JP2002084397A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２つの一次元ＣＣＤイメージセンサを別々の
位置に設けるとともに、これらセンサに対して原稿から
の反射光をハーフミラーで分割して入射する構成を採っ
た場合、精密な位置合わせが難しく、また分割された反
射光の光量が分割数に反比例して減少し、十分なＳ／Ｎ
での信号電荷の読み出しが困難になる。 【解決手段】 副走査方向に間隔Ｄライン分隔てて平行
に配置されたＮ列（Ｎ≧２）の受光画素列を有する一次
元イメージセンサにおいて、副走査方向の移動速度が通
常速度のＭ倍の速度に設定するとき、Ｎ以下の整数をｎ
とすると、Ｎ列の受光画素列の各々の間隔Ｄを、Ｄ＝Ｍ
・ａ／ｎ（ａはｎ＝Ｎのとき整数、ｎ＜Ｎのとき非整
数）の条件を満足するように設定する。一例として、２
列の受光画素列１１，１２を有する一次元イメージセン
サ１０において、２倍速を実現するとき、間隔Ｄを５ラ
インに設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像読取装置に関
し、特に複数の受光画素列を有する一次元イメージセン
サを用いて高速に画像を読み取る画像読取装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、画像読み取りを高速に行うた
めの画像読取装置においては、その画像読み取り用素子
として、１列の受光画素列と、この受光画素列の各画素
から読み出された信号電荷を並列に転送する複数の信号
電荷転送部および信号電荷を電気信号に変換して出力す
る信号出力部を備えた一次元ＣＣＤイメージセンサが広
く用いられている。

【０００３】この一次元ＣＣＤイメージセンサは、受光
画素列の両側に信号電荷転送部を備えており、偶数画素
の信号電荷と奇数画素の信号電荷とを別々の信号電荷転
送部にそれぞれ移送し、２チャンネルの信号電荷転送部
を経由して２つの信号出力部から並列に出力すること
で、ある程度の高速読み出しを実現している。例えばＡ
３サイズ原稿の幅を４００ｄｐｉ(dot par inch)の密
度で読み取るように設定された画像読取装置では、有効
な受光画素数が例えば５０００画素の２チャンネルの並
列出力型一次元ＣＣＤイメージセンサを用いている。

【０００４】ところで、信号出力部を構成する出力アン
プ部の周波数特性には限界があり、これに伴って信号電
荷転送部を駆動する転送クロックのクロック周波数も制
限される。ここで、現状の出力アンプ部の周波数特性の
上限である約２０ＭＨｚのクロック周波数で信号電荷を
読み出すとすると、２チャンネルを合計したときのデー
タレートが約４０ＭＨｚ程度の読み取り速度となる。そ
して、この場合の副走査方向の走査速度は、理論上、４
０ＭＨｚ÷５０００（画素）÷１５．７（画素／ｍｍ）
＝５０８（ｍｍ／ｓｅｃ）となり、信号電荷のシフト期
間、非有効画素分の転送期間等を考慮すると、約４５０
ｍｍ／ｓｅｃという走査速度となる。

【０００５】また、近年、読み取り画像の品質向上のニ
ーズの高まりから、要求される画像読み取り密度は６０
０ｄｐｉ以上のものが増加している。これに用いる一次
元ＣＣＤイメージセンサの有効受光画素数は、Ａ３サイ
ズ原稿を読み取る場合、例えば７５００画素が必要であ
る。画像読み取り密度は主走査方向、副走査方向ともに
高める必要があり、受光画素数の増大とともに、副走査
方向の読み取り密度も高くする必要がある。したがっ
て、２チャンネルの並列出力でも読み出し速度が不足す
るようになってきているのが現状である。

【０００６】そこでさらに、一次元ＣＣＤイメージセン
サの各々の信号電荷転送部を前半部分、後半部分に分割
し、この分割した各々の信号電荷転送部にそれぞれ出力
部を設け、信号電荷の転送方向を左右に振り分けて４チ
ャンネルの並列出力とすることでさらなる高速読み出し
を実現している。この場合、現状の出力アンプ部の周波
数特性の上限である約２０ＭＨｚで信号電荷を読み出す
とすると、４系統を合計したデータレートで約８０ＭＨ
ｚまで読み出し速度を向上することができる。

【０００７】したがって、このデータレートでＡ３サイ
ズ（ＪＩＳ規格）幅の原稿を６００ｄｐｉの読み取り画
素密度で読み出すのに必要な７５００画素分の信号電荷
を読み出すとすると、走査速度は理論上、８０ＭＨｚ÷
７５００（画素）÷２３．６（画素／ｍｍ）＝４５２
（ｍｍ／ｓｅｃ）となり、信号電荷のシフト期間、非有
効画素分の転送期間等も考慮しても、約４２０ｍｍ／ｓ
ｅｃという走査速度が可能となる。

【０００８】このように、受光画素列の両側に配された
信号電荷転送部を前半部分、後半部分に分割するととも
にそれぞれに出力部を設け、信号電荷の転送方向を左右
に振り分けて４チャンネル並列出力する構成の一次元Ｃ
ＣＤイメージセンサでは、例えば、Ａ４サイズ（ＪＩＳ
規格）の原稿を横にして読み取った場合、次に読み取る
原稿との間隔をある程度あけなければならないといった
走査機構上の制約などがあるものの、１分間におよそ９
０枚の原稿読み取りが可能となる。

【０００９】ところが、近年、デジタル複写機の複写速
度がますます向上してきており、分速１００枚以上（Ａ
４サイズ）のプリントが可能なものが実用化されてい
る。しかしながら、上述した理由により、現状の読み取
り部の速度はプリント速度よりも遅く、したがってより
高速の画像読取装置の開発が望まれている。

【００１０】また近年、デジタル複写機以外の画像読取
装置、例えば光学式文字認識（ＯＣＲ；optical charac
ter recognition)を目的とした帳票読取装置等において
も、より高解像度かつ高速な読み取りが要求されてきて
いる。

【００１１】これらの問題を解決するために、図７に示
すように、原稿ガラス台１０１上に載置された原稿か
ら、ハロゲン光源１０２による照射光に基づいて反射さ
せる反射光を、ミラー系１０３およびレンズ１０４を経
た後ハーフミラー１０５を介して２つの一次元ＣＣＤイ
メージセンサ１０６，１０７のそれぞれに結像させるこ
とで、原稿情報の複数ライン分を２つの一次元ＣＣＤイ
メージセンサで同時に読み取り、その後の信号処理で合
成することによって高速読み取りを可能とした画像読取
装置が提案されている（例えば、特開平９−４６４７７
号公報参照）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術では、２つの一次元ＣＣＤイメージセンサ１
０６，１０７を別々の位置に設置することになるので、
その精密な位置合わせが困難であるという問題があっ
た。また、ハーフミラー１０５を用いて反射光を分割す
るために、分割された反射光の光量が分割数に反比例し
て減少し、十分なＳ／Ｎでの信号電荷の読み出しが困難
になるという問題があった。

【００１３】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、精密な位置合わせを
必要とせず、一次元ＣＣＤイメージセンサによる二次元
的な原稿読み取りが、高解像度でかつ高速に行うことが
可能な画像読取装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために為されたものである。すなわち、本発明で
は、一次元イメージセンサで原稿を主走査方向に走査し
つつ、一次元イメージセンサと原稿とを相対的に副走査
方向に移動させて、一次元イメージセンサにより二次元
の原稿画像情報を得る画像読取装置において、一次元イ
メージセンサは副走査方向に間隔Ｄライン分隔てて平行
に配置されたＮ列（Ｎ≧２）の受光画素列を有し、副走
査方向の移動速度が、副走査方向の解像度が主走査方向
の解像度と同じになる通常速度のＭ倍の速度に設定され
るとき、Ｎ以下の整数をｎとすると、Ｎ列の受光画素列
の各々の間隔Ｄが、 Ｄ＝Ｍ・ａ／ｎ （ａはｎ＝Ｎのとき整数、ｎ＜Ｎの
とき非整数） を満足するように設定された構成となっている。

【００１５】上記構成の画像読取装置において、副走査
方向に平行に配置されたＮ列の受光画素列の各々が、上
記式の条件を満足する間隔Ｄラインを隔てて配置される
ことで、これらＮ列の受光画素列はＮライン分の情報を
同時に、しかもそれぞれ異なるラインの情報を読み取
る。したがって、１列の受光画素列で読み取らせる場合
に比べ、解像度を低下させることなく副走査方向の読み
取り速度をＭ倍に速めることが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１７】＜第１実施形態＞図１は、本発明の第１実
施形態に係る一次元ＣＣＤイメージセンサの構造を示す
概略平面図である。この第１実施形態に係る一次元ＣＣ
Ｄイメージセンサ１０は、それぞれＡ３原稿の短手方向
の全幅を６００ｄｐｉの解像度で読み取るために必要な
７５００画素の有効な受光素子を含む受光画素列（Ａ
列）１１、受光画素列（Ｂ列）１２が副走査方向に５ラ
イン分隔てて平行に設けられた２ラインイメージセンサ
である。

【００１８】受光画素列１１の両側には、受光画素列１
１の各画素で光電変換され、ここに蓄積された信号電荷
を、図中縦方向に移送するための信号電荷シフトゲート
１３，１４がそれぞれ設けられている。受光画素列１２
についても同様に、その両側に信号電荷シフトゲート１
５，１６がそれぞれ設けられている。

【００１９】また、この信号電荷シフトゲート１３，１
４を挟んで各受光画素列１１の両側には、信号電荷シフ
トゲート１３，１４を介して読み出された信号電荷を転
送するＣＣＤからなる信号電荷転送部１７，１８が設け
られている。同様に、信号電荷シフトゲート１５，１６
を挟んで各受光画素列１２の両側には、ＣＣＤからなる
信号電荷転送部１９，２０が設けられている。

【００２０】これら信号電荷転送部１７，１８，１９，
２０は、受光画素列１１，１２から読み出された信号電
荷を、受光画素列１１，１２のほぼ中央から図中左右方
向へ分割して転送する各々２つの信号電荷転送部１７
ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０
ａ，２０ｂからなっている。

【００２１】これら信号電荷転送部１７ａ，１７ｂ，１
８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂの電荷
転送方向の最終段には、転送されてきた信号電荷を順次
検出して電圧信号に変換する信号電荷検出部およびソー
スホロワやインバータ等のアナログ回路から成る出力回
路２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，
２４ａ，２４ｂが接続されている。

【００２２】上述した２ライン分の受光画素列１１，１
２、信号電荷シフトゲート１３，１４，１５，１６、信
号電荷転送部１７，１８，１９，２０（１７ａ，１７
ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０
ｂ）および出力回路２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，
２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂは、同一の半導体基板
上に作製される。

【００２３】次に、上記構成の第１実施形態に係る２ラ
イン（２列）の一次元ＣＣＤイメージセンサにおける信
号電荷の転送動作について説明する。

【００２４】受光画素列１１，１２において、各画素ご
とに光電変換されて発生し、蓄積された信号電荷は各
々、信号電荷シフトゲート１３，１４，１５，１６を介
して、奇数番目の画素の信号電荷（以下、奇数画素電荷
と略称する）と偶数番目の画素の信号電荷（以下、偶数
画素電荷と略称する）に振り分けられて信号電荷転送部
１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２
０ａ，２０ｂに移送される。

【００２５】信号電荷転送部１７ａ，１７ｂ，１８ａ，
１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂは各々例えば
２相駆動のＣＣＤからなり、例えば２０ＭＨｚの２相の
転送クロックで転送駆動されることで、受光画素列１
１，１２から移送された信号電荷を順次転送する。

【００２６】このとき、信号電荷転送部１７ａ，１８
ａ，１９ａ，２０ａによって図中の左方向に転送されて
きた信号電荷は、出力回路２１ａ，２２ａ，２３ａ，２
４ａへ送られる。また、信号電荷転送部１７ｂ，１８
ｂ，１９ｂ，２０ｂによって図中の右方向に転送されて
きた信号電荷は、出力回路２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２
４ｂへ送られる。

【００２７】このようにして、受光画素列１１，１２に
対応する信号電荷は各々、信号電荷検出部やソースホロ
ワ、インバータ等のアナログ回路から成る出力回路２１
ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４
ａ，２４ｂへ導かれ、ＯＳ１ａ（Ａ列−Ｏｄｄ前半）、
ＯＳ１ｂ（Ａ列−Ｏｄｄ後半）、ＯＳ２ａ（Ａ列−Ｅｖ
ｅｎ前半）、ＯＳ２ｂ（Ａ列−Ｅｖｅｎ後半）、ＯＳ３
ａ（Ｂ列−Ｏｄｄ前半）、ＯＳ３ｂ（Ｂ列−Ｏｄｄ後
半）、ＯＳ４ａ（Ｂ列−Ｅｖｅｎ前半）、ＯＳ４ｂ（Ｂ
列−Ｅｖｅｎ後半）の合計８チャンネルの電圧信号とし
て並列に外部に出力されることになる。

【００２８】この８チャンネルの電圧信号は、外部の信
号処理回路に供給され、この信号処理回路において受光
画素列１１，１２の各画素配列に対応したＡ列、Ｂ列の
電圧信号に変換される。図２に、信号処理回路の構成の
一例を示す。

【００２９】図２において、Ａ列−Ｏｄｄ前半の電圧信
号ＯＳ１ａ、Ａ列−Ｅｖｅｎ前半の電圧信号ＯＳ２ａ、
Ｂ列−Ｏｄｄ前半の電圧信号ＯＳ３ａおよびＢ列−Ｅｖ
ｅｎ前半の電圧信号ＯＳ４ａは、ＡＤコンバータ（ＡＤ
Ｃ）３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａでデジタルデータ
に変換された後、合成回路３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３
５ｄの各一方の入力となる。

【００３０】一方、Ａ列−Ｏｄｄ後半の電圧信号ＯＳ１
ｂ、Ａ列−Ｅｖｅｎ後半の電圧信号ＯＳ２ｂ、Ｂ列−Ｏ
ｄｄ後半の電圧信号ＯＳ３ｂおよびＢ列−Ｅｖｅｎ後半
の電圧信号ＯＳ４ｂは、ＡＤコンバータ３１ｂ，３２
ｂ，３３ｂ，３４ｂでデジタルデータに変換された後、
メモリ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに一時的に格納
される。そして、ここで受光画素列１１，１２の各後半
の画素配列に対応した並びになるように反転された後、
合成回路３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄの各他方の入
力となる。

【００３１】合成回路３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ
は、各一方の入力となる前半の電圧信号ＯＳ１ａ，ＯＳ
２ａ，ＯＳ３ａ，ＯＳ４ａに対して、その後ろに各他方
の入力となる後半の電圧信号ＯＳ１ｂ，ＯＳ２ｂ，ＯＳ
３ｂ，ＯＳ４ｂをそれぞれ合成し、Ａ列−Ｏｄｄ、Ａ列
−Ｅｖｅｎ、Ｂ列−Ｏｄｄ、Ｂ列−Ｅｖｅｎの４系統の
信号として出力する。

【００３２】そして、Ａ列−ＯｄｄおよびＡ列−Ｅｖｅ
ｎの各信号はマルチプレクサ（ＭＰＸ）３７ａで受光画
素列（Ａ列）１１の画素配列に対応した並びに戻されて
Ａ列の１ライン分の信号として出力される。また、Ｂ列
−ＯｄｄおよびＢ列−Ｅｖｅｎの各信号はマルチプレク
サ３７ｂで受光画素列（Ａ列）１２の画素配列に対応し
た並びに戻されてＢ列の１ライン分の信号として出力さ
れる。これら２ライン分の信号は、図示せぬメモリに順
次保存される。

【００３３】このように構成された２ラインイメージセ
ンサを用いて、副走査方向の走査速度を通常速度の２倍
の速度に設定して、原稿画像を読み取る場合について説
明する。ここで、通常速度とは、副走査方向の解像度が
主走査方向の解像度と同じになる速度のことを言う。

【００３４】図３は、本実施形態のカラーイメージセン
サが用いられた画像読取装置を示す概略構成図である。

【００３５】図３において、キャビネット４１の上部開
口には、原稿を載置するためのプラテンガラス４２が取
り付けられている。このプラテンガラス４２に対して
は、読み取るべき画像を下向きにして原稿（図示せず）
がセットされる。キャビネット４１の上部には、プラテ
ンカバー４３が開閉自在に取り付けられている。このプ
ラテンカバー４３は、原稿の画像を読み取る際にプラテ
ンガラス４２の上にかぶせられ、原稿をプラテンガラス
４２に密着させる働きをする。

【００３６】また、キャビネット４１の内部には、プラ
テンガラス４２上にセットされた原稿に光を照射するラ
ンプ４４と、このランプ４４から発せられた光を効率良
く原稿面に集光する働きをするリフレクタ４５と、原稿
からの反射光を側方に反射させる第１のミラー４６と、
この第１のミラー４６からの反射光を下方に反射させる
第２のミラー４７と、この第２のミラー４７からの反射
光を側方に反射させる第３のミラー４８とが設けられて
いる。

【００３７】このうち、ランプ４４、リフレクタ４５お
よび第１のミラー４６は、図示せぬフルレートキャリッ
ジに搭載され、図中矢印方向に速度ｖで移動するように
なっている。また、第２，第３のミラー４７，４８は、
図示せぬハーフレートキャリッジに搭載され、図中矢印
方向に速度（１／２）・ｖで移動するようになってい
る。

【００３８】さらに、キャビネット４１の内部には、遮
光手段としてのサジタルストッパ４９と、原稿面からの
反射光を結像させるレンズ５０と、このレンズ５０によ
って結像された光を電気信号に変換するイメージセンサ
５１とが設けられている。そして、このイメージセンサ
５１として、先述した第１実施形態に係る２ラインの一
次元ＣＣＤイメージセンサが用いられる。

【００３９】このような構成からなる画像読取装置によ
り、副走査方向に通常の６００ｄｐｉ入力時の読み取り
速度の２倍の速度で原稿画像の読み取りが行われる。す
なわち、通常６００ｄｐｉ読み取り時には、１ライン分
（約４２．３ミクロン）の間隔で情報を読み取る期間に
２ライン分（約８４．７ミクロン）副走査方向に移動し
ながら原稿画像を読み取る。

【００４０】読み取り周期ごとに８チャンネルの信号と
して順次並列に出力された電圧信号は、例えば図２に示
す信号処理回路において、それぞれＡＤ変換された後、
メモリ等を介して後半部分の信号の反転、前半部分と後
半部分の合成、各列における画素配列に対応した画素単
位での信号電荷の並び替えなどの信号処理が行われ、Ａ
列の１ライン分の信号とＢ列の１ライン分の信号とした
うえで、順次メモリに保存される。

【００４１】このとき、Ａ列，Ｂ列でそれぞれ読み取る
ライン位置と読み取り期間の関係を図４に示す。ここで
は、期間０〜ｔの間にＡ列の受光画素列１１から出力さ
れる読み取り情報Ａ１を示す線分は、原稿の副走査方向
の０から２Ｌまでの位置の情報を積分したものであると
いうことを示している。つまり、Ａ列およびＢ列でそれ
ぞれ読み取られた読み取り情報の副走査方向の解像度
は、それぞれ６００／２＝３００ｄｐｉとなる。

【００４２】図４からわかるように、同一期間における
Ａ列の読み取りラインの位置と、Ｂ列の読み取りライン
の位置は副走査方向に５ライン分離れており、例えばＢ
列で読み取られた読み取り情報Ｂ１は、Ａ列で読み取ら
れた読み取り情報Ａ３と読み取り情報Ａ４のちょうど中
間の位置の情報である。したがって、Ａ列およびＢ列か
らの読み取り情報を２．５周期分ずらして２列分を合成
することで、おのおのの列で読み取る情報ラインの副走
査方向の解像度（３００ｄｐｉ）の2倍の６００ｄｐｉ
とすることができる。つまり、副走査方向の解像度を低
下させることなく、通常の2倍の速度で原稿情報を読み
取ることが可能となる。

【００４３】ここで、2ラインイメージセンサを駆動す
る際のクロック周波数を２０ＭＨｚとすると、各出力回
路２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，
２４ａ，２４ｂにおけるデータレートは各々２０ＭＨｚ
であることから、Ａ列およびＢ列の各信号のデータレー
トは各々２０ＭＨｚ×４＝８０ＭＨｚとなる。Ａ列、Ｂ
列の各信号は同時に並列に出力されるので、結果として
トータルのデータレートは１６０ＭＨｚということにな
る。

【００４４】すなわち、第１実施形態に係る２ラインの
一次元ＣＣＤイメージセンサを用いた画像読取装置にお
いては、現状の性能の一次元ＣＣＤイメージセンサ技術
を用いて、従来の４チャンネル出力を有するイメージセ
ンサを使用したときの読み取り速度に対して、2倍の読
み取り速度を実現することが可能となる。

【００４５】また、第１実施形態に係る２ラインの一次
元ＣＣＤイメージセンサでは、各受光画素列１１，１２
間の間隔が製造時に決められているため、画像読取装置
に組み込む段階で精密な位置合わせを行う必要がない、
という利点もある。さらに、当該ＣＣＤイメージセンサ
には、原稿からの反射光が分割されることなく入射する
ため、ＣＣＤイメージセンサへの露光量を低減すること
なく、十分なＳ／Ｎでの信号電荷の読み出しが可能とな
る。

【００４６】なお、上記第１実施形態では、各受光画素
列１１，１２からの信号電荷を読み出す出力部の数をお
のおの４チャンネル分有する構成の場合を例に採って説
明したが、これに限られるものではなく、用途によっ
て、出力部の数をおのおの２チャンネル、あるいは出力
部の数をおのおの１チャンネルとした構成を採ることも
可能である。

【００４７】また、上記第１実施形態では、受光画素列
１１，１２間の間隔が5ライン間隔の２ラインイメージ
センサの例について説明したが、この間隔は５ライン間
隔に限定されるものではなく、次式の条件を満足するの
であれば、７ライン間隔、９ライン間隔、…でも良い。

【００４８】すなわち、副走査方向の移動速度が、副走
査方向の解像度が主走査方向の解像度と同じになる通常
速度のＭ倍の速度に設定されるとき、Ｎ以下の整数をｎ
とすると、Ｎ列の受光画素列の各々の間隔Ｄラインが、 Ｄ＝Ｍ・ａ／ｎ （ａはｎ＝Ｎのとき整数、ｎ＜Ｎの
とき非整数） の条件を満足すれば良い。

【００４９】また、上記第１実施形態では、２本（２
列）の受光画素列１１，１２を有する２ラインイメージ
センサにおいて、２倍の速度で画像読み取りを行う場合
を例に採って説明したが、この読み取り速度は２倍速等
の整数倍の速度に限定されるものではなく、例えば１．
５倍速等の非整数倍の速度でもよい。

【００５０】＜第２実施形態＞図５は、本発明の第２実
施形態に係る一次元ＣＣＤイメージセンサの構造を示す
概略平面図である。この第２実施形態に係る一次元ＣＣ
Ｄイメージセンサ６０は、それぞれＡ３原稿の短手方向
の全幅を６００ｄｐｉの解像度で読み取るために必要な
７５００画素の有効な受光素子を含む受光画素列（Ａ
列）６１、受光画素列（Ｂ列）６２、受光画素列（Ｂ
列）６３が副走査方向に４ライン分隔てて平行に設けら
れた３ラインイメージセンサである。

【００５１】受光画素列６１の両側には、受光画素列６
１の各画素で光電変換され、ここに蓄積された信号電荷
を、図中縦方向に移送するための信号電荷シフトゲート
６４，６５がそれぞれ設けられている。受光画素列６２
についても同様に、その両側に信号電荷シフトゲート６
６，６７がそれぞれ設けられ、受光画素列６３について
も同様に、その両側に信号電荷シフトゲート６８，６９
がそれぞれ設けられている。

【００５２】また、この信号電荷シフトゲート６４，６
５を挟んで各受光画素列６１の両側には、信号電荷シフ
トゲート６４，６５を介して移送された信号電荷を転送
するＣＣＤからなる信号電荷転送部７０，７１が設けら
れている。同様に、信号電荷シフトゲート６６，６７を
挟んで各受光画素列６２の両側には信号電荷転送部７
２，７３が設けられ、信号電荷シフトゲート６８，６９
を挟んで各受光画素列６３の両側には信号電荷転送部７
４，７５が設けられている。

【００５３】これら信号電荷転送部７０，７１，７２，
７３，７４，７５は、受光画素列６１，６２，６３から
移送された信号電荷を、受光画素列６１，６２，６３の
ほぼ中央から図中左右方向へ分割して転送する各々２つ
の信号電荷転送部７０ａ，７０ｂ，７１ａ，７１ｂ，７
２ａ，７２ｂ，７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４ｂ，７５
ａ，７５ｂからなっている。

【００５４】これら信号電荷転送部７０ａ，７０ｂ，７
１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ，７３ａ，７３ｂ，７４
ａ，７４ｂ，７５ａ，７５ｂの電荷転送方向の最終段に
は、転送されてきた信号電荷を順次検出して電圧信号に
変換する信号電荷検出部およびソースホロワやインバー
タ等のアナログ回路から成る出力回路７６ａ，７６ｂ，
７７ａ，７７ｂ，７８ａ，７８ｂ，７９ａ，７９ｂ，８
０ａ，８０ｂ，８１ａ，８１ｂが接続されている。

【００５５】上述した３ライン分の受光画素列６１，６
２，６３、信号電荷シフトゲート６４，６５，６６，６
７，６８，６９、信号電荷転送部７０，７１，７２，７
３，７４，７５（７０ａ，７０ｂ，７１ａ，７１ｂ，７
２ａ，７２ｂ，７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４ｂ，７５
ａ，７５ｂ）および出力回路７６ａ，７６ｂ，７７ａ，
７７ｂ，７８ａ，７８ｂ，７９ａ，７９ｂ，８０ａ，８
０ｂ，８１ａ，８１ｂは、同一の半導体基板上に作製さ
れる。

【００５６】次に、上記構成の第２実施形態に係る３ラ
イン（３列）の一次元ＣＣＤイメージセンサにおける信
号電荷の転送動作について説明する。

【００５７】受光画素列６１，６２，６３において、各
画素ごとに光電変換されて発生し、蓄積された信号電荷
は各々、信号電荷シフトゲート６４，６５，６６，６
７，６８，６９を介して、奇数画素電荷と偶数画素電荷
に振り分けられて信号電荷転送部７０ａ，７０ｂ，７１
ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ，７３ａ，７３ｂ，７４
ａ，７４ｂ，７５ａ，７５ｂに移送される。

【００５８】信号電荷転送部７０ａ，７０ｂ，７１ａ，
７１ｂ，７２ａ，７２ｂ，７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７
４ｂ，７５ａ，７５ｂは各々例えば２相駆動のＣＣＤか
らなり、例えば２０ＭＨｚの２相の転送クロックで転送
駆動されることで、受光画素列６１，６２，６３から読
み出された信号電荷を順次転送する。

【００５９】このとき、信号電荷転送部部７０ａ，７１
ａ，７２ａ，７３ａ，７４ａ，７５ａによって図中の左
方向に転送されてきた信号電荷は、出力回路７６ａ，７
７ａ，７８ａ，７９ａ，８０ａ，８１ａへ送られる。ま
た、信号電荷転送部７０ｂ，７１ｂ，７２ｂ，７３ｂ，
７４ｂ，７５ｂによって図中の右方向に転送されてきた
信号電荷は、出力回路７６ｂ，７７ｂ，７８ｂ，７９
ｂ，８０ｂ，８１ｂへ送られる。

【００６０】このようにして、受光画素列６１，６２，
６３に対応する信号電荷は各々、信号電荷検出部やソー
スホロワ、インバータ等のアナログ回路から成る出力回
路７６ａ，７６ｂ，７７ａ，７７ｂ，７８ａ，７８ｂ，
７９ａ，７９ｂ，８０ａ，８０ｂ，８１ａ，８１ｂへ導
かれる。

【００６１】そして、ＯＳ１ａ（Ａ列−Ｏｄｄ前半）、
ＯＳ１ｂ（Ａ列−Ｏｄｄ後半）、ＯＳ２ａ（Ａ列−Ｅｖ
ｅｎ前半）、ＯＳ２ｂ（Ａ列−Ｅｖｅｎ後半）、ＯＳ３
ａ（Ｂ列−Ｏｄｄ前半）、ＯＳ３ｂ（Ｂ列−Ｏｄｄ後
半）、ＯＳ４ａ（Ｂ列−Ｅｖｅｎ前半）、ＯＳ４ｂ（Ｂ
列−Ｅｖｅｎ後半）、ＯＳ５ａ（Ｃ列−Ｏｄｄ前半）、
ＯＳ５ｂ（Ｃ列−Ｏｄｄ後半）、ＯＳ６ａ（Ｃ列−Ｅｖ
ｅｎ前半）、ＯＳ６ｂ（Ｃ列−Ｅｖｅｎ後半）の合計１
２チャンネルの電圧信号として並列に外部に出力される
ことになる。

【００６２】この１２チャンネルの電圧信号は、外部の
信号処理回路に供給され、この信号処理回路において受
光画素列６１，６２，６３の各画素配列に対応したＡ
列、Ｂ列、Ｃ列の電圧信号に変換される。信号処理回路
としては、基本的に、図２と同様の回路構成のものが用
いられる。

【００６３】このような構成からなる画像読取装置によ
り、副走査方向に通常の６００ｄｐｉ入力時の読み取り
速度の３倍の速度で原稿画像の読み取りが行われる。す
なわち、通常６００ｄｐｉ読み取り時には、１ライン分
（約４２．３ミクロン）の間隔で情報を読み取る期間に
３ライン分（約１２７ミクロン）副走査方向に移動しな
がら原稿画像を読み取る。

【００６４】読み取り周期ごとに１２チャンネルの信号
として順次並列に出力された電圧信号は、それぞれＡＤ
変換された後、メモリ等を介して後半部分の信号の反
転、前半部分と後半部分の合成、各列における画素配列
に対応した画素単位での信号電荷の並び替えなどの信号
処理が行われ、Ａ列、Ｂ列、Ｃ列各々の１ライン分の信
号としたうえで、順次メモリに保存される。

【００６５】このとき、Ａ列，Ｂ列およびＣ列でそれぞ
れ読み取るライン位置と読み取り期間の関係を図６に示
す。ここでは、期間０〜ｔの間にＡ列の画素列から出力
される読み取り情報Ａ１を示す線分は、原稿の副走査方
向の０から３Ｌまでの位置の情報を積分したものである
ということを示している。つまり、Ａ列、Ｂ列およびＣ
列でそれぞれ読み取られた読み取り情報の副走査方向の
解像度は、それぞれ６００／３＝２００ｄｐｉである。

【００６６】図６からわかるように、同一期間における
Ａ列の読み取りラインの位置とＢ列の読み取りラインの
位置、およびＢ列の読み取りラインの位置とＣ列の読み
取りラインの位置は副走査方向に４ライン分離れてお
り、例えばＣ列で読み取られた読み取り情報Ｃ１は、Ａ
列で読み取られた読み取り情報Ａ４とＢ列で読み取られ
た読み取り情報Ｂ２のちょうど中間の位置の情報であ
る。

【００６７】したがって、Ａ列とＢ列、Ｂ列とＣ列の読
み取り情報を各々４／３周期分ずつずらして、３列分の
読み取り情報を合成することにより、おのおのの列で読
み取る情報ラインの副走査方向の解像度（２００ｄｐ
ｉ）の３倍の６００ｄｐｉとすることができる。つま
り、副走査方向の解像度を低下させることなく、通常の
３倍の速度で原稿情報を読み取ることが可能となる。

【００６８】ここで、３ラインイメージセンサを駆動す
る際のクロック周波数を２０ＭＨｚとすると、各出力部
におけるデータレートは各々２０ＭＨｚであることか
ら、Ａ列、Ｂ列およびＣ列の各信号のデータレートは各
々２０ＭＨｚ×４＝８０ＭＨｚとなる。Ａ列、Ｂ列、Ｃ
列の各信号は、同時に並列に出力されるので、結果とし
てトータルのデータレートは２４０ＭＨｚということに
なる。

【００６９】すなわち、第２実施形態に係る３ラインの
一次元ＣＣＤイメージセンサを用いた画像読取装置にお
いては、現状の性能の一次元ＣＣＤイメージセンサ技術
を用いて、従来の４チャンネル出力を有するイメージセ
ンサを使用したときの読み取り速度に対して、３倍の読
み取り速度を実現することが可能となる。

【００７０】また、第２実施形態に係る３ラインの一次
元ＣＣＤイメージセンサでは、第１実施形態に係る２ラ
インの一次元ＣＣＤイメージセンサと同様に、各受光画
素列６１，６２，６３の間隔が製造時に決められている
ため、画像読取装置に組み込む段階で精密な位置合わせ
を行う必要がない、という利点もある。さらに、当該Ｃ
ＣＤイメージセンサには、原稿からの反射光が分割され
ることなく入射するため、ＣＣＤイメージセンサへの露
光量を低減することなく、十分なＳ／Ｎでの信号電荷の
読み出しが可能となる。

【００７１】なお、上記第２実施形態では、各受光画素
列６１，６２，６３からの信号電荷を読み出す出力部の
数をおのおの４チャンネル分有する構成の場合を例に採
って説明したが、これに限られるものではなく、用途に
よって、出力部の数をおのおの２チャンネル、あるいは
出力部の数をおのおの１チャンネルとした構成を採るこ
とも可能である。

【００７２】また、例えば、本画像読取装置に、現在、
フルカラー画像読取装置用に製品化されている４ライン
ギャップ、８ラインギャップのＲＧＢ３ラインカラーＣ
ＣＤイメージセンサのオンチップカラーフィルターを省
略したものを用いることも可能であり、要は、３列の受
光画素列の相互の間隔が、下記式の条件を満足していれ
ば良いのである。

【００７３】また、上記第２実施形態では、受光画素列
６１，６２，６３の間隔が４ライン間隔の３ラインイメ
ージセンサの例について説明したが、この間隔は４ライ
ン間隔に限定されるものではなく、次式の条件を満足す
るのであれば、５ライン間隔、７ライン間隔、…でも良
い。

【００７４】すなわち、副走査方向の移動速度が、副走
査方向の解像度が主走査方向の解像度と同じになる通常
速度のＭ倍の速度に設定されるとき、Ｎ以下の整数をｎ
とすると、Ｎ列の受光画素列の各々の間隔Ｄラインが、 Ｄ＝Ｍ・ａ／ｎ （ａはｎ＝Ｎのとき整数、ｎ＜Ｎの
とき非整数） の条件を満足すれば良い。

【００７５】また、上記第２実施形態では、３本（３
列）の受光画素列６１，６２，６３を有する３ラインイ
メージセンサにおいて、３倍の速度で画像読み取りを行
う場合を例に採って説明したが、この読み取り速度は３
倍速等の整数倍の速度に限定されるものではなく、例え
ば２．５倍速等の非整数倍の速度でもよい。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
副走査方向に間隔Ｄラインを隔てて平行に配置されたＮ
列（Ｎ≧２）の受光画素列を有する一次元イメージセン
サにおいて、副走査方向の移動速度が通常速度のＭ倍の
速度に設定されるとき、Ｎ以下の整数をｎとすると、Ｎ
列の受光画素列の各々の間隔Ｄを、 Ｄ＝Ｍ・ａ／ｎ （ａはｎ＝Ｎのとき整数、ｎ＜Ｎの
とき非整数） を満足するように設定したことにより、副走査方向に平
行に配置されたＮ列の受光画素列によってＮライン分の
情報を同時に、しかもそれぞれ異なるラインの情報を読
み取ることができるため、１列の受光画素列で読み取ら
せる場合に比べて解像度を低下させることなく、副走査
方向の読み取り速度をＭ倍に速めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係る一次元ＣＣＤイ
メージセンサの構造を示す概略平面図である。

【図２】 第１実施形態に係る一次元ＣＣＤイメージセ
ンサの出力信号を処理する信号処理回路の構成の一例を
示すブロック図である。

【図３】 本発明に係る画像読取装置を示す概略構成図
である。

【図４】 第１実施形態に係る一次元ＣＣＤイメージセ
ンサによる各期間における読み取り位置を示す図であ
る。

【図５】 本発明の第２実施形態に係る一次元ＣＣＤイ
メージセンサの構造を示す概略平面図である。

【図６】 第２実施形態に係る一次元ＣＣＤイメージセ
ンサによる各期間における読み取り位置を示す図であ
る。

【図７】 従来例に係る画像読取装置を示す概略断面図
である。

【符号の説明】

１０，５１，６０…一次元ＣＣＤイメージセンサ、１
１，１２，６１，６２，６３…受光画素列、１７，１
８，１９，２０，７０，７１，７２，７３，７４，７５
…信号電荷転送部、２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，
２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，７６ａ，７６ｂ，７
７ａ，７７ｂ，７８ａ，７８ｂ，７９ａ，７９ｂ，８０
ａ，８０ｂ，８１ａ，８１ｂ…出力回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次元イメージセンサで原稿を主走査方
   向に走査しつつ、前記一次元イメージセンサと原稿とを
   相対的に副走査方向に移動させて、前記一次元イメージ
   センサにより二次元の原稿画像情報を得る画像読取装置
   において、 前記一次元イメージセンサは副走査方向に間隔Ｄライン
   分を隔てて平行に配置されたＮ列（Ｎ≧２）の受光画素
   列を有し、 副走査方向の移動速度が、副走査方向の解像度が主走査
   方向の解像度と同じになる通常速度のＭ倍の速度に設定
   されるとき、 Ｎ以下の整数をｎとすると、前記Ｎ列の受光画素列の各
   々の間隔Ｄが、 Ｄ＝Ｍ・ａ／ｎ （ａはｎ＝Ｎのとき整数、ｎ＜Ｎの
   とき非整数） を満足することを特徴とする画像読取装置。
2. 【請求項２】 前記一次元イメージセンサは、Ｎ列の受
   光画素列の各々に対して、受光画素列からの信号電荷を
   転送するための複数の信号電荷転送手段および出力手段
   を有することを特徴とする請求項１記載の画像読取装
   置。