JPH0229078A - 画信号処理回路 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明はＣＯＤイメージセンナの如き撮像素子から得ら
れる画信号自力処理を施こす画信号処理回路に関する。

（口〕　従来の技術 ７１クシきり、スキャナなど画像読取装置においては撮
像素子としてＣＯＤ　（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄ　
Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサがよく使われる。ＣＯＤ
イメージセンナを用いた画像読取装置の一例を第２図に
示す。これはＣＣＤからのＩｉ！ｌＩ信号を増幅し、Ａ
／ＤＫ換しデジタル信号として取シ８す装置であるが、
Ａ／Ｄ変換する際、白の信号レベルか常に一定のレベル
となる様にＡＧＣ（Ａｕｔｏ　Ｇａ１ｎ　　Ｃｏｎｔｒ
ｏｌ　）回路（ＡＧＣ）を設けたものである。

信号ａ％ｂ＃′１ｃｃＤからの信号で、信号ａは画信号
、信号すは補償信号である。補償信号すは、ＣＯＤ内部
において、前画素の電荷をクリアする必要があるため外
部からリセットパルスを与えるが、これが画信号にもれ
込むため、これを補正するための出力である。

差動増幅回路（１）にＣＣＤからの信号ａ、ｂが入シ、
リセットノイズが中ヤンセルされた画信号Ｃが出力され
る。画信号Ｃは乗算器（２）Ｋ入シ、図示しない制御回
路からの制御信号ｄと乗算される。

一般に乗算器（２）は電流出力なので、電流−電圧変換
回路（３）Ｋよシ亀圧に変換され、Ａ／Ｄコンバータ（
４）でデジタルに変換される。なお乗算器（２）と、電
流−電圧変換回路（３）及び図示しない制御回路からの
制御信号ｄによ、ＤＡＧＣ回路を形成している。

信号ａ、ｂ、ｃ、ｅのそれぞれの波形を第３図（ａ）、
（ｂ）、（Ｃ）、（ｅ）　Ｋ示す。ここで波形ｅがＡ／
Ｄコンバータ（４）でＡ／Ｄ変換されるので、信号の黒
画素のレベルが、グランドレベルと同一でなければなら
ないが、実際ＫＦｉ、ＣＯＤの温度ドリフトや増幅回路
に用いるオペアンプのドリフトにより、Ｗで示す如く黒
画素のレベルがグランドレベルからすれ１しまう。

この不都合を除くため、従来から例えば実公昭６１−２
８４４２号に示されるようなりランプ回路が使われてい
る。第２図の従来装置に、このようなりランプ回路を付
加する場合ＡＧＣ回路の前段（７）あるいは後段０）の
いずれかに挿入する事が考えられるが、クランプ後のオ
ペアンプのドリフトの影響をできるだけ少なくするには
、（→の場所が適当である。ここへクランプ回路（ＣＬ
Ｍ）を挿入した回路を第４図に示す。（２）〜（４）の
回路の動作は前述した通シである。

ここでクランプ回路（ＣＬＭ）の動作を説明する。図示
しない制御回路から第３図ｆに示すような、画素と画素
の間でオンとなるクランプパルスがアナログスイッチ（
８）に供給される。アナログスイッチ（８）はクランプ
パルスを受けて、オンとなシコンデンサ（力の片側がグ
ランドレベルとなるので、結局コンデンサ（７）には第
３図ｅＫ示すドリフト分の電位かチャージされ九ことに
なシ、画素の区間で社常に、このチャージされたドリフ
トの電位が差し引かれることになるので、バッファアン
プ（９）の出力には第３図（２））Ｋ示すようにドリフ
トのない波形が出力されるはすである。

しかし、この場合クランプパルスは画ｓｏｍ波数と同じ
周波数になるため、アナログスイッチ（８）Ｋ高速動作
のできるものが必要となる。このため、クランプパルス
を第５図に示すように一ラインのＣＣＤｃ画信号読み出
し後の空送シの部分りで連続的にオンとなるようＫして
、アナログスイッチ（８）に動作速度の遅いものを使う
ことも、コンデンサ（７）Ｃ容ｉを適切な値に選ぶとと
Ｋよシ可能である。

しかし、この場合においても次のような不都合が生じる
。バック１アンプ（９）Ｋは画信号が通るので高速のオ
ペアンプが必要となシ、コストが高くなる。高速のオペ
アンプを用いたとしても信号のなまシかある程度生じ、
ノイズも増加するなど、画信号が劣化する可能性がある
。また、高速オペアンプで低ドリフトのものが少なく、
クランプ後もこのアンプによってドリフトが生じてしま
う。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は前述したような欠点を除くため発明され比もの
で、クランク回路を信号路に直列に入れるのを避け、画
信号の劣化をなくシ、かつドリフトの発生を極めて少な
くし、しかも低コストで構成できるようＫしたＢ１１１
信号処理回路を提供するものである。

に）課題を触法する九めの手段 本発明の画信号処理回路は、撮像素子により得られた画
信号を増巾及びクランクする増巾器を有するものであっ
て、撮像素子から非画素に相当する黒レベル信号が出力
される期間にオンとなる第１のスイッチ手段によって増
巾器の出力電位をコンデンサに蓄積する充電回路と、撮
像素子から画素に相当する１１ｉ信号が出力されている
期間にオンとなる第２のスイッチ手段によって前記コン
デンサに蓄積された電位を前記増巾器の入力に帰環する
帰環回路とを具備している。

（ホ）作　用 本発明の画信号処理回路によれば、温度変化による撮像
素子やオペアンプのドリフトを除去でき、常に一定の基
準電位を保持できる。

（へ）実施例 第１図に、本発明のクランプ回路を用いた場合の一実施
例を示す。同図に於て、αＩＩは乗算器、α２は電流−
電圧変換回路、α３はＡ／Ｄコンバータ、α４１はドリ
フトをチャージするコンデンサ、ａ５Ｊはバ、ファアン
プ、αＧは増幅度ｌの反転アンプ、（ｌη、α檜、α９
はアナログスイッチである。

いま、乗算器αυの入力（句に第５図に示すような画信
号が入力されたときの動作を考える。クランプパルスは
第５図に示すように、−ライン・ＣＣＤの一ライン分の
画信号が出力し終うた後の空送シの部分りでハイとなシ
、画信号の期間でローとなる。アナログスイッチα力、
σ９はクランクパルスがハイでオンとなシ、ローでオフ
となる。アナログスイッチα＆はクランプパルスがハイ
でオフとなジローでオンとなる。

第６図にクランプパルスがハイのとき、即ち、ＣＣＤの
空送シの期間りの回路動作を示す。このとき人カク）に
仮シに０．１■のドリフト電圧があうたとする。このド
リフトにより乗算器αＤの出力に）ＫＯ，１１１Ａの電
流が流れ九とするとするとＩＫΩの抵抗（２０）７）両
端にα１■の電位が生じる。いまアナログスイッチα７
１がオンとなっているので点（へ）はＯｖで従うて点に
）もＯｖとなシ、オペアンプ（１３の出力力には０．１
ｖのドリフ［１圧が生じることＫなる。このドリフト電
圧はアナログスイッチ１！Ｊを通しコンデンサα４にチ
ャージされる。

次にクランプパルスがローのとき即ちＣＣＤから画信号
が読み出されている期間の回路動作を第７図に示す。こ
のときアナログスイッチ（１８１のみオンである。前期
間にコンデンサα瘤にチャージされたドリフト電圧０．
ＩＶａバッファアンプ（１５）に入る。よって点←）の
電位は０．１ｖとなる。次に増幅度１の反転アンプ化に
よりミ位が反転され点（７）において−０，１Ｖとなる
。アナログスイッチα＆がオンとなっているので点（至
）の電位も一〇、ＩＶとなシ、これＫよシ点に）も−０
，Ｉ　Ｖとなる。ドリフトによる電圧０．１ｖが抵抗■
の両端に生じているので、この電圧を点に）の電圧に加
えると、出力（支）の電位はＯＶとなシ、ドリフトが打
ち消されたこととなる。

このように差動増巾器の帰環回路上にクランプ回路を構
成する事によυ、信号路に直列にアンプなどが入らない
ため、１１］Ｉ信号を劣化させることがなく％また、ア
ナログスイッチ（１７１、αと・、（１９及びオペアン
プａ汎α６１に＆速のものを用いなくてもよく低価格、
低ドリフトのものを使うことができる。

このため従来の回路と比べ低コストでドリフトが極めて
少ないクランク回路を構成することができる。

また、黒画素の基準となるレベルがＯｖ以外の。

場合は、アース（至）を、ある基準電圧とすることで可
能である。例えばＡ／Ｄコンバータ（１３１の入力範囲
が３〜５■で、黒画素のときのレベルを３ｖとしたい場
合は抱子（至）の電位を３ｖの基準電位とすることで可
能である。

以上Ａ／Ｄコンバータα３の前段のアンプが電流−電圧
回路である場合のクランク回路を示したが次ＫＡ／Ｄコ
ンバータ（１３の前段が反転増幅器、及び非反転増幅器
の場合について説明する。

第８図に反転増幅器に本発明のクランプ回路を用い九ｉ
ｉ！ｔｌ侶号処理回路を示す。園、■、儲はオペアンプ
、罰、（ロ）、（至）はアナログスイッチ、（至）はＡ
／Ｄコンバータである。クランクパルスのタイミングや
そのときのアナログスイッチの動作は前述した場合と同
じである。いま、入力１”ｒ）ＫＰＶのドリフトがあっ
たとする。オペアンプ（イ）は１：ｍの抵抗ｅ４１．Ｗ
ＫよＦ）　−ｍ倍の反転増幅器となっている。クランプ
パルスがハイの期間ではアナログスイッチ（至）がオン
となっていてオペアンプ■の＋側入力（イ）は０■なの
で出力（りには−ｍｐＶの電圧が視れている。いま、ま
たアナログスイッチ鰭がオンとな、ているのでこの電圧
がコンデンサ（至）にチャージされる。次にクランクパ
ルスがローの期間ではアナログスイッチ（ロ）だけオン
となる。このときコンデンサ（至）にチャージされた電
圧はバッファアンプωの出力に現れる（−ｍｐＶ）。次
にオペアンプ０３による反転増幅回路に入るが、抵抗Ｃ
１υ、（至）の比がｍ＋ｌ：ｌとな、ているのでこの段
の増幅度は一１／（ｍ＋１　＞倍となる。出力（１）Ｉ
ｃは−ｍｐＸ−１／（ｍ−１−１）＝ｍｐ／（ｍ＋Ｉ　
ＫＶ）の電圧が現れこれがオペアンプ（イ）の入力（イ
）に加えられる。よって抵抗（２）の両端にはｐ−ｍｐ
／（ｍ＋１　）−Ｐ／（ｍ＋１　）（Ｖ）の電圧が生じ
、これＫよ）抵抗内の両端にはｍｐ／（ｍ＋１）（Ｖ）
の電圧が生じる。また点（ロ）は点（ロ）と隣１じｍｐ
／（ｍ＋１　）（Ｖ））ＩＤで出力ＨＫｔｉ、コレ力ら
ａ抗（ハ）の両端に生じる電圧を差し引い友電圧が現れ
、この場合ｍｐ／（ｍ＋１　）　−ｍｐ／（ｍ＋１　）
＝０〔ｖ〕となシ、ドリフトが打ち消されたことになる
。このように抵抗０１）、Ｃ１２の値を適切に選ぶこと
Ｋよシ、ドリフトを打ち消すクランプ回路を構成するこ
とができる。

次Ｋ、第９図に非反転増幅回路に本発明のクランプ回路
を用いた画信号処理回路を示す。Ｇ７１．（４３■はオ
ペアンプ、（４Ｇ％αη、囮はアナログスイッチ、（４
鎌はＡ／Ｄコンバータである。クランプパルスのタイミ
ングや、そのときのアナログスイッチの動作は前述した
場１合と１”０１じである。いま入力（労にｐ■のドリ
フトかあ、たとする。オペアンプ（９）は１：ｍ（ｍは
１以上）の抵抗（至）、（至）によＦ）１＋ｍ倍の非反
転増幅器となっている。クランプパルスがハイの期間で
は、アナログスイッチ（ハ）がオンとなっているので点
体）はグランド電位である。よって出力力には入力を１
＋ｍ倍した電圧、即ち（１＋ｍ　）　Ｐ　（Ｖ）が現れ
る。これがアナログスイッチ（４０を通し、コンデンサ
卿にチャージされる。次にクランクパルスがローの期間
では、コンデンサ０１）にチャージされた電圧は、バッ
ファアンプ（４３の出力に現れ、ｍ−１：１の抵抗（４
４）、（５で１／ｍに分圧嘔れバッファアンプ（４６１
に入る。このとき、点（イ）のアナログスイッチ（４７
）がオンとなっているので点体）の電圧は−！！！−Ｐ
〔Ｖ〕となる。点（財）の電圧は点く力と同じＰ　（Ｖ
：）でなければならないので抵抗（２）の両地の電圧は
ｐ　−−ｐ　＝−！−（Ｖ：ｌとなる。抵抗１＋ｍ ｍ　　　　　　　　　　ｍ Ｃ３１の両端の電圧はこれをｍ倍した値となるので−Ｌ
ｘｍ　＝　−Ｐ　（ｖ）となる。よ、て出力（イ）の電
位は入力レフの電位に、抵抗ｃ３１の両端の電位を加え
たものなのでＰ　−Ｐ　−０（Ｖ）となシ、ドリフトが
打ち消されたことＫなる。この場合も抵抗−（４９の値
を適切に選ぶことＫよす、ドリフトを打ち消すクランク
回路を構成することができる。

以上の説明に於いては、第５図に示す如く、−ライン分
の画伯奇聞でクランプ処理するものを示したが、一画素
分の画伯奇聞で毎回クランプするようにクランプパルス
を設定してもよい。

（υ　発明の効果 本発明の画信号処理回路は、以上の説明から明らかな如
く、低コストで画信号を劣化させることなく、はぼ完全
にドリフトを除くことができる。

このため、本発明回路を用いた画像読取装置などでは温
度変化による画像の濃淡の変化のない鮮明な画像が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画信号処理回路におけるクランプ回路
の回路図、第２図は一般的な画信号処理回路の回路図、
第３図は第２図における回路の各部の波形図、第４図は
従来のクランプ回路を用いた画信号処理回路の回路図、
第５図はクランクパルスのタイミングを示す図、第６図
、第７図は夫々第１図の回路の動作を説明するための図
、第８図、第９図は本発明装置の夫々異なる実施例の回
路図。 （Ｉｌｌ・・・乗算器、ａｚ・・・電流−電圧変換回路
、ａ３・・・Ａ／Ｄコンバータ、（１４１・・・コンデ
ンサ、■・・・バッファアンプ、（ｌＧ・・・反転アン
プ、（１７１ｆｉ＆０１・・・アナログスイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像素子により得られた画信号を増巾及びクラン
   プする増巾器を有する画信号処理回路に於いて、撮像素
   子から非画素に相当する黒レベル信号が出力される期間
   にオンとなる第１のスイッチ手段によって増巾器の出力
   電位をコンデンサに蓄積する充電回路と、撮像素子から
   画素に相当する画信号が出力されている期間にオンとな
   る第２のスイッチ手段によって前記コンデンサに蓄積さ
   れた電位を前記増巾器の入力に帰環する帰環回路とを具
   備してなる画信号処理回路。