JP3557675B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、画像読取装置に関し、特に原稿等の被写体に光を照射して得られる光学像を電気信号に変換する光電変換素子を用いて画像の読取りを行うデジタル複写機等の画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、原稿等の被写体に光を照射して得られる光学像を電気信号に変換しかつデジタル化して用紙等の媒体に複写するデジタル複写機が開発され、実用化されている。この種の画像読取装置では、ＣＣＤ固体撮像素子等の光電変換素子を用いて、原稿を経た入射光に基づく光学像をアナログ電気信号に変換し、そのアナログ電気信号に対して信号処理回路にて増幅等の信号処理を施した後、デジタル電気信号に変換するようになっている。
【０００３】
ところで、デジタル複写機等の画像読取装置では、画像の読取りを行わないスタンバイ期間では、ＣＣＤ固体撮像素子を駆動するドライブクロック信号の供給を停止することにより、ＣＣＤ固体撮像素子やそのドライブ回路等での不要な電力消費をなくし、発熱を抑える対策が採られている（例えば、特開昭６３−１９６１５８号公報参照）。すなわち、図７のタイミングチャートに示すように、スタンバイ期間では、ＣＣＤ固体撮像素子へのドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫの供給を停止し、コピースタート指令に応答してドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫの供給を開始し、ＣＣＤ固体撮像素子を駆動するようにしている。ここに、ドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫとは、ＣＣＤ固体撮像素子の各画素に蓄積された信号電荷を電荷転送レジスタに読み出す読出しパルスや、この読み出した信号電荷を転送すべく電荷転送レジスタを転送駆動する転送クロックや、例えばフローティング・ディフュージョン（ＦＤ）構成の出力部においてＦＤをリセットするリセットパルス等の各種のクロックパルスを言うものとする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の従来の画像読取装置では、ドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫの供給が停止されたときには、ＣＣＤ固体撮像素子の出力部に与えられるリセットパルスが高レベルに保持されるようになっていたため、出力部が飽和状態となり、スタンバイ期間でのＣＣＤ固体撮像素子の出力信号レベルが約７．５Ｖとなっていた。これに対し、ドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫが与えられると、ＣＣＤ固体撮像素子の出力部にもリセットパルスが与えられ、出力がアクティブ状態となるため、ＣＣＤ固体撮像素子の出力信号レベルが約５Ｖの直流出力バイアスレベルを中心に変化することになる。
【０００５】
すなわち、スタンバイ状態からコピー動作状態に移行する際に、ＣＣＤ固体撮像素子の出力信号レベルに約２．５Ｖものステップ的な電位変動が生じることになるので、後段のアナログ信号処理回路はその急峻なレベル変化に追随できない場合が発生する。これは、アナログ信号処理回路内のＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路の出力が一時的に飽和してしまい、出力が安定した状態になるまでに非常に時間を要するためである。この立上がり安定時間は、ＡＧＣ回路のゲイン設定値が大きくなると、図４に実線で示すように極端に悪くなる。例えば、ゲイン設定値が２．０倍のとき０．５秒程度であったものが、ゲイン設定値を４．８倍に設定すると立上がり安定時間が３．３秒程度と極端に長くなる。
【０００６】
ところで、画像読取装置では、ユーザーがコピースタートボタンを押下したとき、それと同時にＣＣＤ固体撮像素子に対してドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫを供給する一方、キャリッジやミラーユニット等の可動部の移動を開始し、プリスキャンを実施する。このプリスキャンでは、アナログ信号処理回路での信号処理後の画像読取信号に基づいてコピーする原稿のセットの有無及びサイズを検知したり、原稿が白黒原稿／カラー原稿のいずれであるかを判別するなどの処理が行われる。このとき、上述したように、コピー開始時の立上がり安定時間が長く、図７に示すように、その過渡期における立上がり応答期間が長く、Ａ／Ｄ変換出力が不安定であると、原稿サイズを検知できなかったり、白黒原稿／カラー原稿の判別不良を起こすなどの不具合が発生することになる。
【０００７】
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、読取り開始時に短時間で安定した画像読取り動作に移行できる画像読取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】
本発明による画像読取装置は、被写体に光を照射して得られる光学像を電気信号に変換する光電変換素子と、この光電変換素子に対して当該光電変換素子の各画素に蓄積された信号電荷を電荷転送レジスタに読み出す読出しパルス、この読み出した信号電荷を転送すべく前記電荷転送レジスタを転送駆動する転送クロックおよび光電変換素子の出力部をリセットするリセットパルスを供給するクロック供給手段と、画像読取動作が停止状態であるスタンバイ期間に前記リセットパルスで光電変換素子の出力部をリセット状態に保持する保持手段とを備えた構成となっている。
【０００９】
【作用】
上記構成の画像読取装置において、クロック供給手段は、スタンバイ期間に光電変換素子に対するドライブクロック信号の供給を停止することで、光電変換素子やそのドライブ回路等での不要な電力消費をなくし、発熱させないようにしている。このスタンバイ期間において、リセットパルスで光電変換素子の出力部をリセット状態に保持する。このリセット状態では、光電変換素子の出力部が非飽和状態を保つ。これにより、スタンバイ期間から画像読取りに移行する際に、光電変換素子の出力信号レベルにステップ的な電位変動が生じない。その結果、短時間で安定した画像読取り動作に移行できる。
【００１０】
【実施例】
以下、例えばデジタル複写機に適用された本発明の実施例につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は、デジタル複写機への適用に限定されるものではなく、原稿等の被写体に光を照射して得られる光学像を電気信号に変換するＣＣＤ固体撮像素子等の光電変換素子を用いて画像の読取りを行う画像読取装置全般に適用し得るものである。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例を示す概略構成図である。図１において、コピー対象の原稿１はプラテンガラス２上に載置されかつプラテンカバー３によってその裏面側及び周囲が覆われる。この原稿１には、露光ランプ４から発せられた光が直接あるいはリフレクタ５で反射されることによって照射される。この照射光に基づく原稿１からの反射光は、反射ミラー６を経て結像レンズ７によって光電変換素子であるＣＣＤ固体撮像素子８の撮像面に結像される。この露光ランプ４、リフレクタ５及び反射ミラー６を含む光学系は、図示せぬキャリッジに搭載されて図の左右方向、即ち副走査方向において移動可能となっている。また、ＣＣＤ固体撮像素子８としては画素が直線状に配列されたラインセンサが用いられ、紙面に垂直な方向の走査、即ち主走査はＣＣＤ固体撮像素子８上において電気的に行われる。
【００１２】
ＣＣＤ固体撮像素子８の出力信号は、交流結合コンデンサ９を介してアナログ信号処理回路１０に供給される。このアナログ信号処理回路１０は、その具体的な構成の一例を図２に示すと、ＣＣＤ固体撮像素子８の出力信号をサンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）するＳ／Ｈ回路１０１と、ＣＣＤ固体撮像素子８の出力信号の白レベルを白基準レベルに合わせるＡＧＣ回路１０２と、ＣＣＤ固体撮像素子８の出力信号の黒レベルを黒基準レベルに合わせるＡＯＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｏｆｆｓｅｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１０３と、これら各処理が終了後のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１０４とから構成されている。なお、図２の回路は、アナログ信号処理回路１０の具体的な構成の一例を示すに過ぎず、これに限定されるものではない。
【００１３】
ＣＣＤ固体撮像素子８には、外部からドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫが与えられる。このドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫとは、ＣＣＤ固体撮像素子８の各画素（センサ部）に蓄積された信号電荷を電荷転送レジスタに読み出す読出しパルスや、この読み出した信号電荷を転送すべく電荷転送レジスタを転送駆動する転送クロックや、例えばＦＤ（フローティング・ディフュージョン）構成の出力部においてＦＤをリセットするリセットパルス等の各種のクロックパルスの総称であり、ＣＣＤ固体撮像素子８を駆動するためのものである。このドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫを与えるクロック供給手段としてクロック発生回路１１が設けられている。
【００１４】
このクロック発生回路１１は、ドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫに対応した各種のクロック信号ＣＬＫを発生するとともに、ＣＰＵ１２から画像の読取りを行わないスタンバイ期間であることを示すモード信号が与えられたときは、クロック信号ＣＬＫの発生を停止し、代わりにスタンバイ期間で高レベルとなる制御信号ＣＣＤＥＮを発生する。このクロック信号ＣＬＫ及び制御信号ＣＣＤＥＮはＯＲ回路１３の２入力となる。このＯＲ回路１３の出力は、インバータ１４で反転されてＣＣＤ固体撮像素子８にそのドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫとして与えられる。
【００１５】
次に、上記構成の回路動作について、図３のタイミングチャートを参照しつつ説明する。先ず、ＣＰＵ１２は、システムコントローラ（図示せず）からの指令に基づいて、画像の読取りを行わないスタンバイモードでは低レベル、画像の読取りを行う動作モードでは高レベルのモード信号をクロック発生回路１１に与える。クロック発生回路１１は、このモード信号に基づいて、スタンバイモードでは高レベルの制御信号ＣＣＤＥＮを発生するとともにクロック信号ＣＬＫの発生を停止し、動作モードでは低レベルの制御信号ＣＣＤＥＮを発生するとともにクロック信号ＣＬＫを発生する。
【００１６】
すると、ＯＲ回路１３において、スタンバイモードでは高レベルの制御信号ＣＣＤＥＮが、動作モードではクロック信号ＣＬＫが各々通過し、インバータ１４で反転される。これにより、スタンバイモード（スタンバイ期間）では、高レベルの制御信号ＣＣＤＥＮが反転されることでインバータ１４の出力が低レベルとなるため、クロック信号ＣＬＫの反転クロック信号がドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫとしてＣＣＤ固体撮像素子８に与えられず、動作モードでは、クロック信号ＣＬＫの反転クロック信号がドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫとしてＣＣＤ固体撮像素子８に与えられる。このように、スタンバイ期間では、ドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫの供給を停止することで、ＣＣＤ固体撮像素子８やインバータ１４等のドライブ回路での不要な電力消費をなくし、発熱を抑えることができる。
【００１７】
また、このスタンバイ期間では、クロック発生回路１１がクロック信号ＣＬＫの発生を停止するとともに、高レベルの制御信号ＣＣＤＥＮを発生してインバータ１４の出力を低レベルにし、クロック信号ＣＬＫの反転クロック信号をドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫとしてＣＣＤ固体撮像素子８に与えるのを停止することにより、ＣＣＤ固体撮像素子８の出力部に与えられるリセットパルスが低レベルに保持された状態となる。何故ならば、当該リセットパルスは、先述したように、ドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫに含まれる各種のクロックパルスのうちの一つだからである。リセットパルスが低レベルに保持されることで、ＣＣＤ固体撮像素子８の出力部がリセット状態となり、非飽和状態を保つことになる。これにより、ＣＣＤ固体撮像素子８の出力信号レベルが約５Ｖに保持され、通常の動作時のＣＣＤ固体撮像素子８の直流出力バイアスレベルとほぼ同レベルとなる。すなわち、本実施例においては、スタンバイ期間でＣＣＤ固体撮像素子８の出力信号レベルを直流出力バイアスレベルに保持する出力レベル保持手段としての機能を、クロック発生回路１１が併せ持つことになる。
【００１８】
このように、スタンバイ期間にＣＣＤ固体撮像素子８の出力信号レベルを略直流出力バイアスレベルに保持することにより、スタンバイモードからコピー動作モードに移行する際に、ＣＣＤ固体撮像素子８の出力信号レベルにステップ的な電位変化が生じないため、アナログ信号処理回路１０内のＡＧＣ回路１０２（図２参照）の設定ゲインが大きくても出力が飽和することがなく、立上がり応答性を大幅に改善できる。すなわち、図４に破線で示すように、ＡＧＣ回路１０２のゲイン設定値が４．９倍までは立上がり安定時間はほぼ０．０５秒以内であり、ゲイン設定値が７．８倍に設定した場合であっても０．３５秒程度であり、実線で示す従来例に比較して大幅に改善できることがわかる。
【００１９】
上述したように、立上がり応答性を大幅に改善できることにより、短時間で安定した画像読取り動作に移行することができ、図３から明らかなように、Ａ／Ｄ変換出力が直ちに安定した状態となるため、コピー動作モードへの移行直後に実施されるプリスキャンにおいて、アナログ信号処理回路１０での信号処理後の画像読取信号に基づいて原稿１のセットの有無及びサイズを検知したり、原稿１が白黒原稿／カラー原稿のいずれであるかを判別するなどの処理を確実に行うことができる。さらに、アナログ信号処理回路１０において、ＡＧＣ回路１０２によるゲイン制御やＡＯＣ回路１０３によるオフセット制御も正確に行えることになる。
【００２０】
なお、上記実施例においては、スタンバイ期間にＣＣＤ固体撮像素子８の出力信号レベルをその直流出力バイアスレベルにほぼ等しいレベルに保持するとしたが、必ずしも直流出力バイアスレベルに略等しいレベルに設定しなくても、通常の出力範囲内のレベルに設定することにより、従来例に比してコピー開始時の立上がり応答性を改善できることになる。しかしながら、略直流出力バイアスレベルに設定した方が、スタンバイモードからコピー動作モードに移行する際に、ＣＣＤ固体撮像素子８の出力信号レベルにステップ的な電位変化が生じないため好ましい。
【００２１】
また、上記実施例では、出力レベル保持手段としてクロック発生回路１１を兼用し、スタンバイ期間に高レベルの制御信号ＣＣＤＥＮを発生しかつＯＲ回路１３及びインバータ１４を介してＣＣＤ固体撮像素子８に与えることによってＣＣＤ固体撮像素子８の出力信号レベルを直流出力バイアスレベルに保持する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、図５（Ａ）に示すように、インバータ１４に並列にアナログスイッチ５１を接続し、このアナログスイッチ５１をＣＰＵ１２から出力されかつインバータ５２で反転されたモード信号に基づいてスタンバイ期間にオン状態にしてインバータ１４をバイパスするように構成したり、図５（Ｂ）に示すように、ＣＣＤ固体撮像素子８の入力側にアナログスイッチ５３を設け、このアナログスイッチ５３をＣＰＵ１２から出力されかつインバータ５４で反転されたモード信号に基づいて切換え制御することにより、コピー動作期間ではインバータ１４の出力レベルを選択し、スタンバイ期間では接地レベルを選択するように構成することも可能である。いずれの変形例の場合にも、スタンバイ期間では、クロック発生回路１１が上記実施例の場合と同様にクロック信号ＣＬＫの発生を停止することにより、ＣＣＤ固体撮像素子８にドライブクロック信号ＣＣＤ‐ＣＬＫに代えて低レベル（接地レベル）を与えることになり、ＣＣＤ固体撮像素子８の出力部に与えられるリセットパルスを低レベルに保持できるので、ＣＣＤ固体撮像素子８の出力信号レベルを直流出力バイアスレベルに保持できることになる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像の読取りを行わないスタンバイ中は光電変換素子へのドライブクロック信号の供給を停止する構成の画像読取装置において、スタンバイ期間ではリセットパルスで光電変換素子の出力部をリセット状態とし、非飽和状態に保持するようにしたことにより、ドライブクロック信号の供給を開始した際の光電変換素子の出力信号レベルの過渡変動を少なく抑えることができるので、クロック供給再開後短時間で安定した画像読取り動作に移行できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】アナログ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】本実施例の動作説明のためのタイミングチャートである。
【図４】ＡＧＣゲイン設定値−立上がり安定時間の特性図である。
【図５】本発明の変形例を示すブロック図である。
【図６】従来例の動作説明のためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 原稿 ２ プラテンガラス
４ 露光ランプ ８ ＣＣＤ固体撮像素子
１０ アナログ信号処理回路 １１ クロック発生回路
１２ ＣＰＵ １３ ＯＲ回路
１４ インバータ

Claims (2)

1. 被写体に光を照射して得られる光学像を電気信号に変換する光電変換素子と、
   前記光電変換素子に対して当該光電変換素子の各画素に蓄積された信号電荷を電荷転送レジスタに読み出す読出しパルス、この読み出した信号電荷を転送すべく前記電荷転送レジスタを転送駆動する転送クロックおよび前記光電変換素子の出力部をリセットするリセットパルスを供給するクロック供給手段と、
   画像読取動作が停止状態であるスタンバイ期間に前記リセットパルスで前記光電変換素子の出力部をリセット状態に保持する保持手段とを備えたことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記スタンバイ期間は、前記転送クロックの停止期間であることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。

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