JP7159568B2 - 光電変換素子、画像読取装置、および画像形成装置 - Google Patents
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Description
以下に添付図面を参照して、光電変換素子、画像読取装置、および画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。
図3は、PD100の画素回路の構成の一例を示す図である。図3において、PD100は、図2に示すPD100に対応し、光を光電変換することにより露光時間に応じた電荷を蓄積する。画素回路110は、PD100の電荷をフローティングディフュージョン(FD)に転送する転送トランジスタ(T)、FDをリセットするリセットトランジスタ(RS)、およびFD電圧をバッファして読出線に出力するソースフォロワトランジスタ(SF1)を有する。SF1にはバイアス電流源(Is1)が接続されている。
実施の形態では、SF1(図3参照)などに起因する画素毎のRTNによる画像への影響(1画素分の縦スジA)について述べたが、SF1と同様にSF2(図5参照)にもRTNが発生する可能性があり、SF2でRTNが発生した場合の画像への影響はより顕著なものとなる。変形例1では、SF2のRTNによる画像への影響について示し、これを低減させるSF2のチャネル構成について示す。
変形例1で述べたように画素起因のRTNよりも画素群起因のRTNの方が影響が大きい。そこで、変形例2では、SF1などの画素毎に構成されるトランジスタよりもSF2などの画素群毎に構成されるトランジスタの有効チャネル幅を大きくすることにより最小限の構成にて画像全体としてRTNによる影響を低減する。
これまで有効チャネル幅を拡大する方法としてチャネル幅を拡大する方法を述べた。チャネル幅を拡大する場合、1つのトランジスタのサイズを単純に大きくしてもよいが、複数の小サイズのトランジスタを並列に配置して等価的にサイズの大きいトランジスタを構成してもよい。
これまでの実施の形態や各変形例ではトランジスタのサイズを大きくしてチャネル幅を物理的に拡大することにより有効チャネル幅を拡大するものを述べた。しかし、回路スペースの制約上、構成によっては必ずしもチャネル幅を拡大することができない場合がある。
これまで、トランジスタのサイズを大きくしてチャネル幅を物理的に拡大したり、トランジスタのバイアス電流を増やすことで等価的に有効チャネル幅を拡大したりする例を示した。しかし、回路スペースや回路設計の制約上、何れの方法も採用できない場合がある。
第1の実施の形態または各変形例に一例として示す光電変換素子を備えた画像読取手段を備えたスキャナ(「画像読取装置」の一例)への適用例について示す。なお、当該光電変換素子は、第1の実施の形態や、各変形例を、個別に適用したものでもよいし、それらの2つ以上を任意に組み合わせて適用したものでもよい。
第1の実施の形態または各変形例に一例として示す光電変換素子を備えた画像形成装置を第3の実施の形態として示す。なお、当該光電変換素子は、第1の実施の形態や、各変形例を、個別に適用したものでもよいし、それらの2つ以上を任意に組み合わせて適用したものでもよい。ここでは、スキャナ(画像読取手段)を有する複合機への適用例について示す。
E 電流(電子)の流れ
G ゲート
L チャネル長
Q 結晶欠陥
S ソース
W チャネル幅
We 有効チャネル幅
Claims (17)
- 光を受光する複数の画素と、
前記画素の信号を処理する信号処理部と、
を備え、
前記信号処理部は、前記複数の画素のうち一つの画素からの信号を処理する第一の素子および第二の素子を有し、
前記第一の素子および前記第二の素子は、何れもトランジスタであり、
前記第一の素子および前記第二の素子の各トランジスタにおいて電流が実効的に通り得るチャネル幅を有効チャネル幅とすると、前記第一の素子の方が前記第二の素子よりも前記有効チャネル幅が大きい
ことを特徴とする光電変換素子。 - 前記信号処理部は、前記画素の信号を前記画素毎に後段に出力する画素回路であり、
前記第一の素子および前記第二の素子は、前記画素回路内に構成され、
前記第一の素子は、前記画素の信号を増幅して後段に出力するソースフォロワの増幅トランジスタであり、
前記第二の素子は、前記ソースフォロワ以外に用いられているスイッチングトランジスタの何れかである
ことを特徴とする請求項1記載の光電変換素子。 - 前記信号処理部は、前記画素の信号を前記画素毎に後段に出力する画素回路、および、前記画素回路の出力信号を画素群毎に処理して後段に出力する画素群回路を有し、
前記第一の素子および前記第二の素子は、前記画素群回路内に構成され、
前記第一の素子は、前記画素回路の信号を増幅して後段に出力するソースフォロワの増幅トランジスタであり、
前記第二の素子は、前記ソースフォロワ以外に用いられているスイッチングトランジスタの何れかである
ことを特徴とする請求項1記載の光電変換素子。 - 前記信号処理部は、前記画素の信号を前記画素毎に後段に出力する画素回路、および、前記画素回路の出力信号を画素群毎に処理して後段に出力する画素群回路を有し、
前記第一の素子は、
前記画素群回路内に構成され、前記画素回路の前記出力信号を増幅して後段に出力するソースフォロワの増幅トランジスタであり、
前記第二の素子は、
前記画素回路内に構成され、前記画素の信号を増幅して後段に出力するソースフォロワの増幅トランジスタである
ことを特徴とする請求項1記載の光電変換素子。 - 前記画素が色毎に一次元的に構成されているリニアイメージセンサである
ことを特徴とする請求項1乃至4のうちの何れか一項に記載の光電変換素子。 - 前記第一の素子の入力はフローティング状態となる
ことを特徴とする請求項2乃至5のうちの何れか一項に記載の光電変換素子。 - 前記第一の素子は、前記第二の素子に対して前記チャネル幅を大きくしていることを特徴とする請求項1乃至6のうちの何れか一項に記載の光電変換素子。
- 前記第一の素子は、複数のトランジスタ素子を組み合わせることで実効的にチャネル幅を大きくしている
ことを特徴とする請求項7記載の光電変換素子。 - 前記第一の素子および前記第二の素子は、チャネル長とチャネル幅の比が同じである
ことを特徴とする請求項7または8に記載の光電変換素子。 - 前記第一の素子は、前記第二の素子に対してバイアス電流量を大きくしている
ことを特徴とする請求項4記載の光電変換素子。 - 前記第一の素子は、前記第二の素子よりチャネルを埋め込みチャネルとして深く埋め込んでいる
ことを特徴とする請求項1乃至6のうちの何れか一項に記載の光電変換素子。 - 前記第一の素子は、前記画素群回路内に構成され、
前記第二の素子は、前記画素回路内に構成され、
1つの前記画素群回路で処理される画素数をkとした場合に、
前記第一の素子のチャネル幅を前記第二の素子のチャネル幅のk倍以上とする
ことを特徴とする請求項4記載の光電変換素子。 - 前記第一の素子のチャネル幅を前記第二の素子のチャネル幅のk倍とする
ことを特徴とする請求項12記載の光電変換素子。 - 前記第一の素子は、前記画素群回路内に構成され、
前記第二の素子は、前記画素回路内に構成され、
前記第一の素子のバイアス電流を前記第二の素子のバイアス電流の2倍以上とする
ことを特徴とする請求項10記載の光電変換素子。 - 前記第一の素子のバイアス電流を前記第二の素子のバイアス電流の2倍とする
ことを特徴とする請求項14記載の光電変換素子。 - 請求項1乃至15のうちの何れか一項に記載の光電変換素子を有する画像読取手段を有する
ことを特徴とする画像読取装置。 - 請求項1乃至15のうちの何れか一項に記載の光電変換素子を有する画像読取手段と、
前記画像読取手段により読み取られた画像データに基づき画像を形成する画像形成手段とを有する
ことを特徴とする画像形成装置。
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