JPS5986379A - 光電変換装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、たとえば多数の光電変換素子を直線状に配列
してなるリニアイメージセンサなどの光電変換装置に関
する。

〔発明の技術的背景〕

最近、たとえば光学式文字読取装置あるいはファクシミ
リなどにおいて、被読取物からの反射光を受けて光電変
換するものとして、多数の光＠変換素子を直線状に配列
してなる光電変換装置（たとえばリニアイメージセンサ
）が用いられる場合が多い。このよう外光電変換装置、
として、たとえば第１図に示すように構成されたものが
おる。すなわち、多数の光電変換素子（たとえばフォト
ダイオード）１□〜１ｎを直線状に配列し、これら光電
変換素子１１〜１ｎを、パルス発生回路２から順次出力
される走査駆動パルスφ□〜φｎ（第２図参照）によっ
てＩＩ　次、ｔンーオフ作動されるアナログスイッチ（
たとえば−ＭＯＳ−ＦＥＴ）３□〜３ｎで順次切換える
ことにより、光電変換素子１１〜Ｉｎの出力信号（光電
流）を１本の出力ビデオライン４に順次抽出する。この
場合、光電変換素子１１〜１ｎは電荷（電流）蓄積モー
ドにて作動し、１ビット当りの蓄積時間は１ライン走査
時間に一致する。また、パルス発生回路２がら第２図に
示すようなインヒビットパルスφ■Ｎカ出力され、アナ
ログスイッチ３１〜３ｎに・それぞれ供給される。これ
は、アナログスイッチ３１〜３ｎのオン−オフ切換時、
２つのアナログスイッチが同時にオン状態になることを
防止するだめの信号であシ、これにょシアナログスイッ
チ３１〜３ｎｕこのパルスφＩＮの印加時オフ状態とな
るようになっている。しかして、ビデオライン４に抽出
された信号電荷（電流）はビデオライン容量Ｃｖに充電
される。この充電時定数Ｔはほぼτ中０．７０ｖ−ｒで
表わされる。ここで、ｒはアナログスイッチ３□〜３ｎ
のオン抵パルス発生回路２かも出力されるクリアパルス
φｎ　（ｙｒ　２図参照）によってオン−オフ作動する
クリアスイッチ（Ｉｌｌｔｏｓ−ＦＥＴなどのアナログ
スイッチ）５にょシ、光電変換素子１１〜Ｉｎの１ビツ
トごとに放電される。とうして、ビデオライン４から得
られる信号電荷は、高入力インピーダンスの電流−電圧
変換用演算増幅器６で受信され、ビデオ信号として出方
される。

なお、上記パルス発生回路２は、外部から供給サレるク
ロックパルスおよびスタートパルスによって動作するも
ので、たとえばシフトレジスタやカウンタなどによって
構成される。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、上述しだ光電変換装置には次のような問
題があった。すなわち、アナログスイッチ３１〜３ｎの
切換ノイズやオン抵抗ｒ。

さらにはスイッチ容量、ゲート容量のばらつきなどによ
って、光電変換素子１□〜１ｎに全く光が照射されなく
とも（暗状態）、増幅器６の出力（ビデオ出力）に（ｒ
Ｊ−Ｍ２図に示すようにｅＮ１〜ｅＮｎの電圧差がラン
ダムに現われる。すカわち、暗状態にあっても、光電変
換素子１１〜Ｉｎの出力にはそれぞれレベルの異なるノ
イズなどの不要信号ｅＮ、〜ｅＮｎが発生ずるものであ
る。したがって今、光電変換素子１１〜１ｎにそれぞれ
一朴に光が照射さｉｔたとしても（明状態）、上記不要
信号によるその信号分の信号ばらつきが光電変換素子１
１へ・１ｎの出力に現われ、増幅器６の出力は第２図に
示すようになシ、不要信号ＱＮ１〜ｅＮｎに光電変換素
子１□〜１ｎの信号電荷が重複された信号６５１〜ｅｓ
ｎ　　となる。このようなノイズなどの不要信号が現わ
れると、たとえば伝票などを光学的ＶＣ読取って処理す
る場合、読取りに確実性がなくなったり、あるいはＩｌ
ｌ像処理ができなくなる。また、アナログスイッチ３．
〜３　ｎのオン（氏抗ｒなども周囲温度によって変化す
るので、上記ばらつきが更に大きくなってしまう。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、各光電変換素子から発生した信号を順次
抽出する各アナログスイッチの切換ノイズ、オン抵抗、
スイッチ容量のばらつきなどに起因する各光電変換素子
からの抽出信号のビット間ばらつきを確実に除去でき、
ざらに周囲温度の変化に対しても安定かつ良質な信号を
抽出できる光電変換装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、各光電変換素子の１ビツト走査期間において
そのビットに対応するアナログスイッチを複数回オンー
オフ作動せしめることにょシ、各光電変換素子からの抽
出信号に含まれるノイズなどの不要信号を検出し、この
検出信号により上記抽出信号からその信号に含まれる不
要信号を除去するように構成したものである。

〔発明の実施例〕 以下１本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。なお、第１図と同一部分（ては同１−符号を付して
その説明は省略し、異なる部分についてのみ詳細に説明
する。第３図において、インヒビットパルスφ！Ｎおよ
びクリアパルスφＲが第１図と異っている。まずインヒ
ビットパルスφＩＮであるが、第１図では走査駆動パル
スφ１〜φｎの各切換時点でそれぞれ発生させていたが
、ζこでは更にその各中間でもう１回発生せしめるよう
にしている（第４図参照）。すなわち、第１図と同様の
インヒビット期間（２つのアナログスイッチが同時にオ
ン状態になることを防止する）と、さらに１ビット当り
のアナログスイッチのオン期間を内に再度インヒビット
期間を設ける。これによジ、アナログスイッチ３１〜３
ｎは、一度オン状態になった後イ／ヒビットパルスφＩ
Ｎによってオフ状態となシ、再度インヒビシト解除後オ
ン状。態となる。すなわち、光電変換素子１．〜１ｎの
１ビット定歪期間ｔにおいて、そのビットに対応するア
ナログスイッチが２回オン状態となるのであるうしだが
って、まず最初のオン期間ｔ、では、第１ン抵抗、スイ
ッチ容量などにより発生した不要信号ｅＮ１〜ｅＮＩ’
ｌに、光電変換素子１１〜１ｎで発生した信号電荷が重
複された信号ｅｓｌ〜ｅｓｎ（第４図参照）がビデオラ
イン容量Ｏｖに充電される。なお、ここでの説明では光
電変換素子１、〜Ｉｎにそれぞれ一様な光が照射された
場合について述べる。しかして、ビデオライン容量Ｏｖ
に充電された信号型１荷は、第４図に示すようにインヒ
ビットパルスφＩＮと同期して発生するクリアパルスφ
２によってオン−オフするクリアスイッチ５で放電され
る。こうして一旦、光電変換素子１、〜１ｎから発生し
た信号電荷を抽出した後、インヒビットパルスφＩＮに
よシアナログスイッチ３□〜３ｎをオフにし、再びオン
にすることにより、このオン期間ｔ２では、第４図に示
すように不要信号ｅＮ１〜ｅＮｎのみが抽出され、ビデ
オライン容ｉ０ｖに充電される。

このようにして抽出された信号、つま）増幅器６の出力
信号は第１サンプルホールド回路７に供給され、ここで
前記オン期間ｔ！で発生した信号のみがサンプリングさ
れ、第４図に示すようなサンプリング信号が出力される
。上記第１サンプルホールド回路７は、パルス発生回路
２から出力されるサンプリングパルスφＳｐｌ　　によ
ってオン−オフ作動されるアナログスイッチ８、このス
イッチ８０オン−オフによって充放電を行うコンデンサ
９、および増幅器１０によって構成される。なお、上記
サンプリングパルスφＳｐｌ　　は、紀４図に示すよう
に前記オン期間ｔ、の後半において発生されるように表
っている。このサンプルホールド回路７の出力信号は、
前記増幅器６の出力信号とともに差動増幅器１１に供給
され、ことで両信号ｄ差演算が行われる。したがうて、
差動増幅器１１の出力信号は、不要信号ｅＮ１〜ｅＮｎ
が除去された光電変換素子１１〜Ｉｎから発生した信号
のみとなる。

この差動増幅器１１の出力信号は第２サンプルホールド
回路１２に供給され、ここで光電変換素子１．〜１ｎか
ら発生した信号のみがサンプリングされ、第４図に示す
ようなサンプリング信号が出力される。上記第２サンプ
ルホールド回路１２は、パルス発生回路２から出力され
るサンプリングパルスφＳｐ２　　によってオン−オフ
作動されるアナログスイッチ１３、このスイッチ１３の
オン−オフによって充放電を行うコンデンサ１４、およ
び増幅器１５によって構成される。なお、上記サンプリ
ングパルスφＳｐ２　　は、第４図に示すように前記オ
ン期間ｔ、の後半において発生されるようになっている
。したがって、増幅器１５の出力から得られる最終的な
抽出信号に、第４図から明らかなように１ビツト目はｅ
ｓ、　−ｅＮｌ　、　２ビツト目はｅｓ２　　ｅＮ２　
ｇ　”’　ｎビット目はｅ　Ｓｎ　−ｅ　Ｎｎ　　とな
シ、結局ビット間ばらつきの無い良質な信号が抽出でき
る。一方、光電変換素子１□〜１ｎの周囲温度が変化し
た場合、アナログスイッチ３□〜３ｎのオン抵抗、スイ
ッチ容量、ゲート容量などが変化し、更に不要信号ｅＮ
１〜ｅＮｎが増大する結果となるが。

前述したようにそれらノイズ分は確実に除去するので、
周囲温度の変化に対しても常に安定している。また、光
電変換素子１□〜Ｉｎの出力信号は増幅器６などを通る
が、これらによって固有ノイズが発生しても、それらノ
イズ分をも除去され、よってＳ／Ｎの良い信号が得られ
るものである。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、各光電変換素子か
ら発生した信号を順次抽出する各アナログスイッチの切
換ノイズ、オン抵抗、スイッチ容量のばらつきなどに起
因する各光電変換素子からの抽出信号のビット間ばらつ
きを確実に除去でき、さらに周囲湿度の変化に対しても
安定かつ良質な信号を抽出できる光電変換装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光電変換装置を示す構成図、第２図は第
１図の動作を説明するだめのタイミングチャート、第３
図は本発明の一実施例を示す構成図、第４図は同実施例
の動作を説明するためのタイミングチャートである。 １１〜１ｎ・・・光電変換素子、２・・・パルス発生回
路、３．〜３ｎ・・・アナログスイッチ、４・・・出力
ビデオライン、５・・・クリアスイッチ、６・・・演算
増幅器、７，１２・・・サンプルホールド回路、１１・
・・差動増幅器、φ１〜φｎ・・・走査駆動パルス、φ
！Ｎ・・・インヒビットパルス、φ几・・・クリアパル
ス、φｓｐｌ、φＳｐｔ・・・サンプリングパルス、Ｃ
ｖ・・・ビデオライン容量。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の光電変換素子と、これら光電変換素子にそれぞれ
   接続されその各光電変換素子の出力信号を抽出する複数
   のアナログスイッチと、これらアナログスイッチを順次
   オン−オフ作動せしめる走査駆動パルスを発生するパル
   ス発生回路と、前記各アナログスイッチによって抽出さ
   れた各光電変換素子の出力信号を受ける出力ビデオライ
   ンとを具備してなる光電変換装置において、前記各光電
   変換素子の１ビツト走査期間においてそのビットに対応
   するアナログスイッチを複数回オン−オフ作動せしめる
   手段と、この手段によるオン−オフ作動により前記出力
   ビデオラインから得られる信号に含まれるノイズなどの
   不要信号を検出する手段と、この手段の検出信号により
   前記出力ビデオラインから得られる信号からその信号に
   含まれる不要信号を除去する手段とを具備したことを特
   徴とする光電変換装置。