JPS62198257A - カラ−リニアイメ−ジセンサ - 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】 産業上の利用分野 本発明は原稿情報を高感度、高解像度で読み取ることを
可能にしたカラーリニアイメージセンサに関するもので
ある。

従来の技術 集積回路技術を用いてＳｉ結晶上に形成させたイメージ
センサとしてはＣＯＤイメージセンサ、ＭＯＳイメージ
センサがある。一般にイメージセンサは複数個の光検出
素子と走査回路からなり、ＣＯＤイメージセンサは光検
知素子にフォトダイオード、走査回路にＣＯＤ　（電荷
転送素子）を用い、ＭＯＳイメージセンサは光検知素子
にフォトダイオード、走査回路にＭＯ３Ｉ−ランリスタ
からなるシフトレジスタを用いている。これらは共にＭ
Ｏ８集積回路技術を基礎としたデバイスであり、高解像
度ではあるが次のような欠点もある。ＣＯＤイメージセ
ンサは、元来、熱的に非平衡状態にある電荷を信号の媒
体として用いているため、高温または蓄積時間の長い使
用条件では、暗電流が増大して使えない。ＣＯＤカラー
リニアイメージセンサが開発されているが、これらは第
４図（ｂ）に示すように３個毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）のフィルターを付けた一次元フオドダイオード
アレイおよび、フォトダイオードアレイに平行して配置
したＣＣＤからなっている。この方式では画素数はモノ
クロの場合に比べて３倍になり、各色について開口率は
１／３になりモアレ像が発生しやすく、読み取り品質は
低下する。また、画素面積が小さく、感度が低下すると
同時に、モノクロの場合に比べて３倍のピント合せ精度
を必要とする。

一方、ＭＯＳイメージセンサは高解像度の可能性はある
が、映像信号そのものが小さく、走査用デジタル信号の
映像信号線への誘導によってＳＺＮ比が低い。

ＣＯＤおよびＭＯＳイメージセンサは自己走査型ではあ
るが、現状の素子は動作させるための駆動回路および出
力回路が複雑で使いにくい。

発明が解決しようとする問題点 従来のカラーリニアイメージセンサでは第４図伽）に示
すように、３個毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）。

青（Ｂ）またはそれらの補色系の色分解フィルターを付
けた一次元フオドダイオードアレイおよびこれに平行し
て配置したＣＯＤからなっている。

この方式では、各色について開口率は１／３になり、モ
アレ像が発生しやすく、読み取り品質が低下する。また
、画素面積が小さく、感度が低下すると同時に、モノク
ロの場合に比べて３倍のピント合せ精度を必要とする。

現状のＣＯＤカラーイメージセンサは自己走査型ではあ
るが、動作させるための駆動回路および出力回路が複雑
で使いにくい。

問題点を解決するための手段 本発明は読み取り品質を向上させるために、３列（Ｒ列
；Ｇ列、Ｂ列）のフォトトランジスタアレイまたはフォ
トダイオードアレイを形成させる。

Ｒ列、Ｇ列、Ｂ列のフォトトランジスタプレイまたはフ
ォトダイオードアレイの受光窓には夫々、赤色、緑色、
青色のカラーフィルターを付ける。

これにより、センサの開口率はどの色に対しても大きく
　（例えば７０％以上）することができて、モアレ像の
発生は殆どなくなる。また、開口率が大きいために感度
も大である。一般に、検知素子の分光感度は平坦ではな
い。赤色、緑色に対して感度が大であり、青色に対して
感度が低い。従って、３列構成のアレイにおいて、分光
感度に逆比例した受光面積にすることよって、各色の出
力信号感度を均一にすることが可能になる。

走査回路はＩ　Ｉ　Ｌ　（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｉｎ
ｊｅｃｔｉｏｎ　Ｌｏ−ｇｉｃ）によるシフトレジスタ
、タイミング制御回路、電流スイッチ等によって構成し
、前記の３列のセンサアレイを順にアクセスして、３ビ
ツトの並列信号としてカラー情報を得る。これにより、
高速読み取りが可能であると同時に、夫々のカラー信号
の処理が容易になる。

作用 構成要素ではバイポーラＩＣプロセスにより、Ｓｔチッ
プ上に容易に集積することができる。バイポーラＩＣは
電流制御型のトランジスタを構成要素としているために
、寄生容量の影響を受けにくく、かつ電流駆動能力が大
きいために、同時に３個のフォトトランジスタまたはフ
ォトダイオードを駆動することができる。ＩＩＬ、電流
スイッチ等によって、全駆動回路および出力アンプをイ
メージセンサチップ上に内蔵させることが可能になった
。これにより、外部からはスタート信号および１相のク
ロックパルスを与えるだけで、読み取り動作をさせるこ
とができ、極めて使い易いカラーリニアイメージセンサ
となる。

実施例 本発明の一実施例を図面に従って説明する。第１図は本
発明のカラーイメージセンサの基本回路を示す。１はＩ
ＩＬによるＤ型フリップフロップであって、クロックパ
ルスに従ってシフト動作をする。基板ＰＮＰトランジス
タ２は抵抗３と共に動作して、各段のフリップフロップ
の出力信号の直流レベルをシフトさせるレベルシフト回
路である。トランジスタ４はレファレンストランジスタ
５と共に動作する差動スイッチを構成する。６はレファ
レンストランジスタのバイアス電圧を発生させる抵抗列
である。７は差動スイッチの出力電流を電圧に変換する
負荷抵抗である。８は差動スイッチのエミッタ抵抗であ
るが、また、これは定電流源であってもよい６９は負荷
抵抗６の電位差の有無に従ってオンまたはオフする電流
スイッチであり、そのコレクタはフォトトランジスタの
コレクタに接続している。１０．１）．１２は３列のフ
ォトトランジスタアレイであって、各列毎に例えばＲ（
赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のフィルターを付けることに
より、３色のカラー信号を並列信号として得ることがで
きる。フィルターは補色系の黄。

シアン、マゼンタでもよい。１３．１４．１５はバッフ
ァアンプであり、１６．１７．１８はカラー信号の出力
線である。なお１９はフォトトランジスタへの充電電圧
を設定するためのクランプダイオードである。

第２図は動作のタイミングチャートである。システム側
からの入力信号はクロックパルス（ＣＬＫ）とスタート
パルス（ＳＴ）である、ＳＴのハイレベル″Ｈ”でＤ型
フリップフロップ１−２゜■−３，・・・・・・ｌ−６
はリセット状態になり、ＳＴがローレベル“Ｌ″になる
エツジでＱ　１　カ”　Ｈ″になり、以降クロックパル
スに同期してＱ２．　Ｑ３・・・・・・にシフトパルス
が発生する。例えばＱ２“Ｈ゛の状態ではトランジスタ
４−１がオンになり、それに従って負荷抵抗７−１の両
端に電位差が発生し、スイッチングトランジスタ９−１
がオンになり、フォトトランジスタ１０−１．１）−１
゜１２−１に充電電流が供給されて、これらのフォトト
ランジスタのカラー信号Ｖｗ＋　、Ｖａ　、Ｖｍが出力
される。

第２の実施例におけるブロック図を第′３図に示す。本
回路は第１図の回路にノイズキャンセル用の光遮蔽を施
したフォトトランジスタアレイ１９およびそのバッファ
アンプ２０．出力端子２１を追加したものである。端子
２１からの信号と各カラー出力信号との差動増幅によっ
てＳ／Ｎ比の向上が図れる。

第４図（ａ）は本発明における３列のフォトトランジス
タのＳｉチップ上での配置図の概観を示すものである。

この方式によれば、原稿上の全領域のカラー情報を収集
することが可能になり、例えば網点処理を施して印刷さ
れた原稿も忠実に読み取ることが出来る。また、モアレ
像の発生も極めて少ない。更に、３列構成のアレイにお
いて、その受光窓を分光感度に逆比例した面積にするこ
とによって、各色の出力信号感度を均一にすることが可
能になる。第４図（ｂｌは従来のカラーイメージセンサ
におけるフォトダイオードのＳｉチップ上での配置図を
示す。これによれば、各色について、カラー情報の収集
領域に欠落場所があり、モアレ像が発生し易い。特に、
網点処理を施して印刷された原稿の読み取り品質は低下
する。

第１の実施例、第２の実施例ともに、イメージセンサと
して必要な駆動回路をセンサチップ上に内蔵しているた
めに、使い易（、チっブのボンディングパッドも少ない
。つまり、外部からはクロックパルスと読み取りスター
トパルスを与えることによって、映像信号を得ることが
可能になる。

イメージセンサは一般に、走査機能を受は持つデジタル
回路と映像を検知してこれを出力するアナログ回路から
構成されるが、デジタル回路にＩｔＬを使っているため
に論理振幅が小さく、デジタル側からアナログ側への走
査パルスの誘導によるＳ／Ｎ比の低下は最小限に抑えら
れる。また、バイポーラＩＣは一般に消費電力はＭＯＳ
−ＩＣに比べて大きいが、このような回路構成にするこ
とによって、消費電力は低くすることができる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、高感
度、高解像、高Ｓ／Ｎ比で読み取れ、かつ、全駆動回路
を内蔵させたイメージセンサを実現することができる。

従って、使い易く、忠実な読み取りが可能になるため、
情報処理機器の入力装置として極めて有用であり、その
産業上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラーイメージセンサの基本回路図、
第２図は動作のタイミングチャート、第３図は本発明の
第２の実施例におけるブロック図、第４図はＳｉチップ
上におけるフォトダイオードまたはフォトトランジスタ
の配置図である。 １−１〜１−７・・・・・・ＩＩＬによるＤ型フリップ
フロップ、２−１〜２−６・・・・・・レベルシフト用
トランジスタ、４−１〜４−６・・・・・・差動スイッ
チ、９−１〜９−６・・・・・・電流スイッチ、１０．
１）．１２・・・・・・フォトトランジスタアレイ、１
３．１４．１５・・・・・・出カバソファアンプ、１６
．１７．１８・・・・・・映像出力端子、１９−１〜１
９−６・・・・・・クランプダイオード。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名ｍ２図 ＣＬＫ　ＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＮ Ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）検知素子として、列毎に３原色または補色系の３
   色のフィルターを受光窓に付けた３列のフォトトランジ
   スタアレイまたはフォトダイオードアレイ、走査回路と
   してＩＩＬからなるシフトレジスタ、シフトレジスタか
   らの出力信号に従ってオンまたはオフとしてフォトトラ
   ンジスタまたはフォトダイオードを電荷蓄積モードで動
   作させるための電流スイッチから構成したことを特徴と
   するカラーリニアイメージセンサ。
2. （２）光遮蔽したフォトトランジスタアレイからの出力
   信号と受光窓に３色のフィルターを付けたフォトトラン
   アレイの出力信号の夫々との差動増幅することを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載のカラーリニアイメ
   ージセンサ。
3. （３）フォトトランジスタアレイの受光窓の面積をその
   分光感度に逆比例するサイズに形成することにより、夫
   々の色について感度の均一化を図ったことを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載のカラーリニアイメージ
   センサ。