JPH05236353A - 二次元イメージセンサの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】リフレッシュ回路を必要とせず、良好な読み取
り信号を出力するためのセンサの駆動方法に関する技術
を提供することにある。 【構成】一度の読み取り動作に対して、複数の走査を行
なうこととした。さらに、入射光量，読み取り速度、そ
の他の状況にあわせ、読み取り画素の選択時間の変化，
選択している画素数の変化を行なう。 【効果】一度の読み取りに対して、複数の走査を行なう
ことにより、最終走査の前に蓄積容量をリフレッシュす
ることができ、最後の走査の読み取りでは適正の読み取
り信号を得ることが出来た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータへの画
像，文字入力、あるいは、ファクシミリへの画像，文字
入力、あるいは、その他の画像情報を扱うものへの画像
入力に用いられる、二次元画像入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来画像入力装置は、固体撮像素子を利
用したテレビカメラ，イメージセンサ、または、一次元
のセンサを用い機械走査により原稿を読み取るラインセ
ンサなどがあった。例えば、固体撮像素子によるテレビ
カメラの場合、動画を撮像するために、ある決まった周
波数で何度も走査を行なっている。また、一次元のセン
サを用いたラインセンサの場合にも、センサを機械的に
移動しながら原稿などを読み取っていくので、センサを
何度も走査することとなる。

【０００３】二次元のイメージセンサの場合、動画を撮
像する必要は無く、センサの画素は画面上の絵を１度取
り込めば良い。従って、画像入力装置とは異なった状況
にある。そのため、通常のイメージセンサは、読み取り
動作を行なう前にリフレッシュ動作を必要としており、
読み取り回路の他にリフレッシュ機能を付加する必要が
生じ、センサパネル内の回路は複雑なものとなってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１に示すタイプの二
次元センサでは、従来の技術に記したようなリフレッシ
ュ回路を必要としない。しかし、センサを長い間放置す
ると、光電変換素子の持つ暗電流によって、蓄積容量の
電荷を全て放出してしまい、この状態で読み取り動作を
行なっても、全ての画素で白である信号を出力してしま
うという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、リフレッシュ回路を必要
とせず、良好な読み取り信号を出力するためのセンサの
駆動方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
課題を解決するために、一度の読み取り動作に対して、
複数の走査を行なうこととした。さらに、入射光量，読
み取り速度、その他の状況にあわせ、読み取り画素の選
択時間の変化，選択している画素数の変化を行なうこと
とした。

【０００７】

【作用】一度の読み取りに対して、複数の走査を行なう
ことにより、最終走査の前に蓄積容量をリフレッシュす
ることができ、最後の走査の読み取りでは適正の読み取
り信号を得ることが出来る。

【０００８】さらに、始めの走査を最終走査より長くす
ることと、選択する画素数を変化させることにより、蓄
積容量のリフレッシュをより完全に行なうことが出来、
読み取り信号がより適正なものとなる。

【０００９】

【実施例】〈実施例１〉以下、本発明の一実施例を図
１，図２により説明する。図１は、本実施例を適用する
二次元イメージセンサの回路図例を示したものである。
図２は本実施例を適用した場合のタイムチャートを示し
たものである。

【００１０】図１に示すタイプの二次元センサは、蓄積
動作中に蓄積容量にためられた蓄積電荷を放出し、読み
取り動作時に、蓄積容量に充電する。光電変換素子に入
射する光量に応じて、放出する電荷量が異なり、従っ
て、充電する電荷量が入射光量に依存し、その充電電荷
が出力信号となる。この様な動作によって読み取り動作
を行なうセンサでは、読み取り動作がリフレッシュ動作
となる。従って、このタイプのセンサでは、特にリフレ
ッシュ回路を必要としない。

【００１１】本実施例における駆動方法を図１，図２を
用いて以下に説明する。まず、読み出しスイッチ１のゲ
ートは閉じておく。時刻１で垂直走査回路３により水平
ライン１００の画素スイッチ１１１〜１１３のゲートを
開き、信号処理回路２から画素スイッチ１１１〜１１３
を通して蓄積容量１２１〜１２３に充電を行なう。時刻
２において、垂直走査回路３により、水平ライン１００
の画素スイッチ１１１〜１１３を閉じる。続いて、水平
ライン２００の画素スイッチ２１１〜２１３を開き同様
に充電を行なう。順次、これを繰り返す。最後の水平ラ
イン４００の画素の蓄積容量４２１〜４２３に充電し、
時刻ｍにおいて、その水平ライン４００の画素スイッチ
４１１〜４１３を閉じた後、読み出しスイッチ１のゲー
トを開き、同様に垂直走査回路，信号処理回路によりセ
ンサを走査する。

【００１２】本実施例によって、読み出しスイッチ１の
ゲ−トを閉じた期間の走査、即ち、図２中の時刻１から
時刻ｍまでがリフレッシュ動作となり、時刻ｍ以降の走
査がセンサが画像を読み取っている期間となる。また、
リフレッシュ期間中の選択から、読み出しスイッチのゲ
ートを開き、画像を読み取っている期間の同一画素の選
択までの時間が信号の蓄積時間となる。例えば、水平ラ
イン１００の画素では、時刻１よりｍまで、つまり、図
２中のＴｃにあたる期間が信号の蓄積時間となる。読み
出しスイッチのゲートが閉じている場合と開いている場
合の走査時の画素選択のタイミングは同一であり、全て
の画素で、蓄積時間は同一となり、正確な信号を読み出
すことが可能である。

【００１３】〈実施例２〉次に、図１，図３を用いて本
発明の第二の実施例を説明する。本実施例でも実施例１
と同一の二次元イメージセンサに適用する。本実施例に
おける駆動方法は次の通りである。まず、読み出しスイ
ッチ１のゲートを開いておく。時刻１で垂直走査回路３
により水平ライン１００の画素スイッチ１１１〜１１３
のゲートを開き、信号処理回路２より画素スイッチ１１
１〜１１３を通して蓄積容量１２１〜１２３を充電す
る。次に、時刻２で垂直走査回路３により、水平ライン
２００の画素スイッチ２１１〜２１３のゲートを開き、
同様に充電を行なう。時刻３で垂直走査回路３により、
水平ライン１００の画素スイッチ１１１〜１１３のゲー
トを閉じ、水平ライン３００の画素スイッチ３１１〜３
１３のゲートを開く。以下同様に走査を行ない、最終水
平ライン４００まで終了した後、読み出しスイッチ１の
ゲートを開く。ここでの時刻をｍとする。時刻ｍ＋１で
垂直走査回路３により、再度、水平ライン１００の画素
スイッチ１１１〜１１３のゲートを開き、蓄積容量１２
１〜１２３を充電する。今回は、読み出しスイッチ１の
ゲートが開いているので、読み出された信号は読み出し
スイッチを通して処理回路へと送られる。時刻ｍ＋２
で、水平ライン１００の画素スイッチ１１１〜１１３の
ゲートを閉じ、水平ライン２００の画素スイッチ２１１
〜２２３のゲートを再度開く。これを順次繰り返す。

【００１４】本実施例では、リフレッシュ動作による走
査時は読み取り動作時に対し、画素の選択時間が長く、
十分なリフレッシュ動作を行ないながら、より速い読み
取り動作が可能となる。この動作も、各画素の蓄積時間
が同一であることに変わりは無い。

【００１５】〈実施例３〉本発明の第三の実施例を図
４，図５を用いて説明する。図４は本実施例を適用する
二次元イメージセンサの回路図を、図５は本実施例を適
用した場合のタイムチャートを示した図である。

【００１６】本実施例による駆動方法は次の通りであ
る。まず、読み出しスイッチのゲートを閉じておく。時
刻１で垂直走査回路３により、水平ライン１００の画素
スイッチ１１１〜１１４のゲートを開く。次に、時刻２
で水平走査回路５により水平スイッチのゲート３１を開
き、信号処理回路Ｂ４により水平スイッチ３１，画素ス
イッチ１１１を通し、蓄積容量１２１を充電する。時刻
３で水平スイッチ３１のゲートを閉じ、水平スイッチ３
２のゲートを開き、同様に蓄積容量１２２を充電する。
以下同様に水平スイッチを順次開き、水平ライン１００
内の蓄積容量を充電する。水平ライン１００の蓄積容量
を全て充電し終えた時刻をｎとする。時刻ｎで水平ライ
ン１００の画素スイッチ１１１〜１１４のゲートを閉
じ、水平ライン２００の画素スイッチ２１１〜２１４の
ゲートを開き、同様に蓄積容量２２１〜２２４の充電を
行なう。以下、同様に順次水平ラインを選択して行く。
最後の水平ラインまで終了した（時刻ｍ）後、読み出し
スイッチ１のゲートを開き、同様に走査を行なう。読み
出しスイッチ１のゲートが開いているので、読み出され
た信号は処理回路へと送られる。

【００１７】本実施例でも、リフレッシュ動作が行なわ
れ、各画素の蓄積時間が等しくなるため、正確に信号を
読み出すことが可能である。

【００１８】〈実施例４〉本発明の第四の実施例を図
４，図６を用いて説明する。本実施例は、実施例３と同
タイプの二次元イメージセンサに適用する。図４は本実
施例を適用する二次元イメージセンサの回路図を、図６
は本実施例を適用した場合のタイムチャートを示した図
である。

【００１９】本実施例による駆動方法は次の通りであ
る。まず、読み出しスイッチのゲートを閉じておく。時
刻１で垂直走査回路３により、水平ライン１００の画素
スイッチ１１１〜１１４のゲートを開く。次に、時刻２
で水平走査回路２により水平スイッチ３１のゲートを開
き、信号処理回路４により水平スイッチ３１，画素内ス
イッチ１１１を通し、蓄積容量１２１を充電する。時刻
３で水平スイッチ３２のゲートを開き、同様に蓄積容量
１２２を充電する。時刻４で水平スイッチ３１のゲート
を閉じ、水平スイッチ３３のゲートを開き、同様に蓄積
容量１２３を充電する。以下同様に水平スイッチを、順
次、開き、水平ライン１００内の蓄積容量を充電する。
水平ライン１００を全て終了した時間をｎとする。時刻
ｎ＋１で水平ライン１１の画素スイッチ１１１〜１１４
のゲートを閉じ、水平ライン２００の画素スイッチのゲ
ートを開き、同様に蓄積容量の充電を行なう。以下、同
様に順次水平ラインを選択して行く。最後の水平ライン
４００まで終了した(時刻ｍ)後、読み出しスイッチ１の
ゲートを開き、同様に走査を行なう。時刻ｍで垂直走査
回路３により、水平ライン１００の画素スイッチ１１１
〜１１４のゲートを開く。次に、時刻ｍ＋１で水平走査
回路５により水平スイッチ３１のゲートを開き、信号処
理回路４により水平スイッチ３１，画素内スイッチ１１
１を通し、蓄積容量１２１を充電する。時刻ｍ＋２で水
平スイッチ３１のゲートを閉じ、水平スイッチ３２のゲ
ートを開き、同様に蓄積容量１２２を充電する。以下同
様に水平スイッチを、順次、開き、水平ライン１００内
の蓄積容量を充電する。読み出しスイッチのゲートが開
いているので、読み出された信号は処理回路へと送られ
る。

【００２０】本実施例では、リフレッシュ動作による走
査時は読み取り動作時に対し、画素の選択時間が長く、
十分なリフレッシュ動作を行ないながら、より速い読み
取り動作が可能となる。この動作でも、各画素の蓄積時
間が同一であることに変わりはない。

【００２１】以上、本実施例では走査回数が２度のもの
について説明してきたが、必ずしも２度である必要はな
くそれ以上の走査回数でも良い。さらに、実施例２，４
において始めの走査時の画素選択時間を最終走査時の画
素選択時間の２倍としたが、必ずしも２倍である必要は
ない。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、光電変換素子と画素選
択用スイッチと信号蓄積用容量を有する二次元イメージ
センサにおいて、一度の読み取りに対して、複数の走査
を行なうことにより、最終走査の前に蓄積容量をリフレ
ッシュすることができ、最後の走査の読み取りでは適正
の読み取り信号を得ることが出来る。

【００２３】また、始めの走査を最終走査より長くする
ことと、選択する画素数を変化させることにより、蓄積
容量のリフレッシュをより完全に行なうことが出来、読
み取り信号がより適正なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】二次元イメージセンサの第１回路図。

【図２】実施例１のタイムチャート。

【図３】実施例２のタイムチャート。

【図４】二次元イメージセンサの第２回路図。

【図５】実施例３のタイムチャート。

【図６】実施例４のタイムチャート。

【符号の説明】

１…読み出しスイッチ、２…信号処理回路、３…垂直走
査回路、１００，200,３００，４００…水平ライン、１
１１〜１１３…画素スイッチ、１２１〜１２３…蓄積容
量、１３１〜１３３…光電変換素子、２１１〜２１３…
画素スイッチ、２２１〜２２３…蓄積容量、２３１〜２
３３…光電変換素子、３１１〜３１３…画素スイッチ、
３２１〜３２３…蓄積容量、３３１〜３３３…光電変換
素子、４１１〜４１３…画素スイッチ、４２１〜４２３
…蓄積容量、４３１〜４３３…光電変換素子。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】垂直走査回路と、信号処理回路と、前記垂
   直走査回路につながる複数の走査線と前記複数の走査線
   と交差し、前記信号処理回路につながり読み取った信号
   を送る複数の信号線を有し、前記走査線と前記信号線の
   各交点に画素を有し、前記画素の中に少なくとも光電変
   換素子と画素選択用スイッチと信号蓄積用容量とを有
   し、前記走査線と前記信号線をもって、一つの画素を選
   択するように基板上に配置された二次元イメージセンサ
   において、一度の読み取り動作に対して、複数の走査動
   作を画面全体に行なうことを特徴とする二次元イメージ
   センサの駆動方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記二次元イメージセ
   ンサの駆動に際し、二度目以降の走査時信号を読み取り
   信号として読み込む二次元イメージセンサの駆動方法。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記二次元イ
   メージセンサの駆動に際し、一度目の走査の画素の選択
   時間より二度目の走査の画素の選択時間の方が短い二次
   元イメージセンサの駆動方法。
4. 【請求項４】請求項１，２または３において、前記二次
   元イメージセンサの駆動に際し、一度目の走査時は複数
   の画素がオンとなっている二次元イメージセンサの駆動
   方法。