JP2013225845A - 撮像装置、画像読取装置、画像形成装置及び画像読取方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】過大電圧を抑制することができる撮像装置、画像読取装置、画像形成装置及び画像読取方法を提供する。
【解決手段】色ごとに複数画素の光電変換を行う複数の受光部と、前記受光部が色ごとに光電変換した各画素の電荷を電圧に変換して順次に出力する複数の出力部と、外部から入力される切替信号に応じて、複数の前記出力部が電圧の出力を交互に行うように信号経路を切替える切替部と、前記切替部が信号経路を切替えてから所定時間が経過するまで前記出力部が出力する電圧にオフセット電位を付与する電位付与部と、を有する。
【選択図】図9
【解決手段】色ごとに複数画素の光電変換を行う複数の受光部と、前記受光部が色ごとに光電変換した各画素の電荷を電圧に変換して順次に出力する複数の出力部と、外部から入力される切替信号に応じて、複数の前記出力部が電圧の出力を交互に行うように信号経路を切替える切替部と、前記切替部が信号経路を切替えてから所定時間が経過するまで前記出力部が出力する電圧にオフセット電位を付与する電位付与部と、を有する。
【選択図】図9
Description
本発明は、撮像装置、画像読取装置、画像形成装置及び画像読取方法に関する。
一般に、原稿などの画像を読み取る画像読取装置には、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサと、その後段に配置されるAFE(analog front end)を備えている。そして、CCDイメージセンサの出力とAFE信号の入力はAC結合(コンデンサ直列)され、AFEにはCCDイメージセンサの出力の変化分(AC分)しか伝わらない。換言すると、CCDイメージセンサの出力の変化分すなわち出力変動は、AFEに必ず伝わってしまう。
例えば、CCDイメージセンサは、電源がオンであるかオフであるかに関わらず、入射した光に反応して電荷を蓄積する。この電荷蓄積は、意図的に光を入射させた場合でなくても、周囲の微量な光を感知して起こる現象である。従って、CCDイメージセンサの電源がオフからオンに移行する場合、電源オフ時に蓄積された不要電荷は、電源がオンにされた直後に出力端子に一度に放出され、過大電圧が発生する。
また、R(red)/G(green)/B(Blue)のカラー画像読取り用の3つのCCDイメージセンサと、モノクロ(BW:black and white)画像読取り用の1つのCCDイメージセンサを有するいわゆる4ラインCCDにおいては、電源がオフからオンに移行しなくても、過大電圧が発生する場合がある。
例えば、4ラインCCDの電源がオンにされた状態で、カラー画像を読取るカラーモードと、モノクロ画像を読取るモノクロモードとの切替がなされた場合、使用されていなかった方のCCDイメージセンサ(カラーモードの場合はモノクロ画像読取り用の1つのCCDイメージセンサ、モノクロモードの場合はカラー画像読取り用の3つのCCDイメージセンサ)に蓄積された不要電荷が、モードを切替えた直後に出力端子に一度に放出されて過大電圧が発生してしまう(図7参照)。
そして、CCDイメージセンサが一時的にAFEの定格入力電圧を超える過大電圧を発生させた場合などには、それがそのままAFEに伝わり、AFEデバイスの特性劣化や、最悪の場合、デバイス破壊を引き起こす可能性がある。このため、AFEに対する過大電圧抑制手段がいくつか知られている。
例えば、特許文献1には、AC結合コンデンサを介して光電変換素子に接続されるアナログ信号処理回路部の入力部において、AC結合コンデンサの充放電によって入力オフセットレベルを任意の電位に固定するクランプ回路部を備えて、光電変換素子をオン/オフする際には、クランプ回路部の任意の電位に固定する期間がオン/オフしないときの期間よりも長く設定される技術が開示されている。
しかしながら、従来技術では、CCDイメージセンサの電源オフ時に蓄積された不要電荷がCCDイメージセンサの電源オン直後に一度に放出されるために発生する過大電圧を抑制することしかできなかった。例えば、カラー(R/G/B)に加えてモノクロ(BW)のセンサを持ついわゆる4ラインCCDにおいては、CCDイメージセンサの電源オンが継続された状態であっても、カラー読取モードとモノクロ読取モードとの切替時において、それまで使用していなかった方のセンサ(例えば、カラー読取モードの場合はモノクロセンサ、モノクロ読取モードの場合はカラーセンサ)に蓄積された不要電荷が読取モードを切り替えた直後に一度に放出されて過大電圧が発生するという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、過大電圧を抑制することができる撮像装置、画像読取装置、画像形成装置及び画像読取方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、色ごとに複数画素の光電変換を行う複数の受光部と、前記受光部が色ごとに光電変換した各画素の電荷を電圧に変換して順次に出力する複数の出力部と、外部から入力される切替信号に応じて、複数の前記出力部が電圧の出力を交互に行うように信号経路を切替える切替部と、前記切替部が信号経路を切替えてから所定時間が経過するまで前記出力部が出力する電圧にオフセット電位を付与する電位付与部と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、過大電圧を抑制することができるという効果を奏する。
以下に添付図面を参照して、撮像装置を備えた画像読取装置の実施の形態を詳細に説明する。図1は、実施の形態にかかる撮像装置4を備えた画像読取装置1の構成例を示すブロック図である。
画像読取装置1は、照明光源2、光源点灯装置(インバータ)3、撮像装置4、エミッタフォロアー5、ACカップリングコンデンサ6、AFE7、データ処理部8、制御部9及び記憶部10を有する。
照明光源2は、画像読取りを行う対象である原稿に光を照射する光源である。光源点灯装置3は、照明光源2を点灯させるための回路である。
撮像装置4は、CCD(Charge Coupled Device)を備え、例えば4つのCCDイメージセンサを有する。例えば、撮像装置4は、R(red)/G(green)/B(Blue)のカラー画像読取り用の3つのCCDイメージセンサと、モノクロ(BW:black and white)画像読取り用の1つのCCDイメージセンサを有するいわゆる4ラインCCDである。
CCDイメージセンサそれぞれは、例えば色ごとに複数画素の光電変換を行う受光部、シフトゲート、転送レジスタ及び出力部(図3,4等を用いて後述)を有し、原稿から反射された光を電気信号(アナログ画像信号)に変換する。なお、出力部は、受光部が色ごとに光電変換した各画素の電荷を電圧に変換して順次に出力する。また、CCDイメージセンサは、受光部が転送レジスタの機能を有していてもよい。以下、撮像装置4をCCDイメージセンサ、又は単にCCDと記すことがある。また、CCDイメージセンサを単にCCDと記すことがある。
エミッタフォロアー5は、撮像装置4とAFE7との間のインピーダンス整合を行う。ACカップリングコンデンサ6は、撮像装置4から出力されたアナログ画像信号の電圧がAFE7の入力定格電圧の範囲内に収まるようにCCD出力電圧の直流オフセット分を除去する。
AFE(analog front end)7は、A/D変換、S/H回路、ゲイン調整等の機能を集積化したIC(Integrated Circuit)である。また、AFE7の重要な機能の一つは、AFE7に入力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換することである。さらに、AFE7は、入力されるアナログ画像信号のレベルを希望の一定電圧レベルに安定させるクランプ(電位付与)機能、変換されたデジタル画像信号のピークレベルを希望のレベルに調整するAGC(auto gain control)機能及び画像信号の基準となる黒レベルを希望の出力に設定する黒オフセット調整機能等を備えていても良い。
データ処理部8は、AFE7から出力されたデジタル画像信号に対して、シェーディング補正やガンマ補正等の各種データ処理を行う。処理後のデジタル画像データは、書込み部15へ直接送信されるか、制御部9を介して記憶部10に一時記憶された後、再び、制御部9を介して書込み部15へ送信される。書込み部15は、例えば画像形成装置(図12参照)などに設けられる。
制御部9は、画像読取装置1を構成する各部を制御する。制御部9は、光源駆動制御部11、CCD駆動制御部12、AFE駆動制御部13及びデータ処理制御部14を有する。
光源駆動制御部11は、光源点灯装置3の駆動を制御することにより、照明光源2の放出光量を制御する。具体的には、光源点灯装置3に直流電圧を入力(印加)したり、PWM(pulse width modulation)信号を入力したりすることにより、照明光源2の放出光量を制御する。
CCD駆動制御部12は、撮像装置4の駆動を制御する。具体的には、CCD駆動制御部12は、撮像装置4が有する複数の読取りモードの中から、どの読取りモードで撮像装置4に原稿を読み取らせるかを選択し、撮像装置4に指示する。
AFE駆動制御部13は、AFE7の駆動を制御する。データ処理制御部14は、データ処理部8を制御する。記憶部10は、各種の駆動設定データ及びデータ処理部8によりデータ処理済みのデジタル画像データを記憶する。記憶部10は、例えば、ROM、RAMなどのメモリ又はHDD等の記憶媒体である。ここで、各種の駆動設定データとは、照明光源2及び光源点灯装置3の駆動設定データ、撮像装置4の駆動設定データ、AFE7の駆動設定データ並びにデータ処理部8のデータ処理設定データ等である。
次に、画像読取装置1の動作について説明する。照明光源2から放出された光は原稿に照射され、その反射光が図示しない複数枚のミラーを経由して撮像装置4に入力される。撮像装置4は、記憶部10に記憶されている撮像装置4の駆動設定データに基づいて駆動され、その入力された光量に応じたアナログ画像信号を出力する。そして、アナログ画像信号は、エミッタフォロアー5を経由し、ACカップリングコンデンサ6へ入力される。撮像装置4から出力された段階でのアナログ画像信号には、一定のオフセット電圧が重畳されているが、このオフセット電圧はAFE7の入力定格電圧を超えており、そのままAFE7に入力することはできない。そこで、ACカップリングコンデンサ6で、AFE7の入力定格電圧を超えないようにアナログ画像信号のオフセット分を除去する。
図2は、撮像装置4が有する1つのCCDイメージセンサが出力するアナログ画像信号に対するエミッタフォロアー5の動作を説明する図である。なお、撮像装置4は、上述したように複数のCCDイメージセンサを有し、エミッタフォロアー5は、CCDイメージセンサそれぞれに対して接続される。
図2−1は、エミッタフォロアー5の構成を示す図であり、図2−2は、撮像装置4から出力された段階でのアナログ画像信号を示す図であり、図2−3は、AFE7へ入力される段階でのアナログ画像信号を示す図である。図2−1に示すように、エミッタフォロアー5は、抵抗5aと、トランジスタ5bと、を含んで構成されている。抵抗5aの一端は、接地されている。トランジスタ5bは、第1の入出力端子が抵抗5aの一端に接続され、第2の入出力端子が電源電位(ここでは、10〜12V)に接続され、制御端子には撮像装置4の出力信号が入力される。
図2−1に示す例では、撮像装置4の電源電圧は10〜12Vであり、撮像装置4から出力された段階でのアナログ画像信号(図2−2参照)は、5Vのオフセット電圧にマイナスパルスのアナログ画像信号が重畳されている。これに対して、AFE7の電源電圧は3.3Vであり、入力定格電圧は0〜2Vに設定され、オフセット電圧は2Vである。従って、撮像装置4の出力信号をそのままAFE7へ入力することはできない。そこで、ACカップリングコンデンサ6により、撮像装置4の出力信号を2Vのオフセット電圧にマイナスパルスのアナログ画像信号が重畳された状態である信号に変換し(図2−3参照)、その変換後の信号がAFE7へ入力される。なお、上記電圧値は本発明の実施の形態を示す一例であり、これらの値に限定されない。
ここで、撮像装置4から出力された段階でのアナログ画像信号の振幅値が2V以上あると、オフセット電圧を2Vにした場合に、アナログ画像信号の2Vを超える部分の振幅値は、接地電位(GND)に達してしまう。つまり、アナログ画像信号がAFE7の入力定格電圧の下限を下回り、AFE7に悪影響を及ぼして、特性劣化や、最悪の場合はデバイス破壊に至る。従って、アナログ画像信号の振幅値は、AFE7の入力定格電圧内に収まる範囲で使用することが好ましい。
図3は、実施の形態にかかる画像読取装置1が有する撮像装置4の構成例を示すブロック図である。撮像装置4は、上述したように例えば4ラインCCDであり、4つのCCDイメージセンサ16〜19と、例えば反転回路からなる切替部24とを有する。切替部24は、外部から入力される切替信号に応じて、後述する出力部23aなどが電圧の出力を交互(例えばモノクロとカラーの交互)に行うように信号経路を切替える。
CCDイメージセンサ16は、モノクロ画像読取り用のCCDイメージセンサであり、受光部20k、シフトゲート21k、転送レジスタ22k及び出力部23aを有する。受光部20kは、光のエネルギーを電気信号に変換(光電変換)し、信号電荷を一時的に蓄積する。シフトゲート21kは、入力されるシフトパルスaに応じて、受光部20kが蓄積した電荷を転送レジスタ22kに対して転送する。
転送レジスタ22kは、入力されるモノクロ転送クロックa、bに同期して、シフトゲート21kから転送された電荷を出力部23aに対して転送する。具体的には、転送レジスタ22kは、2相のモノクロ転送クロックa、bの1周期に1画素ずつ出力部23aに向けてシフトさせる。
CCDイメージセンサ16の出力部23aは、リセットパルス及びクランプパルスを受入れ、転送レジスタ22kから転送される信号電荷を電圧に変換し、入力される切替信号に応じてアナログ出力信号(OS1)を出力端子から出力する。なお、CCDイメージセンサ16の出力部23aには、切替部24により反転された切替信号が入力されるように構成されている。
CCDイメージセンサ17は、R(レッド)の画像読取り用のCCDイメージセンサであり、受光部20r、シフトゲート21r、転送レジスタ22r及び出力部23aを有する。受光部20rは、レッドの光のエネルギーを電気信号に変換(光電変換)し、信号電荷を一時的に蓄積する。シフトゲート21rは、入力されるシフトパルスbに応じて、受光部20rが蓄積した電荷を転送レジスタ22rに対して転送する。
転送レジスタ22rは、入力されるカラー転送クロックa、bに同期して、シフトゲート21rから転送された電荷を出力部23aに対して転送する。具体的には、転送レジスタ22rは、2相のカラー転送クロックa、bの1周期に1画素ずつ出力部23aに向けてシフトさせる。
CCDイメージセンサ17の出力部23aは、リセットパルス及びクランプパルスを受入れ、転送レジスタ22rから転送される信号電荷を電圧に変換し、入力される切替信号に応じてアナログ出力信号(OS1)を出力端子から出力する。ここで、CCDイメージセンサ17の出力部23aは、切替信号が直接入力されるように構成されている。
CCDイメージセンサ18は、G(グリーン)の画像読取り用のCCDイメージセンサであり、受光部20g、シフトゲート21g、転送レジスタ22g及び出力部23aを有する。受光部20gは、グリーンの光のエネルギーを電気信号に変換(光電変換)し、信号電荷を一時的に蓄積する。シフトゲート21gは、入力されるシフトパルスbに応じて、受光部20gが蓄積した電荷を転送レジスタ22gに対して転送する。
転送レジスタ22gは、入力されるカラー転送クロックa、bに同期して、シフトゲート21gから転送された電荷を出力部23aに対して転送する。具体的には、転送レジスタ22gは、2相のカラー転送クロックa、bの1周期に1画素ずつ出力部23aに向けてシフトさせる。
CCDイメージセンサ18の出力部23aは、リセットパルス及びクランプパルスを受入れ、転送レジスタ22gから転送される信号電荷を電圧に変換し、入力される切替信号に応じてアナログ出力信号(OS2)を出力端子から出力する。ここで、CCDイメージセンサ18の出力部23aは、切替信号が直接入力されるように構成されている。
CCDイメージセンサ19は、B(ブルー)の画像読取り用のCCDイメージセンサであり、受光部20b、シフトゲート21b、転送レジスタ22b及び出力部23aを有する。受光部20bは、ブルーの光のエネルギーを電気信号に変換(光電変換)し、信号電荷を一時的に蓄積する。シフトゲート21bは、入力されるシフトパルスbに応じて、受光部20bが蓄積した電荷を転送レジスタ22bに対して転送する。
転送レジスタ22bは、入力されるカラー転送クロックa、bに同期して、シフトゲート21bから転送された電荷を出力部23aに対して転送する。具体的には、転送レジスタ22bは、2相のカラー転送クロックa、bの1周期に1画素ずつ出力部23aに向けてシフトさせる。
CCDイメージセンサ19の出力部23aは、リセットパルス及びクランプパルスを受入れ、転送レジスタ22bから転送される信号電荷を電圧に変換し、入力される切替信号に応じてアナログ出力信号(OS3)を出力端子から出力する。ここで、CCDイメージセンサ19の出力部23aは、切替信号が直接入力されるように構成されている。
切替信号は、CCD駆動制御部12(図1)から入力される信号であり、モノクロ画像を読取るモノクロモードと、カラー画像を読取るカラーモードとを切替える信号である。撮像装置4が出力するアナログ画像信号(OS1)は、モノクロモードの場合にはモノクロ画像に対応するアナログ画像信号であり、カラーモードの場合にはR(レッド)の画像に対応するアナログ画像信号となるように切替えられる(図3参照)。
つまり、撮像装置4は、モノクロモードの場合にはモノクロ画像に対応するアナログ画像信号(OS1:1チャンネル)のみを出力し、カラーモードの場合にはRGBに対応するアナログ画像信号(OS1〜OS3:3チャンネル)を出力する。なお、撮像装置4は、図3に示した構成に限定されることなく、例えばモノクロ画像を高速で読み取るために、奇数画素(ODD)と偶数画素(EVEN)に分けて2ch(チャンネル)で出力する構成であってもよい。
以下、転送レジスタ22k,22r,22g,22bのように複数ある構成のいずれかを特定しない場合には、単に「転送レジスタ22」と記すことがある。また、モノクロ転送クロックa、bと、カラー転送クロックa、bとのいずれかを特定しない場合には、単に「転送クロックa、b」と記すことがある。
次に、出力部23aについて詳述する。図4は、出力部23a及びその周辺の構成を示すブロック図である。図5は、図4に示した出力部23a及びその周辺のカラーモードにおける動作を示すタイミングチャートである。
図4に示すように、出力部23aは、例えば信号電荷排出部25、アンプ26,28と、クランプ(電位付与)部27、スイッチ29及びフローティングキャパシタ30を有する。上述したように、転送レジスタ22は、転送クロックa、bに同期して、シフトゲート21から転送された電荷を出力部23aに対して転送する。
フローティングキャパシタ30は、転送レジスタ22の出力端子と接地電位との間に接続されている。信号電荷排出部25は、トランジスタ25aを含む。トランジスタ25aの第1の入出力端子は、転送レジスタ22の出力端子とフローティングキャパシタ30との接続点Cに接続される。トランジスタ25aの第2の入出力端子は、高電位側の電源電位に接続される。トランジスタ25aの制御端子には、リセットパルスが入力される。
従って、リセットパルスがハイレベルの間は、トランジスタ25aがオン状態となり、接続点Cの電位が高電位側の電源電位にプルアップされ、信号電荷(電子)が排出される。アンプ26は、接続点Cの電位を増幅出力する。
クランプ部27は、キャパシタ27a、直流電源27b及びトランジスタ27cを有する。キャパシタ27aの一端は、アンプ26の出力端子に接続されている。直流電源27bの低電位側の出力端子は、接地電位に接続されている。トランジスタ27cは、第1の入出力端子が直流電源27bの高電位側の出力端子に接続されている。また、トランジスタ27cは、第2の入出力端子がキャパシタ27aの他端と接続されている。また、トランジスタ27cは、クランプ部27の出力端子にもなっている。また、トランジスタ27cは、クランプパルスがハイレベルの間にはオン状態となり、クランプ部27の出力端子の電位を直流電源27bの電位(直流オフセット電位)にクランプ(電位付与)する。
アンプ28は、クランプ部27の出力端子の電位を増幅出力する。スイッチ29は、切替信号に応じて、アンプ28の出力信号を出力端子に出力する。
また、図5に示すように、転送クロックaは、転送クロックbの反転信号である。時刻t0において、転送クロックaがローレベルからハイレベルに変化し、転送クロックbがハイレベルからローレベルに変化し、リセットパルスがローレベルからハイレベルに変化すると、信号電荷排出部25内のトランジスタ25a(図4)がオン状態になり、アナログ出力信号(例えばOS1,OS2,OS3)がハイレベルに変化する。
その後、時刻t1において、リセットパルスがハイレベルからローレベルに変化し、クランプパルスがローレベルからハイレベルに変化すると、信号電荷排出部25内のトランジスタ25aがオフ状態になり、クランプ部27内のトランジスタ27cがオン状態になる。トランジスタ27cがオン状態になると、アナログ出力信号(OS1,OS2,OS3)が直流オフセット電位にクランプされる。時刻t1の前後においては、アナログ出力信号(OS1,OS2,OS3)にオーバーシュートが発生する。このオーバーシュートは、リセットノイズと呼ばれている。
次に、時刻t2において、転送クロックaがハイレベルからローレベルに変化し、転送クロックbがローレベルからハイレベルに変化すると、原稿からの反射光に比例したアナログ振幅電圧が直流オフセット電位に足されて、アナログ出力信号(OS1,OS2,OS3)としてそれぞれ出力される。
その後、時刻t3において、リセットパルスがローレベルからハイレベルに変化すると、アナログ振幅電圧はリセットされ、アナログ出力信号(OS1,OS2,OS3)にはリセットノイズが重畳される。
時刻t4においては、クランプパルスがローレベルからハイレベルに変化すると、アナログ出力信号(OS1,OS2,OS3)はクランプされ、CCDイメージセンサの出力信号の基準となる直流オフセット電位に安定化される。
つまり、転送レジスタ22に蓄積された電荷は、転送クロックa、bに同期して出力部23aに向けて順次転送される。転送の最後に転送レジスタ22に溜まった電荷は、リセットパルスによって信号電荷排出部25に排出される。アナログ出力信号は、リセットパルスによってリセットされた後、クランプパルスにより直流オフセット電位にクランプされる。
図6は、図3に示した撮像装置4がモノクロ画像を読取るモノクロモードの場合の動作例を示すタイミングチャートである。モノクロモードの場合、撮像装置4は、切替信号、シフトパルスb及びカラー転送クロックbがハイレベルにそれぞれ固定され、カラー転送クロックaはローレベルに固定されている。
時刻t10において、シフトパルスaがローレベルからハイレベルに変化すると、受光部20kが蓄積した電荷が転送レジスタ22kに転送される。時刻t11から、リセットパルスは、予め定められたデューティ比と周期でローレベルとハイレベルとを繰り返す。時刻t12から、クランプパルスは、予め定められたデューティ比と周期でローレベルとハイレベルとを繰り返す。
時刻t13から、モノクロ転送クロックa、bは、予め定められたデューティ比と周期でローレベルとハイレベルとを繰り返す。モノクロ転送クロックa、bに同期して、モノクロのアナログ出力信号が出力される。また、時刻t14において、シフトパルスaがローレベルからハイレベルに変化する。ここで、時刻t10〜時刻t14の期間(シフトパルスaの1周期)が電荷の蓄積期間に相当する。
このように、モノクロモード時には、CCDイメージセンサ17〜19を駆動する必要が無いため、シフトパルスb及びカラー転送クロックa,bはハイレベル又はローレベルに固定される。つまり、撮像装置4は、必要のない回路動作を停止させ、消費電力の削減及び不要輻射(EMI)の抑制を行う。
なお、カラーモード時には、切替信号がローレベルに切替えられて固定され、シフトパルスa及びモノクロ転送クロックa,bがハイレベル又はローレベルに固定されて、シフトパルスb及びカラー転送クロックa,bが入力される。
また、図6に示した撮像装置4は、リセットパルス及びクランプパルスがカラーモードとモノクロモードで共通とされているが、カラーモードとモノクロモードのリセットパルス入力端子及びクランプパルス入力端子を個別に備えるように構成されてもよい。
(比較例の動作例)
上述したように、4ラインCCDは、全てのCCDイメージセンサがそれぞれ入射光に対して電荷の蓄積を行う。図7は、比較例の4ラインCCDの動作を示すタイミングチャートである。
上述したように、4ラインCCDは、全てのCCDイメージセンサがそれぞれ入射光に対して電荷の蓄積を行う。図7は、比較例の4ラインCCDの動作を示すタイミングチャートである。
図7に示すように、比較例の4ラインCCDは、初期時t20において、切替信号がハイレベル(モノクロモード)となっている。時刻t21において、シフトパルスaがローレベルからハイレベルに変化すると、蓄積された電荷が転送レジスタ(シフトレジスタ)に転送される。その後、リセットパルス、クランプパルス、モノクロ転送クロックa、bが供給されると、原稿からの反射光に比例したアナログ出力信号(OS1)が出力される。
時刻t22では、切替信号がハイレベル(モノクロモード)からローレベル(カラーモード)に変化する。時刻t23から、リセットパルスは、予め定められたデューティ比と周期でローレベルとハイレベルとを繰り返す。リセットパルスがハイレベルになると、リセットノイズがアナログ出力信号(OS1,OS2,OS3)に重畳される。
時刻t24から、クランプパルスは、予め定められたデューティ比と周期でローレベルとハイレベルとを繰り返す。クランプパルスがハイレベルになると、アナログ出力信号(OS1,OS2,OS3)が直流オフセット電位にクランプされる。
時刻t25から、カラー転送クロックa、bは、予め定められたデューティ比と周期でローレベルとハイレベルとを繰り返す。すると、時刻t20〜t22までの間使用されていなかったR/G/BのCCDイメージセンサに蓄積された電荷が放出される。時刻t26において、アナログ出力信号(OS1,OS2,OS3)は、接地電位(GND)に達してしまい、図7に示すように、AFEの入力定格電圧の下限を下回ってしまう。
その後、一定の時間が経過し、使用されていなかった期間にR/G/BのCCDイメージセンサに蓄積された不要な電荷が全て放出されると、正常な動作(入射光量に応じた電圧レベルを出力する状態)に復帰する。時刻t27において、シフトパルスbは、ローレベルからハイレベルに変化する。時刻t28から、リセットパルスは、予め定められたデューティ比と周期でローレベルとハイレベルとを繰り返す。
リセットパルスがハイレベルになると、リセットノイズがアナログ出力信号(OS1,OS2,OS3)に重畳される。時刻t29から、クランプパルスは、予め定められたデューティ比と周期でローレベルとハイレベルとを繰り返す。クランプパルスがハイレベルになると、アナログ出力信号(OS1,OS2,OS3)は、直流オフセット電位にクランプされる。時刻t30から、カラー転送クロックa、bが予め定められたデューティ比と周期でローレベルとハイレベルとを繰り返す。すると、原稿からの反射光に比例したアナログ出力信号(OS1,OS2,OS3)が出力される。
このように、比較例の動作例においては、モノクロモードからカラーモードに切り替えた後に、AFEに対する過大電圧が発生する。なお、図7においては、モノクロモードからカラーモードへの切替時について説明したが、比較例の動作例においては、カラーモードからモノクロモードへの切替時においても同様に、AFEに対する過大電圧が発生する。
(実施形態の動作例)
図8は、実施形態にかかる画像読取装置1(4ラインCCD)の動作例を示すタイミングチャートである。図8に示すように、実施形態にかかる画像読取装置1は、切替信号がハイレベル(モノクロモード)からローレベル(カラーモード)に切替えられる直前(又は前後)から、予め定められた期間(所定時間TWAIT)が経過するまで、クランプパルスがアサートし続けられている。クランプパルスは、CCD駆動制御部12(図1)の制御によりアサートされている。
図8は、実施形態にかかる画像読取装置1(4ラインCCD)の動作例を示すタイミングチャートである。図8に示すように、実施形態にかかる画像読取装置1は、切替信号がハイレベル(モノクロモード)からローレベル(カラーモード)に切替えられる直前(又は前後)から、予め定められた期間(所定時間TWAIT)が経過するまで、クランプパルスがアサートし続けられている。クランプパルスは、CCD駆動制御部12(図1)の制御によりアサートされている。
ここで、所定時間TWAITは、CCDイメージセンサ16〜19がそれぞれ蓄積する全電荷量(1チャンネル分全ての回路に蓄積できる全電荷量)をQALL、転送レジスタ22が蓄積できる全電荷量をQREG、転送レジスタ22が全ての電荷を転送するために必要な最小時間(蓄積期間)をTline(min)とすると、下式1によって示される。
TWAIT>QALL÷QREG×Tline(min) ・・・(1)
モノクロモードからカラーモードに切り替えられるときに、クランプパルスがアサートし続けられると、CCDイメージセンサ17〜19に蓄積された不要電荷が排出されて、撮像装置4の出力端子の電位が直流オフセット電位にされる。
このように、モノクロモードからカラーモード(又はカラーモードからモノクロモード)に切り替える前に、CCD駆動制御部12がクランプパルスを予め定められた期間アサートし続けることにより、CCDイメージセンサ17〜19(又はCCDイメージセンサ16)に蓄積された不要電荷による過大電圧の出力を抑制することができる。なお、クランプパルス及びリセットパルスは、CCDイメージセンサ17〜19及びCCDイメージセンサ16に対してそれぞれ個別に供給される構成であってもよい。
次に、出力部23aの変形例について説明する。
(第1の変形例)
図9は、出力部23aの第1の変形例(出力部23b)及びその周辺の構成を示すブロック図である。出力部23bは、図4に示した出力部23aに対し、さらに切替時クランプ(電位付与)部31を有する点が異なる。
図9は、出力部23aの第1の変形例(出力部23b)及びその周辺の構成を示すブロック図である。出力部23bは、図4に示した出力部23aに対し、さらに切替時クランプ(電位付与)部31を有する点が異なる。
切替時クランプ部31は、シフトレジスタ32、AND回路33、XOR回路34、トランジスタ35及び直流電源36を有する。シフトレジスタ32は、AND回路33から入力されるクロックCLKに応じて切替信号を遅延させる遅延回路として機能する。シフトレジスタ32が切替信号を遅延させる遅延時間は、予め定められている。AND回路33は、シフトパルスa、bの論理積を演算することによりクロックCLKを形成し、シフトレジスタ32に対して出力する。例えば、シフトレジスタ32は、切替信号が入力されたときから、シフトパルスa、bいずれかのパルスが数回(例えば10回)入力されるまで切替信号を遅延させる遅延回路として機能するように構成されてもよい。
XOR回路34は、切替信号と、シフトレジスタ32により遅延された切替信号とを受入れて排他的論理和を演算し、演算結果をトランジスタ35に対して出力する。トランジスタ35は、第1の入出力端子が直流電源36の高電位側の出力端子に接続されている。また、トランジスタ35は、第2の入出力端子がアンプ28の入力側に接続されている。また、トランジスタ35は、XOR回路34の出力がハイレベルの間にはオン状態となり、アンプ28の入力側の電位を直流電源36の電位(直流オフセット電位)にクランプする。
図10は、切替時クランプ部31がアンプ28の入力側を直流オフセット電位にクランプするタイミングを示すタイミングチャートである。図10に示すように、例えば出力部23bに対して切替信号Aが入力されると、シフトレジスタ32は、AND回路33から入力されるクロックCLKに応じて切替信号Aを遅延させ、切替信号Bを出力する。従って、XOR回路34は、切替信号Aと切替信号Bの排他的論理和(XOR)の演算により、所定の時間のパルスを形成する。
つまり、切替時クランプ部31は、図10に示した所定の時間の期間、アンプ28の入力側の電位を直流電源36の電位(直流オフセット電位)にクランプする。ここで、図10に示した所定の時間は、上述した所定時間TWAITとなる。
そして、切替時クランプ部31のXOR回路34がクランプパルスを出力する(直流オフセット電位にクランプする)タイミングは、図8及び図10に示したように、切替信号によってモノクロモードからカラーモード(又はカラーモードからモノクロモード)に切替えられる直前(又は前後)から、予め定められた期間(所定時間TWAIT)が経過するまでとなる。
(第2の変形例)
図11は、出力部23aの第2の変形例(出力部23c)及びその周辺の構成を示すブロック図である。出力部23cは、図4に示した出力部23aに対し、さらに切替時クランプ(電位付与)部37及びOR回路40を有する点が異なる。
図11は、出力部23aの第2の変形例(出力部23c)及びその周辺の構成を示すブロック図である。出力部23cは、図4に示した出力部23aに対し、さらに切替時クランプ(電位付与)部37及びOR回路40を有する点が異なる。
切替時クランプ部37は、シフトレジスタ38及びXOR回路39を有する。シフトレジスタ38は、リセットパルスをクロックCLKとして切替信号を遅延させる遅延回路として機能する。例えば、シフトレジスタ38は、切替信号が入力されたときから、電気信号を出力していなかったCCDイメージセンサ16又はCCDイメージセンサ17〜19が蓄積した電荷が排出されるまで切替信号を遅延させる遅延回路として機能するように構成されてもよい。XOR回路39は、切替信号と、シフトレジスタ38により遅延された切替信号とを受入れて排他的論理和を演算し、演算結果をOR回路40に対して出力する。
OR回路40は、XOR回路39が出力するパルスと、クランプパルスとの論理和を算出し、算出結果をトランジスタ27cに対して出力する。トランジスタ27cは、OR回路40の出力がハイレベルの間にはオン状態となり、アンプ28の入力側の電位を直流電源36の電位(直流オフセット電位)にクランプする。ここで、切替時クランプ部37又はOR回路40は、実質的に切替時クランプ部31と同じ所定時間TWAITのクランプを行う。
そして、切替時クランプ部37がクランプパルスを出力する(直流オフセット電位にクランプする)タイミングは、図8及び図10に示したように、切替信号によってモノクロモードからカラーモード(又はカラーモードからモノクロモード)に切替えられる直前(又は前後)から、予め定められた期間(所定時間TWAIT)が経過するまでとなる。
実施の形態にかかる画像読取装置は、画像形成装置と一体に構成されてもよい。図12は、画像読取装置1を有する画像形成装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。本図に示すように、この画像形成装置は、コントローラ210とエンジン部(Engine)260とをPCI(Peripheral Component Interface)バスで接続した構成となる。コントローラ210は、画像形成装置全体の制御と描画、通信、操作表示部220からの入力を制御するコントローラである。エンジン部260は、PCIバスに接続可能なプリンタエンジンなどであり、たとえば白黒プロッタ、1ドラムカラープロッタ、4ドラムカラープロッタ、スキャナまたはファックスユニットなどである。なお、このエンジン部260には、プロッタなどのいわゆるエンジン部分に加えて、誤差拡散やガンマ変換などの画像処理部分が含まれてもよい。
コントローラ210は、CPU211と、ノースブリッジ(NB)213と、システムメモリ(MEM−P)212と、サウスブリッジ(SB)214と、ローカルメモリ(MEM−C)217と、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)216と、ハードディスクドライブ(HDD)218とを有し、ノースブリッジ(NB)213とASIC216との間をAGP(Accelerated Graphics Port)バス215で接続した構成となる。また、MEM−P212は、ROM(Read Only Memory)212aと、RAM(Random Access Memory)212bと、をさらに有する。
CPU211は、画像形成装置の全体制御を行うものであり、NB213、MEM−P212及びSB214からなるチップセットを有し、このチップセットを介して他の機器と接続される。
NB213は、CPU211とMEM−P212、SB214、AGPバス215とを接続するためのブリッジであり、MEM−P212に対する読み書きなどを制御するメモリコントローラと、PCIマスタ及びAGPターゲットとを有する。
MEM−P212は、プログラムやデータの格納用メモリ、プログラムやデータの展開用メモリ、プリンタの描画用メモリなどとして用いるシステムメモリであり、ROM212aとRAM212bとからなる。ROM212aは、プログラムやデータの格納用メモリとして用いる読み出し専用のメモリであり、RAM212bは、プログラムやデータの展開用メモリ、プリンタの描画用メモリなどとして用いる書き込み及び読み出し可能なメモリである。
SB214は、NB213とPCIデバイス、周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。このSB214は、PCIバスを介してNB213と接続されており、このPCIバスには、ネットワークインターフェース(I/F)部なども接続される。
ASIC216は、画像処理用のハードウェア要素を有する画像処理用途向けのIC(Integrated Circuit)であり、AGPバス215、PCIバス、HDD218及びMEM−C217をそれぞれ接続するブリッジの役割を有する。このASIC216は、PCIターゲット及びAGPマスタと、ASIC216の中核をなすアービタ(ARB)と、MEM−C217を制御するメモリコントローラと、ハードウェアロジックなどにより画像データの回転などをおこなう複数のDMAC(Direct Memory Access Controller)と、エンジン部260との間でPCIバスを介したデータ転送をおこなうPCIユニットとからなる。このASIC216には、PCIバスを介してFCU(Facsimile Control Unit)230、USB(Universal Serial Bus)240、IEEE1394(the Institute of Electrical and Electronics Engineers 1394)インターフェース250が接続される。また、ASIC216は、図示しないホストPC及びネットワーク等にも接続されている。操作表示部220は、例えばタッチパネルなどであり、コントローラ210に対する入力を受入れるとともに、画像形成装置の状態などを表示する。また、操作表示部220は、ASIC216に直接接続されている。
MEM−C217は、コピー用画像バッファ、符号バッファとして用いるローカルメモリであり、HDD(Hard Disk Drive)218は、画像データの蓄積、プログラムの蓄積、フォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。
AGPバス215は、グラフィック処理を高速化するために提案されたグラフィックスアクセラレーターカード用のバスインターフェースであり、MEM−P212に高スループットで直接アクセスすることにより、グラフィックスアクセラレーターカードを高速にするものである。
記録媒体219は、例えば1度の書き込みが可能なCD−R(Compact Disc Recordable)などであり、記録したプログラムやデータなどをHDD218にコピーする場合などに用いられる。
図13は、画像読取装置1を有する画像形成装置300の構成例を示す側面図である。画像形成装置300は、例えばMFP(Multifunction Peripheral)である。画像形成装置300は、ユーザによりコピーモードが指定されている場合には、画像読取装置(スキャナ)1又はADF501により原稿の画像を読取り、読取った画像を画像読取装置1により印刷する。また、画像形成装置300は、スキャナ(スキャナ配信)モードが指定されている場合には、画像読取装置1又はADF501により原稿の画像を読取り、画像形成装置300内の画像蓄積メモリ、媒体又は指定の外部端末(パソコン、携帯、サーバ、外部プリンタ)に、蓄積(記憶)又は送信(配信)する。また、画像形成装置300は、外部端末から印刷指示を受けると、外部端末が送信する画像情報を印刷する。
プリンタ401の作像機構(画像形成部)は、公知のカラー電子写真形成プロセス要素を備えており、K(ブラック),C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)の各色印刷用の作像カートリッジ404k〜404yを備えている。各作像カートリッジ404k〜404yは、感光体ドラム405の周囲に、帯電ローラ406,トナー現像器407およびクリーナ409を配設したものである。これらの作像カートリッジ404k〜404yは、転写ベルト403の移動方向(副走査方向)に沿って所定ピッチでタンデムに配設されている。作像カートリッジ404k〜404yの上方にはレーザ走査器410が配置されている。レーザ走査器410は、各色画像露光用の画像データで変調された各レーザ光を、帯電ローラ406で荷電された各感光体ドラム405に投射する。そして、レーザ走査器410は、転写ベルト403の移動方向に直交する主走査方向に繰り返し走査する。これにより感光体ドラム405に静電潜像が形成される。静電潜像は、トナー現像器407によりトナー像に顕像化される。各感光体ドラム405の各色トナー像は、転写ベルト403上に、同一カラー画像を表すように、転写ローラ408で順次に重ね転写される。重なったトナー像は、2次転写ローラ411の位置で、レジストローラ415から送り出される用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は、送り出し通路416を通して定着器417に送られ、定着器417で加熱および加圧され、これによりトナー像が用紙に固着する。定着器417を通過した用紙は、排紙路418を通って排紙ローラ419で排紙口の外の、排紙トレイ420上に送り出される。
両面印刷が指定されていた場合には、プリンタ401は、定着器417を通過した用紙を、排紙路418を通して排紙ローラ419で排紙口の外の排紙トレイ420上に送り出す。また、プリンタ401は、送出紙尾端が排紙ローラ419から外れる前に排紙ローラ419が正転(排紙回転)を停止して、用紙尾端部を排紙ローラ419で挟持したまま排紙ローラ419を逆転(反転)駆動する。そして、プリンタ401は、用紙を尾端から両面搬送パスに送り込み、反転紙送給路425からレジストローラ415に送り出してレジストローラ415に突き当ててから一旦停止させる。ここで、両面搬送パスは、例えば排紙路418,戻し反転通路422,送りローラ423および反転紙送給路425からなる。そして、転写ベルト403上に転写されたトナー像の始端(画像先端)が2次転写ローラ411に到達するとき用紙の先端が2次転写ローラ411に到達するように転写ベルト403の移動にあわせてレジストローラ415の送給駆動を開始する。そして反転した面にトナー像を転写した用紙は、送り出し通路416を通して定着器417に送られ、定着器417で加熱および加圧され、これによりトナー像が用紙に固着する。定着器417を通過した用紙は、排紙路418を通って排紙ローラ419で排紙口の外の、排紙トレイ420上に送り出される。用紙は、給紙トレイ412から給紙ローラ413で給紙通路414に送り出されてレジストローラ415に突き当ててから一旦停止し、そして転写ベルト403上のトナー像の移動に合せてレジストローラ415により2次転写ローラ411に送り出される。
画像読取装置1には、原稿の表面を読み取る第1画像読取手段の縮小光学系がある。該縮小光学系には、第1ミラーを搭載した第1キャリッジ505と、第1および第2ミラーを搭載した第2キャリッジ507と、レンズ503および撮像装置4が含まれる。その他に、画像読取装置1には、基準白板504,シートスルー読取り用の窓ガラス506およびフラットベッド読取り用(ブック読取り用)のコンタクトガラス510がある。
一方、ADF501には、裏面を読み取る第2画像読取手段である等倍光学系(CIS509)がある。その他に、ADF501には、白色ローラ508,原稿トレイ512,原稿トレイ512に積載された原稿511を一枚づつ分離するピックアップローラおよび原稿を搬送するための搬送ローラ等がある。白色ローラ508は、原稿の裏面を、第2画像読取手段である、等倍光学系のCIS509で読み取る場合の、シェーディング補正時の補正データを得るため、窓ガラス506の主走査方向x全長に及ぶ長さの全長にわたって均一濃度の、ほぼ白色のローラである。
フラットベッド読取りの場合には、駆動源であるモータ(図示せず)により、図13に示す窓ガラス506の直下の位置から第1キャリッジ505が、図13上で右方向に副走査駆動される。これに同期して、第2キャリッジ507が、同方向に第1キャリッジ505の移動速度の半分の速度で駆動される。すなわち、コンタクトガラス510の上面から撮像装置4に至る原稿反射光の行路を一定にするように、第2キャリッジ507が駆動される。第1キャリッジ505(の第1ミラー)が原稿の始端(図13上で左端)直下に達してから、終端(右端)に達するまでの間、撮像装置4が画像光を画像信号に変換し、この画像信号を信号処理回路(図示せず)がデジタル変換する。すなわち画像データに変換する。基準白板504は、フラットベッド読取りの場合のシェーディング補正時の補正データを得るために設けられた、コンタクトガラス510の横幅の全体に及ぶ長さの、全長に及んで均一濃度のほぼ白色の部材である。
シートスルー読取りによる原稿表面画像の読取りの場合には、第1キャリッジ505を固定して、原稿を搬送し、原稿が窓ガラス506を横切っている間に、撮像装置4が画像光を画像信号に変換し、この画像信号を信号処理回路(図示せず)がデジタル変換する。
両面読取の場合には、上記シートスルー読取りによる原稿表面画像の読取りとともに、等倍光学系のCIS509によって、原稿裏面の画像を読取る。
1 画像読取装置
2 照明光源
3 光源点灯装置
4 撮像装置
5 エミッタフォロアー
6 ACカップリングコンデンサ
7 AFE
8 データ処理部
9 制御部
10 記憶部
16〜19 CCDイメージセンサ
20k,20r,20g,20b 受光部
21k,21r,21g,21b シフトゲート
22k,22r,22g,22b 転送レジスタ
23a,23b,23c 出力部
24 切替部
25 信号電荷排出部
26,28 アンプ
27 クランプ部
27a キャパシタ
27b 直流電源
27c トランジスタ
29 スイッチ
30 フローティングキャパシタ
31 切替時クランプ部
32,38 シフトレジスタ
33 AND回路
34,39 XOR回路
35 トランジスタ
36 直流電源
37 切替時クランプ部
40 OR回路
300 画像形成装置
2 照明光源
3 光源点灯装置
4 撮像装置
5 エミッタフォロアー
6 ACカップリングコンデンサ
7 AFE
8 データ処理部
9 制御部
10 記憶部
16〜19 CCDイメージセンサ
20k,20r,20g,20b 受光部
21k,21r,21g,21b シフトゲート
22k,22r,22g,22b 転送レジスタ
23a,23b,23c 出力部
24 切替部
25 信号電荷排出部
26,28 アンプ
27 クランプ部
27a キャパシタ
27b 直流電源
27c トランジスタ
29 スイッチ
30 フローティングキャパシタ
31 切替時クランプ部
32,38 シフトレジスタ
33 AND回路
34,39 XOR回路
35 トランジスタ
36 直流電源
37 切替時クランプ部
40 OR回路
300 画像形成装置
Claims (8)
- 色ごとに複数画素の光電変換を行う複数の受光部と、
前記受光部が色ごとに光電変換した各画素の電荷を電圧に変換して順次に出力する複数の出力部と、
外部から入力される切替信号に応じて、複数の前記出力部が電圧の出力を交互に行うように信号経路を切替える切替部と、
前記切替部が信号経路を切替えてから所定時間が経過するまで前記出力部が出力する電圧にオフセット電位を付与する電位付与部と、
を有することを特徴とする撮像装置。 - 前記電位付与部は、
前記切替信号を受入れ、前記切替信号を受入れてから遅延回路による遅延時間が経過するまでオフセット電位を付与すること
を特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記遅延回路は、
前記受光部が蓄積した電荷を色ごとに転送させるシフトパルス、又は画素ごとに蓄積された電荷をリセットするリセットパルスに同期して、信号を遅延させること
を特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 前記電位付与部は、
外部からの信号による制御に応じてオフセット電位を付与すること
を特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置と、
前記切替部及び前記電位付与部を制御する制御部と、
を有すること
を特徴とする画像読取装置。 - 前記撮像装置は、
複数の前記受光部が蓄積した電荷を転送する複数のシフトゲートと、
複数の前記シフトゲートが転送した電荷を受入れ、複数の前記出力部に対して転送する複数の転送レジスタと
を有し、
前記遅延時間は、
色ごとに前記受光部、前記シフトゲート及び前記転送レジスタが蓄積可能な全電荷量を前記転送レジスタが蓄積可能な電荷量で除した値と、前記転送レジスタが一度に蓄積した電荷の全てを転送するために要する時間との積により算出される時間よりも長くなるように設定されていること
を特徴とする請求項5に記載の画像読取装置。 - 請求項5又は6に記載の画像読取装置が読取った画像を形成する画像形成部を有すること
を特徴とする画像形成装置。 - 切替信号に応じて、複数の受光部が光電変換した電気信号を色ごとに交互に出力するように信号経路を切替える工程と、
信号経路を切替えてから所定時間が経過するまで出力部が出力する電圧にオフセット電位を付与する工程と、
を含むことを特徴とする画像読取方法。
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