JPH0686006A - イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 読取信号へのクロストークノイズを低減させ
ることによって、Ｓ／Ｎ比が良好で高品質の画像信号を
得ることができるイメージセンサを提供する。 【構成】 イメージセンサ２０は、複数の光電変換素子
Ｐ１〜Ｐｎと、共通信号線ＣＬと、各光電変換素子Ｐ１
〜Ｐｎと共通信号線ＣＬとの間に介在する複数のスイッ
チング素子ＳＷ１〜ＳＷｎと、これらを順次駆動するた
めのシフトレジスタ３０などから構成され、共通信号線
ＣＬには、ノイズ吸収用のコンデンサ３２と、スイッチ
ング素子３１と、クロック信号ＣＬＫに対して逆位相の
信号を容量結合させるためのインバータ２３およびコン
デンサ２２が直列接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ装置やコ
ンピュータ用のイメージスキャナなどの画像読取装置に
用いられるイメージセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来のイメージセンサの電気的
構成を示す回路図である。このイメージセンサは、フォ
トトランジスタやフォトダイオードなどの複数の光電変
換素子Ｐ１〜Ｐｎ（ｎは自然数。以下同様）と、各光電
変換素子Ｐ１〜Ｐｎからの出力を共通接続した共通信号
線ＣＬと、各光電変換素子Ｐ１〜Ｐｎと共通信号線ＣＬ
との間に介在する複数のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ
ｎと、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷｎを順次駆動す
るための走査回路であるシフトレジスタ６０などから構
成されており、さらに、共通信号線ＣＬには、積分器用
のコンデンサ６２と、読取信号を出力しないブランキン
グ期間中の電位を強制的に接地電位に設定するスイッチ
ング素子６１とが接続されており、共通信号線ＣＬに伝
わる読取信号は、オペアンプ６３および抵抗６５，６６
から成る非反転増幅器に入力されている。

【０００３】この動作について、図８のタイミングチャ
ートを参照しながら説明する。原稿からの反射光がレン
ズなどの結像光学系によって結像され、各光電変換素子
Ｐ１〜Ｐｎに受光されると、受光量に応じた光起電力が
発生する。一方、シフトレジスタ６０に走査開始信号Ｓ
Ｉが入力されると、クロック信号ＣＬＫに同期して、ク
ロックの立ち下がりを検知してパルス信号Ｄ１〜Ｄｎを
出力することによって、各スイッチング素子ＳＷ１〜Ｓ
Ｗｎが順次導通する。すると、各光電変換素子Ｐ１〜Ｐ
ｎで発生した光起電力に応じた電気信号が、時系列的に
共通信号線ＣＬに出力され、オペアンプ６３で所定レベ
ルに増幅され、図８（５）に示すような読取信号ＳＩＧ
として出力される。なお、クロック信号ＣＬＫがハイレ
ベルとなるブランキング期間は、スイッチング素子６１
が導通することによって接地電位である０Ｖに設定され
ている。

【０００４】このように、複数の光電変換素子を順次走
査することによって、時系列の読取信号に変換してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
イメージセンサでは、光電変換素子Ｐ１〜Ｐｎでの受光
量が少ないと、光起電力の発生量が少なくなって、共通
信号線ＣＬがハイインピーダンスになるため、回路基板
の浮遊容量や絶縁抵抗の影響により、クロック信号線な
どからのクロストークノイズが重畳されやすくなり、特
に、ブランキング期間の終了時に、クロック信号ＣＬＫ
の立下りの影響を受けて、共通信号線ＣＬの電位が負に
振れて、図８（６）に示すように負の読取信号を出力し
てしまうという課題がある。

【０００６】さらに、受光量が少ない暗い状態におい
て、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷｎの導通期間での
読取信号ＳＩＧが０Ｖになるように、オペアンプ６３の
零点調整用の可変抵抗６４を調整すると、ブランキング
期間での読取信号ＳＩＧが０Ｖにならないという課題が
ある。

【０００７】その対策として、共通信号線ＣＬへのクロ
ストークノイズを抑制するために、ガード電極やシール
ド電極などを設けて高密度配線や多層配線することが考
えられるが、イメージセンサの製造コスト上昇や製造歩
留まり低下を招くという課題がある。

【０００８】本発明の目的は、前述した課題を解決する
ため、読取信号へのクロストークノイズを低減させるこ
とによって、Ｓ／Ｎ比が良好で高品質の画像信号を得る
ことができるイメージセンサを安価に提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の光電変
換素子と、各光電変換素子からの出力を共通接続した共
通信号線と、各光電変換素子と前記共通信号線との間に
介在する複数のスイッチング素子と、各スイッチング素
子を順次駆動するための走査回路とを備えたイメージセ
ンサにおいて、前記共通信号線に、該共通信号線に重畳
されるノイズ信号に対して逆位相の信号を印加する逆位
相信号印加手段を接続させたことを特徴とするイメージ
センサである。

【００１０】

【作用】本発明に従えば、各光電変換素子の出力が伝わ
る共通信号線に、該共通信号線に重畳されるノイズ信号
に対して逆位相の信号を印加する逆位相信号印加手段を
接続させたことによって、ノイズ信号とその逆位相信号
とが打消し合って、共通信号線を伝わる読取信号へのク
ロストークノイズを低減させることができる。

【００１１】また、逆位相の信号レベルを調整するため
のレベル調整手段を備えることによって、ノイズ信号レ
ベルとその逆位相の信号レベルとを一致させることがで
きるため、読取信号へのクロストークノイズをさらに低
減させることができる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明に係るイメージセンサが用い
られる読取装置の構成を示す部分斜視図であり、図２は
その光軸に沿った部分断面図である。この読取装置は、
原稿１０を斜め方向から照射するための発光ダイオード
や蛍光灯などの光源１１と、原稿１０からの反射光を複
数の領域Ａ〜Ｅ毎に結像するための複数のレンズ１１
と、各レンズ１１に１対１に対応して原稿像を受光する
ための受光面２１を有する複数のイメージセンサ２０
と、イメージセンサ２０が固定される回路基板１５と、
レンズ１１を保持する筐体１３などから構成されてお
り、各レンズ１１の間には外乱光や迷光を防ぐための遮
光板１３ａが形成される。

【００１３】原稿１０を領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの順番
でＸ方向に走査しながら読取る場合、まずイメージセン
サ２０Ａに設けられた複数の光電変換素子をＸ方向とは
逆の方向に走査して領域Ａの画像を読取り、次にイメー
ジセンサ２０Ｂに設けられた複数の光電変換素子をＸ方
向とは逆の方向に走査して領域Ｂの画像を読取り、以下
同様に、領域Ｅの画像を読取る。このようにして、原稿
１０の１走査線分の画像信号が時系列的に出力される。

【００１４】図３は、本発明の一実施例であるイメージ
センサ２０の電気的構成を示す回路図である。当該イメ
ージセンサ２０は、フォトトランジスタやフォトダイオ
ードなどの複数の光電変換素子Ｐ１〜Ｐｎ（ｎは自然
数。以下同じ）と、各光電変換素子Ｐ１〜Ｐｎからの出
力を共通接続した共通信号線ＣＬと、各光電変換素子Ｐ
１〜Ｐｎと共通信号線ＣＬとの間に介在するトランジス
タやアナログスイッチなどの複数のスイッチング素子Ｓ
Ｗ１〜ＳＷｎと、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷｎを
順次駆動するための走査回路であるシフトレジスタ３０
などから構成されており、さらに、共通信号線ＣＬに
は、積分器用のコンデンサ３２と、読取信号を出力しな
いブランキング期間中の電位を強制的に接地電位に設定
するスイッチング素子３１と、主たるノイズ源となるク
ロック信号ＣＬＫに対して逆位相の信号を容量結合させ
るためのインバータ２３およびコンデンサ２２が直列接
続されており、共通信号線ＣＬを伝わる信号はオペアン
プ３３および抵抗３５，３６から成る非反転増幅器に入
力されている。なお、可変抵抗３４は、オペアンプ３３
の零点調整を行うために設けられており、さらに、抵抗
３５を調整することによって非反転増幅器の増幅度を調
整することができる。

【００１５】この動作について、図４のタイミングチャ
ートを参照しながら説明する。原稿１０からの反射光
が、レンズ１１によって結像され、各イメージセンサ２
０の各光電変換素子Ｐ１〜Ｐｎに受光されると、受光量
に応じた光起電力が発生する。一方、シフトレジスタ３
０に走査開始信号ＳＩが入力されると、クロック信号Ｃ
ＬＫに同期して、クロックの立ち下がりを検知してパル
ス信号Ｄ１〜Ｄｎを出力することによって、スイッチン
グ素子ＳＷ１〜ＳＷｎが順次導通する。すると、各光電
変換素子Ｐ１〜Ｐｎで発生した光起電力に応じた電気信
号が、時系列的に共通信号線ＣＬに出力され、オペアン
プ１３で所定レベルに増幅され、図４（５）に示すよう
な読取信号ＳＩＧとして出力される。なお、クロック信
号ＣＬＫがハイレベルとなるブランキング期間は、スイ
ッチング素子１１が導通することによって接地電位であ
る０Ｖに設定される。

【００１６】次に、各光電変換素子Ｐ１〜Ｐｎでの受光
量が少ない場合を説明する。この場合、光起電力の発生
量が少なくなって、共通信号線ＣＬがハイインピーダン
スとなり、回路基板の浮遊容量や絶縁抵抗の影響によっ
て、クロック信号ＣＬＫが主たるノイズ源となるクロス
トークノイズが重畳されやすくなる。しかし、共通信号
線ＣＬには、インバータ２３によってクロック信号ＣＬ
Ｋに対して逆位相になった信号が、コンデンサ２２を介
して容量結合されており、クロストークノイズの信号レ
ベルと一致したときに互いに打消し合って、図４（６）
に示すようなＳ／Ｎ比の良好な読取信号ＳＩＧを得るこ
とができる。なお、コンデンサ２２の静電容量値は、共
通信号線ＣＬと主たるノイズ源となるクロック信号線と
の間の浮遊容量と同程度のものが選ばれる。

【００１７】図５は、本発明の他の実施例であるイメー
ジセンサ２０の電気的構成を示す回路図である。この実
施例におけるイメージセンサ２０は、図３に示すイメー
ジセンサ２０と同様な構成であるが、コンデンサ２２と
インバータ２３との間にレベル調整手段である可変抵抗
２４が介在している点が相違する。この可変抵抗２４を
調整することによって、共通信号線ＣＬに重畳されたク
ロストークノイズ（図６（１）参照）の振幅と、コンデ
ンサ２２の容量結合によって供給される逆位相信号（図
６（２）参照）の振幅とを精度良く一致させることが可
能になるため、各光電変換素子Ｐ１〜Ｐｎでの受光量が
少ないときの読取信号ＳＩＧ（図６（３）参照）は、ク
ロストークノイズがさらに解消されて、極めてＳ／Ｎ比
が良好になる。なお、コンデンサ２２の静電容量値は、
共通信号線ＣＬと主たるノイズ源であるクロック信号線
との間の浮遊容量に対して２倍〜３倍の程度のものを選
ぶことによって、可変抵抗２３によるレベル調整を容易
かつ迅速に行うことができる。

【００１８】次に、図５に示したイメージセンサ２０の
具体的実施例について説明する。クロック信号ＣＬＫの
周波数を５００ＫＨｚ（周期２μｓｅｃ）に設定して、
オペアンプ３３としてナショナルセミコンダクター社製
の商品名ＬＦ３５７を用い、スイッチング素子３１とし
て松下電器産業株式会社製の商品名２ＳＫ６２０という
アナログスイッチを用いて、抵抗３５を１ｋΩ、抵抗３
６を１０ｋΩ、ノイズ吸収用のコンデンサ３２を１００
０ｐＦに設定し、さらに共通信号線ＣＬと主たるノイズ
源のクロック信号線との間の結合容量が約７ｐＦである
ことから、コンデンサ２２を２０ｐＦ、抵抗２４を約１
ｋΩ程度に設定したところ、図６（３）に示すようなＳ
／Ｎの良好な読取信号ＳＩＧを得ることができた。

【００１９】

【発明の効果】以上詳説したように、本発明によれば、
各光電変換素子の出力が伝わる共通信号線に重畳される
ノイズ信号が打消されることによって、ノイズが少な
く、Ｓ／Ｎ比が極めて良好な読取信号が得られ、高品質
の画像信号を得ることができる。

【００２０】また、簡単な回路でノイズ対策を行うこと
ができるため、クロストークノイズを防止するための高
密度配線や多層配線が不要になり、製造コスト上昇を抑
えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るイメージセンサを用いた読取装置
の構成を示す斜視図である。

【図２】図１に示した読取装置の光軸に沿った部分断面
図である。

【図３】本発明の一実施例であるイメージセンサの電気
的構成を示す回路図である。

【図４】図３のイメージセンサの動作を示すタイミング
チャートである。

【図５】本発明の他の実施例であるイメージセンサの電
気的構成を示す回路図である。

【図６】読取信号ＳＩＧのノイズ除去の様子を示すタイ
ミングチャートである。

【図７】従来のイメージセンサの電気的構成を示す回路
図である。

【図８】図７のイメージセンサの動作を示すタイミング
チャートである。

【符号の説明】

１０ 原稿 １１ レンズ １２ 光源 １３ 筐体 １３ａ 遮光板 １５ 回路基板 ２０ イメージセンサ ２１ 受光面 ２２，３２ コンデンサ ２３ インバータ ２４，３４ 可変抵抗 ３０ シフトレジスタ ３１ スイッチング素子 ３３ オペアンプ ３５，３６ 抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光電変換素子と、 各光電変換素子からの出力を共通接続した共通信号線
   と、 各光電変換素子と前記共通信号線との間に介在する複数
   のスイッチング素子と、 各スイッチング素子を順次駆動するための走査回路とを
   備えたイメージセンサにおいて、 前記共通信号線に、該共通信号線に重畳されるノイズ信
   号に対して逆位相の信号を印加する逆位相信号印加手段
   を接続させたことを特徴とするイメージセンサ。