JPH11239245A - イメージセンサーｉｃ及び画像読み取り装置 - Google Patents
イメージセンサーｉｃ及び画像読み取り装置Info
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- JPH11239245A JPH11239245A JP10051164A JP5116498A JPH11239245A JP H11239245 A JPH11239245 A JP H11239245A JP 10051164 A JP10051164 A JP 10051164A JP 5116498 A JP5116498 A JP 5116498A JP H11239245 A JPH11239245 A JP H11239245A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
- H04N25/626—Reduction of noise due to residual charges remaining after image readout, e.g. to remove ghost images or afterimages
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光照射された原稿からの反射光を受けて電気
信号に変換するイメージセンサーにおいて、簡単な構成
で、残像がなく、暗出力のばらつきが小さく、Ｓ／Ｎ比
の優れたイメージセンサーを得られるようにすること。 【解決手段】 フォトダイオードの出力端子を一定の電
圧にリセットし、フォトダイオードの画像信号出力と、
フォトダイオードのリセット直後の基準電圧出力を続け
て出力し、クランプ回路を用いる。
信号に変換するイメージセンサーにおいて、簡単な構成
で、残像がなく、暗出力のばらつきが小さく、Ｓ／Ｎ比
の優れたイメージセンサーを得られるようにすること。 【解決手段】 フォトダイオードの出力端子を一定の電
圧にリセットし、フォトダイオードの画像信号出力と、
フォトダイオードのリセット直後の基準電圧出力を続け
て出力し、クランプ回路を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光照射された原稿
からの反射光を受けて電気信号に変換する一次元イメー
ジセンサーに関し、ファクシミリやイメージスキャナ等
の画像読み取り装置に適用するものである。
からの反射光を受けて電気信号に変換する一次元イメー
ジセンサーに関し、ファクシミリやイメージスキャナ等
の画像読み取り装置に適用するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の画像読み取り装置に用いられてい
る密着型一次元イメージセンサーＩＣの回路図を図２に
示す。図２に示すように、フォトトランジスタＰ１〜Ｐ
ｎの出力をスイッチＳ１からＳｎを順次オンして、共通
信号線に読み出す方式である。以上のような密着型フォ
トトランジスタ一次元イメージセンサーについては特開
昭６１−１２４１７１号公報に記載されている。
る密着型一次元イメージセンサーＩＣの回路図を図２に
示す。図２に示すように、フォトトランジスタＰ１〜Ｐ
ｎの出力をスイッチＳ１からＳｎを順次オンして、共通
信号線に読み出す方式である。以上のような密着型フォ
トトランジスタ一次元イメージセンサーについては特開
昭６１−１２４１７１号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この様な一次
元イメージセンサーにおいては、フォトトランジスタの
ベースに残存するキャリアをエミッタを通じて除去する
ため、十分にベース電位を初期状態にリセットできず、
残像が大きいという問題点があった。そこで、コストが
低く、残像の小さいイメージセンサーを供給することを
目的とする。
元イメージセンサーにおいては、フォトトランジスタの
ベースに残存するキャリアをエミッタを通じて除去する
ため、十分にベース電位を初期状態にリセットできず、
残像が大きいという問題点があった。そこで、コストが
低く、残像の小さいイメージセンサーを供給することを
目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】従来のこのような問題点
を解決するために、本発明は、受光素子にフォトダイオ
ードを使用し、フォトダイオードの出力端子を一定の電
圧にリセットすることで、残像を小さくできるようにし
た。また、フォトダイオードの画像信号出力と、フォト
ダイオードのリセット直後の基準電圧出力を続けて出力
し、クランプ回路を用いて、暗出力のばらつきが小さ
く、Ｓ／Ｎ比の良好なイメージセンサーを低いコストで
得ることができるようにした。
を解決するために、本発明は、受光素子にフォトダイオ
ードを使用し、フォトダイオードの出力端子を一定の電
圧にリセットすることで、残像を小さくできるようにし
た。また、フォトダイオードの画像信号出力と、フォト
ダイオードのリセット直後の基準電圧出力を続けて出力
し、クランプ回路を用いて、暗出力のばらつきが小さ
く、Ｓ／Ｎ比の良好なイメージセンサーを低いコストで
得ることができるようにした。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明はイメージセンサーを以下
のように構成したものである。複数のフォトダイオード
の出力を第一のアンプを介して順次画像信号出力として
共通信号線に読み出すイメージセンサーにおいて、ある
フォトダイオードの画像信号出力を読み出した後、この
フォトダイオードの出力端子を一定の電圧にリセット
し、リセット終了後すぐにこのフォトダイオードの出力
を再度基準電圧出力として読み出し、その後次のフォト
ダイオードの画像信号出力を読み出すという動作を繰り
返すように構成した。
のように構成したものである。複数のフォトダイオード
の出力を第一のアンプを介して順次画像信号出力として
共通信号線に読み出すイメージセンサーにおいて、ある
フォトダイオードの画像信号出力を読み出した後、この
フォトダイオードの出力端子を一定の電圧にリセット
し、リセット終了後すぐにこのフォトダイオードの出力
を再度基準電圧出力として読み出し、その後次のフォト
ダイオードの画像信号出力を読み出すという動作を繰り
返すように構成した。
【０００６】また、共通信号線を第二のアンプに入力
し、画像信号出力と基準電圧出力を増幅するように構成
した。さらに、第二のアンプの出力とイメージセンサー
の出力端子の間に、容量を直列に入れ、出力端子にリセ
ットスイッチをつなぐクランプ回路を構成した。このリ
セットスイッチを、各フォトダイオードの画像信号出力
の始まる直前からこのフォトダイオードの画像信号出力
が終了する直前までの間オンにして、出力端子の電位を
リセット電圧にホールドするようにした。
し、画像信号出力と基準電圧出力を増幅するように構成
した。さらに、第二のアンプの出力とイメージセンサー
の出力端子の間に、容量を直列に入れ、出力端子にリセ
ットスイッチをつなぐクランプ回路を構成した。このリ
セットスイッチを、各フォトダイオードの画像信号出力
の始まる直前からこのフォトダイオードの画像信号出力
が終了する直前までの間オンにして、出力端子の電位を
リセット電圧にホールドするようにした。
【０００７】以上の構成にして、各フォトダイオードの
基準電圧出力の読み出しが終了する直前でサンプルホー
ルドすれば、各ビット間の暗出力のばらつきが小さくＳ
／Ｎ比の優れたイメージセンサーを得ることができる。
すなわち、各ビットの画像信号出力と基準電圧出力は同
一の出力経路を通るので、クランプ回路によってスイッ
チングノイズやアンプのオフセットが完全に相殺され
る。
基準電圧出力の読み出しが終了する直前でサンプルホー
ルドすれば、各ビット間の暗出力のばらつきが小さくＳ
／Ｎ比の優れたイメージセンサーを得ることができる。
すなわち、各ビットの画像信号出力と基準電圧出力は同
一の出力経路を通るので、クランプ回路によってスイッ
チングノイズやアンプのオフセットが完全に相殺され
る。
【０００８】また、各フォトダイオードは一定の電圧に
リセットされるので、残像の小さいイメージセンサーを
得ることができる。
リセットされるので、残像の小さいイメージセンサーを
得ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を図面を用いて説明する。図１
は本発明のイメージセンサーの回路図である。フォトダ
イオード１のＮ型領域が正電源電圧端子ＶＤＤに接続し
ており、Ｐ型領域がリセットスイッチ２のドレインとソ
ースフォロアアンプ３のゲートに接続している。リセッ
トスイッチ２のソースには基準電圧ＶＲＥＦ１が与えら
れている。ソースフォロアアンプ３の出力端子であるソ
ースは、読み出しスイッチ５と定電流源４につながって
いる。定電流源４のゲートは基準電圧ＶＲＥＦＡの定電
圧が与えられている。図１に示す光電変換ブロックＡｎ
の枠の内側の要素は画素数分設けられており、各ブロッ
クの読み出しスイッチ５は共通信号線６に接続してい
る。なお、光電変換ブロックＡｎはｎビット目の光電変
換ブロックを示している。
は本発明のイメージセンサーの回路図である。フォトダ
イオード１のＮ型領域が正電源電圧端子ＶＤＤに接続し
ており、Ｐ型領域がリセットスイッチ２のドレインとソ
ースフォロアアンプ３のゲートに接続している。リセッ
トスイッチ２のソースには基準電圧ＶＲＥＦ１が与えら
れている。ソースフォロアアンプ３の出力端子であるソ
ースは、読み出しスイッチ５と定電流源４につながって
いる。定電流源４のゲートは基準電圧ＶＲＥＦＡの定電
圧が与えられている。図１に示す光電変換ブロックＡｎ
の枠の内側の要素は画素数分設けられており、各ブロッ
クの読み出しスイッチ５は共通信号線６に接続してい
る。なお、光電変換ブロックＡｎはｎビット目の光電変
換ブロックを示している。
【００１０】共通信号線６は、抵抗１０を通じてオペア
ンプ９の反転端子に入力しており、オペアンプ９の出力
端子がチップセレクトスイッチ１２と容量１３を介して
出力端子１６につながっている。共通信号線６は、信号
線リセットスイッチ７に接続し、信号線リセットスイッ
チ７のソースには基準電圧ＶＲＥＦ２が与えられてい
る。オペアンプ９の出力端子と反転端子の間には抵抗１
１が接続されていて、オペアンプ９の非反転端子は一定
電圧ＶＲＥＦ３に固定されている。オペアンプ９、抵抗
１０、抵抗１１で反転増幅器Ｄが形成されている。
ンプ９の反転端子に入力しており、オペアンプ９の出力
端子がチップセレクトスイッチ１２と容量１３を介して
出力端子１６につながっている。共通信号線６は、信号
線リセットスイッチ７に接続し、信号線リセットスイッ
チ７のソースには基準電圧ＶＲＥＦ２が与えられてい
る。オペアンプ９の出力端子と反転端子の間には抵抗１
１が接続されていて、オペアンプ９の非反転端子は一定
電圧ＶＲＥＦ３に固定されている。オペアンプ９、抵抗
１０、抵抗１１で反転増幅器Ｄが形成されている。
【００１１】図１のイメージセンサーＩＣブロックＢｍ
の枠の内側の要素は、１個のＩＣ内に構成されており、
このＩＣを複数個直線状に並べて、マルチチップ方式の
イメージセンサーを構成することもできる。そのときに
は、複数個のＩＣの出力端子を、１個の容量１３に接続
すればよい。なお、イメージセンサーＩＣブロックＢｍ
はｍチップ目のイメージセンサーＩＣブロックを示して
いる。
の枠の内側の要素は、１個のＩＣ内に構成されており、
このＩＣを複数個直線状に並べて、マルチチップ方式の
イメージセンサーを構成することもできる。そのときに
は、複数個のＩＣの出力端子を、１個の容量１３に接続
すればよい。なお、イメージセンサーＩＣブロックＢｍ
はｍチップ目のイメージセンサーＩＣブロックを示して
いる。
【００１２】イメージセンサーの出力端子１６は、ＭＯ
Ｓトランジスタ１４のドレインに接続し、ＭＯＳトラン
ジスタ１４のソースには基準電圧ＶＲＥＦ４が与えられ
ている。また、イメージセンサーの出力端子１６には、
寄生容量などの容量１５も接続されている。容量１３、
容量１５、ＭＯＳトランジスタ１４でクランプ回路Ｃが
構成されている。
Ｓトランジスタ１４のドレインに接続し、ＭＯＳトラン
ジスタ１４のソースには基準電圧ＶＲＥＦ４が与えられ
ている。また、イメージセンサーの出力端子１６には、
寄生容量などの容量１５も接続されている。容量１３、
容量１５、ＭＯＳトランジスタ１４でクランプ回路Ｃが
構成されている。
【００１３】図３は本発明のイメージセンサーのタイミ
ング図である。図１と図３を使って、本発明のイメージ
センサーの動作を説明する。初めにｍチップ目のイメー
ジセンサーＩＣブロックＢｍ内のｎビット目の光電変換
ブロックＡｎの動作を説明する。リセット動作では、リ
セットスイッチ２がオンすると、フォトダイオード１の
Ｐ型領域の電位Ｖｎは基準電圧ＶＲＥＦ１に固定され
る。次にリセットスイッチ２がオフすると、リセットス
イッチ２のスイッチングノイズによる電位変動ＶＲｎが
加わり、フォトダイオード１のＰ型領域の電位Ｖｎは Ｖｎ(K)＝ＶＲＥＦ１＋ＶＲｎ となる。ここで、Ｖｎ(K)はリセットスイッチ２がオフ
した直後のフォトダイオード１のＰ型領域の初期電位で
ある。
ング図である。図１と図３を使って、本発明のイメージ
センサーの動作を説明する。初めにｍチップ目のイメー
ジセンサーＩＣブロックＢｍ内のｎビット目の光電変換
ブロックＡｎの動作を説明する。リセット動作では、リ
セットスイッチ２がオンすると、フォトダイオード１の
Ｐ型領域の電位Ｖｎは基準電圧ＶＲＥＦ１に固定され
る。次にリセットスイッチ２がオフすると、リセットス
イッチ２のスイッチングノイズによる電位変動ＶＲｎが
加わり、フォトダイオード１のＰ型領域の電位Ｖｎは Ｖｎ(K)＝ＶＲＥＦ１＋ＶＲｎ となる。ここで、Ｖｎ(K)はリセットスイッチ２がオフ
した直後のフォトダイオード１のＰ型領域の初期電位で
ある。
【００１４】次に、基準電圧出力動作では、読み出しス
イッチ５がオンすると、共通信号線６の電位ＶＳＩＧｍ
は、寄生容量８を充電しながら ＶＳＩＧｍｎ(K)＝ＶＲＥＦ１＋ＶＲｎ＋Ｖoffｎ に近づいていく。ここで、ＶＳＩＧｍｎ(K)は、ｎビッ
ト目の光電変換ブロックＡｎの読み出しスイッチ５がオ
ンしてから十分時間が経った後の共通信号線６の電位で
ある。Ｖoffｎはｎビット目の光電変換ブロックＡｎの
ソースフォロアアンプ３のオフセット電圧である。ま
た、ソースフォロアアンプ３のゲインは１としている。
読み出しスイッチ５は、リセットスイッチ２がオフして
すぐに、あるいはリセットスイッチ２がオンしている間
にオンするので、光がフォトダイオード１に入射してい
ても、これによるフォトダイオード１のＰ型領域の電位
Ｖｎの上昇は無視できる。読み出しスイッチ５がソース
フォロアアンプが平衡状態に達するまでオンしていれ
ば、読み出しスイッチ５がオフするときの共通信号線６
の電位ＶＳＩＧｍは式のＶＳＩＧｍｎ(K)の値になっ
ている。このＶＳＩＧｍｎ(K)が、ｍチップ目のイメー
ジセンサーＩＣブロックＢｍ内のｎビット目の光電変換
ブロックＡｎの基準電圧出力の電位である。
イッチ５がオンすると、共通信号線６の電位ＶＳＩＧｍ
は、寄生容量８を充電しながら ＶＳＩＧｍｎ(K)＝ＶＲＥＦ１＋ＶＲｎ＋Ｖoffｎ に近づいていく。ここで、ＶＳＩＧｍｎ(K)は、ｎビッ
ト目の光電変換ブロックＡｎの読み出しスイッチ５がオ
ンしてから十分時間が経った後の共通信号線６の電位で
ある。Ｖoffｎはｎビット目の光電変換ブロックＡｎの
ソースフォロアアンプ３のオフセット電圧である。ま
た、ソースフォロアアンプ３のゲインは１としている。
読み出しスイッチ５は、リセットスイッチ２がオフして
すぐに、あるいはリセットスイッチ２がオンしている間
にオンするので、光がフォトダイオード１に入射してい
ても、これによるフォトダイオード１のＰ型領域の電位
Ｖｎの上昇は無視できる。読み出しスイッチ５がソース
フォロアアンプが平衡状態に達するまでオンしていれ
ば、読み出しスイッチ５がオフするときの共通信号線６
の電位ＶＳＩＧｍは式のＶＳＩＧｍｎ(K)の値になっ
ている。このＶＳＩＧｍｎ(K)が、ｍチップ目のイメー
ジセンサーＩＣブロックＢｍ内のｎビット目の光電変換
ブロックＡｎの基準電圧出力の電位である。
【００１５】フォトダイオード１は、リセットスイッチ
２がオフしてから蓄積動作に入り、フォトダイオード１
に入射した光の量に応じて、フォトダイオード１のＰ型
領域の電位Ｖｎは上昇していく。蓄積動作の時間は、通
常数ｍｓｅｃである。次に、画像信号出力読み取り動作
で、読み出しスイッチ５がオンするときのフォトダイオ
ード１のＰ型領域の電位ＶｎをＶｎ(S)とすると Ｖｎ(S)＝ＶＲＥＦ１＋ＶＲｎ＋ＶＰｎ である。ここで、ＶＰｎは蓄積動作の時間の間のフォト
ダイオード１のＰ型領域の電位Ｖｎの上昇量であり、フ
ォトダイオード１に入射した光の量にほぼ比例する。こ
こで、フォトダイオード１のリーク電流は十分小さいと
して無視している。
２がオフしてから蓄積動作に入り、フォトダイオード１
に入射した光の量に応じて、フォトダイオード１のＰ型
領域の電位Ｖｎは上昇していく。蓄積動作の時間は、通
常数ｍｓｅｃである。次に、画像信号出力読み取り動作
で、読み出しスイッチ５がオンするときのフォトダイオ
ード１のＰ型領域の電位ＶｎをＶｎ(S)とすると Ｖｎ(S)＝ＶＲＥＦ１＋ＶＲｎ＋ＶＰｎ である。ここで、ＶＰｎは蓄積動作の時間の間のフォト
ダイオード１のＰ型領域の電位Ｖｎの上昇量であり、フ
ォトダイオード１に入射した光の量にほぼ比例する。こ
こで、フォトダイオード１のリーク電流は十分小さいと
して無視している。
【００１６】したがって、画像信号出力読み取り動作
で、読み出しスイッチ５がオンすると、共通信号線６の
電位ＶＳＩＧｍは、寄生容量８を充電しながら ＶＳＩＧｍｎ(S)＝ＶＲＥＦ１＋ＶＲｎ＋ＶＰｎ＋Ｖoffｎ に近づいていく。ここで、ＶＳＩＧｍｎ(S)は、ｎビッ
ト目の光電変換ブロックＡｎの読み出しスイッチ５がオ
ンしてから十分時間が経った後の共通信号線６の電位で
ある。このＶＳＩＧｍｎ(S)が、ｍチップ目のイメージ
センサーＩＣブロックＢｍ内のｎビット目の光電変換ブ
ロックＡｎの画像信号出力の電位である。読み出しスイ
ッチ５がオフするとほぼ同時にリセットスイッチ２がオ
ンしてリセット動作に入る。このようにして、ｎビット
目の光電変換ブロックＡｎの画像信号出力と基準電圧出
力が連続して行われる。１ブロック目イメージセンサー
ＩＣブロックＢ１内の１ビット目のフォトダイオード１
のＰ型領域の電位Ｖ１の変化の様子を図３に示す。破線
は、光が入射しているときで、実線は暗状態（ＶＰ１＝
０）のときである。また、１ブロック目のイメージセン
サーＩＣブロックＢ１の共通信号線の電位ＶＳＩＧ１
と、２ブロック目のイメージセンサーＩＣブロックＢ２
の共通信号線の電位ＶＳＩＧ２の変化の様子を図３に示
す。破線は、光が入射しているときで、実線は暗状態
（ＶＰｎ＝０）のときである。式と式のＶＲｎとＶ
offｎの大きさが各ビット間でばらついているので、
式であらわされる各ビットの基準電圧出力の電位ＶＳＩ
Ｇｍｎ(K)は異なる。
で、読み出しスイッチ５がオンすると、共通信号線６の
電位ＶＳＩＧｍは、寄生容量８を充電しながら ＶＳＩＧｍｎ(S)＝ＶＲＥＦ１＋ＶＲｎ＋ＶＰｎ＋Ｖoffｎ に近づいていく。ここで、ＶＳＩＧｍｎ(S)は、ｎビッ
ト目の光電変換ブロックＡｎの読み出しスイッチ５がオ
ンしてから十分時間が経った後の共通信号線６の電位で
ある。このＶＳＩＧｍｎ(S)が、ｍチップ目のイメージ
センサーＩＣブロックＢｍ内のｎビット目の光電変換ブ
ロックＡｎの画像信号出力の電位である。読み出しスイ
ッチ５がオフするとほぼ同時にリセットスイッチ２がオ
ンしてリセット動作に入る。このようにして、ｎビット
目の光電変換ブロックＡｎの画像信号出力と基準電圧出
力が連続して行われる。１ブロック目イメージセンサー
ＩＣブロックＢ１内の１ビット目のフォトダイオード１
のＰ型領域の電位Ｖ１の変化の様子を図３に示す。破線
は、光が入射しているときで、実線は暗状態（ＶＰ１＝
０）のときである。また、１ブロック目のイメージセン
サーＩＣブロックＢ１の共通信号線の電位ＶＳＩＧ１
と、２ブロック目のイメージセンサーＩＣブロックＢ２
の共通信号線の電位ＶＳＩＧ２の変化の様子を図３に示
す。破線は、光が入射しているときで、実線は暗状態
（ＶＰｎ＝０）のときである。式と式のＶＲｎとＶ
offｎの大きさが各ビット間でばらついているので、
式であらわされる各ビットの基準電圧出力の電位ＶＳＩ
Ｇｍｎ(K)は異なる。
【００１７】１チップ目のイメージセンサーＩＣブロッ
クＢ１の１ビット目と２ビット目のリセットパルスはそ
れぞれ図３のφＲ１、φＲ２で表わされる。なおφＲｎ
はｎビット目のリセットパルスを表わしている。１チッ
プ目のイメージセンサーＩＣブロックＢ１の１ビット目
と２ビット目の画像信号出力と基準電圧出力の読み出し
パルスはそれぞれφＳ１′、φＳ２′で表わされる。読
み出しパルスφＳ１′の１つめのパルスが１ビット目の
画像信号出力の期間で、φＳ１′の２つめのパルスが１
ビット目の基準電圧出力の期間である。この読み出しパ
ルスは、図３に示すφＳ１、φＳ２のように連続してい
てもよい。φＳ１、φＳ２、‥‥φＳｎ‥やφＲ１、φ
Ｒ２、‥‥φＲｎ‥のパルスはシフトレジスタなどでつ
くる。
クＢ１の１ビット目と２ビット目のリセットパルスはそ
れぞれ図３のφＲ１、φＲ２で表わされる。なおφＲｎ
はｎビット目のリセットパルスを表わしている。１チッ
プ目のイメージセンサーＩＣブロックＢ１の１ビット目
と２ビット目の画像信号出力と基準電圧出力の読み出し
パルスはそれぞれφＳ１′、φＳ２′で表わされる。読
み出しパルスφＳ１′の１つめのパルスが１ビット目の
画像信号出力の期間で、φＳ１′の２つめのパルスが１
ビット目の基準電圧出力の期間である。この読み出しパ
ルスは、図３に示すφＳ１、φＳ２のように連続してい
てもよい。φＳ１、φＳ２、‥‥φＳｎ‥やφＲ１、φ
Ｒ２、‥‥φＲｎ‥のパルスはシフトレジスタなどでつ
くる。
【００１８】信号線リセットスイッチ７はパルスφＲＥ
によってオンして、共通信号線６の電位ＶＳＩＧｍを基
準電圧ＶＲＥＦ２に初期化する。これは、各光電変換ブ
ロックＡ１，Ａ２‥‥Ａｎ‥のソースフォロアアンプの
駆動能力が劣っているときに有効である。すなわち、各
ビットの基準電圧出力を開始する前、常に共通信号線６
の電位ＶＳＩＧｍを基準電圧ＶＲＥＦ２に固定しておく
ことができる。ソースフォロアアンプの駆動能力が十分
なときは、信号線リセットスイッチ７は必要ない。
によってオンして、共通信号線６の電位ＶＳＩＧｍを基
準電圧ＶＲＥＦ２に初期化する。これは、各光電変換ブ
ロックＡ１，Ａ２‥‥Ａｎ‥のソースフォロアアンプの
駆動能力が劣っているときに有効である。すなわち、各
ビットの基準電圧出力を開始する前、常に共通信号線６
の電位ＶＳＩＧｍを基準電圧ＶＲＥＦ２に固定しておく
ことができる。ソースフォロアアンプの駆動能力が十分
なときは、信号線リセットスイッチ７は必要ない。
【００１９】共通信号線６の電圧は、抵抗１０、抵抗１
１、オペアンプ９で構成される反転増幅器Ｄに入力して
増幅され、チップセレクトスイッチ１２を通じてＩＣの
外部に出力される。イメージセンサーＩＣブロックＢｍ
のチップセレクトスイッチ１２は、そのイメージセンサ
ーＩＣブロックＢｍの１ビット目の画像信号出力開始か
ら、最終ビット目の基準電圧出力終了までの間オンす
る。チップセレクトスイッチ１２は、マルチチップ方式
のイメージセンサーの場合、各チップの出力がショート
しないように設ける必要がある。図３に、１チップ目の
イメージセンサーＩＣブロックＢ１と２チップ目のイメ
ージセンサーＩＣブロックＢ２のチップセレクトスイッ
チ１２のゲートパルスφＣＳ１、φＣＳ２を示す。イメ
ージセンサーＩＣブロックＢ１のチップセレクトスイッ
チ１２がオフするとほぼ同時にイメージセンサーＩＣブ
ロックＢ２のチップセレクトスイッチ１２がオンするよ
うになっている。また、ＶＯは、容量１３と全てのイメ
ージセンサーＩＣブロックＢｍの出力との接続部の電位
で、チップセレクトスイッチ１２がオンしているイメー
ジセンサーＩＣブロックＢｍ内の反転増幅器Ｄの出力電
位と等しい。したがってＶＯの波形は図３に示すように
なる。１チップで構成されるイメージセンサーでは、チ
ップセレクトスイッチ１２は必要ない。なお、φＣＳｍ
は、ｍチップ目のイメージセンサーＩＣブロックＢｍの
チップセレクトスイッチ１２のゲートに入力されるパル
スである。
１、オペアンプ９で構成される反転増幅器Ｄに入力して
増幅され、チップセレクトスイッチ１２を通じてＩＣの
外部に出力される。イメージセンサーＩＣブロックＢｍ
のチップセレクトスイッチ１２は、そのイメージセンサ
ーＩＣブロックＢｍの１ビット目の画像信号出力開始か
ら、最終ビット目の基準電圧出力終了までの間オンす
る。チップセレクトスイッチ１２は、マルチチップ方式
のイメージセンサーの場合、各チップの出力がショート
しないように設ける必要がある。図３に、１チップ目の
イメージセンサーＩＣブロックＢ１と２チップ目のイメ
ージセンサーＩＣブロックＢ２のチップセレクトスイッ
チ１２のゲートパルスφＣＳ１、φＣＳ２を示す。イメ
ージセンサーＩＣブロックＢ１のチップセレクトスイッ
チ１２がオフするとほぼ同時にイメージセンサーＩＣブ
ロックＢ２のチップセレクトスイッチ１２がオンするよ
うになっている。また、ＶＯは、容量１３と全てのイメ
ージセンサーＩＣブロックＢｍの出力との接続部の電位
で、チップセレクトスイッチ１２がオンしているイメー
ジセンサーＩＣブロックＢｍ内の反転増幅器Ｄの出力電
位と等しい。したがってＶＯの波形は図３に示すように
なる。１チップで構成されるイメージセンサーでは、チ
ップセレクトスイッチ１２は必要ない。なお、φＣＳｍ
は、ｍチップ目のイメージセンサーＩＣブロックＢｍの
チップセレクトスイッチ１２のゲートに入力されるパル
スである。
【００２０】ｍチップ目のイメージセンサーＩＣブロッ
クＢｍ内のｎビット目の光電変換ブロックＡｎの画像信
号出力終了時の反転増幅器Ｄの出力電圧をＶＯｍｎ(S)
とすると、画像信号出力終了時の共通信号線６の電位
は、式であらわせるＶＳＩＧｍｎ(S)なので、 ＶＯｍｎ(S)＝（ＶＲＥＦ３−ＶＲＥＦ１−ＶＲｎ−ＶＰｎ−Ｖoffｎ）Ｒ２／ Ｒ１＋ＶＲＥＦ３ となる。なお、Ｒ１とＲ２は、それぞれ抵抗１０と抵抗
１１の抵抗値である。
クＢｍ内のｎビット目の光電変換ブロックＡｎの画像信
号出力終了時の反転増幅器Ｄの出力電圧をＶＯｍｎ(S)
とすると、画像信号出力終了時の共通信号線６の電位
は、式であらわせるＶＳＩＧｍｎ(S)なので、 ＶＯｍｎ(S)＝（ＶＲＥＦ３−ＶＲＥＦ１−ＶＲｎ−ＶＰｎ−Ｖoffｎ）Ｒ２／ Ｒ１＋ＶＲＥＦ３ となる。なお、Ｒ１とＲ２は、それぞれ抵抗１０と抵抗
１１の抵抗値である。
【００２１】同様に、基準電圧出力終了時の反転増幅器
Ｄの出力電圧をＶＯｍｎ(K)とすると、基準電圧出力終
了時の共通信号線６の電位は、式であらわせるＶＳＩ
Ｇｍｎ(K)なので、 ＶＯｍｎ(K)＝（ＶＲＥＦ３−ＶＲＥＦ１−ＶＲｎ−Ｖoffｎ）Ｒ２／Ｒ１＋Ｖ ＲＥＦ３ となる。ＶＲＥＦ３をＶＲＥＦ１＋ＶＲｎ＋Ｖoffｎに
近い値に設定すれば、反転増幅器のゲインＲ２／Ｒ１を
大きくすることができる。
Ｄの出力電圧をＶＯｍｎ(K)とすると、基準電圧出力終
了時の共通信号線６の電位は、式であらわせるＶＳＩ
Ｇｍｎ(K)なので、 ＶＯｍｎ(K)＝（ＶＲＥＦ３−ＶＲＥＦ１−ＶＲｎ−Ｖoffｎ）Ｒ２／Ｒ１＋Ｖ ＲＥＦ３ となる。ＶＲＥＦ３をＶＲＥＦ１＋ＶＲｎ＋Ｖoffｎに
近い値に設定すれば、反転増幅器のゲインＲ２／Ｒ１を
大きくすることができる。
【００２２】図３のクランプパルスφＣｐからわかるよ
うに、画像信号出力終了の直前までＭＯＳトランジスタ
１４はオンしており、出力端子１６の電位ＶＯＵＴはＶ
ＲＥＦ４に固定されている。その後から次のサンプリン
グポイントまでＭＯＳトランジスタ１４はオフのままで
ある。サンプリングポイントでの出力端子１６の電位を
ＶＯＵＴ(S)とすると式と式より となる。なお、ＣｋとＣＬは、それぞれ容量１３と容量
１５の容量値である。ここで、ＭＯＳトランジスタ１４
がオフの期間、出力端子１６の電荷が保存されると仮定
した。また、式と式のＶＲｎ、Ｖoffnは同一の光電
変換ブロックＡｎでの値であるので、同じ値とみなして
よいので、式では現れない。式からわかるように、
反転増幅器Ｄを介しているので正の感度が得られる。暗
状態におけるＶＯＵＴ(S)を、暗出力電圧ＶＯＵＴ(S,
暗) とおくと、ＶＰｎ＝０なので ＶＯＵＴ(S,暗)＝ＶＲＥＦ４ となり、光電変換ブロックやイメージセンサーＩＣブロ
ックによらず、一定の値となる。すなわち、各ビットの
画像信号出力と基準電圧出力は同一の出力経路を通るの
で、クランプ回路によってスイッチングノイズやアンプ
のオフセットが完全に相殺される。
うに、画像信号出力終了の直前までＭＯＳトランジスタ
１４はオンしており、出力端子１６の電位ＶＯＵＴはＶ
ＲＥＦ４に固定されている。その後から次のサンプリン
グポイントまでＭＯＳトランジスタ１４はオフのままで
ある。サンプリングポイントでの出力端子１６の電位を
ＶＯＵＴ(S)とすると式と式より となる。なお、ＣｋとＣＬは、それぞれ容量１３と容量
１５の容量値である。ここで、ＭＯＳトランジスタ１４
がオフの期間、出力端子１６の電荷が保存されると仮定
した。また、式と式のＶＲｎ、Ｖoffnは同一の光電
変換ブロックＡｎでの値であるので、同じ値とみなして
よいので、式では現れない。式からわかるように、
反転増幅器Ｄを介しているので正の感度が得られる。暗
状態におけるＶＯＵＴ(S)を、暗出力電圧ＶＯＵＴ(S,
暗) とおくと、ＶＰｎ＝０なので ＶＯＵＴ(S,暗)＝ＶＲＥＦ４ となり、光電変換ブロックやイメージセンサーＩＣブロ
ックによらず、一定の値となる。すなわち、各ビットの
画像信号出力と基準電圧出力は同一の出力経路を通るの
で、クランプ回路によってスイッチングノイズやアンプ
のオフセットが完全に相殺される。
【００２３】図３において、ＶＳＩＧ１とＶＳＩＧ２の
波形では、各ビット間の画像信号出力レベルと基準電圧
出力レベルは異なるが、同一ビットの暗状態での画像信
号出力レベルと基準電圧出力レベルは等しい。またＶＯ
の波形は、ＶＳＩＧ１とＶＳＩＧ２の波形を反転増幅し
たものである。クランプ回路Ｃを通った出力端子１６の
電位ＶＯＵＴの波形では、各ビットの基準電圧出力の終
了付近のタイミングをサンプリングポイントとしてあ
り、全てのビットの暗状態でのサンプリングレベルは、
等しくなっている。
波形では、各ビット間の画像信号出力レベルと基準電圧
出力レベルは異なるが、同一ビットの暗状態での画像信
号出力レベルと基準電圧出力レベルは等しい。またＶＯ
の波形は、ＶＳＩＧ１とＶＳＩＧ２の波形を反転増幅し
たものである。クランプ回路Ｃを通った出力端子１６の
電位ＶＯＵＴの波形では、各ビットの基準電圧出力の終
了付近のタイミングをサンプリングポイントとしてあ
り、全てのビットの暗状態でのサンプリングレベルは、
等しくなっている。
【００２４】図３に示すように、１チップ目のイメージ
センサーＩＣブロックＢ１のチップセレクトスイッチ１
２がチップセレクトパルスφＣＳ１によりオンし、２チ
ップ目のイメージセンサーＩＣブロックＢ２のチップセ
レクトスイッチ１２がチップセレクトパルスφＣＳ２に
よりオンするようにすれば、各イメージセンサーＩＣブ
ロックＢｍの出力を連続的に取り出すことができ、全て
のブロックの暗出力電圧は式で表わされる一定の値に
なる。
センサーＩＣブロックＢ１のチップセレクトスイッチ１
２がチップセレクトパルスφＣＳ１によりオンし、２チ
ップ目のイメージセンサーＩＣブロックＢ２のチップセ
レクトスイッチ１２がチップセレクトパルスφＣＳ２に
よりオンするようにすれば、各イメージセンサーＩＣブ
ロックＢｍの出力を連続的に取り出すことができ、全て
のブロックの暗出力電圧は式で表わされる一定の値に
なる。
【００２５】このように、フォトダイオードの画像信号
出力と、フォトダイオードのリセット直後の基準電圧出
力を続けて出力し、クランプ回路を用いることで、暗出
力のばらつきを小さくできる。また、反転増幅器のゲイ
ンを大きくすれば、感度を高くできる。本発明のイメー
ジセンサーＩＣでは、各ビットの光電変換ブロックＡｎ
は、図１に示すように少ない要素からなっており、ＩＣ
の面積を小さくできる。
出力と、フォトダイオードのリセット直後の基準電圧出
力を続けて出力し、クランプ回路を用いることで、暗出
力のばらつきを小さくできる。また、反転増幅器のゲイ
ンを大きくすれば、感度を高くできる。本発明のイメー
ジセンサーＩＣでは、各ビットの光電変換ブロックＡｎ
は、図１に示すように少ない要素からなっており、ＩＣ
の面積を小さくできる。
【００２６】以上からＳ／Ｎ比の良好なイメージセンサ
ーを低いコストで得ることができる。以上の説明で、ソ
ースフォロアアンプ３の代わりに別の種類のアンプでも
よいし、ダイオード１の感度が高ければ、アンプがなく
てもよい。また、反転増幅器Ｄの代わりにバッファアン
プや非反転増幅器を用いてもよい。
ーを低いコストで得ることができる。以上の説明で、ソ
ースフォロアアンプ３の代わりに別の種類のアンプでも
よいし、ダイオード１の感度が高ければ、アンプがなく
てもよい。また、反転増幅器Ｄの代わりにバッファアン
プや非反転増幅器を用いてもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、簡単な
構成で、残像がなく、暗出力のばらつきが小さいＳ／Ｎ
比の優れたイメージセンサーＩＣを低コストで供給でき
る。また、このイメージセンサーＩＣを複数個直線状に
実装した、密着型イメージセンサーを供給することがで
きる。
構成で、残像がなく、暗出力のばらつきが小さいＳ／Ｎ
比の優れたイメージセンサーＩＣを低コストで供給でき
る。また、このイメージセンサーＩＣを複数個直線状に
実装した、密着型イメージセンサーを供給することがで
きる。
【図１】本発明のイメージセンサーの回路図である。
【図２】従来の画像読み取り装置に用いられている密着
型一次元イメージセンサーＩＣの回路図である。
型一次元イメージセンサーＩＣの回路図である。
【図３】本発明のイメージセンサーのタイミング図であ
る。
る。
１ フォトダイオード ２ リセットスイッチ ３ ソースフォロアアンプ ４ 定電流源 ５ 読み出しスイッチ ６ 共通信号線 ７ 信号線リセットスイッチ ８ 寄生容量 ９ オペアンプ １０ 抵抗 １１ 抵抗 １２ チップセレクトスイッチ １３ 容量 １４ ＭＯＳトランジスタ １５ 容量 １６ 出力端子 Ａｎ ｎビット目の光電変換ブロック Ｂｍ ｍチップ目のイメージセンサーＩＣブロック Ｃ クランプ回路 Ｄ 反転増幅器
Claims (6)
- 【請求項１】 複数のフォトダイオードの出力を第一の
アンプを介して順次共通信号線に読み出すイメージセン
サーＩＣにおいて、あるフォトダイオードの画像信号出
力を読み出した後、前記フォトダイオードの出力端子を
一定の電圧にリセットし、リセット終了後、前記フォト
ダイオードの出力を基準電圧出力として読み出し、その
後次のフォトダイオードの画像信号出力を読み出すイメ
ージセンサーＩＣ。 - 【請求項２】 前記イメージセンサーＩＣの画像信号出
力端子が、容量の第一の端子に接続されており、前記容
量の第二の端子にはクランプするためのリセットスイッ
チがつながっており、前記リセットスイッチは、前記各
フォトダイオードの画像信号出力期間の少なくとも一部
の期間オンして前記容量の第二の端子を一定電圧に固定
し、前期容量の第二の端子から出力を取り出すイメージ
センサー。 - 【請求項３】 前記共通信号線が反転増幅器を介して画
像信号出力端子に電気的に接続することを特徴とする請
求項１記載のイメージセンサーＩＣ。 - 【請求項４】 請求項１記載のイメージセンサーＩＣを
複数個実装してなるイメージセンサー。 - 【請求項５】 請求項２記載のイメージセンサーを、原
稿を読み取る画像読み取り用センサとして用いたことを
特徴とするファクシミリ装置。 - 【請求項６】 請求項２記載のイメージセンサーを、原
稿を読み取る画像読み取り用センサとして用いたことを
特徴とするイメージスキャナ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10051164A JPH11239245A (ja) | 1997-12-17 | 1998-03-03 | イメージセンサーｉｃ及び画像読み取り装置 |
| US09/191,888 US6545776B1 (en) | 1997-12-17 | 1998-11-13 | Image sensor IC, facsimile apparatus and image scanner apparatus using the image sensor ICS |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34834097 | 1997-12-17 | ||
| JP9-348340 | 1997-12-17 | ||
| JP10051164A JPH11239245A (ja) | 1997-12-17 | 1998-03-03 | イメージセンサーｉｃ及び画像読み取り装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11239245A true JPH11239245A (ja) | 1999-08-31 |
Family
ID=26391696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10051164A Pending JPH11239245A (ja) | 1997-12-17 | 1998-03-03 | イメージセンサーｉｃ及び画像読み取り装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6545776B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11239245A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100423349B1 (ko) * | 2000-10-05 | 2004-03-18 | 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 | 이미지 센서 |
| JP2005117281A (ja) * | 2003-10-06 | 2005-04-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 画像読み取り装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100693819B1 (ko) * | 2005-07-14 | 2007-03-12 | 삼성전자주식회사 | 트랙 앤 홀드 회로 및 트랙 앤 홀드 방법 |
| GB0916883D0 (en) * | 2009-09-25 | 2009-11-11 | St Microelectronics Ltd | Ambient light detection |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3576715B2 (ja) * | 1996-09-10 | 2004-10-13 | 本田技研工業株式会社 | 光センサ回路 |
| US6031217A (en) * | 1997-01-06 | 2000-02-29 | Texas Instruments Incorporated | Apparatus and method for active integrator optical sensors |
| US6097022A (en) * | 1998-06-17 | 2000-08-01 | Foveon, Inc. | Active pixel sensor with bootstrap amplification |
-
1998
- 1998-03-03 JP JP10051164A patent/JPH11239245A/ja active Pending
- 1998-11-13 US US09/191,888 patent/US6545776B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100423349B1 (ko) * | 2000-10-05 | 2004-03-18 | 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 | 이미지 센서 |
| JP2005117281A (ja) * | 2003-10-06 | 2005-04-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 画像読み取り装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6545776B1 (en) | 2003-04-08 |
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