JPH05276380A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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Publication number
JPH05276380A
JPH05276380A JP4100180A JP10018092A JPH05276380A JP H05276380 A JPH05276380 A JP H05276380A JP 4100180 A JP4100180 A JP 4100180A JP 10018092 A JP10018092 A JP 10018092A JP H05276380 A JPH05276380 A JP H05276380A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
conversion element
bias
light
bias light
Prior art date
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Pending
Application number
JP4100180A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Noda
野田  聡
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP4100180A priority Critical patent/JPH05276380A/en
Publication of JPH05276380A publication Critical patent/JPH05276380A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the solid-state image pickup device able to correct a bias light signal component in real time in the solid-state image pickup device to which the bias light is emitted to improve the response of a sensor. CONSTITUTION:A bias light signal output from a bias light photoelectric conversion element 15 and a signal output from a photoelectric conversion element 12 are given to a drive circuit 19, from which a time series signal of one line is outputted, the bias light signal output is sampled by a latch circuit and the signal output is corrected through differential compensation between the signal outputs, then the bias light signal output is sampled for each line for differential compensation, then the bias light signal component is corrected in real time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はファクシミリや複写機等
の画像入力装置に使用される固体撮像装置に係り、特
に、透明絶縁基板上に形成された光電変換素子の光応答
性を改善するため、光電変換素子にバイアス光を照射さ
せる構造の固体撮像装置の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device used for an image input device such as a facsimile machine and a copying machine, and more particularly to improving the photoresponsiveness of a photoelectric conversion element formed on a transparent insulating substrate. The present invention relates to improvement of a solid-state imaging device having a structure in which a photoelectric conversion element is irradiated with bias light.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ファクシミリや複写機等の画像入
力装置に使用される固体撮像装置において、読み取り速
度の高速化が望まれている。固体撮像装置は、例えば原
稿幅に略等しい長尺状の密着型イメージセンサによる電
気的走査(主走査)と、原稿送り手段による前記センサ
と原稿面との相対的移動(副走査)とにより原稿面全体
の画像をライン毎に時系列的に読み取るもので、読み取
り速度の高速化に関係する重要な要素として、原稿面か
らの反射光を光電変換素子で受光する際の光信号の明暗
に対応する反応性(光応答性)があげられる。この光応
答性を改善することで、センサ出力の残像(前ラインの
信号が一部残留し、次ラインに残る現象)を低減し、時
系列的に読み取る際の駆動周波数を上げて高速化を図る
ことができる。
2. Description of the Related Art In recent years, in solid-state image pickup devices used for image input devices such as facsimiles and copying machines, it has been desired to increase the reading speed. The solid-state image pickup device uses, for example, an electrical scanning (main scanning) by a long contact image sensor having a width substantially equal to the document width, and a relative movement (sub-scanning) between the sensor and the document surface by the document feeding means. The image of the entire surface is read line-by-line in a time-series manner, and as an important factor related to increasing the reading speed, it corresponds to the brightness of the optical signal when the reflected light from the document surface is received by the photoelectric conversion element. The reactivity (light responsiveness) can be mentioned. By improving this optical response, the afterimage of the sensor output (a phenomenon in which some of the signals on the previous line remain on the next line) is reduced, and the drive frequency for reading in time series is increased to speed up the process. Can be planned.

【0003】従来、固体撮像装置において前記光応答性
を改善する手段としては、光電変換素子にバイアス光を
常時照射する構成が提案されている。すなわち、例えば
図9に示すように、絶縁基板90上にa−Si,CdS
−CdSe等の薄膜光電変換素子を複数個ライン状に形
成して成るイメージセンサ91に対し、原稿照明用光源
92とバイアス照明用光源93とを設け、原稿照明用光
源92からの光が原稿面94で反射して結像用レンズ9
5を介して前記イメージセンサ91へ導かれ、バイアス
照明用光源93からの光が前記イメージセンサ91を直
接照射するように構成されている(例えば、特開昭62
ー204657号、特開平2ー234563号公報参
照)。上記装置によれば、バイアス光を照射させること
により光電変換素子を構成する薄膜光電変換層中のトラ
ップを減少させて光応答性を向上させることができる。
Conventionally, as a means for improving the photoresponsiveness in a solid-state image pickup device, a structure has been proposed in which a photoelectric conversion element is constantly irradiated with bias light. That is, for example, as shown in FIG. 9, a-Si, CdS is formed on the insulating substrate 90.
A document illumination light source 92 and a bias illumination light source 93 are provided for an image sensor 91 formed by forming a plurality of thin film photoelectric conversion elements such as -CdSe in a line shape, and the light from the document illumination light source 92 is reflected on the document surface. Imaging lens 9 reflected by 94
The light from the bias illumination light source 93 is guided to the image sensor 91 via the light source 5 and directly illuminates the image sensor 91 (see, for example, JP-A-62-62).
-204657 and JP-A-2-234563). According to the above device, by irradiating the bias light, traps in the thin film photoelectric conversion layer forming the photoelectric conversion element can be reduced, and the photoresponsiveness can be improved.

【0004】上記のような構造の固体撮像装置の場合、
イメージセンサ91に対して原稿面94からの反射光と
バイアス光とが同時に入射するので、原稿画像情報に対
応する信号を得るためには、イメージセンサ91の各光
電変換素子からの出力信号からバイアス光によって発生
するバイアス光信号成分を除去するための信号補正手段
を講じる必要がある。すなわち、先ず原稿画像情報を読
み取る前に原稿照明用光源92を消灯し、バイアス照明
用光源93のみを点灯させる。この状態でイメージセン
サ91による読み取り動作を行なって得たバイアス光信
号成分データをディジタル信号に変換し、ライン毎若し
くはエリア単位でメモリ素子等に記憶させる。その後、
原稿照明用光源92を点灯させ原稿からの反射光及びバ
イアス光をイメージセンサ91へ入射させ、読み取り動
作を行なって得た信号データをディジタル信号に変換
し、ライン毎若しくはエリア単位でメモリ素子等に記憶
させる。そして、この信号データから前記バイアス光信
号成分データを除去する演算を行なうことにより、原稿
情報のみの画像信号成分を得ることができる。
In the case of the solid-state image pickup device having the above structure,
Since the reflected light from the document surface 94 and the bias light are simultaneously incident on the image sensor 91, in order to obtain the signal corresponding to the document image information, the bias signals are output from the photoelectric conversion elements of the image sensor 91. It is necessary to take a signal correction means for removing the bias optical signal component generated by light. That is, first, the original illumination light source 92 is turned off and only the bias illumination light source 93 is turned on before reading the original image information. In this state, the bias optical signal component data obtained by performing the reading operation by the image sensor 91 is converted into a digital signal and stored in a memory element or the like for each line or each area. afterwards,
The original illumination light source 92 is turned on, the reflected light from the original and the bias light are made incident on the image sensor 91, the signal data obtained by performing the reading operation is converted into a digital signal, and is converted into a memory element or the like in units of lines or areas. Remember. Then, by performing an operation for removing the bias light signal component data from this signal data, it is possible to obtain the image signal component of only the document information.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような固体撮像装置によると次のような問題点が存在し
た。ディジタル信号の状態でバイアス光信号成分の補正
を行なうため、A/D変換器の分解能レベルのうち30
%程度がバイアス光信号成分にとられてしまい、原稿反
射光成分に割当てられる分解能レベルが減少し原稿画像
信号の階調再現性が低下する。特に高い階調再現性を必
要とするカラー画像読取装置の場合、上記影響を大きく
受ける。また、バイアス照明用光源のみを点灯させ、イ
メージセンサの最初の走査で読み取った1ラインのバイ
アス光信号成分を以後の各ラインの補正用として用いる
ので、バイアス照明用光源のちらつきやノイズ等による
経時的光量変化に対してライン毎に補正量のずれが生
じ、正確な補正を行なうことが困難である。更に、ライ
ン毎若しくはエリア単位でメモリ素子を設けることは、
コスト的に負担が大きく固体撮像素子の高価格化をまね
く。
However, the solid-state image pickup device as described above has the following problems. Since the bias optical signal component is corrected in the digital signal state, 30 of the resolution levels of the A / D converter are used.
% Is taken as the bias light signal component, the resolution level assigned to the document reflected light component is reduced, and the gradation reproducibility of the document image signal is deteriorated. Especially, in the case of a color image reading apparatus which requires high gradation reproducibility, the above influence is greatly exerted. Further, since only the light source for bias illumination is turned on and the bias light signal component of one line read by the first scanning of the image sensor is used for correction of each line thereafter, it is possible to avoid the lapse of time due to flicker or noise of the light source for bias illumination. There is a deviation in the correction amount for each line due to the change in the target light amount, and it is difficult to perform accurate correction. Furthermore, providing a memory element for each line or area is
This imposes a heavy cost burden on the solid-state imaging device and raises its price.

【0006】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、光電変換素子にバイアス光を照射する固体撮像装置
において、安価且つ簡単な構成でバイアス光信号成分を
リアルタイムで補正可能とする固体撮像装置を提供する
ことを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a solid-state image pickup device for irradiating a photoelectric conversion element with bias light, a solid-state image pickup device capable of correcting a bias light signal component in real time with an inexpensive and simple structure. Is intended to provide.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するため本発明は、原稿面からの反射光を受光するた
め透明絶縁基板上に形成された光電変換素子と、該光電
変換素子にバイアス光を照射する光源手段とを具備する
固体撮像装置において、次の構成を有することを特徴と
している。反射光に対して遮光するとともにバイアス光
のみを受光するバイアス光用光電変換素子を光電変換素
子近傍位置に形成する。バイアス光用光電変換素子から
のバイアス光信号出力、前記光電変換素子からの反射光
信号出力の順に時系列的に出力させる駆動回路を設け
る。各信号をそれぞれ別個にサンプリングする保持回路
を設ける。保持された反射光信号出力とバイアス光信号
出力との差を出力する差動補償手段を設ける。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides a photoelectric conversion element formed on a transparent insulating substrate for receiving the reflected light from the original surface, and the photoelectric conversion element. A solid-state imaging device having a light source unit for irradiating a bias light, is characterized by having the following configuration. A bias light photoelectric conversion element that shields the reflected light and receives only the bias light is formed near the photoelectric conversion element. A drive circuit is provided which outputs the bias light signal output from the bias light photoelectric conversion element and the reflected light signal output from the photoelectric conversion element in a time series order. A holding circuit is provided for sampling each signal separately. Differential compensation means is provided for outputting the difference between the held reflected light signal output and the bias light signal output.

【0008】[0008]

【作用】本発明によれば、バイアス光用光電変換素子か
らのバイアス光信号出力及び光電変換素子からの反射光
信号出力は、駆動回路によりバイアス光信号を先頭にし
て時系列的に出力される。出力された各信号は、保持回
路により別個にサンプリングされる。保持された各出力
信号は差動補償手段に入力され、この差動補償手段にお
いて両信号の差が出力される。従って、各ライン毎にバ
イアス光信号出力をサンプリングして差動補償を行なう
ので、反射光信号中のバイアス光信号成分をリアルタイ
ムで補正可能とすることができる。
According to the present invention, the bias optical signal output from the bias light photoelectric conversion element and the reflected optical signal output from the photoelectric conversion element are output in time series with the bias optical signal at the head. .. Each output signal is separately sampled by the holding circuit. The held output signals are input to the differential compensation means, and the difference between the two signals is output in the differential compensation means. Therefore, since the bias optical signal output is sampled for each line and differential compensation is performed, the bias optical signal component in the reflected optical signal can be corrected in real time.

【0009】[0009]

【実施例】本発明に係る固体撮像装置の一実施例につい
て図1ないし図6を参照しながら説明する。図1は固体
撮像装置の平面説明図、図2は図1のA−A´線断面説
明図をそれぞれ示している。ガラス等で構成された絶縁
性透明基板11上に、複数個の光電変換素子12を一列
にライン状に配列してセンサアレイ13を形成してい
る。このセンサアレイ13の一端側に位置する数個(図
2の場合、4個)の光電変換素子12上には、各素子に
共通となる遮光膜14が被覆されることにより、上方よ
り光が入射しない構造のバイアス光用光電変換素子15
を形成している。バイアス光用光電変換素子15は1個
設ければバイアス光成分の出力を得ることができるが、
これを複数個設けて後述する回路で1ビット分の平均値
を算出することにより、素子固有にバラツキがあった場
合にこれを除去することができ、より正確なバイアス光
成分の補正を行なうことができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the solid-state image pickup device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of the solid-state imaging device, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. A plurality of photoelectric conversion elements 12 are arranged in a line in a line on an insulating transparent substrate 11 made of glass or the like to form a sensor array 13. By covering the several (four in the case of FIG. 2) photoelectric conversion elements 12 located on one end side of the sensor array 13 with the light-shielding film 14 which is common to each element, light is emitted from above. Bias light photoelectric conversion element 15 having a structure that does not enter
Is formed. If one bias light photoelectric conversion element 15 is provided, the output of the bias light component can be obtained.
By providing a plurality of these and calculating an average value for 1 bit by a circuit described later, it is possible to remove the variations in the element specific, and to correct the bias light component more accurately. You can

【0010】光電変換素子12の構造について、一画素
分の構造を示した図3(a)(b)を参照しながら説明
する。また、バイアス光用光電変換素子15は、遮光膜
14が上部に形成される構成のみ相違し、他の構成は光
電変換素子12と同じである。クロムから成り図の表裏
方向に画素毎に離散的に形成された複数の方形状の金属
電極12a、水素化アモルファスシリコンから成り図の
表裏方向に帯状に形成された2本の光電変換層12b、
酸化インジウム・スズ等から成り前記金属電極12aを
画素毎に被覆する透明電極12cを絶縁性透明基板11
上に順次積層及びパターニングにより形成し、薄膜サン
ドイッチ構造のフォトダイオードPD及びブロッキング
ダイオードBDから成る光電変換素子12を形成する。
フォトダイオードPDとブロッキングダイオードBDと
は、カソード側となる金属電極12aを共通とすること
で極性が逆向きとなる状態で両者が直列に接続されるよ
うになっている。フォトダイオードPD及びブロッキン
グダイオードBDはポリイミド等の絶縁層20で被覆さ
れ、この絶縁層20にはコンタクト孔21,22が穿孔
されている。フォトダイオードPD側の透明電極12c
は、光電変換素子12及びバイアス光用光電変換素子1
5で共通となる信号読取線23に接続され、ブロッキン
グダイオードBD側の透明電極12cは、画素毎に駆動
信号線24に接続されている。フォトダイオードPD及
びブロッキングダイオードBDの上には、保護膜25が
被覆されるとともに、原稿からの反射光がフォトダイオ
ードPD及びブロッキングダイオードBDへ入射するよ
うに光入射領域26を形成している。
The structure of the photoelectric conversion element 12 will be described with reference to FIGS. 3A and 3B showing the structure of one pixel. The bias light photoelectric conversion element 15 is the same as the photoelectric conversion element 12 except for the configuration in which the light shielding film 14 is formed on the upper portion. A plurality of rectangular metal electrodes 12a made of chrome and discretely formed for each pixel in the front-back direction of the figure; two photoelectric conversion layers 12b made of hydrogenated amorphous silicon formed in a strip shape in the front-back direction of the figure;
The transparent electrode 12c made of indium tin oxide or the like and covering the metal electrode 12a for each pixel is provided with an insulating transparent substrate 11
A photoelectric conversion element 12 composed of a photodiode PD and a blocking diode BD having a thin film sandwich structure is formed by sequentially stacking and patterning the layers.
The photodiode PD and the blocking diode BD are connected in series in a state where their polarities are opposite to each other by using a common metal electrode 12a on the cathode side. The photodiode PD and the blocking diode BD are covered with an insulating layer 20 made of polyimide or the like, and contact holes 21 and 22 are formed in the insulating layer 20. Transparent electrode 12c on the side of the photodiode PD
Is a photoelectric conversion element 12 and a bias light photoelectric conversion element 1
The transparent electrode 12c on the blocking diode BD side is connected to the drive signal line 24 for each pixel. A protective film 25 is coated on the photodiode PD and the blocking diode BD, and a light incident region 26 is formed so that the reflected light from the document enters the photodiode PD and the blocking diode BD.

【0011】光電変換素子12及びバイアス光用光電変
換素子15が一列に形成された絶縁性透明基板11には
複数の駆動用IC16が実装され、この駆動用IC16
の各パッド16aに前記各駆動信号線24がそれぞれ接
続されている。透明絶縁基板11は、セラミックス若し
くはガラスエポキシ樹脂等を材料として配線基板を兼ね
た支持板10上に載置され、該支持板10にはLED固
体光源をアレイ状に配列して成るバイアス照明用光源3
0が前記透明絶縁基板11の側面に沿って配置されてい
る。バイアス照明用光源30からの光は、絶縁性透明基
板11側面から入射することにより絶縁性透明基板11
内で全反射を繰り返し、光散乱効果により光電変換素子
12及びバイアス光用光電変換素子15の裏側となる金
属基板12a側に均一な光を与える。光電変換素子12
においては、このバイアス光の入射により光電変換層1
2b中のトラップを減少させて光応答性の向上が図られ
る。また、光電変換素子12及びバイアス光用光電変換
素子15の上方には等倍結像レンズ31が配置され、光
電変換素子12及びバイアス光用光電変換素子15に沿
って配置された原稿照明用光源32からの光が原稿面3
3で反射し、前記等倍結像レンズ31を通って導かれる
ようになっている。従って、光電変換素子12及びバイ
アス光用光電変換素子15には、その裏面よりバイアス
光が入射し、光電変換素子12には上方より原稿面33
からの反射光が入射される。
A plurality of driving ICs 16 are mounted on the insulating transparent substrate 11 on which the photoelectric conversion elements 12 and the bias light photoelectric conversion elements 15 are formed in a line.
The drive signal lines 24 are connected to the pads 16a. The transparent insulating substrate 11 is mounted on a support plate 10 which also serves as a wiring substrate and is made of ceramics, glass epoxy resin or the like, and on the support plate 10, solid-state LED light sources are arranged in an array to form a light source for bias illumination. Three
0 is arranged along the side surface of the transparent insulating substrate 11. Light from the bias illumination light source 30 enters the insulating transparent substrate 11 by entering from the side surface of the insulating transparent substrate 11.
Total reflection is repeated in the inside, and uniform light is given to the metal substrate 12a side which is the back side of the photoelectric conversion element 12 and the bias light photoelectric conversion element 15 by the light scattering effect. Photoelectric conversion element 12
In the photoelectric conversion layer 1 due to the incidence of the bias light.
The traps in 2b are reduced to improve the photoresponsiveness. Further, an equal-magnification imaging lens 31 is arranged above the photoelectric conversion element 12 and the bias light photoelectric conversion element 15, and a document illumination light source arranged along the photoelectric conversion element 12 and the bias light photoelectric conversion element 15. The light from 32 is the original surface 3
It is reflected at 3, and is guided through the same-magnification imaging lens 31. Therefore, the bias light enters the photoelectric conversion element 12 and the bias light photoelectric conversion element 15 from the back surface thereof, and the original surface 33 of the original surface 33 enters the photoelectric conversion element 12 from above.
The reflected light from is incident.

【0012】また、各光電変換素子12及びバイアス光
用光電変換素子15は、信号読取線23の端部の出力端
子23aからボンディングワイヤ17を介して前記支持
基板10上に形成された差動補償回路18に接続されて
いる。差動補償回路18及び絶縁性透明基板11の端部
に位置する駆動用IC16は、外部に設置した駆動回路
19に接続されている。この駆動回路19においては、
図6に示す1ラインの走査を開始するため駆動用IC1
6に印加するスタートパルス信号61、各光電変換素子
12及び及びバイアス光用光電変換素子15の信号を読
み取る駆動パルス62、差動補償回路18に印加するサ
ンプリングパルス64,65をそれぞれ発生させて各回
路に供給している。また、各駆動用IC16間は互に接
続され、前段の駆動用IC16の駆動完了信号を受けて
次段の駆動用IC16が順次動作するようになってい
る。
The photoelectric conversion elements 12 and the bias light photoelectric conversion elements 15 are differentially compensated on the support substrate 10 from the output terminals 23a at the ends of the signal reading lines 23 via the bonding wires 17. It is connected to the circuit 18. The differential compensation circuit 18 and the driving IC 16 located at the end of the insulating transparent substrate 11 are connected to a driving circuit 19 installed outside. In this drive circuit 19,
Driving IC 1 for starting scanning of one line shown in FIG.
6, a start pulse signal 61 to be applied to 6, a drive pulse 62 for reading the signals of each photoelectric conversion element 12 and the bias light photoelectric conversion element 15, and sampling pulses 64 and 65 to be applied to the differential compensation circuit 18, respectively. Feeding the circuit. Further, the driving ICs 16 are connected to each other, and the driving ICs 16 of the next stage are sequentially operated in response to the driving completion signal of the driving ICs 16 of the preceding stage.

【0013】次に、差動補償回路18の回路構成につい
て図5を参照しながら説明する。差動補償回路18は、
電流増幅用アンプ51と、該アンプ51の出力を2系統
に分割しその一方に接続された演算回路52と、該演算
回路52に接続されたサンプルホールド回路53、前記
電流増幅用アンプ51の出力の他の系統に接続されたサ
ンプルホールド回路54と、各サンプルホールド回路5
3,54の出力を入力とする差動増幅用アンプ55とか
ら構成されている。演算回路52は、電流増幅用アンプ
51からの出力のうち各バイアス光用光電変換素子15
からのバイアス光信号を選択して積算した後、バイアス
光用光電変換素子15の数で割って平均値を算出して出
力するよう構成されている。各サンプルホールド回路5
3,54は、電荷蓄積用コンデンサCとサンプリングパ
ルス64またはサンプリングパルス65により導通状態
となるトランジスタTから構成されている。サンプルホ
ールド回路53においては、光電変換素子12の駆動時
に対応して「Hレベル」となるサンプリングパルス65
により光電変換素子12からの信号を保持する。また、
サンプルホールド回路53においては、バイアス光用光
電変換素子15の駆動時に対応して「Hレベル」となる
サンプリングパルス64によりバイアス光用光電変換素
子15からの信号を保持する。差動増幅用アンプ55
は、サンプルホールド回路53,54から出力される電
圧値の差を出力する。
Next, the circuit configuration of the differential compensation circuit 18 will be described with reference to FIG. The differential compensation circuit 18 is
A current amplification amplifier 51, an output of the amplifier 51 is divided into two systems, an arithmetic circuit 52 connected to one of them, a sample hold circuit 53 connected to the arithmetic circuit 52, and an output of the current amplification amplifier 51. Sample and hold circuit 54 connected to another system of
It is composed of a differential amplification amplifier 55 which receives the outputs of 3, 54 as inputs. The arithmetic circuit 52 uses the photoelectric conversion elements 15 for bias light among the outputs from the current amplification amplifier 51.
After selecting and integrating the bias light signals from the above, the bias light signals are divided by the number of the bias light photoelectric conversion elements 15 to calculate and output the average value. Each sample hold circuit 5
Reference numerals 3 and 54 are composed of a charge storage capacitor C and a transistor T which is rendered conductive by a sampling pulse 64 or a sampling pulse 65. In the sample hold circuit 53, the sampling pulse 65 which becomes “H level” in correspondence with the driving of the photoelectric conversion element 12.
Thus, the signal from the photoelectric conversion element 12 is held. Also,
In the sample hold circuit 53, the signal from the bias light photoelectric conversion element 15 is held by the sampling pulse 64 which becomes “H level” when the bias light photoelectric conversion element 15 is driven. Amplifier 55 for differential amplification
Outputs the difference between the voltage values output from the sample hold circuits 53 and 54.

【0014】上記固体撮像装置の原稿読み取り動作につ
いて、図1,図4,図5及び図6を参照しながら説明す
る。原稿照明用光源32及びバイアス照明用光源30を
点灯することにより、光電変換素子12には上方より原
稿面33からの反射光及び下方よりバイアス光が、バイ
アス光用光電変換素子15には遮光膜14が形成されて
いるため下方よりバイアス光のみが入射する。一方、駆
動回路19からのスタートパルス61が駆動用IC16
に印加されることにより駆動用IC16の各パッド16
aの右側から左側方向に順次パルスがシフトされて出力
され、光電変換素子12及びバイアス光用光電変換素子
15から成るセンサアレイ13の各フォトダイオードP
Dに駆動パルス62による電圧印加で電荷が蓄積されて
リセット状態となっている。この状態で光電変換素子1
2に原稿画像情報を含んだ反射光及びバイアス光が照射
すると入射光量に応じて蓄積電荷が放電し、また、バイ
アス光用光電変換素子15においてはバイアス光により
蓄積電荷が放電する。
The document reading operation of the solid-state image pickup device will be described with reference to FIGS. 1, 4, 5, and 6. By turning on the original illumination light source 32 and the bias illumination light source 30, the photoelectric conversion element 12 receives reflected light from the original surface 33 from above and bias light from below, and the photoelectric conversion element 15 for bias light has a light-shielding film. Since 14 is formed, only bias light enters from below. On the other hand, the start pulse 61 from the drive circuit 19 causes the drive IC 16
Applied to each pad 16 of the driving IC 16
Pulses are sequentially shifted and output from the right side to the left side of a, and each photodiode P of the sensor array 13 including the photoelectric conversion element 12 and the bias light photoelectric conversion element 15 is output.
The charge is accumulated in D by the voltage application by the drive pulse 62, and the reset state is established. In this state, the photoelectric conversion element 1
When the reflected light including the original image information and the bias light are irradiated on the light source 2, the accumulated charges are discharged according to the amount of incident light, and the accumulated charges are discharged by the bias light in the bias light photoelectric conversion element 15.

【0015】この状態において、光電変換素子12及び
バイアス光用光電変換素子15のブロッキングダイオー
ドBD側に各駆動信号線24を介して駆動用IC16か
ら駆動パルス62が図の右側から左側方向の順に各素子
に印加されると、各光電変換素子12において放電量に
応じて充電されることにより読取信号線23に電流が流
れる。この動作が各素子について行なわれ、差動補償回
路18にバイアス光信号を先頭とした時系列的信号63
が入力される。流れ込んだ電流は電流増幅用アンプ51
により増幅され、2系統に分割されて演算回路52及び
サンプルホールド回路54にそれぞれ入力される。演算
回路52においては、時系列信号の先頭数ビット(本実
施例では4個)のバイアス光信号出力のみを取り込み、
これらを積算した後、1ビットについての平均値を算出
して出力する。このバイアス光信号平均値は、サンプル
ホールド回路53に入力され、トタンジスタのゲートに
駆動回路19からのサンプリングパルス64が印加され
ることにより、前記バイアス光成分平均値に対応する電
流をコンデンサCに流し、バイアス光信号電圧として保
持する。また、サンプルホールド回路54においては、
トタンジスタTのゲートに駆動回路19からのサンプリ
ングパルス65が印加されることにより、光電変換素子
12からの反射光信号に対応するバイアス光成分を含ん
だ電流をコンデンサCに流し、実信号電圧として保持す
る。差動補償回路55では、各コンデンサCからの電圧
を入力し、両電圧の差を出力することにより実信号電圧
からバイアス信号電圧を差引いた正味の画像情報信号に
対応する画像信号66を出力する。この画像信号は、差
動補償回路55の後段に接続されたA/D変換器(図示
せず)によりディジタル処理がなされる。
In this state, drive pulses 62 from the drive IC 16 to the blocking diode BD side of the photoelectric conversion element 12 and the bias light photoelectric conversion element 15 via the drive signal lines 24 are arranged in this order from the right side to the left side in the drawing. When applied to the element, each photoelectric conversion element 12 is charged according to the amount of discharge, so that a current flows through the read signal line 23. This operation is performed for each element, and the differential compensation circuit 18 is provided with a time-series signal 63 with the bias optical signal at the head.
Is entered. The current that flows is the amplifier 51 for current amplification.
The signal is amplified by, and divided into two systems and input to the arithmetic circuit 52 and the sample hold circuit 54, respectively. In the arithmetic circuit 52, only the first few bits (four in this embodiment) of the bias optical signal output of the time series signal are fetched,
After integrating these, an average value for 1 bit is calculated and output. This bias light signal average value is input to the sample hold circuit 53, and the sampling pulse 64 from the drive circuit 19 is applied to the gate of the transistor, so that a current corresponding to the bias light component average value is passed through the capacitor C. , As the bias optical signal voltage. Further, in the sample hold circuit 54,
By applying the sampling pulse 65 from the drive circuit 19 to the gate of the transistor T, a current containing a bias light component corresponding to the reflected light signal from the photoelectric conversion element 12 is passed through the capacitor C and held as an actual signal voltage. To do. In the differential compensation circuit 55, the voltage from each capacitor C is input, and the difference between both voltages is output to output the image signal 66 corresponding to the net image information signal obtained by subtracting the bias signal voltage from the actual signal voltage. .. This image signal is digitally processed by an A / D converter (not shown) connected to the subsequent stage of the differential compensation circuit 55.

【0016】本実施例によれば、ディジタル信号に変換
する前にバイアス光信号成分の補正を行なうため、A/
D変換器の分解能レベルを全て原稿反射光成分に割当て
ることができ、分解能レベルを増加させて原稿画像信号
の階調再現性の向上を図ることができる。また、バイア
ス照明用光源30によるバイアス光の光量に変動が生じ
ても、読み取りサイクルの1ライン毎にバイアス光用光
電変換素子15で得られるバイアス光信号成分をサンプ
ルホールド回路53で保持して光電変換素子12の出力
を補正するので、各ラインについて原稿画像情報に忠実
な画像信号を得ることができる。
According to this embodiment, since the bias optical signal component is corrected before conversion into a digital signal, A / A
All the resolution levels of the D converter can be assigned to the reflected light components of the original, and the resolution levels can be increased to improve the gradation reproducibility of the original image signal. Even if the amount of bias light from the bias illumination light source 30 changes, the bias light signal component obtained by the bias light photoelectric conversion element 15 is held in the sample hold circuit 53 for each line of the reading cycle, and photoelectric conversion is performed. Since the output of the conversion element 12 is corrected, an image signal faithful to the original image information can be obtained for each line.

【0017】図7及び図8は、本発明をカラー画像読み
取り可能なマトリックス駆動型の固体撮像装置に適用し
た例を示している。図中、図1及び図2と同一構成をと
る部分については符号を付している。以下、図1及び図
2の実施例と構成が異なる部分を中心に説明する。この
実施例の固体撮像装置では、センサアレイ13を複数の
ブロックに分割し、各ブロック内の光電変換素子12を
各駆動用IC16(SR1〜SR4)に接続し、この各
駆動用IC16を駆動回路19により選択的に動作させ
るマトリックス方式で駆動を行なう。マトリックス駆動
の場合、第1の実施例のように光電変換素子12とバイ
アス光用光電変換素子15とを一列に配列してバイアス
光用光電変換素子15を各ブロックのセンサアレイの端
部に配置すると、一次元センサとして読み取り不可能な
部分が生じるため、図7に示すように、各ブロックにお
いて数個(図では2個)のバイアス光用光電変換素子1
5を光電変換素子12に対し副走査方向にずらして2次
元的に配置している。バイアス光用光電変換素子15及
び光電変換素子12と駆動用IC16との接続は、第1
の実施例と同様に、バイアス光用光電変換素子15、光
電変換素子12の順に時系列的に信号が読み取り可能な
よう接続されている。具体的には、各ブロックの右端の
光電変換素子12を各駆動用IC16の右側から3ビッ
ト目以降に接続し、右端の光電変換素子12に対して副
走査方向にずれたバイアス光用光電変換素子15を駆動
用IC16の2ビット目に駆動信号線24aにより接続
している。また、右から2ビット目の光電変換素子12
に対して副走査方向にずれたバイアス光用光電変換素子
15は、駆動用IC16の右端ビットに、前記駆動信号
線24aのブロック外側に配設した駆動信号線24bに
より接続している。各ブロックの共通信号線27は、ア
ナログマルチプレクサ23bを介して読取信号線23に
接続され、アナログマルチプレクサ23bの制御により
一のブロックの共通信号線27を読取信号線23に選択
的に接続させるように構成している。また、光電変換素
子12上には、R(赤),G(緑),B(青)のフィル
タ40を周期的に配置することにより、カラー画像の読
み取りを可能としている。
FIGS. 7 and 8 show an example in which the present invention is applied to a matrix drive type solid-state image pickup device capable of reading a color image. In the figure, parts having the same configurations as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by reference numerals. Hereinafter, a description will be given focusing on the parts different in configuration from the embodiment of FIGS. 1 and 2. In the solid-state imaging device of this embodiment, the sensor array 13 is divided into a plurality of blocks, the photoelectric conversion elements 12 in each block are connected to each driving IC 16 (SR1 to SR4), and each driving IC 16 is driven by a driving circuit. The driving is performed by the matrix method of selectively operating 19. In the case of matrix driving, the photoelectric conversion elements 12 and the bias light photoelectric conversion elements 15 are arranged in a line as in the first embodiment, and the bias light photoelectric conversion elements 15 are arranged at the ends of the sensor array of each block. Then, since there is an unreadable portion as the one-dimensional sensor, as shown in FIG. 7, several (two in the figure) bias light photoelectric conversion elements 1 are provided in each block.
5 is arranged two-dimensionally by being shifted in the sub-scanning direction with respect to the photoelectric conversion element 12. The connection between the bias light photoelectric conversion element 15 and the photoelectric conversion element 12 and the driving IC 16 is the first
Similar to the embodiment, the bias light photoelectric conversion element 15 and the photoelectric conversion element 12 are connected in this order so that signals can be read in time series. Specifically, the photoelectric conversion element 12 at the right end of each block is connected to the third and subsequent bits from the right side of each driving IC 16, and the photoelectric conversion element for bias light is displaced from the photoelectric conversion element 12 at the right end in the sub-scanning direction. The element 15 is connected to the second bit of the driving IC 16 by the driving signal line 24a. In addition, the photoelectric conversion element 12 of the second bit from the right
On the other hand, the bias light photoelectric conversion element 15 deviated in the sub-scanning direction is connected to the right end bit of the driving IC 16 by a drive signal line 24b arranged outside the block of the drive signal line 24a. The common signal line 27 of each block is connected to the read signal line 23 via the analog multiplexer 23b, and the common signal line 27 of one block is selectively connected to the read signal line 23 under the control of the analog multiplexer 23b. I am configuring. Further, by arranging R (red), G (green), and B (blue) filters 40 on the photoelectric conversion element 12 periodically, a color image can be read.

【0018】この実施例によれば、ブロック毎に先ずバ
イアス光用光電変換素子15からバイアス信号成分を読
み出し、第1の実施例と同様に差動補償回路18により
差動補償を行なうので、ブロック毎にバイアス信号成分
をサンプリングして光電変換素子12の出力を補正する
ことができ、各ブロックについて原稿画像情報に忠実な
画像信号を得ることができる。
According to this embodiment, the bias signal component is first read from the bias light photoelectric conversion element 15 for each block, and differential compensation is performed by the differential compensation circuit 18 as in the first embodiment. The output of the photoelectric conversion element 12 can be corrected by sampling the bias signal component every time, and an image signal faithful to the original image information can be obtained for each block.

【0019】上述した各実施例においては、光電変換素
子12及びバイアス光用光電変換素子15を2つのフォ
トダイードを対向した配置したセンサで構成したが、原
稿面からの反射光に応じた電荷を蓄積し、時系列的に出
力するような受光素子、例えば一定電圧によって逆バイ
アスされたフォトダイオードをアレイ状に配置して成る
薄膜サンドイッチ構造のセンサにも適用することができ
る。
In each of the above-mentioned embodiments, the photoelectric conversion element 12 and the bias light photoelectric conversion element 15 are constituted by the sensor in which two photodiodes are arranged so as to face each other. However, charges corresponding to the reflected light from the document surface are accumulated. However, it can also be applied to a sensor having a thin film sandwich structure in which light receiving elements for outputting in time series, for example, photodiodes reverse-biased by a constant voltage are arranged in an array.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明によれば、バイアス光用光電変換
素子からのバイアス光信号出力及び光電変換素子からの
信号出力を駆動回路により1ラインの時系列信号として
出力させ、バイアス光信号出力を保持回路でサンプリン
グし、前記信号出力との差動補償を取って信号出力の補
正を行なうので、ライン毎にバイアス光信号出力をサン
プルして差動補償を行なうことができ、バイアス光信号
成分をリアルタイムで補正可能とすることにより、原稿
画像に忠実な画像信号を得ることができる。また、バイ
アス光信号成分をリアルタイムで補正可能とするので、
ディジタル信号に変換する前にバイアス光信号成分の補
正を行なことができ、ディジタル処理におけるA/D変
換器の分解能レベルを全て原稿反射光成分に割当てるこ
とにより分解能レベルを増加させ、原稿画像信号の階調
再現性の向上を図ることができる。
According to the present invention, the bias optical signal output from the bias light photoelectric conversion element and the signal output from the photoelectric conversion element are output as a time-series signal of one line by the drive circuit, and the bias optical signal output is obtained. Since the signal output is corrected by sampling the holding circuit and performing differential compensation with the signal output, the bias optical signal output can be sampled for each line to perform differential compensation, and the bias optical signal component By enabling correction in real time, an image signal faithful to the original image can be obtained. Also, since the bias optical signal component can be corrected in real time,
The bias light signal component can be corrected before conversion into a digital signal, and the resolution level is increased by allocating all the resolution levels of the A / D converter in digital processing to the reflected light component of the original, thereby increasing the resolution of the original image signal. It is possible to improve the gradation reproducibility.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の固体撮像装置の一実施例を示す平面
説明図である。
FIG. 1 is an explanatory plan view showing an embodiment of a solid-state imaging device of the present invention.

【図2】 図1のA−A´線断面説明図である。FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view taken along the line AA ′ of FIG.

【図3】 (a)は光電変換素子の平面説明図、(b)
は(a)のB−B´線断面説明図である。
FIG. 3A is a plan view of a photoelectric conversion element, and FIG.
FIG. 7A is a sectional view taken along line BB ′ of FIG.

【図4】 固体撮像装置の簡易等価回路図である。FIG. 4 is a simplified equivalent circuit diagram of the solid-state imaging device.

【図5】 差動補償回路の簡易等価回路図である。FIG. 5 is a simplified equivalent circuit diagram of a differential compensation circuit.

【図6】 固体撮像装置の読み取り動作を説明するため
のタイミングチャート図である。
FIG. 6 is a timing chart diagram for explaining a reading operation of the solid-state imaging device.

【図7】 他の実施例を示す固体撮像装置の平面説明図
である。
FIG. 7 is an explanatory plan view of a solid-state imaging device according to another embodiment.

【図8】 図7のC−C´線断面説明図である。8 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 7.

【図9】 バイアス光を使用したイメージセンサの従来
例を示す断面説明図である。
FIG. 9 is a cross-sectional explanatory view showing a conventional example of an image sensor using bias light.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…絶縁性透明基板、 12…光電変換素子、 12
a…金属電極、 12b…光電変換層、 12c…透明
電極、 13…センサアレイ、 14…遮光膜、 15
…バイアス光用光電変換素子、 16…駆動用IC、
18…差動補償回路、 19…駆動回路、 30…バイ
アス照明用光源、 32…原稿照明用光源、 33…原
稿面
11 ... Insulating transparent substrate, 12 ... Photoelectric conversion element, 12
a ... Metal electrode, 12b ... Photoelectric conversion layer, 12c ... Transparent electrode, 13 ... Sensor array, 14 ... Light-shielding film, 15
... Bias light photoelectric conversion element, 16 ... Driving IC,
18 ... Differential compensation circuit, 19 ... Driving circuit, 30 ... Bias illumination light source, 32 ... Original illumination light source, 33 ... Original surface

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原稿面からの反射光を受光するため透明
絶縁基板上に形成された光電変換素子と、該光電変換素
子にバイアス光を照射する光源手段とを具備する固体撮
像装置において、前記光電変換素子近傍位置に形成され
前記反射光に対して遮光するとともに前記バイアス光の
みを受光するバイアス光用光電変換素子と、該バイアス
光用光電変換素子からのバイアス光信号出力、前記光電
変換素子からの反射光信号出力の順に時系列的に出力さ
せる駆動回路と、各信号をそれぞれ別個にサンプリング
する保持回路と、保持された反射光信号出力とバイアス
光信号出力との差を出力する差動補償手段と、を具備し
たことを特徴とする固体撮像装置。
1. A solid-state imaging device comprising: a photoelectric conversion element formed on a transparent insulating substrate for receiving reflected light from a document surface; and light source means for irradiating the photoelectric conversion element with bias light. A photoelectric conversion element for bias light, which is formed in the vicinity of the photoelectric conversion element and shields the reflected light and receives only the bias light, a bias optical signal output from the photoelectric conversion element for the bias light, and the photoelectric conversion element Drive circuit for outputting the reflected light signal in the order of the reflected light signal output, a holding circuit for sampling each signal separately, and a differential circuit for outputting the difference between the held reflected light signal output and the bias light signal output. A solid-state imaging device comprising: a compensating unit.
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