JPH0536971A

JPH0536971A - Ｃｃｄラインセンサ

Info

Publication number: JPH0536971A
Application number: JP3214713A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Nishihata; 俊彦西端
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1991-07-31
Filing date: 1991-07-31
Publication date: 1993-02-12

Abstract

(57)【要約】【目的】受光用フォトダイオードアレイに入射される
光学的情報を全て受光し、電気的に調整することなく、
良好な並列出力を可能とする。【構成】本発明のＣＣＤラインセンサは、第１，第
２，第３，…の各ブロックに分割されている。そして、
第１のブロックの受光用フォトダイオード群１ｄと、第
２のブロックの受光用フォトダイオード群１ｅ及び第３
のブロックの受光用フォトダイオード群１ｆとをそれぞ
れ、受光用フォトダイオードの間隔が変わらないように
して取付けると共に、ＣＣＤ転送部３ｄ〜３ｆに対して
各受光用フォトダイオード群１ｄ〜１ｆとは反対側側面
に暗標準となる黒基準用フォトダイオードOB１ｄ〜OB４
ｄ，OB１ｅ〜OB４ｅ，OB１ｆ〜OB４ｆを取付けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学像の読取りに使用
されるＣＣＤラインセンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のＣＣＤラインセンサの構成を図面
と共に説明する。図５は、従来のＣＣＤラインセンサの
構成を示す図である。受光用フォトダイオードＦ１，Ｆ
２，…からなる受光用フォトダイオードアレイ１は、各
受光用フォトダイオードＦ１，Ｆ２，…に入射される光
を電荷に変えて蓄積する。このそれぞれの電荷は、トラ
ンスファーゲート２を介してＣＣＤ転送部３に供給され
る。そして、ＣＣＤ転送部３に供給されるクロック信号
（図示せず）に従って各受光用フォトダイオードＦ１，
Ｆ２，…からの電荷がＦ５→Ｆ４→Ｆ３…の順番に順次
転送されて出力端子４より出力される。また、オプティ
カルブラック（黒基準用フォトダイオード）OB１〜OB３
は、それぞれ光が入射しないように表面にアルミ等でで
きた遮光膜が設けられた受光用フォトダイオードであ
り、図６に示すように、受光用フォトダイオードアレイ
１の出力信号の暗標準となる信号を発生するものであ
る。そして、受光用フォトダイオードアレイ１の出力信
号と、オプティカルブラックOB１〜OB３の出力信号との
差（図中斜線部）が各受光用フォトダイオードＦ１，Ｆ
２，…に入射した光の光量となって、出力端子４より出
力されることになる。この様に、オプティカルブラック
OB１〜OB３は、受光用フォトダイオードアレイ１の出力
信号から光学的に意味のある部分を分離するための基準
（暗標準）として使用されている。

【０００３】また、図７には、全体を複数のブロックに
分割した各ブロックから並列出力することによって、同
じクロック周波数でも高速に読み出すことができるよう
にしたＣＣＤラインセンサの構成を示す。同図におい
て、受光用フォトダイオードＦ１ａ，Ｆ２ａ，…からな
る受光用フォトダイオード群１ａは、各受光用フォトダ
イオードＦ１ａ，Ｆ２ａ，…に入射される光を電荷に変
えて蓄積する。そして、それぞれの電荷は、トランスフ
ァーゲート２ａを介してＣＣＤ転送部３ａに供給され、
供給されるクロックによって順次転送されて出力端子４
ａより出力される。また、受光用フォトダイオードＦ１
ｂ，Ｆ２ｂ，…からなる受光用フォトダイオード群１ｂ
は、各受光用フォトダイオードＦ１ａ，Ｆ２ａ，…に入
射される光を電荷に変えて蓄積する。このそれぞれの電
荷は、トランスファーゲート２ｂを介してＣＣＤ転送部
３ｂに供給され、供給されるクロックによって順次転送
されて出力端子４ｂより出力される。同様に、受光用フ
ォトダイオードＦ１ｃ，Ｆ２ｃ，…からなる受光用フォ
トダイオード群１ｃは、入射される光を電荷に変えて蓄
積し、このそれぞれの電荷は、トランスファーゲート２
ｃを介してＣＣＤ転送部３ｃに供給され、供給されるク
ロックによって順次転送されて出力端子４ｃより出力さ
れる。そして、各受光用フォトダイオード群１ａ〜１ｃ
は、それぞれの継ぎ目のところで受光用フォトダイオー
ドの間隔が変らないように一列に並べて取付けられ、受
光用フォトダイオードアレイとして動作している。この
ＣＣＤラインセンサは、受光用フォトダイオードアレイ
を複数のブロックに分割して、各受光用フォトダイオー
ド群１ａ〜１ｃごとにトランスファーゲート２ａ〜２
ｃ、ＣＣＤ転送部３ａ〜３ｃ及び出力端子４ａ〜４ｃを
設けているので、各出力端子４ａ〜４ｃからそれぞれ各
受光用フォトダイオード群１ａ〜１ｃの出力信号が同時
に得られるので、同じクロック周波数でも図５に示した
ＣＣＤラインセンサに比べて高速に読み出すことができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図７に示すような複数
個の受光用フォトダイオード群１ａ〜１ｃを直列に並べ
たＣＣＤラインセンサでは、オプチカルブラックに相当
する部分がないため、出力端子４ａ〜４ｃからの出力信
号を複雑な回路により電気的に調整しなければ、良好な
光学像を得ることができなかった。そこで、図５に示し
たＣＣＤラインセンサと同じ構造のブロックを図７のよ
うに複数個直列に並べて並列出力する構成にしようとす
ると、受光用フォトダイオードアレイの途中にオプティ
カルブラックOB１〜OB３が挿入されることになるので、
このオプティカルブラックOB１〜OB３の存在する部分に
入射される光学的情報を得ることができず、最終的に合
成される光学像に歪みや抜けが生じてしまうという問題
があった。また、装置の小型軽量化、高速化に伴い、小
さく、かつ高速に読出しのできるＣＣＤラインセンサが
必要であった。

【０００５】そこで本発明は、ＣＣＤ転送部の両側側面
にフォトダイオードアレイを設ける構造もしくは、継ぎ
目のところでも受光用フォトダイオードの取付けピッチ
が同じになるように複数個の受光用フォトダイオード群
を取付けると共に黒基準用フォトダイオードをそれぞれ
のブロックごとに取付けた構造のＣＣＤラインセンサを
提供することにより上記課題を解決することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、フォトダイオードが一定間隔で一列に並
べて取付けられたフォトダイオードアレイと、このフォ
トダイオードアレイの電荷を出力するトランスファーゲ
ートと、このトランスファーゲートから供給される電荷
を出力端子に転送するＣＣＤ転送部とからなるＣＣＤラ
インセンサにおいて、前記フォトダイオードアレイを前
記ＣＣＤ転送部の両側側面に設けたことを特徴とするＣ
ＣＤラインセンサ、もしくは、受光用フォトダイオード
が一定間隔で一列に並べて取付けられた受光用フォトダ
イオード群と、この受光用フォトダイオード群の電荷を
出力するトランスファーゲートと、このトランスファー
ゲートから供給される電荷を出力端子に転送するＣＣＤ
転送部とからなるブロックが複数設けられ、この各ブロ
ックの前記受光用フォトダイオード群が前記一定間隔で
一列に並ぶように前記各ブロックが取付けられたＣＣＤ
ラインセンサにおいて、前記各ブロックの前記ＣＣＤ転
送部の前記受光用フォトダイオード群とは、反対側側面
に前記受光用フォトダイオードの暗標準となる黒基準用
フォトダイオードをそれぞれ設けたことを特徴とするＣ
ＣＤラインセンサＣＣＤラインセンサを提供しようとす
るものである。

【０００７】

【実施例】本発明のＣＣＤラインセンサの第１の実施例
を図１と共に説明する。同図に示すＣＣＤラインセンサ
は、ＣＣＤ転送部８ａの一方の側面に受光用フォトダイ
オードまたはオプティカルブラック（黒基準用フォトダ
イオード）であるフォトダイオードＰ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ
３ａ，…からなるフォトダイオードアレイ６ａが、トラ
ンスファーゲート７ａを介して設けられ、他方の側面に
は、フォトダイオードＰ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂ，…から
なるフォトダイオードアレイ６ｂがトランスファーゲー
ト７ｂを介してそれぞれ設けられている。また、フォト
ダイオードＰ１ａとフォトダイオードＰ１ｂとは、ＣＣ
Ｄ転送部８ａ内の同じ電極に接続されており、同様に、
フォトダイオードＰ２ａとＰ２ｂ、Ｐ３ａとＰ３ｂ、…
もそれぞれＣＣＤ転送部８ａ内の同じ電極に接続されて
いる。そして、トランスファーゲート７ａ，７ｂのスイ
ッチングのタイミングをＣＣＤ転送部８ａに供給される
図示せぬクロックに同期させると共に、スイッチングの
方法を変化させることにより、フォトダイオードアレイ
６ａ，６ｂの電荷は、ＣＣＤ転送部８ａを順次転送され
て混合、シリーズまたは交互のいずれかの形態で出力端
子９ａより出力される。

【０００８】この出力形態で、フォトダイオードアレイ
６ａ，６ｂの電荷を混合して出力したい場合には、トラ
ンスファーゲート７ａ，７ｂを同時あるいは常に接続状
態にすることにより、フォトダイオードＰ１ａの電荷a1
とフォトダイオードＰ１ｂの電荷b1が混合され、さらに
フォトダイオードＰ２ａとＰ２ｂ、Ｐ３ａとＰ３ｂ、…
の電荷もそれぞれ混合されて出力するので、出力端子９
ａからは、a1＋b1，a2＋b2，a3＋b3，…と順次出力する
ことができる。また、フォトダイオードアレイ６ａ，６
ｂの電荷をシリーズで出力したい場合には、まず、トラ
ンスファーゲート７ａを接続状態にして、a1，a2，a3，
…と順次出力し、次に、トランスファーゲート７ｂを接
続状態にすることにより、b1，b2，b3，…と順次出力す
ることができる。そして、フォトダイオードアレイ６
ａ，６ｂの電荷を交互に出力したい場合には、ＣＣＤ転
送部８ａ内のゲートのピッチを２倍にし、各フォトダイ
オード間にもゲート電極を設けておき、クロックの半分
の周期でトランスファーゲート７ａ，７ｂを交互に接続
することにより、a1，b1，a2，b2，a3，b3，…と順次出
力することができる。

【０００９】次に、本発明のＣＣＤラインセンサの第２
の実施例を図２と共に説明する。同図に示すＣＣＤライ
ンセンサは、ＣＣＤ転送部８ｃの一方の側面に受光用フ
ォトダイオードまたはオプティカルブラック（黒基準用
フォトダイオード）であるフォトダイオードＰ１ｃ，Ｐ
２ｃ，Ｐ３ｃ，…からなるフォトダイオードアレイ６ｃ
がトランスファーゲート７ｃを介して設けられ、他方の
側面には、フォトダイオードＰ１ｄ，Ｐ２ｄ，Ｐ３ｄ，
…からなるフォトダイオードアレイ６ｄがトランスファ
ーゲート７ｄを介してそれぞれ設けられている。また、
フォトダイオードＰ１ｃとフォトダイオードＰ１ｄは、
ＣＣＤ転送部８ｃ内の隣同志の電極に接続されており、
以下順に、フォトダイオードＰ２ｃ、Ｐ２ｄ、Ｐ３ｃ、
Ｐ３ｄ、…の順に、交互に隣の電極に接続されている。
そして、トランスファーゲート７ｃ，７ｄのスイッチン
グのタイミングをＣＣＤ転送部８ｃに供給される図示せ
ぬクロックに同期させると共に、スイッチングの方法を
変化させることにより、フォトダイオードアレイ６ｃ，
６ｄの電荷は、ＣＣＤ転送部８ｃを順次転送されて混
合、シリーズ、または交互のいずれかの形態で出力端子
９ｃより出力される。

【００１０】この出力形態で、フォトダイオードアレイ
６ｃ，６ｄの電荷を混合して出力したい場合には、ま
ず、トランスファーゲート７ｄを接続状態にし、次のク
ロックでトランスファーゲート７ｃを接続状態にするこ
とにより、フォトダイオードＰ１ｃの電荷c1にフォトダ
イオードＰ１ｄの電荷d1が混合され、フォトダイオード
Ｐ２ｃとＰ２ｄ、Ｐ３ｃとＰ３ｄ、…の電荷もそれぞれ
混合されて出力するので、出力端子９ｃからは、c1＋d
1，c2＋d2，c3＋d3，…と順次出力することができる。
また、フォトダイオードアレイ６ｃ，６ｄの電荷をシリ
ーズで出力したい場合には、まず、トランスファーゲー
ト７ｃを接続状態にして、c1，c2，c3，…と順次出力
し、次に、トランスファーゲート７ｄを接続状態にする
ことにより、d1，d2，d3，…と順次出力することができ
る。そして、フォトダイオードアレイ６ｃ，６ｄの電荷
を交互に出力したい場合には、トランスファーゲート７
ｃ，７ｄを同時あるいは常に接続状態にすることによ
り、c1，d1，c2，d2，c3，d3，…と順次出力することが
できる。この第１，第２の実施例は共に、２本の画素列
をほぼ同時に読み出すことができ、高速処理が可能とな
る。また、これらは、共に、１つのＣＣＤ転送部に対し
て２つのフォトダイオードアレイを有しているので、２
つのＣＣＤラインセンサを用いる場合に比べて、小スペ
ースで済み、実質的に小形化したのと同等の効果が得ら
れる。また、以下に説明する第３，第４の実施例は、上
記した第１の実施例を複数のブロックに分割し、各ブロ
ックにおいて、一方の側のフォトダイオードアレイを受
光用フォトダイオードアレイとし、他方の側のフォトダ
イオードアレイを黒基準用フォトダイオードとして、こ
の黒基準用フォトダイオードを出力端子側に並べて取付
けたものである。

【００１１】まず、本発明のＣＣＤラインセンサの第３
の実施例を図３と共に説明する。同図に示すＣＣＤライ
ンセンサは、第１，第２，第３，…の各ブロックに分割
されており、第１のブロックは、ＣＣＤ転送部３ｄの一
方の側にトランスファーゲート５ｄによって接続された
オプティカルブラックOB１ｄ〜OB４ｄと、このＣＣＤ転
送部３ｄを挟んで他方の側にトランスファーゲート２ｄ
によって接続された受光用フォトダイオードＦ１ｄ，Ｆ
２ｄ，…からなる受光用フォトダイオード群１ｄとＣＣ
Ｄ転送部３ｄと出力端子４ｄとで構成され、この受光用
フォトダイオード群１ｄの各受光用フォトダイオードＦ
１ｄ，Ｆ２ｄ，…に入射される光が電荷に変えられて、
トランスファーゲート２ｄを介してＣＣＤ転送部３ｄに
供給されると共に、暗標準として使用されるオプティカ
ルブラックOB１ｄ〜OB４ｄからの信号もトランスファー
ゲート５ｄを介してＣＣＤ転送部３ｄに供給される。そ
して、ＣＣＤ転送部３ｄに供給された各信号は、供給さ
れる図示せぬクロックによって順次転送されて出力端子
４ｄより出力される。また、この第１のブロックと同一
構成の第２のブロックが、このブロックの受光用フォト
ダイオード群１ｅが第１のブロックの受光用フォトダイ
オード群１ｄと受光用フォトダイオードの取付けピッチ
が同じになるように直列に取付けられており、この第２
のブロックの出力信号は、第１のブロックに供給される
クロックと同一クロックにより第１のブロックと同時に
出力端子４ｅより出力される。さらに、この第２のブロ
ックと直列に同様の構成を有する第３のブロックが接続
されており、この第３のブロックの出力信号は、第１，
第２のブロックに供給されるクロックと同一クロックに
より第１，第２のブロックと同時に出力端子４ｆより出
力される（なお、第４以降のブロックを接続する場合も
同様である）。

【００１２】このように本実施例では、第１のブロック
の受光用フォトダイオード群１ｄと、第２のブロックの
受光用フォトダイオード群１ｅ及び第３のブロックの受
光用フォトダイオード群１ｆとをそれぞれ、受光用フォ
トダイオードの間隔が変わらないようにして取付けると
共に、ＣＣＤ転送部３ｄ〜３ｆに対して各受光用フォト
ダイオード群１ｄ〜１ｆとは反対側側面に暗標準となる
オプティカルブラックOB１ｄ〜OB４ｄ，OB１ｅ〜OB４
ｅ，OB１ｆ〜OB４ｆを取付けたので、受光用フォトダイ
オードアレイに入射される光学的情報を全て受光するこ
とができ、最終的に合成される光学像に歪みや抜けが生
じることなく並列の高速出力が可能となる。また、各ブ
ロック毎にオプティカルブラックを有しているので、複
雑な回路により電気的に調整することなく、良好な出力
が得られる。

【００１３】次に、本発明の第４の実施例を図４と共に
説明する。同図は、第４の実施例における第１のブロッ
クと第２のブロックとの継ぎ目を拡大した図である。第
１のブロックは、ＣＣＤ転送部３ｇの左端に図示せぬ出
力端子が設けられており、このＣＣＤ転送部３ｇの図中
上側の出力端子付近にトランスファーゲートを介してオ
プティカルブラック（図示せぬ）が設けられている。そ
して、ＣＣＤ転送部３ｇの図中下側には、受光用フォト
ダイオード…，Ｆ（ｍ−１）ｇ，Ｆｍｇからなる受光用
フォトダイオード群１ｇがトランスファーゲート２ｇを
介して設けられている。また、第２のブロックは、ＣＣ
Ｄ転送部３ｈの左端に出力端子４ｈが設けられており、
このＣＣＤ転送部３ｈの図中下側の出力端子４ｈ付近に
トランスファーゲート５ｈを介してオプティカルブラッ
クOB１ｈ〜OB３ｈが設けられている。そして、ＣＣＤ転
送部３ｇの図中上側には、受光用フォトダイオードＦ１
ｈ，ｆ２ｈ，…からなる受光用フォトダイオード群１ｈ
がトランスファーゲート２ｈを介して設けられている。

【００１４】そして、第１のブロックの受光用フォトダ
イオードＦｍｇと第２のブロックの受光用フォトダイオ
ードＦ１ｈとの間隔を他の受光用フォトダイオードとの
間隔と同じにして取付けるために、第１のブロックのＣ
ＣＤ転送部３ｇと第２のブロックのＣＣＤ転送部３ｈの
位置は、受光用フォトダイオード群１ｇ，１ｈを挟んだ
反対側の位置に来るようにして設けられている。さら
に、第３のブロック（図示せず）は、第１のブロックと
同じ構成のものを用い、第４のブロック（図示せず）
は、第２のブロックと同じ構成のものを用いるというよ
うに、奇数番目のブロックと偶数番目のブロックとをそ
れぞれ、第１及び第２のブロックと同様構成のものを用
い、受光用フォトダイオード群が一列になるように奇数
番目のブロックのＣＣＤ転送部と偶数番目のブロックの
ＣＣＤ転送部の位置をそれぞれの受光用フォトダイオー
ド群を挟んで交互に反対側の位置になるよう取付けるこ
とにより、各ブロックごとに並列に高速出力することが
できる。そして、本実施例の場合も第１の実施例の場合
と同様に、最終的に合成される光学像に歪みや抜けが生
じることがなく、複雑な回路により電気的に調整するこ
とも不要である。

【００１５】なお、第３，第４の実施例において、各ブ
ロックに設けられるオプチカルブラックは、３または４
個に限定されるものではなく、幾つであっても良い。そ
して、これらのオプチカルブラックは、出力端子側付近
に設けられているが、出力端子側と反対側でも、その両
方の側に設けても良い。

【００１６】

【発明の効果】本発明のＣＣＤラインセンサは、フォト
ダイオードアレイをＣＣＤ転送部の両側側面に設けたの
で、センサそのものの大きさをあまり変えずに２本の画
素列をほぼ同時に読み出すことができ、結果として、小
スペースとなる。また、複数のブロックに分割されたＣ
ＣＤラインセンサにおいて、各ブロックのＣＣＤ転送部
の受光用フォトダイオード群とは、反対側側面に受光用
フォトダイオードの暗標準となる黒基準用フォトダイオ
ードをそれぞれ設け、この各ブロックの受光用フォトダ
イオード群が一定間隔で一列に並ぶように各ブロックを
取付けたので、受光用フォトダイオードアレイに入射さ
れる光学的情報を全て受光することができ、最終的に合
成される光学像に歪みや抜けが生じることなく並列の高
速出力が可能となる。そして、各ブロック毎に黒基準用
フォトダイオードを有しているので、複雑な回路により
電気的に調整することなく、良好な出力が得られるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＣＣＤラインセンサの第１の実施例を
示す構成図である。

【図２】本発明のＣＣＤラインセンサの第２の実施例を
示す構成図である。

【図３】本発明のＣＣＤラインセンサの第３の実施例を
示す構成図である。

【図４】本発明のＣＣＤラインセンサの第４の実施例を
示す構成図である。

【図５】従来のＣＣＤラインセンサの一例を示す構成図
である。

【図６】ＣＣＤラインセンサの出力信号を示すグラフで
ある。

【図７】従来のＣＣＤラインセンサの他の例を示す構成
図である。

【符号の説明】

１受光用フォトダイオードアレイ１ａ〜１ｈ受光用フォトダイオード群２，２ａ〜２ｈ，５ｄ〜５ｆ，５ｈ，７ａ〜７ｄトラ
ンスファーゲート３，３ａ〜３ｈ，８ａ，８ｃＣＣＤ転送部４，４ａ〜４ｆ，４ｈ，９ａ，９ｃ出力端子６ａ〜６ｄフォトダイオードアレイＦ１，Ｆ２，…，Ｆ１ａ，Ｆ２ａ，…，Ｆ１ｂ，Ｆ２
ｂ，…，Ｆ１ｃ，Ｆ２ｃ，…，Ｆ１ｄ，Ｆ２ｄ，…，Ｆ
１ｅ，Ｆ２ｅ，…，Ｆ１ｆ，Ｆ２ｆ…，Ｆ１ｇ，Ｆ２ｇ
…，Ｆ１ｈ，Ｆ２ｈ，… 受光用フォトダイオード OB１〜OB３，OB１ａ〜OB３ａ，OB１ｂ〜OB３ｂ，OB１ｃ
〜OB３ｃ，OB１ｄ〜OB４ｄ，OB１ｅ〜OB４ｅ，OB１ｆ〜
OB４ｆ，OB１ｈ〜OB３ｈオプティカルブラック（黒基
準用フォトダイオード）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フォトダイオードが一定間隔で一列に並べ
て取付けられたフォトダイオードアレイと、このフォトダイオードアレイの電荷を出力するトランス
ファーゲートと、このトランスファーゲートから供給される電荷を出力端
子に転送するＣＣＤ転送部とからなるＣＣＤラインセン
サにおいて、前記フォトダイオードアレイを前記ＣＣＤ転送部の両側
側面に設けたことを特徴とするＣＣＤラインセンサ。
【請求項２】受光用フォトダイオードが一定間隔で一列
に並べて取付けられた受光用フォトダイオード群と、この受光用フォトダイオード群の電荷を出力するトラン
スファーゲートと、このトランスファーゲートから供給
される電荷を出力端子に転送するＣＣＤ転送部とからな
るブロックが複数設けられ、この各ブロックの前記受光用フォトダイオード群が前記
一定間隔で一列に並ぶように前記各ブロックが取付けら
れたＣＣＤラインセンサにおいて、前記各ブロックの前記ＣＣＤ転送部の前記受光用フォト
ダイオード群とは、反対側側面に前記受光用フォトダイ
オードの暗標準となる黒基準用フォトダイオードをそれ
ぞれ設けたことを特徴とするＣＣＤラインセンサ。