JP3046170B2

JP3046170B2 - Ｃｃｄラインセンサ駆動装置

Info

Publication number: JP3046170B2
Application number: JP5039372A
Authority: JP
Inventors: 成憲藤原; 圭吾清水
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-02-02
Filing date: 1993-02-02
Publication date: 2000-05-29
Anticipated expiration: 2015-05-29
Also published as: JPH06233054A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＣＤ（電荷結合素
子）を用いたＣＣＤラインセンサの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤラインセンサは、１列に配列され
た多数の光電変換・受光素子（フォトセル）から成る受
光部、各受光素子毎に設けられたシフトレジスタから成
る転送部、それに、受光部と転送部との間に設けられた
ゲート部から成る。受光部の各受光素子は受光量に応じ
た電荷を生成し、生成された電荷は時間の経過に応じて
そこに蓄積されてゆく。所定の時間（電荷蓄積時間）が
経過した後にゲート信号によりゲートが開かれた時点
で、蓄積された電荷は全て対応するシフトレジスタに移
送される。転送部の各シフトレジスタに移送された電荷
は、各シフトレジスタに順次印加される転送信号によ
り、順次隣接シフトレジスタ間を転送されてゆき、出力
端からシリアルな信号として出力される。

【０００３】一方、製版装置等で用いられる画像読取装
置では、原稿を一方向に移動させつつ、それに垂直な方
向に受光素子を配設したＣＣＤラインセンサを用いて原
稿の像を読み取るという方法が一般的に行なわれる。こ
こで、入力した画像データを受ける装置（例えば、画像
処理装置や製版出力装置等）の処理能力等により、画像
読取装置における読取速度を適宜変化させる必要が生じ
る。しかし、このために原稿の移動速度を変化させる
と、ラインセンサの電荷蓄積時間も変化し、ＣＣＤライ
ンセンサから出力される信号も変化する。さらに、移動
速度を遅くした場合には、受光部において生成された電
荷が蓄積可能上限値を超え、オーバーフローしてしま
う。逆に、移動速度を速くした場合には、電荷蓄積量が
非常に少なくなり、感度が低くなるとともに、Ｓ／Ｎ比
が悪くなる。

【０００４】これらを避けるため、読取速度に拘らず受
光部の電荷蓄積時間を一定とし、原稿の移動速度に応じ
て原稿の読取ラインを間引く、等の対策が考えられる。
しかし、このような方法では、所定の読取速度の整数分
の１の速度でしか読み取りを行なうことができず、任意
の読取速度に設定することができないという不都合があ
る。

【０００５】このような問題に対し、特公平１−２２７
９３号公報では、次のような技術が提案されている。図
６に示すように、読取周期に応じてパルス信号を発生す
る読取信号よりも十分高速なクロック信号を用い、読取
信号の直後からクロックパルス数をカウントして、その
所定個数毎にゲート信号を生成する。ゲート信号により
ＣＣＤのゲートが開かれ、受光部に蓄積された電荷がシ
フトレジスタに移送される。移送された電荷は次のゲー
ト信号が発生するまでの間にシフトレジスタを順次転送
されてゆき、出力端から画像信号として出力される。こ
のゲート信号の周期（すなわち、電荷蓄積時間）は、最
も高速で原稿を読み取るときの（すなわち、読取信号の
周期が最も短くなるときの）読取信号の周期の１／２以
下となるように設定されており、読取信号に隣接する区
間（図６では区間Ａ）ではない１完全区間（区間Ｂ）に
出力される信号のみを正規の画像信号として用いる。こ
れにより、読取信号を任意に変更しても、一定の電荷蓄
積時間により得られた画像信号を出力することができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、読取速度を任意に定めた場合、一般的には読取パル
スの周期が電荷蓄積周期の整数倍とはならないため、図
６の区間Ｃのように、通常の電荷蓄積時間よりも短い区
間が生ずる。この区間Ｃの終了時点ｔ0では、転送部に
おいて転送が途中で打ち切られるため、図７（ａ）に示
すように、電荷７２が転送部のシフトレジスタの一部に
残留してしまう。時点ｔ0でゲートが開き、受光部に蓄
積された電荷７１がシフトレジスタに移送されても、シ
フトレジスタに収容できる電荷量には限界７９があるた
め、一部７３が受光部に逆流してしまう（図７
（ｂ））。逆流した電荷７３は、ゲートが閉じられた
後、次の区間Ａで蓄積される電荷７４に上乗せされる
（図７（ｃ））ため、区間Ｂに出力される電荷量７５
（図７（ｄ））は受光量に応じた値ではなくなる。

【０００７】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、ＣＣＤ
の電荷蓄積時間を一定としつつ原稿の読取速度を任意に
変えることができ、しかも、受光量に応じた画像信号を
正しく出力させることができるＣＣＤラインセンサ駆動
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係るＣＣＤラインセンサ駆動装置
は、複数の受光素子からなる受光部と、ゲート部及び複
数のレジスタからなる転送部とで構成されるＣＣＤライ
ンセンサと、読取周期を連続する複数の基準区間と該基
準区間よりも短いダミー区間に分割するようにゲート信
号を発生し、該ゲート信号を前記ゲート部に与えるゲー
ト信号発生手段と、前記転送部の電荷を順次画像信号と
して出力するために転送信号を前記転送部に与える転送
信号発生手段と、連続する基準区間のうち後者の区間に
おいて前記転送部から出力された画像信号を抽出する抽
出手段と、を備えたＣＣＤラインセンサ駆動装置におい
て、前記転送信号発生手段は、前記各区間において少な
くとも前記レジスタ数に相当するパルス数を前記転送信
号として発生させるように各区間の長さに応じて前記転
送信号の周波数を切り換えることを特徴とする。

【０００９】

【作用】ゲート信号発生手段が、ＣＣＤラインセンサの
ゲート部にゲート信号を与えることにより、ＣＣＤライ
ンセンサの受光部に蓄積された電荷を転送部に移送す
る。ゲート信号は、読取周期に応じて発生するもので、
読取周期を基準区間複数個と、この基準区間よりも短い
ダミー区間とに分割するようなパルス信号である。な
お、この基準区間の長さは読取周期に拘らず一定であ
る。転送部に移送された電荷は、転送信号発生手段が生
成する転送信号に同期して転送部のシフトレジスタ内を
転送されてゆき、順次画像信号として出力される。ただ
し、各区間毎に、転送部の電荷あふれを防止するため、
シフトレジスタ内の全ての電荷を掃き出す必要がある。
このため、各区間において、シフトレジスタのレジスタ
数に相当するパルス数の転送信号を転送部に与えてい
る。なお、ダミー区間は基準区間よりも短いため、転送
信号発生手段はダミー区間では転送信号を基準区間より
も高い周波数に切り換える。そして、抽出手段は、１つ
の基準区間に蓄積され、その直後の基準区間で転送され
てきた画像信号を有効画像信号として出力する。

【００１０】従って、転送部において電荷が残留するこ
とがないため、転送部での電荷あふれにより発生する受
光部への電荷の逆流を防止することができ、受光部では
画像の濃度に正しく対応した電荷を蓄積することができ
る。また、読取周期に拘らず、常に一定の長さの基準区
間において蓄積された電荷を有効画像信号として出力す
るため、常に安定した画像信号を正確に出力することが
できる。

【００１１】

【実施例】本発明に係るＣＣＤラインセンサ駆動装置を
用いた画像読取装置を図１〜図５により説明する。本実
施例の画像読取装置では、図２に示すように、原稿１２
を原稿台１１に載置し、下方から線光源１５により原稿
１２を照射する。原稿１２の表面で反射された光は、反
射鏡１６、レンズ１７等を通ってＣＣＤラインセンサ１
８に入射する。これにより、原稿１２の一直線状の部分
の像がＣＣＤラインセンサ１８により読み取られ、電気
信号に変換される。原稿台１１をＣＣＤラインセンサ１
８の配置方向（これをＸ方向とする）に対して直角方向
（Ｙ方向）に移動させることにより、原稿１２の２次元
像がＣＣＤラインセンサ１８よりシリアルな電気信号と
して得られる。原稿台１１の移動はモータ１４により行
なわれる。ＣＣＤラインセンサ１８から出力される電気
信号は、Ａ／Ｄ変換器２２によりデジタルデータに変換
され、抽出回路２８で有効な画像信号のみが抽出された
後、画像処理部２４により各種データ処理（例えば、色
補正処理、輪郭強調処理等）が施される。

【００１２】ＣＣＤラインセンサ１８は、受光部、ゲー
ト部及び転送部より構成されている。受光部は複数の受
光素子からなり、また、転送部は受光部の受光素子の数
に相当する個数のレジスタより構成されるシフトレジス
タである。ゲート部にパルス信号を与えると、受光部に
蓄積されている電荷が転送部に移送される。また、転送
部に転送信号を与えると、その転送信号に同期して、各
レジスタに移送された電荷はシフトレジスタをシフト
し、順次画像信号として出力される。

【００１３】本画像読取装置の全体の動作は、制御部２
３により制御される。制御部２３はまず、指定された読
取速度で原稿台１１が移動するようにモータ駆動回路２
０に速度信号を送る。これにより、モータ１４が原稿台
１１をＹ方向に移動すると、原稿１２の像に対応した画
像信号がＣＣＤラインセンサ１８から（Ａ／Ｄ変換器２
２及び）抽出回路２８を介して画像処理部２４に送られ
る。制御部２３は、ＣＣＤラインセンサ１８が原稿１２
の読取速度に拘らず常に最適の状態で動作するように、
ＣＣＤ駆動回路２１に対して必要な各種タイミング信号
を与えるとともに、ＣＣＤラインセンサ１８からの画像
信号を受ける抽出回路２８に対しても、読取速度に拘ら
ず一定の基本電荷蓄積時間ＴLで蓄積された電荷を有効
画像信号として抽出するように、必要なタイミング信号
を与える。以下、本実施例の画像読取装置におけるＣＣ
Ｄラインセンサ１８を駆動する部分の動作を説明する。

【００１４】図３に示すように、制御部２３には、発振
器２３１、分周回路２３２、タイミング発生回路２３３
及びＣＰＵ２３４が備えられている。分周回路２３２は
発振器２３１からの高速のクロック信号を分周・逓減し
て、ＣＣＤ駆動回路２１の動作基準となる基準クロック
信号ＡＣＬＫ（例えば、１０ＭＨｚ程度の）を生成し、
ＣＣＤ駆動回路２１に供給する。タイミング発生回路２
３３は制御部２３のＣＰＵ２３４から基本同期信号ＡＳ
ＹＮＣ及び読取速度信号ＶＲを受け、ＣＣＤスタート信
号ＡＳＴＲＴ及びダミー信号ＡＤＵＭＭＹを生成してＣ
ＣＤ駆動回路２１に供給する。

【００１５】基本同期信号ＡＳＹＮＣは、本画像読取装
置が出力する画像データをリアルタイムに利用する他の
装置との間で同期を取るための信号であり、本画像読取
装置自体が生成してもよいし（この場合には、本画像読
取装置から他の装置へ基本同期信号ＡＳＹＮＣが供給さ
れる）、他の装置から供給を受けてもよい。基本同期信
号ＡＳＹＮＣは上記基準クロック信号ＡＣＬＫよりは遙
かに低速で良く、例えば、２００Ｈｚ程度としても十分
である。読取速度信号ＶＲは、設定された読取速度を示
す信号であり、画像処理部２４の処理能力に応じて決定
されるものである。従って、接続する画像処理部２４を
変更する場合は、読取速度信号ＶＲはその処理速度に応
じて変更される。

【００１６】このようにタイミング発生回路２３３は、
基本同期信号ＡＳＹＮＣ及び読取速度信号ＶＲを受け
て、ＣＣＤスタート信号ＡＳＴＲＴ、ダミー信号ＡＤＵ
ＭＭＹ及び読取信号ＡＲＥＡＤを生成している。このタ
イミング発生回路２３３の動作を図１（ａ）に示す出力
信号波形を参照しながら説明する。

【００１７】ＣＣＤスタート信号ＡＳＴＲＴは、読取速
度信号ＶＲより得られる１走査ラインを読み取るのに必
要な時間（以下、読取周期Ｔという）を、連続する複数
（基準電荷蓄積時間Ｔを時間ＴLで割った商の値に相当
する個数ｍ）の基準電荷蓄積時間ＴLで分割し、さらに
その残余の時間ＴRを時間ＴLよりも短い時間ｔで分割す
るようにパルス信号を発生しているものである。なお、
基準電荷蓄積時間ＴL、時間ｔに相当する区間をそれぞ
れ基準区間Ｒi、ダミー区間Ｄiとすると、基準区間Ｒi
（但し、ｉ＝１、２、…、ｍである）が連続して複数
（ｍ）個あり、その後ダミー区間Ｄi（ｉ＝１、２、
…、ｎ。但し、ｎは１以上の整数である。）が続き、こ
れらが順次繰り返される。

【００１８】従って、ＣＣＤスタート信号ＡＳＴＲＴに
応じて発生するゲート信号をＣＣＤラインセンサ１８の
ゲート部に与えて駆動すると、ある区間で受光部に蓄積
された電荷は、その直後の区間で出力されることとな
る。つまり、ＣＣＤラインセンサ１８からは、区間Ｒ
1、Ｒ2、…、Ｒm、Ｄ1、Ｄ2、…、Ｄnで蓄積された電荷
は、それぞれ区間Ｒ2、Ｒ3、…、Ｄ1、Ｄ2、…、Ｒ1に
おいて転送部から出力される。

【００１９】また、ダミー信号ＡＤＵＭＭＹは、ＣＣＤ
ラインセンサ１８のゲート部に与えられる転送信号の周
波数（周期）を切り換えるための信号であり、ダミー区
間Ｄiに”ＨＩＧＨ”となる信号である。また、読取信
号ＡＲＥＡＤは、連続する複数の基準区間Ｒiでの２個
目の区間Ｒ2が開始する前にパルス信号を発生するもの
である。この信号は、１読取周期Ｔの各区間のうち、ど
の区間に出力された画像信号を有効にするのかを示す信
号で、基準区間Ｒ1で電荷蓄積され、基準区間Ｒ2で転送
部から出力される画像信号を抽出回路２８で取り出すた
めに利用される。

【００２０】図１（ｂ）に、タイミング発生回路２３３
から出力する信号波形の具体的な例を示す。例えば、基
本電荷蓄積時間ＴLを２０（ｍｓｅｃ）、読取速度を５
０（ｍｓｅｃ／走査ライン）基本同期信号の周期を５
（ｍｓｅｃ）と仮定する。この場合、ＣＣＤスタート信
号は、読取周期Ｔを、２個の２０ｍｓｅｃの基準区間Ｒ
1、Ｒ2と、残りの区間（１０ｍｓｅｃ）を２個の５ｍｓ
ｅｃのダミー区間Ｄ1、Ｄ2とに分割するパルス信号であ
る。また、ダミー信号ＡＤＵＭＭＹは、区間Ｒ2に”Ｈ
ＩＧＨ”となる信号を出力している。また、読取信号Ａ
ＲＥＡＤは、区間Ｒ2の開始時にパルス信号を出力して
いる。

【００２１】また、図３に示すように、ＣＣＤ駆動回路
２１は、２相駆動方式のＣＣＤラインセンサ１８を駆動
するためのもので、ゲート信号ＳＨ及び転送信号φ1、
φ2をそれぞれＣＣＤラインセンサ１８のゲート部及び
転送部に与えるものである。ゲート信号ＳＨは、ＣＣＤ
スタート信号ＡＳＴＲＴが発生した直後に発生されるパ
ルス信号である。ゲート信号ＳＨがゲート部に与えられ
ると、受光部に蓄積されていた電荷は転送部に移送され
る。また、転送信号φ1、φ2は、ダミー信号ＡＤＵＭＭ
Ｙに基づいて周波数が切り替わるもので、ダミー信号Ａ
ＤＵＭＭＹが”ＨＩＧＨ”のときは、”ＬＯＷ”のとき
に比べて高い周波数と成るように設定されている。具体
的には、この周波数は、各区間当たりの転送部のレジス
タ数以上のパルス数に相当するもので、長さが短いダミ
ー区間ｔのときの方が長い基準区間ＴLの時よりも高
い。従って、このような転送信号φ1、φ2が転送部に与
えられると、転送部に蓄積されている電荷は、どの区間
においても全て、その区間内に掃き出される。このよう
にして、各区間の長さに応じて転送信号φ1、φ2の周波
数が切り換えられることにより、どの区間においても、
ゲート部が開いたとき、電荷があふれることなく、受光
部に逆流することもない。

【００２２】図４及び図５に、図１（ｂ）に示す場合
の、それぞれ基準区間Ｒ1、ダミー区間Ｄ1においてＣＣ
Ｄ駆動回路２１から出力される信号波形を示す。このよ
うに、基準区間Ｒ1とダミー区間Ｄ1の両者とも、ＣＣＤ
スタート信号ＡＳＴＲＴが発生した直後にゲート信号Ｓ
Ｈが発生するが、転送信号φ1、φ2については、ダミー
区間Ｄ1は基準区間Ｒ1の約４分の１の長さであるため、
ダミー区間Ｄ1における周波数は基準区間Ｒ1におけるそ
れの約４倍の周波数となっている。なお、他の基準区間
Ｒ2、ダミー区間Ｄ2における出力信号波形も、それぞれ
区間Ｒ1、Ｄ1と同じである。

【００２３】また、図３に示すように、ＣＣＤラインセ
ンサ１８からは、各区間Ｒi、Ｄiの画像信号が順次出力
されて、アナログ／デジタル変換器２２でデジタルの画
像信号に変換される。この変換された画像信号は、抽出
回路２８において、タイミング発生回路２３３からの信
号ＡＲＥＡＤに基づいて有効な画像信号を抽出するもの
で、基準区間Ｒ2において出力された画像信号のみを選
択出力する。この抽出された画像信号は、区間Ｒ1にお
いて、電荷蓄積時間ＴLで蓄積された電荷に対応するも
のであるため、読取速度に拘らず、正確な画像信号とな
っている。このようにして抽出回路２８からは、読取周
期Ｔに１走査ライン分の画像信号が画像処理部２４に出
力され、そこで輪郭強調、階調修正等の画像処理が行な
われる。従って、抽出回路２８からは、読取周期に応じ
た速度の画像信号が出力されるため、異なる処理能力を
有する画像処理部に変更した場合、その処理能力に応じ
た読取速度に変更することができ、しかも常に正確な画
像信号が出力される。

【００２４】なお、上記実施例では抽出回路２８におい
て抽出される画像信号を基準区間Ｒ2において出力され
るものとしたが、基準区間Ｒ1が３個連続する場合に
は、基準区間Ｒ3において出力されるものを抽出しても
よく、また、基準区間Ｒ1が４個連続する場合には、基
準区間Ｒ3、Ｒ4のいずれかの区間において出力されるも
のを抽出してもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係るＣＣＤラインセンサ駆動装
置では、電荷蓄積の各区間において、ＣＣＤラインセン
サの転送部に蓄積されている電荷を全て掃き出すため
に、転送信号を各区間の長さに応じて切り換えているた
め、基準区間よりも短いダミー区間においても、転送部
に蓄積されている電荷を全て掃き出すことができる。

【００２６】従って、転送部において電荷が残留するこ
とがないため、転送部での電荷あふれにより発生する受
光部への電荷の逆流を防止することができ、受光部では
画像の濃度に応じた量の電荷を正確に蓄積することがで
きる。また、読取周期（読取速度）に拘らず、常に安定
した画像信号を正確に出力することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である画像読取装置のＣＣ
Ｄラインセンサ駆動装置で用いられる各種信号のタイミ
ングチャート。

【図２】実施例の画像読取装置の概略構成図。

【図３】実施例のＣＣＤラインセンサ駆動部分の制御
ブロック図。

【図４】基準区間における各種ＣＣＤ駆動信号のタイ
ミングチャート。

【図５】ダミー区間における各種ＣＣＤ駆動信号のタ
イミングチャート。

【図６】従来のＣＣＤラインセンサ駆動装置で用いら
れている各種信号のタイミングチャート。

【図７】従来のＣＣＤラインセンサ駆動装置における
電荷蓄積及び転送の状況を説明するための説明図。

【符号の説明】

１１…原稿台１２…原稿１４…モータ１５…線光源１６…反射鏡１７…レンズ１８…ＣＣＤラインセンサ２０…モータ駆
動回路２１…ＣＣＤ駆動回路２２…Ａ／Ｄ変
換器２３…制御部２３１…発振器２３２…分周回路２３３…タイミング発生回路２３４…ＣＰＵ２４…画像処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−320148（ＪＰ，Ａ) 特開平４−53344（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−19369（ＪＰ，Ａ) 特開平５−316280（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/028

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の受光素子からなる受光部と、ゲー
ト部及び複数のレジスタからなる転送部とで構成される
ＣＣＤラインセンサと、読取周期を連続する複数の基準区間と該基準区間よりも
短いダミー区間に分割するようにゲート信号を発生し、
該ゲート信号を前記ゲート部に与えるゲート信号発生手
段と、前記転送部の電荷を順次画像信号として出力するために
転送信号を前記転送部に与える転送信号発生手段と、連続する基準区間のうち後者の区間において前記転送部
から出力された画像信号を抽出する抽出手段と、を備えたＣＣＤラインセンサ駆動装置において、前記転送信号発生手段は、前記各区間において少なくと
も前記レジスタ数に相当するパルス数を前記転送信号と
して発生させるように各区間の長さに応じて前記転送信
号の周波数を切り換えることを特徴とするＣＣＤライン
センサ駆動装置。