JPH03141773A - サンプルホールド回路装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、イメージセンサの画像読取り信号等をサンプ
ルホールドするサンプルホールド回路装置に関するもの
である。

［従来の挾術１ 従来において、イメージセンサの画像読取９信号等の直
流レベルをサンプリングするサンプルホ−ルド回路装置
として、第３図のブロンク図に示すようなものが一般的
に使用されて−る。

この回路装置１は、イメージセンサ２が読取り画素を原
稿画像の主走査方向に１１個（１１≧２）並べた一次元
イメージセンサで構成されているものとすると、各読取
り画素の読取りタイミングに同期したサンプリングクロ
ックΦＳＰ３を発生するサンプリングクロック発生回路
１０と、この回路１０から発生されるサンプリングクロ
ックΦＳＰ３の発生タイミングにおいてイメージセンサ
２の画像読取り信号Ｉ２をサンプルホールドするサンプ
ルホールド回路１１と、この回路１１のサンプルホール
ド出力信号Ｓ３を増幅し、出力信号Ａ３として外部に送
出する増１唱回路１２とから構成されている。

第４図は各部の人出力信号波形を示すタイムチャートで
あり、イメージセンサ２からは第４１２１（ａ）に示す
ように破線を黒レベル、−点頻線を白レベルとし、各読
取り画素の画像濃度に応じた直流レベルを有する画像読
取り信号■２が主走査方向の読取り画素の各読取りタイ
ミングに同期して出力される。なお、破線で示す黒レベ
ル以上に直流レベルが上っている短形波形部分ＲＮＺは
各画素の読取り素子に電荷として帯積された前画素の画
像読取り信号Ｉ２を空状態にするための所定ペルス幅の
リセット信号（図示せず）によって現れるリセットノイ
ズである。

このようにしてイメージセンサ２から出力される画像読
取り信号Ｉ２は、該読取り（信号■２が原稿濃度に対応
した直流レベルに達する電荷蓄積時間を考慮したタイミ
ングでサンプリングクロ・ツク発生回路１０から所定周
期で出力される第４図（１〕）のようなサンプリングク
ロックΦＳ＋”１１こ上ってサンプルホールド回路１１
にサンプルホールドされる。　これにより、サンプルホ
ールド回路１１からは第４図（ｃ）に示す直流レベルの
サンプルホールド出力信号Ｓ３が各読取り画素毎に出力
される。このサンプルホールド出力ｆ３号Ｓ３は増！幅
回路１２によって同図（ｄ）のような商レベルの出力信
’ｉ　Ａ３に増１唱されて外部に送出される。

［発明が解決しようとする課題１ 上記のようなサンプルホールド回路装置において、画像
読取り信号の直流レベルは原稿濃度が同一であれば、原
稿画像に照明を与える光源の明るさに比例して白レベル
側に大きくなる。従って、小形軽量化のために、光源と
して発光グイオート等の低照度光源を用いた場合には画
像読取り信９Ｉ２の直流レベルは充分に大きくならない
。このため、増幅回路１２の信号Ａ３を受信する外部装
置側で安定しｒこ画像処理等をおこなうためには増幅回
路１２の利得を充分に大きくしなければならない。

これは読取り速度を高速化した場合でも同様で・ある。

すなわち、読取り速度を高速化すると、各画素での電荷
蓄積時間が短くなるために、同−ｐＨ（度、同一原稿濃
度であっても読取り速度の遅いのらに比べて読取り信号
■２の直流レベルは小さくなる。

従って、光源として低照度光源を用いる場合、あるいは
高速読取りを行う場合には、増幅回路１２の利得を充分
に大きくしなければならない。

しかしながら、この種のサンプルホールド回路装置１で
は、サンプルホールド出力信号Ｓ３の中のサンプリング
クロック信号ΦＳＰ３の立上りおよび立下りタイミング
に同期した位相位置に第４図（ｃ）に示すようなインパ
ルス状の／イズＮＺが現れることが一般的に知られてい
る。このため、増幅回路１２の利得を大きくすると、ノ
イズＮＺも同利得で増幅され、第４図（ｄ）に示すよう
に画像処理を行う上で無視できない大きさになる。

即ち、出力信号Ａ３の品質がサンプリングクロックΦＳ
Ｐ３に起因するノイズＮＺによってＳ／Ｎ比が劣化する
という問題がある。この結果、小力信号Ａｊ考を受信し
て画像処理等を行う装置では読り取画貿の劣化を招くと
いう問題が土じる。まｒこ、光束読取りを実現しようと
するものでは、増幅回路１２として九東応答が可能で、
かつ高利得の増１Ｍ素子を使用することになるので、回
路装置１のコスト高を招くという問題が生じる。

本発明は上記のような従来技術の問題、べに鑑みなされ
たもので、その目的は高利得を必要とするサンプルホー
ルド回路装置においてサンプリングクロックに起因する
サンプルホールド出力信号のＳ／Ｎ比を向上させ、安定
した画像処理等の信号処理を行うことができるサンプル
ホールド回路装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段１ 」二記目的を達成するために、本発明のサンプルホール
ド回路装置は、サンプリングクロックの発生タイミング
における入力信号の直流レベルをサンプリングするサン
プルホールド回路と、このサンプルホールド回路の出力
信号を増幅回路とがら威るサンプルホールド回路ユニッ
トを少くとも２組縦続接続する。さらに、各サンプルホ
ールド回路ユニットの接続段位に月応した位相のサンプ
リングクロックを発生するサンプリングクロック発生回
路を設け、人力信号の直流レベルを各サンプリング回路
ユニットで順次にサンプリングし、最終段のサンプリン
グ回路ユニ７Ｆの出力Ｍ号をサンプルホールド信号とし
て外部に送出するように構成する。

［作用］ 縦続接続された少なくとも２組のサンプルホールド回路
ユニットのうち後段のサンプルホールド回路ユニットは
、前段のサンプルホールド回路ユニットのサンプルホー
ルド出力信号を自ユニットの接続段位に対応した位相の
サンプリングクロックでサンプルホールドする。すなわ
ち、前段のサンプルホールド回路ユニットの出力信号を
、該１９段のサンプルホールドタイミング後のホールド
動作期間中にサンプルホールドする。

＋ｉｉｉ述のように、サンプリングクロックに起因する
サンプルホール信号中のノイズＮＺは該サンプリングク
ロックの立上り、立下りタイミングで現われる。従って
、ｔ＆段のサンプルホールド回ｆｊｆ５ユニットが前段
のサンプルホールド回路ユニットの出力信号をそのホー
ルド期間中にサンプルホールドすることにより、前段の
出力信号中に含まれるノイズＮＺは後段のサンプルホー
ルド回路ユニットに持越されない。従って、後段のサン
プルボールド回路ユニットは前段の出力信号の信号成分
のみをサンプルホールドすることになる。

そこで、各サンプルホールド回路ユニット内の増幅回路
の利得を回路装置全体で必要とする利得に分担して設定
すれば、後段のサンプルホールド回路ユニットからは、
信号成分のみが必要とする利得で増幅されて出力される
。この場合、後段の出力信号にも／イｒＮＺは含まれる
が、増幅回路の利得が従来に比べて小さいため、信号成
分に対するレベル比は大幅に小さくなる。

これにより、最終的に外部に送出されるサンプルホール
ド出力信号のＳ／Ｎ比は大幅に向上する。

［実施例１ 以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は、本発明によるサンプルボールドｌｌｌ路Ｖ装
置の一実施例を示すプロンク図であり、第３図と同様に
イメージセンサ２の画像読取り信Ｚｒ２をサンプルホー
ルドする場合の構成に適用している。　同図において、
この実施例のサンプルボールド回路装置３は、縦続接続
されたサンプルホールド回路ユニット３０および３１と
、これらの各回路ユニツ）３０．３１の接続段位に対応
した位相のサンプリングクロックΦＳｒ’ｌ、ΦＳＰ２
を発生するサンプリングクロック発生回路３２とがら構
成され、イメージセンサ２の画（２読取り信号■２は前
段のサンプルホールド回路ユニット３０に入力されてい
る。

各サンプルホールド回路ユニット３０．３１は、サンプ
リングクロックφｓｐｔ、ΦＳＰ２の発生タイミングで
入力信号をサンプリングするサンプルボールド回路３０
０　、３１０と、これらの回路３００　。

３１０の出力信号Ｓ　１　、Ｓ　２それぞれ増幅する増
幅回路３０１，３１．１とがら構成されている。

次に、第２図のタイムチャートを参照して画像読取り（
ｇ号■２のサンプリング動作について説明する。

まず、イメージセンサ２がらは第２図（、）に示すよう
に破線を黒レベル、−点鎖線を自レベルとし、各読取り
画素の画像濃度に応じた直流レベルを有する画像読取り
信号Ｉ２が主走査方向の読取り画素の各読取りタイミン
グに同期して出力される。

この画像読取り信号Ｉ２は、前段のサンプルホールド回
路ユニツ）３０のサンプルホールド回路３００にｆＪＡ
２図（１））に示すサンプリングクロ７りφＳＰＩの発
生タイミングでサンプルホールドされる。これにより、
サンプルホールド回路−３００からは第２図（ｃ）に示
すようなサンプルホールド出力信号Ｓ１が出力される。

このサンプルホールド出力信号Ｓ１は増幅回路３０１で
増幅され、第２図（ｄ）に示す出力信号ＡＩとなって後
段のサン７リホールト回路ユニット３１のサンプルホー
ルド回路３１０に入力される。

サンプルホールド回路３１０は、前段のサンプルホール
ド回路ユニット３０から入力された信号ＡＩを第２図（
ｅ）に示すサンプリング回ａ７りΦＳＰ２によってサン
プルホールドする。これにより、該サンプルホールド回
路３１０からは第２図（「）に示すサンブリホールド出
力信号Ｓ２が出力される。

ミニで、サンプリングクロックΦＳＰ２は倚９１のサン
プルホールド回路ユニット３０用のサンプリングクロッ
クΦＳＰＩの発生期間が終了し、かつ次の画素のサンプ
リング期間に移る前のタイミングで発生されている。従
って、後段のサンプルホールド回路３１０は、前段のサ
ンプルホールド回路ユニット３０の出力信号Ａ１をその
ホールド動作期間中にホールドしていることになる。す
なわち、後段のサンプルホールド回路３１０は、１１１
ｊ段のサンプルホールド回路ユニット３０の出力（＝　
′＋Ａ１について／イｒＮＺを除いた信号成分のｈをサ
ンプルホールドする。

このようにしてサンプルホールドされた信号Ｓ２は増１
幅回路３１１で増幅されて、第２図（ｇ）に示す出力信
号Ａ２となって外部に出力される。

上述のようにサンプリング回路３】（）は＋１ｉｊＬｌ
のサンプルホールド回路ユニット３０の出カイ３号Ｓ１
の信号成分のみをサンプルホールドするために、前段の
サンプルホールド回路ユニッ）３０用のサンプリングク
ロックΦＳ１］１に起因するノイズＮＺは後段のサンプ
ルホールド回路３１０に持ち越されない。このため、後
段のサンプルホールド回路ユニット３１の出力信号Ａ２
に含まれる／イズＮＺは、自段のサンプリングクロ７り
ΦＳＰｌに起因するもののみとなる。

ここで、回路全体で必要とする利得Ｇ例えばＧ＝４とし
て場合、サンブリホールド回路ユニットが２段ＭＩＩｒ
＆であるため、増幅回路３（１１，３１１の利得Ｇ　１
　、Ｇ　２は例えばそれぞれＧ　、＝　２　、Ｇ　２＝
２に平等に分担して設定する。

すると、後ｆ父のサンプルホールド回路ユニッ１３１″
Ｃサンプルホールドされた信号Ｓ２は画像読取り信号■
２の直流レベルを４倍に増１幅したものとなる。これに
対し、サンプリングクロックφＳＰ１、ΦＳＰ２に起因
するノイズＮＺは、ΦＳ　１１２に起因するノイズＮＺ
のみが、２倍に増幅されるだけである。このため、従来
構成に比べると、ノイズＮＺのレベルが１７２に減少し
、Ｓ／Ｎ比が大幅に改善される。この場合、前段のサン
プルホールド回路ユニット３０の利得Ｇ１をＧ、＝４、
後段のそれをＧ２＝１とすれば、全体としての総合利得
ＧはＧ＝４であるが、後段の回路ユニット３１にｔｊけ
るノイズＮＺはＧ２＝１で増幅されるだけであるため、
出力信号Ａ２の中のノイズＮＺのレベルは在米の１／４
に減少する。

すなわち、サンプリングクロックに起因するノイズＮＺ
は最終段のサンプルホールド回路ユニットのノイズのみ
が増幅されるだけであるため、４１１段の回路ユニット
側への利得分配を大きくし、後段の利得を１に近付ける
程、Ｓ／Ｎ比が向上する。

この結果、出力信号Ａ２を受信して画像処理等を行う￥
Ｃ置では、Ｓ／Ｎ比が向上したことにより安定しｔこ画
像処理等の信号処理を行い、高品質の読取り画像を得る
ことが可能になる。

また、高速読取りを実現しようとするものでは、増１幅
回路３０１，３１１に必要とｒる総合利得Ｇを分散して
割当てることにより、各増幅回路３０１．３１１が負担
すべき利得が小さくなるため、低速の増幅回路素子であ
ってもその高速動°作卯域で動作させることが可能とな
る。

すなわち、低速の増幅回路素子の使用が可能となるため
、回路ｖｃ置３のコストを低減することができる。

そして、低速の増幅回路素子を紙葉した場合には、サン
プルリングクロックΦＳＰＩ、Φ５１）２や外乱フイズ
等に敏感に応答しなくなるので、この点でも出力４：’
　ｌ　Ａ　２のＳ／Ｎ比が改善される。

また、サンプルホールド回路ユニ／トの接続段数は−に
記実施例では２段としているが、さらにその段数を増加
すれば総合利得ら大きくすることかできるので、イメー
ジセンサ２の１１（を明尤源として採用し得る光源の種
類も豊富になり、設計上の自由度が拡がる。

なお、上記実施例では、人力信号としてイメージセンサ
２の出力信号を入力しているが、これに限定されるもの
ではなく、各種のセンサの出力信号の直流レベルをサン
プルホールドする回路装置に適用することができる。

また、サンプルホールド回路ユニットの接続段数は２段
のものを例示しているが、総合利得、処理速度等を勘案
して３段以上１こ構成してもよい。

［発明の効果１ 以上説明したように本発明においては、高い総合利得を
必要とするサンプリングホールド回路措置において少な
くとも２組のサンプルホールド回路ユニ７トを縦続接続
し、人力信号を各サンプルホールド回路ユニット順次に
サンプルホールドするように構成したため、サンプリン
グクロックに起因するサンプルホールド出力信号のＳ／
Ｎ比を大部に向」ニさせることができる。特に、Ｓ／Ｎ
比は総合利得を高くする程向上させることができる。ま
た、１１４段のサンプルホールド回路ユニット側への利
得分配を大きし、後段への利得を１に近付けるはとＳ／
Ｎ比を向上させることができる。

また、総合利得を複数のサンプルホールド回路ユニット
に分散して割り当てることによって各回路ユニントが負
担する利得が小さくなるため、低速の増幅回路素子であ
っても光束動作領域で動作させることができるので、回
路装置のコストを１圧減することができる。

さらに、低速の増幅回路素子を使用できるようになった
ことにより、外乱ノイズ等に敏感に応答しなくなるので
、安定した出力信号を得ることができる。

さらにまた、総合利得の可変幅を大きくとることができ
るため、サンプルホールドし得る入力信９の直流しレベ
ルの範囲も拡がり、設計上の自由度及び利用範囲のｌ〕
山度が大きくなる等の効果がある。

【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図の実施例の動作を説明ｒるためのタイムチャート
、第３図は従来のサンプルホールド回路装置の一股肉構
成を示すプロ／り図、第４図は第３図の従来装置を説明
するためのタイムチャートである。 １．３・・・サンプルホールド回路装置２・・・イメー
ジセンサ ３０．３１・・・サンプルホールド回路ユニット３２・
・・サンプリングクロ７り発生回路０．３ ０・・・サンプルホールド回路 １．３ ・・・増幅回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号の直流レベルをサンプルホールドするサ
   ンプルホールド回路装置において、サンプリングクロッ
   クの発生タイミングにおける入力信号の直流レベルをサ
   ンプリングするサンプルホールド回路と、このサンプル
   ホールド回路の出力を増幅する増幅回路とから成るサン
   プルホールド回路ユニットを少なくとも２組縦続接続す
   ると共に、 各サンプルホールド回路ユニットの接続段位に対応した
   位相のサンプリングクロックを発生するサンプリングク
   ロック発生回路を設け、入力信号の直流レベルを各サン
   プリング回路ユニットで順次にサンプリングし、最終段
   のサンプリング回路ユニットの出力信号をサンプルホー
   ルド信号として外部に送出するサンプルホールド回路装
   置。
2. （２）上記増幅回路の利得は、前段のサンプルホールド
   回路ユニット内の増幅回路の利得を最終段のものより大
   きく設定し、最終段の増幅回路の利得を１に設定するこ
   とを特徴とする請求項１記載のサンプルホールド回路装
   置。
3. （３）入力信号としてイメージセンサの出力信号を入力
   したことを特徴とする請求項１または２記載のサンプル
   ホールド回路装置。