JP2931170B2 - Ｃｃｄイメージセンサの駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、密着結像方式、或いは
縮小結像方式の画像読取装置に有効なＣＣＤ（Ｃｈａｒ
ｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ
の駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は、「イメージセン
サの使い方：沖電気工業（株）電子デバイス営業本部部
品営業部：日刊工業新聞社刊行：昭和５６年６月２９
日：２２頁〜２９頁」に開示されるものがあった。図３
は従来のＣＣＤイメージセンサの内部構造を示すブロッ
ク図、図４はそのＣＣＤイメージセンサの動作タイミン
グチャートである。

【０００３】これらの図に示すように、ホトダイオード
５を奇数列と偶数列に分離し、各々ホトゲート６、トラ
ンスファーゲート７、ＣＣＤアナログレジスタ８を転送
し、出力ゲート１０に至るものである。各々の受光セン
サ出力は、出力ゲート１０にて多重化され、プリアンプ
９にてサンプリングされる。なお、２ｏ，２_E はΦ，−
Φ（Φの反転信号）の入力端子、Ｂ_O ，Ｂ_E はそのΦ，
−Φの信号線である。

【０００４】このブロック図では、一列に配列された受
光素子（ホトダイオード）５の奇数絵素の信号経路と偶
数絵素の信号経路が、それぞれにホトダイオード５、ホ
トゲート６、トランスファゲート７、ＣＣＤアナログシ
フトレジスタ８、及び出力ゲート１０を介し、プリアン
プ９によりアナログ加算されるように構成されるもので
ある。つまり、後述するクロックパルスを、奇数絵素の
信号経路と偶数絵素の信号経路により１８０度位相をず
らして制御するものである。

【０００５】このような構成を持つＣＣＤイメージセン
サの多くは縮小結像方式の画像読取装置に有効である。
図５はかかる従来の縮小結像方式の画像読取装置におけ
る構成例を示す図である。図５（ａ）において、照明装
置（蛍光灯や冷陰極管など）１２が原稿１１を照射する
と、この原稿１１の濃淡により反射された光が、レンズ
１３を透過してＣＣＤの受光素子１４上に結像する。

【０００６】図５（ｂ）は縮小結像方式の画像読取装置
を小型にするために、照明装置１５により原稿１６を照
射すると、ミラー１７で反射して、その反射された光が
レンズ１８を透過してＣＣＤの受光素子１９上に結像す
る。このように、光路途中にミラー１７をおいて光路を
折り畳む方式である。図６は従来の密着結像方式の画像
読取装置における構成例を示す図である。

【０００７】前記した縮小結像方式と比べて異なること
は、レンズ２３が等倍結像方式のレンズ（ＳＬＡなど）
であること、及びＣＣＤ２４上の結像画像が、原稿２１
上の画像と等倍率であるため、ＣＣＤ２４の読取幅が直
接原稿２１の読み取りサイズになることである。２２は
照明装置である。以上により、縮小結像方式に用いるＣ
ＣＤに比べ密着結像方式に用いるＣＣＤは、受光素子の
絵素密度が粗くなり、図７に示すようなブロック図のよ
うな構成で済む。

【０００８】すなわち、図７に示すように、ホトダイオ
ード３１と、トランスファーゲート３２と、ＢＣＣＤア
ナログレジスタ３３とを設け、トランスファーゲート３
２にはスタートパルスΦｔを入力し、ＢＣＣＤアナログ
レジスタ３３にはクロックパルスΦを入力し、このＢＣ
ＣＤアナログレジスター３３からの出力をプリアンプ３
４に入力するとともに、このプリアンプ３４にはリセッ
トパルスΦｒを入力して、出力信号Ｏ_S を得るようにし
ている。

【０００９】前記によるＣＣＤ受光素子上の結像画像
は、ホトダイオードの入力光となりホトゲート３１によ
り、電荷蓄積され電気信号に変換される。スタートパル
スΦｔにより、トランスファゲート３２がオープンする
と、ホトゲート３１による電気信号はパラレルにＢＣＣ
Ｄアナログレジスタ３３に転送され、更に、クロックパ
ルスΦによりシリアルにプリアンプ３４に転送される。
リセットパルスΦｒはプリアンプ３４の状態を常に初期
状態にして、次に転送されてくる電気信号だけを出力す
るためのパルス信号であり、プリアンプ３４の出力によ
り画像電気信号を出力するものである。

【００１０】図８のタイムチャートを用いて、詳細に説
明する。図８はその密着結像方式の画像読取装置の動作
タイミングチャートであり、図８（ａ）はスタートパル
スΦｔ、図８（ｂ）はクロックパルスΦ、図８（ｃ）は
リセットパルスΦｒ、図８（ｄ）は出力信号Ｏｓのそれ
ぞれのタイムチャートを示している。

【００１１】これらの図に示すように、ホトゲート３１
による電荷蓄積時間は、トランスファゲート３２がＯＦ
Ｆの時間である、つまり、１ラインの読み取り時間（ス
タートパルスΦｔの１周期分）にほぼ近い時間である。
スタートパルスΦｔの正パルスを印加すると、トランス
ファゲート３２がＯＮし、各絵素における電気信号はパ
ラレルにＢＣＣＤアナログレジスタ３３に転送される。
ＢＣＣＤアナログレジスタ３３にクロックパルスΦの正
パルスを印加すると、クロックパルスΦの立ち下がりに
より、まず先頭の絵素信号がプリアンプ３４に入力され
る。画像電気信号はプリアンプ３４にて増幅後、先頭の
出力信号Ｏｓとなる。

【００１２】更に、クロックパルスΦの正パルスを印加
すると、クロックパルスΦの立ち下がりにより、２番目
の絵素信号が出力する。ここで先頭の出力信号Ｏｓを初
期状態にさせる必要がある。プリアンプ３４におけるリ
セット回路にリセットパルスΦｒを印加すると、出力信
号Ｏｓは初期状態となる。つまり、スタートパルスΦｔ
の立ち下がりにより出力した信号は、必要なホールド時
間（Ａ・Ｄなどのサンプリング時間）を経てリセットパ
ルスΦｒを印加する。

【００１３】クロックパルスΦの立ち上がりは動作上特
別な意味を持たないが、ノイズの関係により、リセット
パルスΦｒの立ち上がりとほぼ同時間とする。リセット
パルスΦｒが立ち下がると、電気信号は初期状態とな
り、やや遅れてクロックパルスΦを立ち下げ、次の電気
信号を出力する。以上の繰り返しを絵素の数だけ繰り返
すことにより、１ラインの出力を完了する。つまり１ラ
インの読み取り時間はスタートパルスΦの繰り返し時間
（サンプリング周期）と絵素数の乗数でほぼ決定される
ものであった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた従来の装置構成であっても、縮小結像方式に比べ密
着結像方式の画像読取装置は、光路長が短くＣＣＤの受
光窓も大きくできるために、高速読み取りを行うために
は特に有効であるが、例えばプリンタなどへの画像の提
供は高分解能を要求されるが、高速読み取りをさほど必
要としない。

【００１５】反面、ＯＨＰ（オーバー・ヘッド・プロテ
クター）やリアルタイムモニタ（ディスプレイなど）へ
の画像の提供は、分解能をさほど必要としないが、高速
性を要求される。従来技術により、１ラインの読み取り
時間はサンプリング周期と絵素数の乗数、つまりサンプ
リング周期に制限のあるものであれば、１ラインの読み
取り時間は主走査分解能に依存するものであり、主走査
分解能が高くなれば１ラインの読み取り時間は遅くな
る。つまり、高分解能な画像読取装置がＯＨＰやリアル
タイムモニタ画像の提供をする際、必要以上に遅くなる
という問題点があった。

【００１６】本発明は、以上述べた高分解能な画像読取
装置が、ＯＨＰやリアルタイムモニタに画像を提供をす
る際、読み取り速度が遅い、つまり画像の提供が遅くな
り、高速に画像情報を見ることができないといった問題
点を除去するために、画像の提供する分解能に合わせ
て、クロックパルスとリセットパルスに周波数変調を行
い、高速読み取りが可能なＣＣＤイメージセンサの駆動
方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【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、画像読取装置が被記録媒体上の画像を主
走査方向に１ライン間引き読み取りを行うＣＣＤイメー
ジセンサの駆動方法において、ＣＣＤと、間引き数に１
を加えた数の進数カウンタと、該カウンタからの間引き
数に対応する出力信号を反転するインバータと、該イン
バータからの出力で、主走査方向１ラインのクロックパ
ルスとリセットパルスを制御するＡＮＤゲートを設け、
該ＡＮＤゲートの出力を前記ＣＣＤに入力し、間引き絵
素におけるクロックパルスとリセットパルスを高速なパ
ルス周期とし、かつ読み取り絵素におけるクロックパル
スとリセットパルスを読み取り可能なパルス周期とする
ようにしたものである。

【００１８】

【作用】本発明によれば、上記したように、密着結像方
式、或いは縮小結像方式の画像読取装置に用いるＣＣＤ
イメージセンサの駆動方法において、画像読取装置が持
つ分解能より低い分解能にて画像の提供をする際、間引
き読み取りによる読み取る必要のない絵素におけるクロ
ックパルスと、リセットパルスを周波数変調により高速
に駆動し、かつ、読み取りに必要な絵素におけるクロッ
クパルスとリセットパルスを読み取り可能なパルス周期
とする。

【００１９】したがって、高分解能な画像読取装置で低
分解能な画像の提供を行うとき、高速読み取りを行うこ
とができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しな
がら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示すＣＣ
Ｄイメージセンサの回路図、図２はそのＣＣＤイメージ
センサの動作を示すタイムチャートである。これらの図
に示すように、４０はＣＣＤ、４１は信号処理回路、４
２はＡ／Ｄ変換器、４３は５進カウンタ、４４，４６，
４７はＡＮＤゲート、４５はインバータである。

【００２１】この実施例においては、１／４の間引きに
て高速に動作させる方式とした。図２（Ａ）に示すスタ
ートパルスΦｔ、図２（Ｂ）に示すクロックパルスΦ、
図２（Ｃ）に示すリセットパルスΦｒを入力すると、こ
の実施例におけるＣＣＤイメージセンサの回路は以下の
ように動作する。まず、スタートパルスΦｔの正パルス
が入力されると、ＣＣＤ４０のトランスファゲートがオ
ープンし、ホトゲートによる電気信号が、パラレルにＢ
ＣＣＤアナログレジスタに転送される。同時に５進カウ
ンタ４３がクリアされ、初期状態（カウンタが０の状
態）となる。５進カウンタ４３は次のスタートパルスΦ
ｔを入力するまでクロックパルスΦの立ち下がりにより
インクメントされる。つまり、５進カウンタ４３におけ
る端子Ｑ３は、図２（Ｄ）に示すように、スタートパル
スΦｔを入力後、５進毎にクロックパルスΦの１周期分
の信号を出力する。

【００２２】５進カウンタ４３の端子Ｑ３からの出力信
号は、インバータ４５により反転され、この反転信号が
ＡＮＤゲート４６及びＡＮＤゲート４７の一方の入力端
子に入力され、クロックパルスΦ及びリセットパルスΦ
ｒは、ＡＮＤゲート４６及びＡＮＤゲート４７の他方の
入力端子に入力され、このＡＮＤゲート４６及びＡＮＤ
ゲート４７により、クロックパルスΦ及びリセットパル
スΦｒがゲート制御される。

【００２３】ＡＮＤゲート４６とＡＮＤゲート４７によ
る出力信号は、図２（Ｅ）及び図２（Ｆ）に示すよう
に、５進カウンタ４３におけるカウンタ状態０〜３、つ
まりクロックパルスΦ，リセットパルスΦｒが５パルス
毎に４パルス出力する信号となる。つまり、それぞれク
ロックパルスΦ_- ｎｅｗ（従来技術によるＣＣＤのクロ
ックパルスΦ）及びリセットパルスΦｒ_- ｎｅｗ（同じ
くリセットパルスΦｒ）となりＣＣＤ４０に入力され
る。

【００２４】ＣＣＤ４０にクロックパルスΦ_- ｎｅｗの
正パルスを印加することで、クロックパルスΦ_- ｎｅｗ
の立ち下がりにより、まず、先頭の出力信号Ｏｓが出力
する。ここで、出力信号Ｏｓは間引きされる信号であ
り、Ａ／Ｄ変換器４２などのサンプリング時間を必要と
しない。リセットパルスΦｒ_- ｎｅｗは、一つ前の出力
信号を初期化するものである。先頭より、３ｂｉｔは間
引き信号である。

【００２５】４パルス目のクロックパルスΦ_- ｎｅｗ、
リセットパルスΦｒ_- ｎｅｗがＣＣＤ４０に印加される
と、クロックパルスΦ_- ｎｅｗの立ち下がりにより、４
番目の出力信号Ｏｓが出力する。４番目の出力信号Ｏｓ
は読み取りに必要な絵素信号である。５進カウンタ４３
の端子Ｑ３により、５パルス目のクロックパルスΦ_-ｎ
ｅｗ、リセットパルスΦｒ_- ｎｅｗは一時休憩する。つ
まり、４番目の出力信号Ｏｓは従来方式と同じように、
Ａ／Ｄ変換器４２などのサンプリング可能なホールド時
間を持つものである。

【００２６】本実施例においては、５進カウンタ４３に
おける端子Ｑ３の出力信号を、ＡＮＤゲート４４の一方
の端子に、クロックパルスΦをＡＮＤゲート４４の他方
の端子に接続して、図２（Ｈ）に示すように、５進カウ
ンタ４３における端子Ｑ３の出力信号におけるクロック
パルスΦの正パルス信号を、Ａ／Ｄ変換器４２のサンプ
リングパルスとした。

【００２７】このように、クロックパルスΦ_- ｎｅｗ、
リセットパルスΦｒ_- ｎｅｗは、５進カウンタ４３によ
り、５進毎に同じ動作を繰り返すものであり、一連の動
作において、３回の間引き動作と１回の通常読み取りを
行うものである。クロックパルスΦ_- ｎｅｗ、リセット
パルスΦｒ_- ｎｅｗの４パルス毎におけるサンプリング
時間を、従来のサンプリング時間と同程度のものとする
と、間引き時におけるクロックパルスΦ_- ｎｅｗ、リセ
ットパルスΦｒ_- ｎｅｗの繰り返し時間は約２倍とな
る。つまり、４絵素の出力に要する時間は、従来の読み
取り時間に比べて２．５／４倍となり、１ラインに要す
る時間（スタートパルスΦｔの１周期）も同様のものと
なる。

【００２８】実験では、従来、１ｍｓｅｃ／ｌｉｎｅで
あった主走査方向の読み取り時間が約０．６ｍｓｅｃ／
ｌｉｎｅであった。例えば４００ｄｐｉ（ドット／イン
チ）の分解能を持つ画像読取装置で、Ａ４サイズの原稿
（２９７ｍｍ×２１０ｍｍ）を読み取って、６４０×４
８０の解像度をもつＣＲＴに出力する場合、読み取り絵
素数は４７２５×３３０８であり、主走査、副走査とも
に１／８の間引きが必要になる。副走査方向の間引き
は、単に副走査走行を８倍にすればよい。また、１／８
の間引きによる走査方向の読み取り時間は、前記の説明
により、従来の読み取り時間に比べて４．５／８倍とな
る。つまり、従来約０．４２秒要した間引きによる読み
取り時間が、約０．２３秒で済むものである。

【００２９】なお、上記実施例では、１／４に間引きす
るために、５進カウンタを用いたが、１／８に間引きす
る場合は、９進カウンタを用いるようにすればよい。つ
まり、間引き数に１を加えた数の進数のカウンタを用い
るようにすればよい。また、本発明は上記実施例に限定
されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形
が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するもの
ではない。

【００３０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、密着結像方式、或いは縮小結像方式の画像読取
装置において、主走査方向に１ライン間引き読み取りを
行うＣＣＤイメージセンサの駆動方法において、間引き
絵素におけるクロックパルスとリセットパルスをＡ／Ｄ
変換器などのサンプリング時間を必要としない高速駆動
を行い、かつ、読み取り絵素におけるクロックパルスと
リセットパルスをＡ／Ｄ変換器などのサンプリングの可
能な、従来通りのパルスタイミングとしたので、高分解
能な画像読取装置で低分解能な画像の提供を行うとき、
高速読み取りを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すＣＣＤイメージセンサの
回路図である。

【図２】本発明の実施例を示すＣＣＤイメージセンサの
動作を示すタイムチャートである。

【図３】従来のＣＣＤイメージセンサの内部構造を示す
ブロック図である。

【図４】従来のＣＣＤイメージセンサの動作タイミング
チャートである。

【図５】従来の縮小結像方式の画像読取装置における構
成例を示す図である。

【図６】従来の密着結像方式の画像読取装置における構
成例を示す図である。

【図７】従来の密着結像方式に用いるＣＣＤイメージセ
ンサのブロック図である。

【図８】従来の密着結像方式に用いるＣＣＤイメージセ
ンサの動作タイミングチャートである。

【符号の説明】

４０ ＣＣＤ ４１ 信号処理回路 ４２ Ａ／Ｄ変換器 ４３ ５進カウンタ ４４，４６，４７ ＡＮＤゲート ４５ インバータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像読取装置が被記録媒体上の画像を主
   走査方向に１ライン間引き読み取りを行うＣＣＤイメー
   ジセンサの駆動方法において、 （ａ）ＣＣＤと、 （ｂ）間引き数に１を加えた数の進数カウンタと、 （ｃ）該カウンタからの間引き数に対応する出力信号を
   反転するインバータと、 （ｄ）該インバータからの出力で、主走査方向１ライン
   のクロックパルスとリセットパルスを制御するＡＮＤゲ
   ートを設け、 （ｅ）該ＡＮＤゲートの出力を前記ＣＣＤに入力し、間
   引き絵素におけるクロックパルスとリセットパルスを高
   速なパルス周期とし、かつ読み取り絵素におけるクロッ
   クパルスとリセットパルスを読み取り可能なパルス周期
   とすることを特徴とするＣＣＤイメージセンサの駆動方
   法。