JPH0222591B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 コンピユータを始めとする情報処理機器自動制
御機器の進展に伴なつて、その入力装置としてセ
ンサの重要性が高まつている。本発明はIC技術
を駆使して情報をカラーで高速、高解像度で検知
することを可能にしたライン状イメージセンサに
関する。

従来例の構成とその問題点 従来、固体化カラーライン状イメージセンサと
しては、CCDイメージセンサ、MOSイメージセ
ンサ、アモルフアスシミリコンイメージセンサ、
CdSイメージセンサがある。CCDおよびMOSイ
メージセンサはシリコン結晶基板上に検知部とし
てのフオトダイオードと走査回路を形成させたも
ので、色の識別のために、フオトダイオードの受
光面上に三色のフイルター膜が一定の規則パター
ンで付けられている。色の識別のためには１ドツ
トに対して三種（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の色信号の検出を
必要とする。CCDイメージセンサでは、例えば
各色について８ドツト／mmの解像度で読取る場
合、センサは24ドツト／mmの密度で配置し、一本
の出力端子から直列信号として出力させる。この
場合、モノクロの読取に比べて１／３の読取速度
となる。CCDは元来、熱的に非平衝状態にある
チヤージキヤリアを信号媒体として利用している
ため、高温では使えないという欠点がある。
MOSイメージセンサはその走査速度がMOSシフ
トレジスタのクロツク周波数で制限されること、
および信号ノイズが大きいという欠点がある。

アモルフアスシリコンイメージセンサは検知部
としてのアモルフアスシリコンフオトダイオード
とアモルフアスシリコン薄膜トランジスタまたは
ICからなる走査回路からなり、色の識別のため
にフオトダイオードの受光面上に三色のフイルタ
ーが一定の規則のパターンで付けられている。読
取速度、歩留り、信頼性、駆動回路との結線等に
おいて、実用化までには多くの解決すべき課題が
ある。また、CdSイメージセンサは光に対する応
答速度が遅いという欠点がある。

モノクロに比べてカラー読取の場合には、三種
の信号の検出が必要であるから、三倍の読取時間
が必要である。高速読取のニーズおよびモノクロ
とカラー読取の共在等を考慮すると、カラーの場
合にもモノクロの場合と同一の読取速度を達成す
る必要性がある。

発明の目的 本発明は色信号ごとに並列で出力することによ
り、高速読取およびモノクロ読取とカラー読取の
共存を可能にするカラーイメージセンサを提供す
ることを目的とする。

発明の構成 本発明のカラーイメージセンサは、３種の色信
号別に検知出力するように３本の出力ラインにそ
れぞれ接続された検知波長の異なる３列の光検知
素子からなるアレイと、前記各３種の色信号別の
光検知素子を同時にアクセスするように接続され
たスイツチングトランジスタからなるスイツチン
グトランジスタ群と、前記各スイツチングトラン
ジスタをオン、オフするためのデコード回路とを
有し、前記３本の出力ラインから、色信号別に並
列信号を出力するようにしたものである。

実施例の説明 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は外部からの入力選択信号を入力選択信
号端子１に受けて、これを相補出力２のマルチス
レシホールド論理信号に変換する回路である。定
電流回路３からの電流が電流スイツチ回路を構成
するトランジスタ対４，５，６によつてビツト選
択入力信号をロジツク基準電圧V_thとの比較に従
つて、トランジスタ４ａまたは４ｂ，５ａまたは
５ｂ，６ａまたは６ｂ側に切換えられ、夫々の電
流と抵抗対７，８，９により直流レベルの異なる
相補的な電圧が発生させられる。例えば、ビツト
選択入力信号端子１の入力端子１ａに“Ｈ”レベ
ルの信号が入力された場合、相補出力２のＡは
“Ｈ”、Ａは“Ｌ”になる。この論理振幅は前記抵
抗対７の値および定電流回路３の電流値で決めら
れる。トランジスタ対４，５，６は非飽和状態で
動作するため、高速動作が可能である。なお、１
０〜１２は直流レベル設定用トランジスタで１３
は電圧分割用抵抗列である。第１図は３ビツトの
場合であるが、これは同様の繰り返しで更にビツ
ト数の多い場合へも拡張できる。

第２図は前記のマルチスレシホールド論理信号
を入力端子１４に受けて、ブロツク選択入力信号
１５によつて制御された電流源１６からの電流を
所望の枝路に流し、この電流をセンスしてスイツ
チング動作する３出力のスイツチングトランジス
タ２８ａ，２８ｂ〜３１ａ，３１ｂを通じて、３
種のフオトトランジスタアレイ３２ａ〜３６ｂ，
３７ａ〜４０ｂ，４１ａ〜４４ｂをアクセスする
回路である。

トランジスタ対１７，１８，……２３は夫々の
トランジスタ対のエミツタ対に流す電流を論理信
号１４に従つて切換えるための電流切換え回路を
構成する。これらのトランジスタ対も非飽和モー
ドで動作するため、高速動作をする。抵抗２４
ａ，２４ｂ，……２７ａ，２７ｂはトランジスタ
対２０〜２３のうち通電状態にあるトランジスタ
を検出するのに必要な負荷抵抗である。PNPト
ランジスタ２８ａ，２８ｂ，〜３１ａ，３１ｂは
トランジスタ対２０，２１，〜２３のコレクタ電
流の有無によつてオンまたはオフするスイツチン
グ動作をする。横形PNPトランジスタをスイツ
チングトランジスタとして使用する場合、ベース
電極を抵抗２４ａ，２４ｂ〜２７ａ，２７ｂの一
端に、エミツタ電極を正電源に、コレクタ電極を
フオトトランジスタのコレクタ電極に接続する方
法およびエミツタとコレクタを逆接続してコレク
タ電極を正電源に、エミツタ電極をフオトトラン
ジスタのコレクタ電極に接続する方法とがある
が、逆接続の方が選択用デジタル信号の出力への
漏れは少ない。横形PNPトランジスタの構造を
第３図に示すが、電極は内部から外部へ、エミツ
タ４８、コレクタ４９、ベース電極５０の順に並
んでいる。デジタル信号の出力端子への漏れは
PNPトランジスタのベースからフオトトランジ
スタのコレクタのパスで起こる。フオトトランジ
スタのコレクタをPNPトランジスタのコレクタ
でドライブした場合、PNPトランジスタのベー
ス電極とコレクタは隣接しているため、その間の
容量性結合が大となり、デジタル信号の出力端子
への漏れは大きい。しかし、フオトトランジスタ
のコレクタをPNPトランジスタのエミツタでド
ライブした場合、ベース電極とエミツタ電極の間
にコレクタ電極（正電源電圧に固定）が介在する
ため、デジタル信号の出力への漏れは少なくな
る。

第２図において、Ｒ，Ｇ，Ｂの３ラインのフオ
トトランジスタアレイ３２ａ〜３６ｂ，３７ａ〜
４０ｂ，４１ａ〜４４ｂを駆動するため、各スイ
ツチング用PNPトランジスタはフオトトランジ
スタとの接続において、夫々３つのドライブ端子
を有する。３ラインのフオトトランジスタのエミ
ツタは夫々共通接続されて、色信号の出力端子と
する。４５，４６，４７は各色信号の負荷抵抗で
ある。次に、本発明のイメージセンサの具体的な
動作を説明する。ブロツク選択入力端子が“Ｈ”、
ビツト選択入力信号Ａ，Ｂ，Ｃが夫々“Ｌ”であ
るとき、電流源からの電流は抵抗２４ａにのみ流
れ、その他の抵抗には流れない。その結果、
PNPトランジスタ２８ａのベース電位のみが低
下し、このトランジスタのみが“ON”になり、
その３つの出力からフオトトランジスタ３２ａ，
３７ａ，４１ａに充電々流が流れて、そのフオト
トランジスタが読取状態となつて、その読取信号
が、各出力ラインから色信号別に並外出力の形で
出力される。その他のフオトトランジスタには電
流は流れず、フローテイング状態になり、積分期
間（非アクセス期間）となる。ビツト選択入力端
子およびブロツク選択入力端子に夫々の入力信号
を印加することにより、順次高速で走査すること
が可能である。

入力端子１４の論理振幅は0.5Vあれば充分に
電流切換え回路を駆動でき、論理振幅は小さく、
寄生容量に基つくアクセス時間の遅れを最小限に
することができること、および電流切換えトラン
ジスタは非飽和状態で動作すること等によつて、
高速読取りが可能となる。また、各色信号が並列
信号として出力されるために、モノクロ読取りの
場合と同一の速度で読取れる。

第４図は本発明によるイメージセンサの駆動回
路のブロツク図である。フリツプフロツプ、発振
器、カウンタでイメージセンサのビツト数までカ
ウントアツプまたはカウントダウンさせ、カウン
タの低位の所望のビツト（ビツト選択入力信号の
ビツト数に一致）をグレイコードに変換した後、
イメージセンサのビツト選択入力信号端子１に印
加する。所望のクロツク間隔（１ブロツク内のビ
ツト数に一致）でこれをシフトクロツクとしてシ
フトレジスタに印加し、シフトレジスタの出力信
号をイメージセンサのブロツク選択入力信号端子
１５に印加する。この駆動回路によつて、順次読
取信号が得られる。

第５図は本発明よるイメージセンサチツプ上に
配置した各機能部を模式的に示した。３列のフオ
トトランジスタアレイ５１の受光窓には夫々Ｒ，
Ｇ，Ｂの色フイルタが付けられる。５２〜５４は
各色信号の出力端子、５５〜５８はブロツク選択
信号入力端子、５９〜６３はビツト選択信号入力
端子、６４と６５は夫々、電源入力端子とグラン
ド端子である。

回路およびその動作説明においては、説明を分
り易くするためビツト選択入力信号３ビツト、ブ
ロツク選択入力信号１ビツトの場合で、各色につ
いて８ビツトの読取りという場合について行つた
が、ビツト選択入力信号のビツト数の増大、ブロ
ツク選択入力信号のビツト数の大により、数百〜
数千ビツトの読取ビツト数に増大させることが可
能である。また、以上の説明はフオトトランジス
タについて行つたが、フオトトランジスタの代り
にフオトダイオードのカソードをスイツチングト
ランジスタの出力端子に、アノードを色信号出力
端子に接続することにより、検知素子としてフオ
トダイオードも全く同様に使用することが可能で
ある。第５図に示したように、バイポーラ集積回
路技術により、必要な素子をシリコンチツプ上に
集積することが可能であり、そのため、高速、高
信頼性、低コスト化を実現できる。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明のカラー
イメージセンサは高速、高解像度である。

また、走査部のデジタル回路はECL（エミツタ
カツプルロジツク）で構成しているため、および
色信号を並列信号で出力しているため高速読取り
が可能である。また、通常のパイポーラ集積回路
技術により全機能をシリコンチツプ上に形成させ
ることが可能であり、高解像で信頼性も高い。従
つて、本発明は情報処理機器の入力装置として、
さらに自動制御機器のセンサとして有用であり、
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におけ
るマルチスレシホールド信号発生回路の構成を示
す図、第２図は同センサにおける電流切換え回路
の構成を示す図、第３図は同センサにおける横形
PNPトランジスタの平面図、第４図は同センサ
の駆動回路を含めた全体のブロツク図、第５図は
同イメージセンサのチツプの模式図である。 １……選択信号入力端子、２……マルチスレシ
ホールド信号出力端子、３……定電流回路、４，
５，６……電流スイツチ用トランジスタ対、７，
８，９……抵抗対、１０，１１，１２……直流レ
ベル発生用トランジスタ対、１３……電圧分割用
抵抗列、１４……入力端子、１５……ブロツク信
号入力端子、１６……制御電流源、１７，１８〜
２３……電流切換え用トランジスタ対、２４ａ，
２４ｂ〜２７ａ，２７ｂ……負荷抵抗、２８ａ，
２８ｂ〜３１ａ，３１ｂ……スイツチ用トランジ
スタ、３２ａ，３２ｂ〜４４ａ，４４ｂ……フオ
トトランジスタ、４５，４６，４７……負荷抵
抗、４８……エミツタ電極、４９……コレクタ電
極、５０……ベース電極、５１……フオトトラン
ジスタアレイ、５２，５３，５４……映像出力端
子、５５〜５８……ブロツク選択信号入力端子、
５９〜６３……ビツト選択信号入力端子、６４…
…グランド端子、６５……正電源端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ３種の色信号別に検知出力するように３本の
   出力ラインにそれぞれ接続された検知波長の異な
   る３列の光検知素子からなるアレイと、前記各３
   種の色信号別の光検知素子を同時にアクセスする
   ように接続されたスイツチングトランジスタから
   なるスイツチングトランジスタ群と、前記各スイ
   ツチングトランジスタをオン、オフするためのデ
   コード回路とを有し、前記３本の出力ラインか
   ら、色信号別に並列信号を出力するようにしたこ
   とを特徴とするカラーイメージセンサ。 ２ デコード回路は、グレイコードで符号化した
   ２進信号をデコードする回路を用いたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のカラーイメー
   ジセンサ。 ３ デコード回路は、グレイコードで符号化した
   ビツト選択入力信号を直流レベルの異なる相補的
   な電圧のマルチスレシホールド論理信号に変換す
   る回路と、ブロツク選択入力信号によつてアクテ
   イブにされる電流源と、前記マルチスレシホール
   ド論理信号を受けて、前記電流源からの電流をカ
   スケードに接続した電流切換え回路により、選択
   入力信号によつて選ばれた枝路に電流を流す回路
   とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のカラーイメージセンサ。 ４ スイツチングトランジスタは、横形PNPト
   ランジスタで構成したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のカラーイメージセンサ。 ５ 光検知素子は、フオトトランジスタを用いて
   構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のカラーイメージセンサ。 ６ 光検知素子は、フオトダイオードを用いて構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のカラーイメージセンサ。