のDCオ
フセットレベルを基準レベルVref1(=0)にクランプ
し、クランプアンプ106bは信号処理回路105でリセット
雑音、1/f雑音が低減化された概数画素信号のDCオフセ
ットレベルを基準レベルVref2(=0)にクランプする
ものである。107は合成手段としてのマルチプレクサで
あり、クランプアンプ106a、106bからの奇数画素信号と
偶数画素信号とを順次切り変えて、第7図に示すR−CC
Dリニアイメージセンサの受光部62の画素配列順にシリ
アル画素信号を得るものである。108は可変増幅手段と
しての可変増幅器であり、マルチプレクサ107によって
時系列的に出力されるシリアル画素信号の出力レベルを
A/D変換器110のダイナミックレンジまで増幅するもので
ある。109はクランプアンプで、可変増幅器108により、
A/D変換器110のダイナミックレンジまで増幅されたシリ
アル画素信号のDCオフセットレベルをVref3(=0)に
クランプするものである。A/D変換器110はクランプアン
プ109でDCオフセット補正されたシリアル画素信号であ
るアナログ画素信号をデジタル信号に変換するものであ
る。
本実施例では、CCDリニアイメージセンサのリセット
パルスの幅を第2図に示すように、二相駆動のCCDリニ
アイメージセンサの駆動パルス幅と同等程度にして第3
図のCCDリニアイメージセンサの出力とサンプリングパ
ルスの関係に示すようなプリチャージ部、すなわち、CC
Dリニアイメージセンサのリセットレベルを生じさせ
た。また、第3図に示すようなタイミングで、CCDリニ
アイメージセンサの出力信号のプリチャージ部をサンプ
リングパルスSHPで、信号部をサンプリングパルスSHDで
サンプリングを行い、サンプルホールドされた信号を差
動増幅器により差動増幅するようにした。よって、CCD
リニアイメージセンサの各画素ごとの信号のリセット雑
音、1/f雑音が低減化され、CCDシフトレジスタ上に得る
ことのできる奇数、偶数画素信号の雑音を低減すること
ができる。
第4図は、本発明の他の実施例を示す。
本実施例は一実施例との比較でいえば、信号処理回路
105による信号処理後の信号処理が相違する。すなわ
ち、一実施例では、信号処理回路105によりリセット雑
音、1/f雑音が低減された奇数画素信号のDCオフセット
レベルをクランクアンプ106aにより基準レベルV
ref1(=0)にクランプし、信号処理回路105によりリ
セット雑音、1/f雑音が低減化された偶数画素信号のDC
オフセットレベルをクランプアンプ106bにより基準レベ
ルVref2(=0)にクランプするようにした。一方、本
実施例では、信号処理回路105によりリセット雑音、1/f
雑音が低減化された奇数画素信号と偶数画素信号のロー
パスフィルタ107に通してサンプリングパルスに同期し
て生じるクロックリークを除去し、その後、奇数画素信
号のDCオフセットレベルをクランプアンプ106aにより基
準レベルVref1にクランプし、偶数画素信号のDCオフセ
ットレベルをクランプアンプ106bにより基準レベルV
ref2にクランプするようにした。ローパスフィルタ107
はゲインが第5図に示すようにサンプリング周波数fpで
「0」となる。
本実施例では、このように構成したので、一実施例に
比べてより低雑音化を計ることができる。
[発明の効果] 以上に説明したように、本発明によれば、上記のよう
に構成したので、CCDリニアイメージセンサの出力に乗
る雑音成分を低減化することができ、このような雑音に
起因する画質の低下を防止することができるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、 第2図は第1図示各部のタイミングの一例を示すタイミ
ングチャート、 第3図はCCDリニアイメージセンサの出力とサンプリン
グパルスの関係を示す図、 第4図は本発明他の実施例を示すブロック図、 第5図は第4図示ローパスフィルタ117の特性を示す
図、 第6図は従来の画像読取装置の構成を示すブロック図、 第7図はCCDリニアイメージセンサの構成の一例を示す
ブロック図、 第8図は第6図示各部のタイミングの一例を示すタイミ
ングチャート、 第9図は第6図示CCDリニアイメージセンサの出力とサ
ンプリングパルスの関係を示す図である。 100……3ラインカラーCCDイメージセンサ、 101〜103……R、G、Bの各ラインセンサ部、 104a、106b……バッファアンプ、 105a−1〜105a−3……S/H回路、 105b−1〜105b−3……S/H回路、 105a−4〜105b−4……差動増幅器、 106a、106b……クランプアンプ、 106a−1〜106b−1……増幅器、 106a−2〜106b−2……クランプ回路、 107……マルチプレクサ、 108……可変増幅器、 109……クランプアンプ、 109a……増幅器、 109b……クランプ回路、 110……A/D変換器、 117……ローパスフィルタ。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】CCDリニアイメージセンサと、 該CCDリニアイメージセンサの出力容量部をリセットパ
    ルスでリセットしてプリチャージ部を生成するリセット
    手段と、 該リセット手段により生成されたプリチャージ部をサン
    プルホールドする第1サンプルホールド手段と、 前記CCDリニアイメージセンサの出力信号の信号部をサ
    ンプルホールドする第2サンプルホールド手段と、 前記第1サンプルホールド手段によりサンプルホールド
    された前記プリチャージ部をさらにサンプルホールドす
    る第3サンプルホールド手段と、 該第3サンプルホールド手段の出力と前記第2サンプル
    ホールド手段の出力を差動増幅する差動増幅手段と を備えたことを特徴とする画像読取装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記CCDリニアイメー
    ジセンサは、2相駆動クロックパルスにより駆動される
    こと特徴とする画像読取装置。
  3. 【請求項3】請求項2において、前記リセットパルス
    は、そのパルス幅が前記2相駆動クロックパルスのパル
    ス幅とほぼ同一であることを特徴とする画像読取装置。
  4. 【請求項4】請求項1ないし3のいずれかにおいて、前
    記差動増幅手段に接続されたローパスフィルタをさらに
    備えたことを特徴とする画像読取装置。
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