CN102905048B - 光电变换器、图像读取装置以及图像读取方法 - Google Patents
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Abstract
光电变换器、图像读取装置以及图像读取方法。该光电变换器能够以彩色读取模式和单色读取模式中的任一个读取图像，所述光电变换器包括彩色读取传感器、单色读取传感器和不必要电荷排放单元。所述不必要电荷排放单元(32)在从彩色读取模式向单色读取模式或从单色读取模式向彩色读取模式切换时排放在单色读取传感器或彩色读取传感器中累积的不必要电荷。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年7月28日在日本提出的日本专利申请第2011-165840号的优先权并且以引用的方式包含其全部内容。
技术领域
本发明涉及读取原始的图像等的光电变换器以及读取图像的装置和方法。
背景技术
读取原始的图像等的图像读取装置通常包括电荷耦合器件(CCD)和设置在该CCD下游的模拟前端(AFE)。CCD的输出经由交流电流耦合(经由在其之间串联连接的电容器)输入到AFE。因此，仅CCD的输出的变化量(AC)被输送到AFE。另一方面，在CCD的输出中的变化量，或者，输出波动量，不可避免的被输送到模拟前端。例如，在CCD暂时生成高于AFE的输入额定电压的过电压的情况下，过电压直接输送到AFE，引起AFE装置特性的退化，或者，在最坏的情况下会发生装置的毁坏。在该情况下，这样的对AFE的过电压输入已被视为一个重要问题，并且存在一些已知的技术来回应该问题。
然而，传统的技术目的是降低过电压，该过电压是由在CCD的上电后又立即切断CCD的期间所累积的不需要的电荷的一齐释放所引发的。同时，通常包括彩色(R/G/B)传感器和单色(黑、白(BW))传感器的四线CCD具有这样的问题，即使在向CCD保持供应电力的情况下，仍引发过电压。作为在模式切换之前一直空闲的传感器的一个传感器中所累积的不需要的电荷的一齐释放的结果，在彩色读取模式和单色读取模式之间的模式切换之后，立即引发该过电压。当在模式切换之前CCD已经处于彩色读取模式时，所述的一个传感器是BW传感器，然而，当CCD已经处于单色读取模式时，所述的一个传感器是R/G/B传感器。
同时，当用于将CCD从关闭状态切换到开启状态的技术被用于响应在该读取模式切换时引发的过电压时，需要使用附加控制信号，该附加控制信号并不是切换读取模式的控制信号。此外，这种方法也不利地要求建立的包含这些控制信号的序列，从而使读取模式的切换既浪费时间又复杂难以控制。
日本专利申请公开第2006-314039号公开了旨在降低对模拟前端的过电压输入的影响程度的配置。根据该配置，通过在模拟信号处理电路单元中的输入单元的AC耦合电容器的充电与放电，箝位电路单元被配置以将模拟图像数据的输入偏移电压设置为所需的电压电平。设置在其期间箝位单元将输入偏移电压修正为所需的电压值的修正周期，从而在进行光电变换器的开/关切换的情况下的修正周期要比不进行开/关切换的情况下的修正周期长。然而，这个方法不能解决在CCD彩色读取模式模式和单色读取模式之间模式切换时引发的过电压的问题。
发明内容
本发明的目的是至少部分解决传统技术中的问题。
本发明的目的是用更简单的配置来降低在彩色读取模式模式和单色读取模式之间的读取模式切换时的过电压。
光电变换器，能够在彩色读取模式和单色读取模式中的任何一个中进行图像读取，该光电变换器包括：彩色读取传感器传感器、单色读取传感器和不必要电荷排放单元，该排放单元排放从彩色读取模式模式到单色读取模式或者从单色读取模式到彩色读取模式的切换时在单色读取传感器和彩色读取传感器中的一个中累积的不必要电荷。
图像读取装置包括：包括彩色读取传感器、单色读取传感器和信号电荷排放单元的光电变换器，能够进行图像读取的该光电变换器是彩色读取模式和单色读取模式中的任何一个；以及能够控制驱动光电变换器的驱动控制单元。
当复位脉冲有效时，从信号电荷排放单元排放彩色读取传感器和单色读取传感器中的任何一个的输出信号电荷，该复位脉冲是在图像读取期间从驱动控制单元提供给光电变换器的脉冲信号。
在从彩色读取模式到单色读取模式或者从单色读取模式到彩色读取模式的切换时，驱动控制单元维持复位脉冲有效。
通过图像读取装置进行图像读取方法，该图像读取装置包括能在彩色读取模式或单色读取模式中的任何一个中读取图像的光电变换器和控制光电变换器的驱动控制单元，该光电变换器包括彩色读取传感器、单色读取传感器和信号电荷排放单元，该图像读取方法包括：当复位脉冲有效时，从信号电荷排放单元进行排放彩色读取传感器和单色读取传感器的任何一种中的输出信号电荷，该复位脉冲是在图像读取期间供应给光电变换器的脉冲信号；以及由驱动控制单元进行保持复位脉冲，该复位脉冲在从彩色读取模式到单色读取模式或者从单色读取模式到彩色读取模式的切换时有效。
在与附图联系考虑时，通过阅读以下本发明的优选实施方式的详细描述，将更好地理解本发明的以上和其他目的、特性、优点以及在技术与工业上的意义。
附图说明
图1是图示了根据本发明的实施例的图像读取装置的配置的框图；
图2A是图示了图1中所示的射极跟随器的配置的示图；
图2B是图示了图1中所示的CCD输出阶段的模拟图像信号的示图；
图2C是图示了图1中所示的AFE输入阶段的模拟图像信号的示图；
图3是图示了在实施例中使用的四线CCD的配置的示例的示图；
图4是图示了在CCD中(一个信道的)输出电路的配置的示图；
图5是图4中所示的输出电路的输入/输出信号的时序图；
图6是图示了在单色读取模式下用于驱动四线CCD的方法的示例的时序图；
图7是图示了用于驱动四线CCD的方法的比较示例的时序图；
图8是图示了根据的实施例的在四线CCD中的(一个信道的)输出电路的配置的示图；
图9是图示了根据实施例的驱动四线CCD的方法的时序图；
图10是图示了根据实施例的MFP的硬件配置的框图。
具体实施方式
以下参考附图详细说明本发明示例性实施例。图1是图示了根据本发明实施例的图像读取装置的配置的框图。该图像读取装置1包括光源2、光源照明装置(逆变器)3、CCD(图像传感器)4、射极跟随器5、AC耦合电容器6、AFE7、数据处理单元8、控制单元9以及存储单元10。
该光源2照亮原件，该原件是使用光进行图像读取的对象。光源照明装置3是用于照明光源2的电路。该CCD4将从原件反射的光转换成电信号(模拟图像信号)。稍后详尽描述该CCD4的配置。
射极跟随器5使CCD4的阻抗与AFE7的阻抗相匹配。AC耦合电容器6消除了该CCD4的输出电压的大量直流(DC)偏移电压部分，以使来自CCD4的模拟图像信号输出的电压下降至该AFE7的输入额定电压以下。
该AFE(模拟前端)7是集成了模数(A/D)转换功能、采样和保持(S/H)电路功能、增益调节功能等的集成电路(IC)。该AFE7的重要功能之一是把模拟图像信号转换成将被输入到该AFE7中的数字图像信号。该AFE7可能进一步包括：箝位功能，将输入模拟图像信号的电压值稳定到所需的修正电压值；自动增益控制(AGC)功能，将转换的数字图像信号的峰值电平调节到所需的电平；将黑色电平设定为所需的电平的黑色偏移调节功能等等。该黑色电平被用作图像信号的基准。
数据处理部分8进行各种数据处理，诸如来自AFE7的数字图像信号输出上的阴影校正和伽马校正之类。处理的数字图像数据或是直接传送到写入单元15，或是经由控制单元9暂时存储在存储单元10并随后经由控制单元9传送到写入单元15。
该控制单元9完全控制图像读取装置1。该控制单元9包括光源驱动控制单元11、CCD驱动控制单元12、AFE驱动控制单元13以及数据处理控制单元14。
光源驱动控制单元11控制驱动该光源照明装置3以控制从光源2中发出的光的量。具体地，通过向光源照明装置3输入(施加)DC电压或者输入脉冲宽度调制信号(PWM)，该光源驱动控制单元11控制从光源2发出的光的量。
CCD驱动控制单元12控制CCD4的驱动。具体地，该CCD驱动控制单元12选择CCD4的多个读取模式中的一个，在其中CCD4读取原件，并向CCD4指示所选择的模式。
AFE驱动控制单元13控制AFE7的驱动。数据处理控制单元14控制数据处理单元8的驱动。存储单元10存储各种类型的驱动设置数据和数据处理单元8已经处理过的数字图像数据。该存储单元10是存储介质，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)或是硬盘驱动器(HDD)。各种类型的驱动设置数据是如下数据，该数据包括用于光源2和光源照明装置3的驱动设置数据、用于CCD4的驱动设置数据、用于AFE7的驱动设置数据以及用于数据处理单元8的数据处理设置数据。
以下简要描述该图像读取装置1如何读取图像。用从光源2发射的光来照明原件，从原件反射的光经由多个镜子(未示出)进入该CCD4。基于存储在存储单元10中的用于CCD4的驱动设置数据，驱动CCD4以输出取决于进入CCD4的光的量的模拟图像信号。模拟图像信号经由射极跟随器5，被输入到AC耦合电容器6。在CCD4的输出阶段，偏移电压的修正值叠加在该模拟图像信号上。因为偏移电压超过了AFE7的输入额定电压，所以向AFE7直接输入此模拟图像信号是不可取的。因此，AC耦合电容器6被用于消除模拟图像信号中的大量偏移电压从而对AFE7的输入量没有超出AFE7的输入额定电压。
图2A是图示了图1中所示的射极跟随器5的配置的示图。图2B是图示了CCD4输出阶段的模拟图像信号的示图。图2C是图示AFE7输入阶段的模拟图像信号的示图。如图2A所示，该射极跟随器5包括电阻5a和电阻5b。该电阻5a在一端被连接到地电位。该电阻5b包括连接到电阻5a的另一端的第一输入/输出端、连接到供应电压(这里，10～12伏)的第二输入/输出端和控制端，向该控制端输入CCD4的输出信号。
在图2A中，例如，该供应电压是10到12伏。在CCD4的输出阶段中的模拟图像信号(见图2B)是叠加模拟图像信号的5伏偏移电压，该模拟图像信号是负向脉冲。然而，该AFE7的供应电压是3.3伏；输入额定电压从0到2伏变动；该AFE7的偏移电压是2伏。所以，直接向AFE7输入CCD4的输出信号是不可取的。因此，AC耦合电容器6被用于将CCD4的输出信号转换为在其上叠加2伏偏移电压和负向模拟图像信号的信号(见图2C)。该转换的信号被输入到AFE7。注意，上述电压值只是用来描述实施例的示例值，适用的电压值不限于此。
在CCD4的输出状态中的模拟图像具有等于或高于2伏的振幅的情况下，当该偏移电压被设为2伏时，超过2伏的模拟图像信号的部分的幅值不合需要的达到地电位(GND)，下降到低于AFE7的输入额定电压的下限，并对AFE7造成不利影响，导致该AFE7的特性的退化，或者更糟的是装置毁坏。因此，模拟图像信号的振幅优选地保持在了AFE7的输入额定电压的范围内。
然而，仍存在如下的案例，例如，在CCD4的状态转变期间，在瞬态中引发超过振幅范围的过电压。例如，CCD4的光电变换器不论CCD4的电源是开启状态还是关闭状态都响应于入射光而存储电荷。因为即使当不经意地使光进入CCD4时，仍检测到微量的环境光，所以发生这种电荷存储现象。因此，因为在CCD4电源关闭状态期间累积的不必要的电荷在CCD4电源开启后一齐释放到输出端，所以在CCD4的关闭状态到开启状态的转变时引发过电压。
同时，通常包括彩色(R/G/B)传感器和单色(BW)传感器的四线CCD具有如下问题，即使在CCD的电源仍保持开启状态的情况下，仍引发过电压。彩色读取模式和单色读取模式切换后引发的过电压是传感器中的一个在模式切换之前一直处于休眠状态的传感器中累积的不必要的电荷的一齐释放的结果。当在模式切换之前CCD已经处于彩色读取模式时，该一个传感器是BW传感器，而当CCD已经处于单色读取模式时，该一个传感器是R/G/B传感器。
图3是图示了在实施例中使用的四线CCD的结构的示例的示图。该四线CCD包括三个像素组，它们是红色(R)的像素组4a，绿色(G)的像素组4b，以及蓝色(B)的像素组4c。在彩色模式下，该四线CCD总共输出了三个通道的信号。该四线CCD进一步包括了专用于单色(BW)读取并当四线CCD在单色模式下进行图像读取时，输出一个通道或者该像素组4d的信号的像素组4d。一些CCDs在彩色模式下将像素组分割成奇像素(ODD)和偶像素(EVEN)以通过两个信道输出信号。这样CCD能够以比三线CCD更高的速度来读取单色图像。
红色(R)像素组4a的输出信号由放大器4e放大。绿色(G)像素组4b的输出信号由放大器4f放大。蓝色(B)像素组4c输出的信号由放大器4g放大。该单色(BW)像素组4d的输出信号由该放大器4h、4i和4j放大。放大器4e到4j的输出信号被输入到切换器4m到4r。彩色/单色切换信号经由换向器4k输入到切换器4p到4r中。当彩色/单色切换信号在高电平(单色模式)时，切换器4p到4r输出信号。彩色/单色切换信号经由逆变器4k和逆变器41输入到切换器4m到4o中。当彩色/单色切换信号在低电平低电平(彩色模式)时，切换器4m到4o输出信号。
由CCD中的操作切换(SW)根据来自CCD驱动控制单元12的彩色/单色切换信号来进行在四线CCD的彩色读取模式和单色读取模式之间的切换(见图1)。根据彩色/单色切换信号，从R/G/B/BW像素组传送的图像信号中选择的图像信号从CCD外部地输出。
四线CCD可以包括驱动时钟输入端，用于单独地驱动彩色模式传感器(R/G/B)中的切换门和切换寄存器(未示出)以及单色模式传感器(BW)中的切换门和切换寄存器(未示出)。这样四线CCD的示例已公开在日本专利申请公开第2006-314039号中。实施例中使用的四线CCD就是此类型的。
下面参考图4和图5描述用于驱动CCD的驱动时钟和驱动方法的示例。图4是图示了在CCD中(一个信道的)输出电路的配置的示图。图5是图4中所示的输出电路的输入/输出信号的时序图。
参照图4，输出电路21包括CCD传送单元22、浮动电容23、信号电荷排放单元24、放大器25和27、箝位单元26和切换器28。
CCD传送单元22与第一和第二传送时钟同步地输出来自CCD中的像素的信号。连接浮动电容器23以置于CCD切换单元22的输出端和地电位之间。该信号电排放单元24包括晶体管24a。该晶体管24a包括：第一输入/输出端，其被连接到在CCD传送单元22的输入/输出端和浮动电容器23之间的接合点29；第二输入/输出端，其被连接到高侧供应电压；和向其输入复位脉冲的控制端。当复位脉冲在高电平时，在以这种方式配置的电路中，晶体管24a处于导通状态并且接合点29的电位被拉伸到高压侧的供应电压，从而排放信号电荷(电子)。该放大器25放大在该接合点29处的的电压并输出所放大的电压。
箝位单元26包括电容器26a、DC电源26b和晶体管26c。电容器26a在其一端被连接到放大器25的输出端。直流电源26b在其低压侧的输出端连接到地电位。晶体管26c包括连接到DC电源26b的高压侧的输出端的第一输入/输出端和连接到电容器26a的另一端的作为箝位单元26输出端的第二输入/输出端。当箝位脉冲处于高电平时，在以这种方式配置的电路中，晶体管26c处于导通状态，并且箝位单元26输出端的地电位被箝位在DC电源26b的电位(DC偏移电压)。放大器27放大该钳位电压26的输出端的电压并输出放大的电压。根据该彩色/单色切换信号，切换器28将放大器27的输出信号输出到外部输出端。
参照图5，第一切换时钟是第二切换时钟的逆变信号。在时间t0，当该第一切换时钟从低电平向高电平改变，该第二切换时钟从高电平向低电平改变，并且复位脉冲从低电平向高电平改变时，信号电荷排放单元24中的晶体管24a(见图4)变为导通状态，并且模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)变到高电平。此后，在时间t1，当该复位脉冲从高电平变到低电平并且该箝位脉冲从低电平变到高电平时，信号电荷排放单元24中的晶体管24a(见图4)变为关闭状态，钳位单元26中的晶体管26c(见图4)变为导通状态，并且该模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)被箝位到DC偏移电压。大约在时间t1时在该模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)中发生的过冲(overshoot)被认为是复位噪声。
随后，在时间t2，当第一传送时钟从高电平变到低电平并且第二传送时钟从低电平变到高电平时，与从原件反射的光直接成比例的模拟放大电压被增加到DC偏移电压中并且作为模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)输出。此后，在时间t3，当第一传送时钟从低电平变到高电平，第二传送时钟从高电平变到低电平，复位脉冲从低电平变到高电平时，重置模拟放大电压，并且复位噪声叠加在模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)上。此后，在时间t4，当箝位电压从低电平变到高电平时，箝位模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)以使之稳定的在DC偏移电压，该DC偏移电压是CCD的输出信号的基准。
简而言之，在每个CCD的传感器(R/G/B/BW)的传送寄存器(未图示)中的累积的电荷与在传送寄存器中在最后阶段被切换的第一和第二传送时钟同步地在传送寄存器中被顺序地转移到下游的处理，成为模拟放大电压并输出。该复位脉冲使得信号电荷排放单元24排放在传送寄存器中在最后阶段中积累的电荷。该复位输出信号通过箝位脉冲被箝位至DC偏移电压。移位脉冲(未图示)是用来将积累在CCD的光电变换器阵列中的所有像素的电荷传送到该CCD中的移位寄存器的信号。该移位脉冲的一个循环对应于每个像素的光信号的存储时间。
图6是图示了在单色读取模式下用于驱动四线CCD的方法的示例的时序图。该四线CCD分别包括一组彩色模式移位脉冲输入端和彩色模式时钟输入端以及一组单色模式移位脉冲输入端和单色模式传送时钟输入端。
彩色/单色切换信号被固定在高电平，彩色状态移位脉冲被固定到低电平，彩色状态第一传送时钟被固定到低电平，并且彩色状态第二时钟被固定到高电平以进行单色读取。
在时间t10，当该单色状态移位脉冲从低电平变到高电平时，在CCD中的像素的电荷被传送到移位寄存器中。从时间t11起，复位脉冲以预定脉冲占空比(pulseduty)和低电平→高电平→低电平→...序列的预定周期性改变。从时间t12起，箝位电压以预定脉冲占空比和低电平→高电平→低电平...序列的预定周期性改变。从时间t13起，单色模式第一传送时钟以预定脉冲占空比和高电平→低电平→高电平→...序列的预定周期性改变，而单色模式第二传送时钟以预定脉冲占空比和低电平→高电平→低电平→...序列的预定周期性改变。其结果是，输出单色模拟输出信号。在时间t14，单色模式移位脉冲从低电平变到高电平。从时间t10到时间t14的段对应于存储时间。
在单色读取模式下驱动彩色模式传感器是不必要的。因此，如图6所示，彩色模式移位脉冲和彩色模式第一和第二转送时钟被固定到高电平或低电平。停止不以此方式使用的电路的工作产生降低电耗、降低不需要的电磁干扰(EMI)等的效果。
尽管未示出，但是在该彩色读取模式下，彩色/单色切换信号被切换到低电平(彩色模式)；单色模式移位脉冲和单色模式第一和第二传送时钟被固定到高电平或低电平；与在单色读取模式下一样，供应彩色模式移位脉冲和彩色模式第一和第二传送时钟。
在图6中所示的示例中，在用于该彩色读取模式和用于该单色读取模式之间共享复位脉冲和箝位脉冲。替代地，CCD可以分别地包括用于彩色读取模式和单色读取模式的一组复位脉冲输入端和箝位脉冲输入端，并如下配置，单独地驱动用于彩色读取模式的复位脉冲和箝位电压以及用于单色读取模式的复位脉冲和箝位脉冲。
同时，光照在四线CCD中的所有传感器上，引起电荷的累积。因此，上述的驱动方法具有以下缺点，因为在模式切换之前已经休眠的传感器中的一个中累积的不需要的电荷在模式切换之后立即一齐释放，所以在彩色读取模式和单色读取模式之间的模式切换输出过电压。当在模式切换之前CCD已经处于彩色读取模式时的该一个传感器是BW传感器，而当CCD已经处于单色读取模式时的该一个传感器是R/G/B传感器。正如上面已经描述的，因为模拟图像信号的幅值降到该AFE7的输入额定电压的下限值以下，所以向位于CCD的下流的AFE7施加此过电压具有不利的效果。这可以导致该AFE7特性的退化，最坏的是，该AFE7的装置的毁坏。
图7是图示了从单色读取模式到彩色读取模式的模式切换中用于驱动四线CCD的方法的比较示例的时序图。该四线CCD分别地包括该组彩色模式移位脉冲输入端和彩色模式传送时钟输入端以及该组单色模式移位脉冲输入端和单色模式传送时钟输入端。
在初始时间t20，彩色/单色切换信号在高电平(单色模式)。在时间t21，当单色模式移位脉冲从低电平变到高电平时，在CCD中的像素的电荷被传送到移位寄存器中。此后，当复位脉冲、箝位脉冲和单色状态第一和第二传送时钟被供应到该CCD中时，与从原件反射的光直接成比例的模拟输出信号(OS1)被输出，如以上参考图5所描述的。
在时间t22时，彩色/单色切换信号从高电平(单色模式)变到低电平(彩色模式)。从时间t23起，复位脉冲以预定的脉冲占空比和低电平→高电平→低电平→...序列的预定周期性改变。当该复位脉冲变到高电平时，上述该复位噪声叠加在模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)上。从时间t24起，箝位脉冲以预定脉冲占空比和低电平→高电平→低电平→...序列的预定周期性改变。当高箝位脉冲变到高电平时，该模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)被如上所述地箝位到DC偏移电压上。从时间t25起，该彩色模式第一传送时钟以预定脉冲占空比和高电平→低电平→高电平→...序列的预定周期性改变，而彩色模式第二传送时钟以预定脉冲占空比和低电平→高电平→低电平→...序列的预定周期性改变。然后，从t20到t22一直处于休眠的R/G/B传感器中积累的电荷被释放，使得该模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)的振幅在时间t26时不需要地达到地电位(GND)，并不需要地降到AFE7的输入额定电压的下限之下。
此后，当预定的时间段已过去时，在R/G/B传感器中累积的电荷的释放完成。在时间t27，彩色模式移位脉冲从低电平变到高电平。从时间t28起，复位脉冲以预定脉冲占空比和低电平→高电平→低电平→...序列的预定周期性改变。当该复位脉冲变到高电平时，上面描述的复位噪声被叠加到模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)上。从时间t29起，箝位脉冲以预定脉冲占空比和低电平→高电平→低电平→...序列的预定周期性改变。当该箝位脉冲变到高电平时，该模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)被箝位到上述的DC偏移电压。从时间t30起，该彩色模式第一传送时钟以预定脉冲占空比和高电平→低电平→高电平→...序列的预定周期性改变，而彩色模式第二传送时钟以预定脉冲占空比和低电平→高电平→低电平→...序列的预定周期性改变。然后，与从原件反射的光直接成比例的模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)被输出。
参考图7已经描述单色读取模式被切换到彩色读取模式的示例。用于彩色读取模式被切换到单色读取模式的情形的驱动方法与上述方法相似，除了互换单色模式驱动信号和彩色驱动信号。
图8是图示了根据实施例的在四线CCD中的(一个信道的)输出电路的配置的示图。参见图8，除了在图4中图示并在上面描述的输出电路21组件之外，输出电路31还包括不必要电荷排放单元32。该不必要电荷排放单元32包括边缘检测电路32a、保持电路32b和晶体管32c。
彩色/单色切换信号被输入到边缘检测电路32a中。一旦检测到彩色/单色切换信号的边缘，边缘检测电路32a就向保持电路32b输出高电平信号。保持电路32b在以预定的时间段TWAIT保持从该边缘检测电路32a发送的高电平信号，并在之后向晶体管32c的控制端输出该高电平信号。该预定时间TWAIT满足如下的公式(1)：
TWAIT＞QALL/QREG×Tline(1)
其中QALL是在CCD中的一个信道的所有电路中可存储的电荷的总量(是特定于每一种CCD的值)，QREG是在CCD中一行移位寄存器中可以存储的电荷的总量(是特定于每一种CCD的值)，以及Tline是将移位寄存器中的行中的所有的电荷移位所需要的最小存储时间(以分钟为单位)。
晶体管32c包括连接到在放大器25和接合点29之间的接合点29a的第一输入/输出端和连接到高压侧供应电压的第二输入/输出端。在上述配置的电路中，在彩色/单色切换信号从高电平变到低电平或从低电平变到高电平之后，该接合点29a以预定的时间段被拉高在高压侧供应电压。
这防止了如下不理想情形，在图7中图示的示例中从时间t26到时间t27的情况下，模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)的振幅达到地电位(GND)。因此，防止了特性的退化或者，更糟的是位于CCD4下游的AFE7的装置毁坏。
图9是图示在从单色读取模式到彩色读取模式的模式切换中驱动根据实施例的四线CCD的方法的时序图。该四线CCD分别包括单色模式移位脉冲输入端和彩色模式传送时钟输入端的组以及单色模式移位脉冲输入端和单色模式传送时钟输入端的组。
在初始时间t40时，彩色/单色切换信号处于高电平(单色模式)。当该单色模式移位脉冲从低电平变到高电平时，在时间t41，CCD中的像素的电荷被传送到移位寄存器中。此后，当复位脉冲、箝位脉冲和单色模式第一和第二传送时钟被提供给CCD时，如参考图5所描述地输出与从原件反射的光直接成比例的模拟输出信号(OS1)。
在时间t42时，复位脉冲有效(高电平)。响应于此，信号电荷排放单元24中的晶体管24a(见图4)变到导通状态，并且接合点29的电位被拉高到高压侧电压。这使得模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)变到高电平。
在时间t43时，彩色/单色切换信号从高电平(单色读取模式)变到低电平(彩色读取模式)。此后，箝位脉冲以预定脉冲占空比和低电平→高电平→低电平→...序列的预定周期性改变；彩色模式第一传送时钟以预定脉冲占空比和高电平→低电平→高电平→...序列的预定周期性改变；彩色模式第二传送时钟以预定脉冲占空比和低电平→高电平→低电平→...序列的预定周期性改变。注意，因为复位脉冲保持有效(高电平)，所以模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)维持在高电平。
从时间t43起经过预定时间TWAIT之后，当复位脉冲在时间t44无效(低电平)时，模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)变到DC偏移电压。该预定时间TWAIT满足上述的公式(1)。当彩色模式移位脉冲从低电平变到高电平时，CCD中的像素的电荷被传送到移位寄存器中。从时间t45起，复位脉冲以预定脉冲占空比和低电平→高电平→低电平→...序列的预定周期性改变。当复位脉冲变到高电平时，上述复位噪声被叠加到模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)上。从时间t46起，箝位脉冲以预定脉冲任务和低电平→高电平→低电平→...序列的预定周期性改变。当箝位脉冲变到高电平时，如上所述，模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)被箝位在DC偏移电压。从时间t47起，彩色模式第一传送时钟以预定脉冲占空比和高电平→低电平→高电平→...序列的预定周期性改变，而彩色模式第二传送时钟以预定脉冲占空比和低电平→高电平→低电平→...序列的预定周期性改变。然后，输出与从原件反射的光直接成比例的模拟输出信号(OS1、OS2和OS3)。
通过进行R/G/B传感器的复位可以防止从单色读取模式切换到彩色读取模式之后立即引发的过电压，在该R/G/B传感器中，如上所述地大致在单色读取模式切换到彩色读取模式时，累积不需要的电荷。这引起的是防止特性的退化或者更糟的是位于CCD的下流的AFE7的装置毁坏。此外，不需要同步地驱动彩色模式移位脉冲和彩色模式传送时钟的组以及单色模式移位脉冲和单色模式传送时钟的组。因此，与图7中所示的驱动方法相比较，此方法有利于不增加驱动电路的能耗和附加的不想要的电磁干扰(EMI)。
同时，用于彩色读取模式切换到单色读取模式的情形的驱动方法与上述方法类似，除了图9所示的单色模式驱动信号要和彩色模式驱动信号互换。在图9所示的示例中，复位脉冲和箝位脉冲在彩色读取模式和该单色读取模式之间共享。替代的，四线CCD可以分别地包括用于彩色模式和单色读取模式的复位脉冲输入端和箝位脉冲输入端的组，并且被配置为在从该单色读取模式切换到该彩色读取模式之前彩色模式复位脉冲保持在有效状态。
图10是图示根据实施例的多功能外围设备(MFP)的硬件配置的框图，该多功能外围设备(MFP)是包括图像读取装置的成像装置的示例。如10所示，该MFP包括控制器110和通过PCI(外围部件接口)总线彼此连接的引擎单元(引擎)160。该控制器110是控制该MFP的全部控制、绘图、通信和来自操作单元(未示出)的输入的控制器。该引擎单元160是可连接到PCI的总线的打印机引擎等。该引擎单元160的示例包括单色绘图仪、单鼓彩色绘图仪、四鼓彩色绘图仪、扫描仪(对应于该图像读取装置)和传真单元。注意，该引擎单元160不仅包括诸如绘图仪的称为引擎的，还包括用于处理误差扩散、伽玛转换等的图像处理单元。
该控制器110包括CPU(中央处理单元)111、北桥(NB)113、系统存储器(以下，“MEM-P”)112、南桥(SB)114、局部存储器(以下，“MEM-C”)117、专用集成电路(ASIC)116和HDD118。AGP(图形加速接口)总线115连接在NB113和ASIC116之间。该MEM-P112进一步包括ROM(只读存储器)112a和RAM(随机存取存储器)112b。
CPU111完全控制着MFP并包括芯片组，该芯片组包括NB113、MEM-P112和SB114。CPU111经由该芯片组连接到其他装置。
NB113是用于将CPU111连接到MEM-P112、SB114和AGP115的桥接。该NB113包括存储器控制器、PCI主控器和AGP目标。该存储器控制器控制从MEM-P112读取和写入MEM-P112。
MEM-P112是系统存储器，该系统存储器是用作在其中存储计算机程序和数据的存储器、用于扩展计算机程序和数据的扩展存储器和用于打印的绘图存储器等的只读存储器，并且包括ROM112a和RAM112b。该RAM112b是作为用于扩展计算机程序和数据的扩展存储器和用于打印机的绘图存储器使用的可写可读的存储器等。
SB114是将NB113连接到PCI装置和外围装置的桥接。该SB114经由PCI总线连接到NB113，并且网络接口(I/F)单元等也连接到该PCI总线。
ASIC116是用于图像处理的IC(集成电路)并包括用于图像处理的硬件组件。该ASIC116用作将AGP115、PCI总线、HDD118和MEM-C117彼此连接的桥接。该ASIC116包括PCI目标和AGP主控、ASIC116核心的判优器、控制MEM-C117的存储器控制器、使用硬件逻辑等进行图像数据旋转等的多元化的DMAC(直接存储器读取控制器)和经由该PCI总线在引擎单元160和该ASIC116之间传送数据的PCI单元。FCU(传真控制单元)130、通用串行总线(USB)140、IEEE1394(电气及电子工程师协会1394)I/F150经由该PCI总线连接到该ASIC116。运作/显示单元120直接连接到该ASIC116。
MEM-C117是用作存储副本图像和代码的缓冲器的局部存储器。HDD118用于累积图像数据、计算机程序、字体数据和格式的存储单元。
AGP115是为加速图形操作而引入的图形加速卡的总线接口并允许以高的吞吐量直接读取MEM-P112，从而加速与该图形加速卡相关的操作。
由根据实施例的图像读取装置执行的图像读取计算机程序可以以预装在ROM等之中而提供。由根据实施例的图像读取装置执行的该图像读取计算机程序可以以可安装或可执行的格式记录在计算机可读记录介质中儿提供，该计算机可读记录介质诸如光盘(CD)-ROM、软盘(FD)、CD-R(CD可记录磁盘)或DVD(数字多功能光盘)之类。
由根据实施例的图像读取装置执行的该图像读取计算机程序可以存储在连接到诸如因特网之类的网络的计算机中从而使得通过从网络下载而提供该计算机程序。由根据实施例的图像读取装置执行的该图像读取计算机程序可以经由诸如因特网之类的网络提供或分配。
由根据实施例的图像读取装置执行的该图像读取计算机程序具有由上述单元(光源驱动控制单元、CCD驱动控制单元、AFE驱动控制单元和数据处理控制单元)组成的模块结构。从实际硬件的角度，CPU(中央处理器)从ROM读取的图像读取计算机程序并执行它，从而，将每个单元加载到主存储单元从而在主存储单元上生成光源驱动单元、AFE驱动控制单元和数据处理控制单元。
在实施例中，描述了根据本发明的方面的图像读取装置被应用于MFP的示例，该MFP具有复印功能、传真功能、扫描仪功能和打印机功能中的至少两项。然而，应用并不限于此，该图像读取装置可应用于任何成像设备，例如复印机、打印机、扫描仪和传真机。
根据本发明的方面，可以用简单的配置来降低在彩色读取模式和单色读取模式之间的读取模式切换时引发的过电压。因此，产生了降低光电变换器下游的电路的特性退化和毁坏的效果。
尽管用了完整和清晰的公开而已经就特定实施例描述了本发明，但是所附的权利要求并不因此而局限，而是被认定为包含对于本领域的技术人员来说完全落入在前述的基本教导之内的改进和替代结构。
Claims (5)
1.一种图像读取装置，包括：
光电变换器，其包括彩色读取传感器、单色读取传感器和信号电荷排放单元，所述光电变换器能够以彩色读取模式和单色读取模式中的任何一个读取图像；以及
驱动控制单元，其控制所述光电变换器的驱动，其中
所述信号电荷排放单元通过预定宽度的复位脉冲排放从彩色读取传感器或者单色读取传感器输出的信号电荷，所述复位脉冲是在图像读取时从所述驱动控制单元提供的脉冲形式的信号，以及
在所述驱动控制单元进行从彩色读取模式到单色读取模式或是从单色读取模式到彩色读取模式的切换之前，所述驱动控制单元使复位脉冲有效，并且
当从所述切换起已经经过了预定的时间段时，所述驱动控制单元使复位脉冲无效。
2.根据权利要求1的图像读取装置，其中，所述驱动控制单元在执行切换的读取模式之前保持复位脉冲有效。
3.根据权利要求1的图像读取装置，其中，该预定的时间段满足下列条件：
TWAIT＞QALL/QREG×Tline
其中，TWAIT是以分钟为单位的所述预定的时间段，QALL是在所述光电变换器中一个预定色彩通道内的所有像素可存储的电荷的总量，QREG是在光电变换器的移位寄存器的行中可存储的电荷的总量，以及Tline是以分钟为单位的、传送移位寄存器的行中的所有电荷所需要的最小存储时间。
4.一种由图像读取装置进行的图形读取方法，该图像读取装置包括能够以彩色读取模式和单色读取模式中的任何一个读取图像的光电变换器和控制所述光电变换器的驱动的驱动控制单元，所述光电变换器包括彩色读取传感器、单色读取传感器和信号电荷排放单元，所述图像读取方法包括：
由所述信号电荷排放单元通过预定宽度的复位脉冲，排放从彩色读取传感器或者单色读取传感器输出的信号电荷，所述复位脉冲是在图像读取时从驱动控制单元供应的脉冲形式的信号；以及
在所述驱动控制单元进行从彩色读取模式到单色读取模式或是从单色读取模式到彩色读取模式的切换之前，所述驱动控制单元使所述复位脉冲有效，并且
当切换起已经经过了预定的时间段时，所述驱动控制单元使所述复位脉冲无效。
5.根据权利要求4的图像读取方法，其中该预定时间段满足以下条件：
TWAIT＞QALL/QREG×Tline
其中，TWAIT是以分钟为单位的预定的时间段，QALL是在所述光电变换器中一个预定色彩通道内的所有像素可存储的电荷的总量，QREG是在光电变换器的移位寄存器的行中可存储的电荷的总量，以及Tline是以分钟为单位的、传送移位寄存器的行中的所有电荷所需要的最小存储时间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151125 Termination date: 20210726 |