JP2005210725A - 解像度を変えることができかつ高速出力が可能な画像センサアレイを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
多様な解像度で作動することのできる感光性撮像装置を提供する。
【解決手段】
本発明の撮像装置は、複数の光センサ群と、該光センサ群の第１部分集合からの信号を受け取るための第１出力ラインと、前記光センサ群の第２部分集合からの信号を受け取るための第２出力ラインと、前記光センサ群の各々に結合され、前記光センサ群を事実上１つの光センサとして選択可能に作動させる接続手段と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ラスター入力スキャナに用いられる画像センサアレイ及びこれを有する撮像装置に関するものである。本発明は、特に、それぞれの光センサが固有の個々の伝達回路を有する感光性チップに関するものである。

画像センサアレイは、通常、ラスターが画像を含む文書を走査しかつそれぞれの光センサによって捉えられた微細画像区域を画像信号電荷へ変換する複数の光センサの直線状の列（アレイ）を備えている。積算時間の後に、画像信号電荷は、増幅されて、連続状に駆動される多重送信トランジスターを経てアナログビデオ信号として共通出力ラインすなわちバスへ伝達される。このような画像センサアレイに関する基本回路系は特許文献１に提示されている。

特許文献２には、可変解像度の特性を有するデジタルカメラが開示されている。画像センサの下流側のバッファメモリにおける信号の作動は、低解像度モードを可能にするために用いられる。

特許文献３には、線状アレイにおける奇数番目の（Ｏｄｄ）光センサおよび偶数番目の（Ｅｖｅｎ）光センサについて別々の出力ラインを用いることが教示されている。別々の出力ラインを用いることによって、それぞれの画素信号を画像として記録するための設定時間がより長くなる。

特許文献４には、制御可能な解像度を有するＣＣＤ装置が開示されている。
米国特許第５，０８１，５３６号 米国特許第５，４９３，３３５号 米国特許第５，６３８，１２１号 米国特許第６，１６９，５７６号

光センサアレイを有する感光性装置の望ましい特性は、多様な画像解像度が選択可能なことである。例えば、チップが１インチ以内に６００個、間隔配置された一組の光センサを含むときには、そのチップを、隣り合うそれぞれの光センサ対が１つの光センサとして実質的に作動するように作動させ、この装置の有効空間解像度を１インチ当たり３００スポットにすることが好ましいであろう。空間解像度がより低いときには、画像ファイルの寸法がより小さくなり（アーカイブ化あるいはパターンまたは文字認識のようないくつかの走査上の状況では望ましい）、より高い読出速度がもたらされる。本発明は多様な解像度で作動することのできる感光性撮像装置を提供することを目的とする。

複数の光センサ群を備える撮像装置が提供される。第１出力ラインが光センサ群の第１部分集合（サブセット）からの信号を受け取り、第２出力ラインが光センサ群の第２部分集合からの信号を受け取る。それぞれの光センサ群に結合された接続手段が、それらの光センサ群を事実上１つの光センサとして選択可能に作動させる。

複数の光センサ群、第１出力ラインおよび第２出力ラインを含む撮像装置の作動方法が提供される。第１モードでは、信号が、光センサ群の第１部分集合から第１出力ラインへ伝達されるとともに、光センサ群の第２部分集合から第２出力ラインへ伝達される。第２モードでは、複数の光センサ群のそれぞれについて、信号が、光センサ群における第１光センサから第１出力ラインへ伝達されるとともに、光センサ群の第２光センサから第２出力ラインへ伝達される。

図１は、チップ上の光センサアレイの略図である。チップ１００あるいは複数のチップは、例えば、デジタル式のコピー機またはファクシミリ機のようなハードコピー画像を記録するための装置に使用される。そのような装置では、記録されるべき画像を含むシートがチップに対して移動され、チップ上の光センサが、シート上の一連の小区域をゆっくり時間をかけて「見る」とともに、それぞれの小区域について画像信号を出力する。これらの画像信号は処理されて蓄積され、全体の記録画像を表す画像データが得られる。

本質的に、チップ１００は線状アレイの光センサを含み、この特定の実施形態では、以下で詳しく説明されるように、チップ１００が直線状の光センサ群１０のアレイを含む。この実施形態で、それぞれの光センサ群１０は、複数の光センサを含む。特定の選択される作動モードに左右されるが、それぞれの光センサ群１０は、低解像度モードでは、単一で比較的大きな光センサとして有効に作動し、一方で高解像度走査の場合には、それぞれの群１０における複数の光センサが光を記録し、単独で信号を出力する。チップ１００には、当該チップが要望どおりに補助回路系と相互作用することができるように、任意の数の導体パッド１０２がさらに含まれていてもよい。

図２は、図１のチップ上に見られるいくつかの光センサ群１０の部分的な模式平面図である。この実施形態では、それぞれの群１０には、２×２列の光センサが含まれており、それぞれ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄで表されている。以下で説明されるように、それぞれの群１０における光センサ１２ａ，１２ｂは、高い空間解像度が線状アレイの方向に沿って（図２における水平面に沿って）もたらされるように、独立して作動することができる。しかしながら、低解像度走査モードでは、このシステムは、それぞれの群１０の中の全ての光センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが、記録される画像の中の小区域を「調べる」走査時間中に、それぞれの群１０の中における関連トランジスターによって互いに結合されて、事実上単一の大きな光センサを形成するように、作動することができる。高解像度モードにおいて作動する光センサ１２ａ，１２ｂにより、６００ｓｐｉ（１インチ当たりのスポット数）の空間解像度がもたらされるときには、それぞれの群１０の中において１つの光センサとして作動する全ての光センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄによれば、３００ｓｐｉの空間解像度がもたらされる。この実施形態では、高解像度モードにおいて光センサ１２ａ，１２ｂが独立して作動するときには、それぞれの群１０における光センサ１２ｃ，１２ｄは使用されない。

図２における光センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄへの他の入力値には、通常は約１ボルトの一定値である外部電圧Ｖ_OVと、「ライン読出」信号Φ_LRと、その補数Φ_LR*とが含まれる。Ｖ_OVとΦ_LR*とは１つのライン上で結合することができる。Φ_LRとその補数Φ_LR*との相対値に左右されるが、この装置は、ある群１０の中における全ての光センサが事実上１つの光センサとして作用する「低解像度モード」において作動、または、ある群の中におけるそれぞれの光センサ１２ａ，１２ｂが独立して作用する「高解像度モード」において作動することができる。

さらに、図２に見られるように、光センサからの信号出力値は、Ｖｉｄ_o（ビデオ奇数）およびＶｉｄ_e（ビデオ偶数）として表された２本のビデオ出力ラインの中へ取り込まれる。これらの信号出力値は、駆動されるとそれぞれが信号を通過させる一連の選択駆動可能な、ＰＩＸ１，ＰＩＸ２，ＰＩＸ３，ＰＩＸ４等の増幅器の１つを通過する。

この実施形態では、高解像度モードにおいては、線状アレイの方向に沿った１２ａのような他の全ての光センサによって信号がＶｉｄ_oラインへ送られ、線状アレイに沿った光センサ１２ｂによって電荷がＶｉｄ_eラインへ送られる。図３には、それぞれの群１０の中における光センサ１２ａによって信号がラインＶｉｄ_oへ送られ、かつそれぞれの群１０の中における光センサ１２ｂによって信号がラインＶｉｄ_eへ送られるときにこの奇数−偶数出力が可能になる、関連増幅器に関する入力値Φ_PIX1，Φ_PIX2，Φ_PIX3，Φ_PIX4の計時シーケンスが示されている。このようにして、図２に示された構成によって、介挿（介在配置）された、すなわち１つ置きに配置された光センサの部分集合から、２つの信号「列」が有効的に出力される。

これら２つの信号「列」は、より直接的に利用可能なビデオ信号を形成するために、下流側へ多重送信することができる。このような２本のライン出力が好ましい理由は、このようなシステムを具現化する実際的観点をも教示する特許文献３で説明されている。要約すれば、２本ラインの奇数−偶数出力システムによって、全出力をより速くすることができるが、それは、光センサからのそれぞれの出力信号が、受けた光エネルギーの実際量に関係のある最終値に「落ち着く」必要があるからであり、この２本ラインシステムによれば、隣接する奇数・偶数光センサの整定時間がビデオが出力される際の超過時間に一部重なるのである。

さらに、この実施形態によれば、２本ラインの奇数−偶数読出構成が定位置に残り、この装置もまた、それぞれの群１０の中における全ての光センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが単一の光センサとして事実上、互いに作用するときに、その低解像度モードにある。図４には、奇数−偶数群１０からの信号の出力を制御する増幅器に関する低解像度モードにおけるこの奇数−偶数読出が可能になる計時シーケンスが示されており、図４では、増幅器ＰＩＸ２，ＰＩＸ３が作動され、増幅器ＰＩＸ１，ＰＩＸ４が作動されない（そして、同様に、図２においてさらに右側にあって図示されていないＰＩＸ６，ＰＩＸ７のような増幅器が作動され、増幅器ＰＩＸ５，ＰＩＸ８が作動されない）ということがわかる。図４と図２とを比較すると、増幅器ＰＩＸ２（および偶数である全ての駆動増幅器）を通る信号が関連光センサ群１０からラインＶｉｄ_eへ送られ、かつ、増幅器ＰＩＸ３（および奇数である全ての駆動増幅器）を通る信号が関連光センサ群１０からラインＶｉｄ_oへ送られる、ということがわかる。したがって、低解像度作動において光センサの群１０が単一光センサとして作動されると、２列の奇数−偶数出力値がなお適用される。この構成では、この実施形態によって低解像度モードおよび高解像度モードの両方において２本ラインの奇数−偶数出力値が維持される。

図５は、図２に示されたＰＩＸ１，ＰＩＸ２，ＰＩＸ３，ＰＩＸ４のような任意の４つの増幅器を作動する、全体が２０として表されたシフトレジスタにおける１つの実施形態の模式図である。この図からわかるように、図５におけるシフトレジスタの出力値は図２における増幅器に関する作動信号であり、基本的には、光センサ１２ａ，１２ｂに関連したそれぞれの増幅器に対応するフリップフロップ２２の形態で１つのシフトレジスタステージが存在している。シフトレジスタへの他の接続は、先に説明したライン読出信号Φ_LR・Φ_LR*の他に、入力接続ＳＲ_IN、出力接続ＳＲ_OUTおよびクロック信号Φ_Sである。図６および図７は、この装置が高解像度モードおよび低解像度モードでそれぞれ作動されるように意図されているとき画素増幅器への派生出力値を示している計時ダイヤグラムである。図６において、この図からわかるように、Φ_LR＝０かつΦ_LR*＝１であれば、この群における全ての画素増幅器はこのサイクル内で一度に駆動されて、高解像度モードが可能になる。図７において、Φ_LR＝１かつΦ_LR*＝０であれば、ＰＩＸ２およびＰＩＸ３だけが駆動されて低解像度動作が行われ、ＰＩＸ１およびＰＩＸ４は事実上使用されない。低解像度モードでは、全ての群１０のそれぞれを作動させるにはただ１つのシフトレジスタステージだけが必要である。

図示された実施形態では、線状アレイに沿った「奇数」および「偶数」（すなわち介在配置）の光センサすなわち光センサ群にそれぞれ割り当てられた２本の出力ラインが示されているが、これらの教示は、例えば、均等に分布された光センサの４つの部分集合すなわち光センサ群が均等な高速出力のために４本の出力ラインの中へ出力する構造体に適用することができる。これに代えて、２本の出力ラインを、１つの線状アレイ、相異なる複数の線状アレイに沿った相異なる部分に対応するような他の型の光センサ部分集合すなわち光センサ群、相異なる原色などに影響されやすい部分集合に割り当てることができる。また、先の教示はハードコピー走査に使用される線状アレイの場合におけるものであるが、基本的な教示は、デジタルカメラに使用されるような２次元光センサアレイに適用することができる。

チップ上の光センサアレイの略図である。 図１のチップ上に見られるいくつかの光センサ群１０の部分的な模式平面図である。 図２に示された関連増幅器への入力に関する計時シーケンスを示している。 図２に示された関連増幅器への入力に関する計時シーケンスを示している。 図２に示された任意の４つの増幅器を作動するシフトレジスタに係る１つの実施形態の模式図である。 図５の装置が高解像度モードで作動されるときの、図２における増幅器への派生出力値を示している計時ダイヤグラムである。 図５の装置が低解像度モードで作動されるときの、図２における増幅器への派生出力値を示している計時ダイヤグラムである。

Claims (7)

1. 複数の光センサ群と、
   該光センサ群の第１部分集合からの信号を受け取るための第１出力ラインと、
   前記光センサ群の第２部分集合からの信号を受け取るための第２出力ラインと、
   前記光センサ群の各々に結合され、前記光センサ群を事実上１つの光センサとして選択可能に作動させる接続手段と、
   を備えた撮像装置。
2. 光センサ群の前記第１部分集合が、線状アレイに沿って略均等に分布されている、請求項１に記載の装置。
3. 光センサ群の前記第１部分集合が、線状アレイに沿って光センサ群の第２部分集合と略介在配置されている、請求項２に記載の装置。
4. 前記光センサ群の各々が、線状アレイの方向に沿って配置された少なくとも２つの光センサを含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記接続手段が、前記光センサ群における２つの光センサの間に介在された少なくとも１つのスイッチを含む、請求項１に記載の装置。
6. 前記光センサ群の各々における第１光センサからの信号を第１出力ラインへ、および前記光センサ群の各々における第２光センサからの信号を第２出力ラインへ、選択可能に伝達するための高解像度手段をさらに備えている、請求項１に記載の装置。
7. 前記高解像度手段が、複数のステージを有するシフトレジスタを含み、１つの光センサ群の中の少なくとも２つの光センサの各々が前記シフトレジスタのステージの１つに接続されている、請求項６に記載の装置。
   
   

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