JP2889079B2 - スキャナ - Google Patents

スキャナ

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JP2889079B2
JP2889079B2 JP5101398A JP10139893A JP2889079B2 JP 2889079 B2 JP2889079 B2 JP 2889079B2 JP 5101398 A JP5101398 A JP 5101398A JP 10139893 A JP10139893 A JP 10139893A JP 2889079 B2 JP2889079 B2 JP 2889079B2
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ccd
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clamp
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文一 長野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、1次元CCDセンサを
用いたスキャナに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、文書や図形データをコンピュータ
に入力するための手段として、又はデジタル複写やファ
クシミリの入力手段として、スキャナが広く用いられて
いる。
【0003】スキャナは読み取る原稿面に対し、光源か
ら強い光をあて、原稿からの反射光を光学系を介して、
イメージセンサ上に結像させる。イメージセンサは画素
ごとに反射光の強弱、即ち原稿の濃淡に比例した電圧レ
ベルに光電変換して画像を読み取る。これを増幅しAD
変換にてディジタルデータとして上位システムに転送す
る。
【0004】一般的にイメージセンサは1ライン上に画
素を配列した1次元CCDセンサが使用されており、機
構部にて原稿を走査させることにより画像情報を読み取
ることができる。
【0005】一次元CCDセンサを用いたスキャナの構
成図を図8に示す。ガラステーブル82の上に原稿88
が置かれている。ランプ83から出射した光はガラステ
ーブル82を透過して原稿88を照射する。原稿88で
反射された光は再度ガラステーブル82を透過してミラ
ー85で反射される。ミラー85で反射された光はレン
ズ86で集光されCCDセンサ87の受光面に照射され
る。84は、ミラー85、レンズ86、及び、CCDセ
ンサ87を含む光学ユニットである。光学ユニット84
は図において矢印Aで示される方向に図示しない送り装
置により移動される。なお、81はキャビネットであ
る。
【0006】図2はスキャナに用いられているCCDセ
ンサのブロック図である。S1、S2、・・・、SNは受
光部(ホトダイオード)、AS1、AS2、・・・、AS
Nは受光部のアナログ出力をシフトアウトするためのア
ナログ・シフト・レジスタ(CCD)、TGATEは受
光部のアナログ出力をアナログ・シフト・レジスタに転
送する転送ゲート、OBは出力バッファである。また、
φTは転送パルス、φ1、φ2はシフトレジスタ転送クロ
ック、φRはリセットクロック、VOUTはCCD出力
である。
【0007】受光部S1、S2、・・・、SNにて発生さ
れた電圧は、転送パルスφTに同期して、アナログ・シ
フト・レジスタに転送され、転送クロックφ1、φ2に同
期して順次シフトされシフト・レジスタの出力端から、
1画素毎に出力される。
【0008】シフト・レジスタからの出力は出力バッフ
ァOBに供給されるが、出力バッファOBにはその構造
上、CCDの受光素子1ヶ毎にリセットパルスφR を加
える必要がある。
【0009】出力バッファOBからの出力VOUTがC
CDセンサの出力として外部に取り出される。
【0010】ところで、CCDセンサの出力VOUTの
黒レベルはフローティング状態で通常約3〜6Vの電位
を示す。これを一定した電位にする為、クランプ回路が
用いられる。
【0011】図7は従来のスキャナの回路ブロック図で
ある。図において、71は図2に示したCCDセンサで
ある。CCDセンサ71の出力はレベルシフト用コンデ
ンサ72を介してバッファ74の入力に接続されてい
る。バッファ74の入力には5V電源がクランプ用トラ
ンジスタ73を介して接続されている。バッファ74の
出力はADコンバータ75の入力に接続されている。レ
ベルシフト用コンデンサ72及びクランプ用アナログス
イッチ73によって、CCD出力の黒レベルは5Vに固
定される。
【0012】制御回路76は各種制御クロックφT
φ1、φ2、φR、TCLAMP、TADを出力する。クロックφ
T、φ1、φ2、φRはCCDセンサ71に、クロックT
CLAMPはトランジスタ73に、クロックTADはADコン
バータ75にそれぞれ供給される。
【0013】次に、動作を説明する。図3はCCDセン
サへの駆動信号φT、φ1、φR及びCCD出力であるV
OUT、クランプ用信号TCLAMP、バッファ出力VO、
ADコンバータ駆動信号TADのタイミングを示す。CC
Dセンサ71のVOUT出力はコンデンサ72とトラン
ジスタ73により5Vにクランプされる。クランプされ
た信号はバッファ74において増幅され、信号VOとし
て出力される。信号VOはADコンバータ75によりデ
ジタル信号DOUTに変換される。
【0014】図7に於いてADコンバータ75は、例え
ば8ビットのADコンバータで、信号VO=+5Vの
時、その出力DOUT(DOUT0 ,DOUT1 ,…D
OUT7 )は
【0015】
【数1】
【0016】つまりDOUTK =0(K=0,1,……
7)でありVO=0Vの時、その出力DOUTは
【0017】
【数2】
【0018】つまりDOUTK =1(K=0,1,……
7)である。
【0019】ADコンバータ75はクロックTADの立ち
上がりでバッファ出力VOをAD変換し、その出力DO
UTをホストへ送る。又、ホストはクロックTADの立ち
下がりでディジタル出力DOUTを取り込む。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】図4を用いてバッファ
出力VOの1周期に必要な時間を計算すると、400n
secとなる。その理由は、 ・リセット信号φR の幅t1 は通常短くても50nse
c必要である。
【0021】・リセット信号φR の終りからクランプ用
信号TCLAMP の立ち上がりまでの時間t2は最低50n
sec必要である。
【0022】・クランプ用信号TCLAMP の幅t3も、最
低50nsec以上が必要である。
【0023】・クランプ用信号TCLAMP の終りからバッ
ファ出力VOの信号成分の始まりまで時間t4は最低5
0nsec必要である。
【0024】・バッファ出力VOの信号成分が落ち着
き、AD可能な信号成分が得られる時間幅t5は200
nsec必要である。
【0025】従って、バッファ出力VOの1周期に必要
な時間は t1+t2+t3+t4+t5=400nsec となる。このように、1周期の時間は信号成分の時間巾
t5の2倍必要となる。これはCCD出力1ヶ毎にリセ
ットし、クランプしているからである。このことは、C
CDセンサを用いたスキャナの読み取り速度を制限し、
ある程度以上の高速なスキャンを不可能としていた。
【0026】そこで、本発明は上記した制限を克服し、
より高速にイメージを出力するスキャナを提供すること
を目的とする。
【0027】
【課題を解決するための手段】本発明のスキャナは、C
CDセンサと、該CCDセンサの出力バッファをリセッ
トするためのリセット手段と、該CCDセンサの出力を
クランプするためのクランプ手段と、クランプされたC
CDセンサの出力をディジタル変換するためのADコン
バータとを備えるものであって、前記リセット手段及び
クランプ手段を複数ヶのCCD出力に対して1回だけ作
動させる制御手段と、前記ADコンバータの出力をラッ
チする第1のラッチ手段と、第1のラッチ手段の出力を
ラッチする第2のラッチ手段と、第1のラッチ手段の出
力から第2のラッチ手段の出力を減算する減算手段とを
更に具備することを特徴とする。
【0028】
【作用】上記構成にてなるスキャナにおいては、複数ヶ
のCCD出力に対して1回、CCD出力がリセットさ
れ、また、CCD出力のDCレベルがクランプされる。
CCD出力がリセットされた後、次のリセットまでの複
数ヶのCCD出力は順次加算され、真の出力値とはなら
ないが、CCD出力をまず第1のラッチ手段によってラ
ッチし、更にその出力を第2のラッチ手段にてラッチ
し、第1のラッチ手段の出力から第2のラッチ手段の出
力を減算して、スキャナの真の出力値を得る。
【0029】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。図1は本発明の一実施例によるブロッ
ク図である。
【0030】図において、11は図2に示したCCDセ
ンサである。CCDセンサ11はコンデンサ12を介し
てバッファ14の入力に接続されている。バッファ14
の入力には5V電源がトランジスタ13を介して接続さ
れている。バッファ14の出力VOはADコンバータ1
5の入力に接続されている。ADコンバータ15の出力
Dはラッチ回路19の入力に接続されている。ラッチ回
路19の出力D1はラッチ回路20の入力に接続されて
いる。ラッチ回路19の出力D1、及び、ラッチ回路2
0の出力D2はそれぞれ減算器21の入力に接続されて
いる。
【0031】制御回路16は各種制御クロックφT
φ1、φ2、φR、TCLAMP、TADを出力する。クロックφ
T、φ1、φ2、φRはCCDセンサ11に、クロックT
CLAMPはトランジスタ13に、クロックTADはADコン
バータ15にそれぞれ供給される。クランプ用信号T
CLAMPを入力とするインバータ17の出力はラッチ1
9、20に接続されている。AD駆動用信号TADを入力
とするインバータ18の出力はラッチ19、20に接続
されている。
【0032】次に、図1に示した本実施例の動作を説明
する。図5はCCDセンサへの駆動信号φT、φ1、φR
及びCCD出力であるVOUTNEW、クランプ用信号T
CLAMP、バッファ出力VONEW、ADコンバータ駆動信号
AD、DOUT取り込み用クロックTのタイミングを示
す。本実施例において、リセット信号φR とクランプ信
号TCLAMP はCCD出力の4周期に1回供給される。C
CDセンサ11の出力VOUTNEWはコンデンサ12と
トランジスタ13により5Vにクランプされる。クラン
プされた信号はバッファ14において増幅され、信号V
NEWとして出力される。
【0033】本実施例に基づきリセット信号φR とクラ
ンプ信号TCLAMP をCCD出力の4周期に1回供給した
ときのバッファ出力VONEWと、リセット信号φR とク
ランプ信号TCLAMP をCCD出力の1周期毎に供給した
とき(従来の方法)のバッファ出力VOとの関係は以下
の様になる。なおNヶのバッファ出力VONEW のそれぞ
れについてVOLNEW (L=1,2,……N)と、Nヶ
のバッファ出力VOのそれぞれについてVOL(L=
1,2,……N)と名付ける。又本実施例の光量は、従
来スキャナの光量の1/4に制御されている。
【0034】 VO1NEW =1/4VO1 VO2NEW =1/4(VO1 +VO2 ) VO3NEW =1/4(VO1 +VO2 +VO3 ) VO4NEW =1/4(VO1 +VO2 +VO3 +VO4
) VO5NEW =1/4VO5 このようにCCDにリセット用パルスを加えないと次々
と出力は加算されていく。
【0035】そこで、本実施例においては、バッファ1
4の出力VONEWを、ADコンバータ15によりデジタ
ル信号に変換した後、ラッチ回路19、20に供給する
ようになっている。ラッチ回路19,ラッチ回路20
は、TCLAMP を反転した信号でリセットされ、TADの反
転した信号の立ち上がりでそれぞれADコンバータ15
からの出力D,ラッチ回路19からの出力D1 をラッ
チする。なおラッチ回路20からの出力をD2とする。
【0036】2つのラッチ回路19、20の出力D1、
D2は減算器21に供給されており、減算器21の出力
DOUTはD1 −D2 となっている。但し、TCLAMP
の直後はラッチ回路19,ラッチ回路20共にリセット
されているので、4周期の最初のみ、D1−0=D1
となっている。
【0037】従って、本実施例のスキャナはホストヘ 1番目の出力がVO1NEW 2番目の出力がVO2NEW −VO1NEW 3番目の出力がVO3NEW −VO2NEW 4番目の出力がVO4NEW −VO3NEW 5番目の出力がVO5NEW であるDOUTを出力する。
【0038】即ち、 1番目の出力は1/4VO1 2番目の出力は1/4VO2 3番目の出力は1/4VO3 4番目の出力は1/4VO4 5番目の出力は1/4VO5 である。この場合、従来スキャナに比べ本実施例のDO
UTは値が1/4になっているが、ホストは4倍にして
用いれば良い。又本スキャナで4倍にして出力しても良
い。
【0039】本実施例によるメリットは、図6に示され
るように、VOの4周期の時間幅が1μsecですむこ
とであり、従来スキャナの場合であると、400nse
c×4=1.6μsec必要とする。従って本実施例発
明では、従来スキャナに比べ1/1.6のスキャン時間
が実現出来る。
【0040】
【発明の効果】本発明のスキャナは、リセット手段及び
クランプ手段を複数ヶのCCD出力に対して1回だけ作
動させる制御手段と、前記ADコンバータの出力をラッ
チする第1のラッチ手段と、第1のラッチ手段の出力を
ラッチする第2のラッチ手段と、第1のラッチ手段の出
力から第2のラッチ手段の出力を減算する減算手段とを
具備しているので、高速にイメージを出力することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるブロック図である。
【図2】CCDのブロック図である。
【図3】従来技術によるスキャナのタイミング・チャー
トである。
【図4】信号の1周期を計算するためのタイミング・チ
ャートである。
【図5】実施例によるスキャナのタイミング・チャート
である。
【図6】実施例によるスキャナの信号の1周期を計算す
るためのタイミング・チャートである。
【図7】従来のスキャナのブロック図である。
【図8】スキャナの概略図である。
【符号の説明】
11 CCDセンサ 12 コンデンサ 13 アナログ・スイッチ 14 バッファ 15 ADコンバータ 16 制御回路 17、18 インバータ 19、20 ラッチ回路 21 減算器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CCDセンサと、該CCDセンサの出力
    バッファをリセットするためのリセット手段と、該CC
    Dセンサの出力をクランプするためのクランプ手段と、
    クランプされたCCDセンサの出力をディジタル変換す
    るためのADコンバータとを備えるスキャナであって、 該スキャナが更に、前記リセット手段及びクランプ手段
    を複数ヶのCCD出力に対して1回だけ作動させる制御
    手段と、前記ADコンバータの出力をラッチする第1の
    ラッチ手段と、第1のラッチ手段の出力をラッチする第
    2のラッチ手段と、第1のラッチ手段の出力から第2の
    ラッチ手段の出力を減算する減算手段とを具備すること
    を特徴とするスキャナ。
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