JP3703712B2 - Image sensor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直線上に配置された複数の光電変換素子を有するイメージセンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ファクシミリ、コピー機、ハンドスキャナ等に用いられる密着型イメージセンサは、直線上に配置された複数の光電変換素子を有し、各光電変換素子からの出力信号を、各素子にそれぞれ接続されたスイッチをシフトレジスタによって閉じることにより順次取り出して、画像情報を時系列の電気信号に変換するものである。
図8は、従来の画像読みとり装置の構成を示す概略図である。
図8において、1はイメージセンサユニット、2はイメージセンサユニット1の光電変換素子回路ICで、このICの変換素子列は、例えば1mmあたり8個、すなわちA4版の原稿用紙に対しては全体で1728個の光電変換素子から構成されている。3はイメージセンサユニット1によって読み取られる原稿、4はイメージセンサユニット1と原稿3との間で、原稿の像が光電変換素子に結ぶように配置されたセルフォックレンズアレイ、5はセルフォックレンズアレイ4の両側に配置された発光ダイオード列で、この発光ダイオード列5の光で原稿3が照射される。光電変換素子回路IC2には、IC化されたシフトレジスタ、アナログスイッチ及び信号増幅回路が配置されている。
【0003】
このイメージセンサユニット1を駆動するための基本回路とタイミングチャートを各々図9、図10に示す。
図9は、従来のイメージセンサを駆動する基本回路を示す図である。
図9において、6は128個の光電変換素子であり、順に番号が付され、薄膜のフォトダイオードあるいは光導電薄膜によって構成される。図には示していないが、各々の光電変換素子6は、共通電極を持っており、接地されるか、適当なバイアス電圧が印加されている。7はアナログスイッチ、8は出力信号線であるSIG端子、9はシフトレジスタ、10はシフトレジスタ9のスタート信号が入力されるSI端子である。11はクロックが入力されるCLK端子、12はシフトレジスタ9のエンド信号が出力されるSO端子である。
図9の光電変換素子6は、1対1でアナログスイッチ7のゲートに電圧を印加することにより、出力信号線であるSIG端子8に導通する。各アナログスイッチ7のゲートは、シフトレジスタ(図の場合は128段)9の各段に接続され、シフトレジスタ9からの信号により、アナログスイッチ7を開閉する。
【0004】
図10は、図9の回路のタイミングチャートである。
次に、動作について説明する。
図10に示すようにシフトレジスタ9のSI端子10にスタート信号が入力されると、シフトレジスタ9が動作を始め、CLK端子11に入力されるクロックパルスに従って、順次第1ゲート、第2ゲートを閉じていく。第128ゲートが閉じられると同時にエンド信号がSO端子12に出力される。SO端子12と、次の光電変換素子回路IC2のSI端子10とを接続しておけば、順次光電変換素子6のゲート7を開閉することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図11は、従来のイメージセンサの解像度切替回路を示す図である。
図11において、6〜12は図9におけるものと同一のものである。13は解像度切替信号が入力される解像度切替端子である。14はシフトレジスタ9の前段に配置されたセレクタであり、SI端子10と解像度切替端子13に接続されている。なお、シフトレジスタは、8ドット/mmのシフトレジスタ9aと、4ドット/mmのシフトレジスタ9bから構成されている。
イメージセンサの解像度を、例えば図9のような8ドット/mmから4ドット/mmに変換する場合は、図11のようにシフトレジスタ前にセレクタ14を設け、SI端子10にスタート信号が入力されると、セレクタ14に入力される解像度切替端子13の論理により、8ドット/mmのシフトレジスタ9aまたは4ドット/mmのシフトレジスタ9bのどちらかのシフトレジスタに、SI信号が入力され、解像度の切替が可能となる。
【0006】
図11のような回路では、シフトレジスタ9aの他に、シフトレジスタ9bを備えなければならず、シフトレジスタ回路が多くなってしまう。それ以上の低解像度化に対しては、例えば2ドット/mmの解像度については、4ドット/mmのシフトレジスタ9bの半分のシフトレジスタを、もう一段設けなければならず、より付属回路が複雑になったり、光電変換素子回路IC2の規模が、より大きくなる。
【0007】
また、図11のような、シフトレジスタ9bを追加するような低解像度化では、部分的に解像度を高くしたり、部分的に解像度を低くする動作は、同じ光電変換素子回路IC2上ではできない。
【0008】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、シフトレジスタの数を増やすことなく、解像度を自在に切り替えることができるイメージセンサを得ることを目的にしている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係るイメージセンサは、直線状に配置され、光信号を電気信号に変換する複数の光電変換素子、これらの光電変換素子の出力を選択するよう光電変換素子にそれぞれ対応して配置された複数のアナログスイッチ、クロックに同期して所定の順序で動作し、それぞれがアナログスイッチのゲートに制御信号を出力する複数のシフトレジスタ、隣接するシフトレジスタ間にそれぞれ配置され、解像度の切替えを指示する解像度切替信号に応じてシフトレジスタ間の接続を変更する複数のセレクタを備え、
セレクタは、解像度切替信号が入力される解像度切替端子と、順次後段のシフトレジスタの入力に結線され、解像度切替端子に入力される解像度切替信号に応じて切替えられる複数の出力ポートを有し、解像度切替信号の論理により、出力ポートを切り替えて、光電変換素子の出力を間引きし、解像度の切替えを行うものである。
【0010】
また、解像度切替信号は、2ビットで構成されているものである。
また、解像度切替信号は、Nビットで構成されているものである。
【0011】
さらに、解像度切替信号は、クロックに同期して論理が変更されるものである。
また、解像度切替信号の論理の変更は、光電変換素子に読み取られる原稿の一部分に対応するように行われるものである。
また、解像度切替信号は、一定周期で論理が変更されるものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
実施の形態1によるイメージセンサユニットの全体構成は、図8と同じである。
図1は、この発明の実施の形態1によるイメージセンサのセレクタを用いた解像度切替回路を示す図である。
図1において、6は128個の光電変換素子であり、順に番号が付され、薄膜のフォトダイオードあるいは光導電薄膜によって構成される。図には示していないが、各々の光電変換素子6は、共通電極を持っており、接地されるか、適当なバイアス電圧が印加されている。7は光電変換素子6の出力を制御するアナログスイッチ、8は出力信号線であるSIG端子、9は光電変換素子6に対応するように配置され、アナログスイッチ7のゲートに信号を出力するシフトレジスタ、10はシフトレジスタ9のスタート信号が入力されるSI端子である。11はクロックが入力されるCLK端子、12はシフトレジスタ9のエンド信号が出力されるSO端子である。13は2ビットの解像度切替信号が入力される解像度切替端子である。14はシフトレジスタ9の各段の間に配置されたセレクタであり、解像度切替端子13が接続されている。
【0013】
図1の回路の基本的な動作は、図9で述べたものと同じであり、光電変換素子6は、1対1でアナログスイッチ7のゲートに電圧を印加することにより、選択されて、出力信号線であるSIG端子8に導通する。各アナログスイッチ7のゲートは、シフトレジスタ(図の場合は128段)9の各段に接続され、シフトレジスタ9から所定の順序で与えられる信号により、アナログスイッチ7を開閉する。
図2は、この発明の実施の形態1によるイメージセンサのセレクタの論理を示す図である。
図2において、14はセレクタである。
図3は、この発明の実施の形態1によるイメージセンサのタイミングチャートである。
【0014】
次に、動作について説明する。
シフトレジスタ9の間には、セレクタ14が設けられており、そのセレクタ14の動作論理を、図2のとおりとすると、例えば光電変換素子6が8ドット/mmの解像度(Y0から出力)であり、その半分の4ドット/mmの出力を得たい場合、セレクタ14の解像度切替端子13の入力を、A[0:1]=1にすれば、光電変換素子6の出力を、図3に示されるタイミングチャートのように、第1、3、5・・・と1ドットを間引いて出力(Y1から出力)することが可能となる。
また、解像度を8ドット/mmの1/3である2.67ドット/mmとしたい場合は、セレクタ14の解像度切替端子13の入力を、A[0:1]=2にすればよく(Y2から出力)、また解像度を8ドット/mmの1/4である2ドット/mmにしたい場合は、A[0:1]=3にする(Y3から出力)ことで、画像の解像度を変更することが可能となる。
【0015】
実施の形態1によれば、シフトレジスタを増やすことなく、自在に解像度の切り替えが可能となる。
【0016】
実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2によるイメージセンサのタイミングチャートである。
図5は、この発明の実施の形態2によるイメージセンサの原稿内の高解像度部を示す図である。
図5において、3は原稿、15は高解像度領域、16は低解像度領域である。
【0017】
図1のような回路において、実施の形態1のような使用方法だけでなく、部分的に解像度を変更することも可能である。
その場合のタイミングチャートは、図4のように、セレクタ14の入力信号A1をクロックに同期させて論理を変更することによって、その際のシフトレジスタ9の間引き数(レジスタを飛ばす数)を変更することが可能となる。
それによって、例えば図5のように、読み取り原稿3に、高解像度読み取りが必要な高解像度領域15が部分的にあり、その他は低解像度である低解像度領域16でもよい場合など、図5の高画像度領域15の部分のみ、セレクタ14の解像度切替端子13を、入力信号A[0:1]=0に設定して高解像度を得て、その他はセレクタ14の解像度切替端子13を、入力信号A[0:1]=3に設定することで、部分的に高解像度な画像を得ることができる。
【0018】
実施の形態2によれば、部分的に高解像度の画像を読み取ることにより、画像全体を高解像度で読み取る場合より、原稿全体を早く読み取ることが可能となる。
【0019】
実施の形態3.
図6は、この発明の実施の形態3によるイメージセンサのタイミングチャートである。
図1のような回路構成において、セレクタ14を図6に示されるようなタイミングで、まずSI端子10(SI2)から信号を与えてやり、解像度切替端子13を、入力信号をA[0:1]=1とA[0:1]=2とに、クロックごとに切り替えて間引き数を変更すれば、出力ビットも第3、5、8、10、13(2ビット飛ばし、1ビット飛ばし、2ビット・・・)のように、変則的な出力ビットを得ることができる。これによって、光電変換素子6が、例えば8ドット/mmとすると、擬似的に3.2ドット/mm(8÷5×2ドット/mm)の解像度を得ることができ、より多くの解像度に対応できるようになる。
なお、上述では、クロック毎に解像度切替信号の論理を切替える場合について説明したが、一定周期で解像度切替信号を切替えれば、擬似的な解像度を形成することができる。
【0020】
実施の形態3によれば、一定周期ごとに、解像度を切り替えることにより、擬似的な解像度を得ることができ、より多くの解像度に対応することができる。
【0021】
実施の形態4.
実施の形態1〜3においては、セレクタ14の解像度切替端子13への入力を2ビットの場合で説明を行ったが、それ以上のビット数であっても何ら支障はない。
図7のように3ビットにすれば、7個のビットを間引く(飛ばす)ことが可能となる。例えば光電変換素子6が8ドット/mmとすると、最小1ドット/mmまで更に低解像度化が可能となり、より多くの解像度について対応できるようになる。
【0022】
実施の形態4によれば、解像度切替端子への入力ビット数を増やすことにより、より多くの解像度に対応することができる。
【0023】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
直線状に配置され、光信号を電気信号に変換する複数の光電変換素子、これらの光電変換素子の出力を選択するよう光電変換素子にそれぞれ対応して配置された複数のアナログスイッチ、クロックに同期して所定の順序で動作し、それぞれがアナログスイッチのゲートに制御信号を出力する複数のシフトレジスタ、隣接するシフトレジスタ間にそれぞれ配置され、解像度の切替えを指示する解像度切替信号に応じてシフトレジスタ間の接続を変更する複数のセレクタを備え、
セレクタは、解像度切替信号が入力される解像度切替端子と、順次後段のシフトレジスタの入力に結線され、解像度切替端子に入力される解像度切替信号に応じて切替えられる複数の出力ポートを有し、解像度切替信号の論理により、出力ポートを切り替えて、光電変換素子の出力を間引きし、解像度の切替えを行うので、新たにシフトレジスタを設けることなく、解像度の切り替えを自在に行うことができる。
【0024】
また、解像度切替信号は、2ビットで構成されているので、4種類の解像度の切替えが可能である。
また、解像度切替信号は、Nビットで構成されているので、多種類の解像度の切替えが可能である。
【0025】
さらに、解像度切替信号は、クロックに同期して論理が変更されるので、クロックに同期して解像度を切替えることができる。
また、解像度切替信号の論理の変更は、光電変換素子に読み取られる原稿の一部分に対応するように行われるので、部分的に高解像度の原稿に対応することができる。
【0026】
また、解像度切替信号は、一定周期で論理が変更されるので、解像度を擬似的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1によるイメージセンサのセレクタを用いた解像度切替回路を示す図である。
【図2】 この発明の実施の形態1によるイメージセンサのセレクタの論理を示す図である。
【図3】 この発明の実施の形態1によるイメージセンサのタイミングチャートである。
【図4】 この発明の実施の形態2によるイメージセンサのタイミングチャートである。
【図5】 この発明の実施の形態2によるイメージセンサの原稿内の高解像度部を示す図である。
【図6】 この発明の実施の形態3によるイメージセンサのタイミングチャートである。
【図7】 この発明の実施の形態4によるイメージセンサのセレクタの論理を示す図である。
【図8】 従来の画像読みとり装置の構成を示す概略図である。
【図9】 従来のイメージセンサを駆動する基本回路を示す図である。
【図10】 図9の回路のタイミングチャートである。
【図11】 従来のイメージセンサの解像度切替回路を示す図である。
【符号の説明】
1 センサユニット、2 光電変換素子回路IC、3 原稿、
4 セルフォックレンズアレイ、5 発光ダイオード列、
6 光電変換素子、7 アナログスイッチ、8 SIG端子、
9 シフトレジスタ、10 SI端子、11 CLK端子、
12 SO端子、13 解像度切替端子、14 セレクタ、
15 高解像度領域、16 低解像度領域。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image sensor having a plurality of photoelectric conversion elements arranged on a straight line.
[0002]
[Prior art]
A contact image sensor used for facsimiles, copiers, hand scanners, and the like has a plurality of photoelectric conversion elements arranged on a straight line, and a switch in which an output signal from each photoelectric conversion element is connected to each element. Are sequentially taken out by closing them with a shift register, and the image information is converted into a time-series electrical signal.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional image reading apparatus.
In FIG. 8, 1 is an image sensor unit, 2 is a photoelectric conversion element circuit IC of the
[0003]
A basic circuit and a timing chart for driving the
FIG. 9 is a diagram showing a basic circuit for driving a conventional image sensor.
In FIG. 9,
The
[0004]
FIG. 10 is a timing chart of the circuit of FIG.
Next, the operation will be described.
As shown in FIG. 10, when a start signal is input to the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 11 is a diagram showing a resolution switching circuit of a conventional image sensor.
11, 6 to 12 are the same as those in FIG.
For example, when converting the resolution of the image sensor from 8 dots / mm as shown in FIG. 9 to 4 dots / mm, a
[0006]
In the circuit as shown in FIG. 11, a shift register 9b must be provided in addition to the shift register 9a, and the number of shift register circuits increases. For lower resolutions, for example, for a resolution of 2 dots / mm, another half of the shift register 9b of 4 dots / mm must be provided, and the attached circuit becomes more complicated. The scale of the photoelectric conversion element circuit IC2 becomes larger.
[0007]
Further, in the case of lowering the resolution by adding the shift register 9b as shown in FIG. 11, the operation of partially increasing the resolution or partially decreasing the resolution cannot be performed on the same photoelectric conversion element circuit IC2.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an image sensor capable of freely switching the resolution without increasing the number of shift registers.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Image sensor according to
The selector has a resolution switching terminal to which a resolution switching signal is input, and a plurality of output ports that are sequentially connected to the input of the subsequent shift register and are switched according to the resolution switching signal input to the resolution switching terminal. According to the logic of the switching signal, the output port is switched, the output of the photoelectric conversion element is thinned out, and the resolution is switched .
[0010]
The resolution switching signal is composed of 2 bits.
The resolution switching signal is composed of N bits.
[0011]
Furthermore, the logic of the resolution switching signal is changed in synchronization with the clock.
The logic of the resolution switching signal is changed so as to correspond to a part of the document read by the photoelectric conversion element.
Further, the logic of the resolution switching signal is changed at a constant cycle.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The overall configuration of the image sensor unit according to the first embodiment is the same as FIG.
1 is a diagram showing a resolution switching circuit using a selector of an image sensor according to
In FIG. 1,
[0013]
The basic operation of the circuit of FIG. 1 is the same as that described with reference to FIG. 9. The
FIG. 2 is a diagram showing the logic of the selector of the image sensor according to
In FIG. 2, 14 is a selector.
FIG. 3 is a timing chart of the image sensor according to the first embodiment of the present invention.
[0014]
Next, the operation will be described.
A
If the resolution is to be 2.67 dots / mm, which is 1/3 of 8 dots / mm, the input of the
[0015]
According to the first embodiment, the resolution can be switched freely without increasing the number of shift registers.
[0016]
FIG. 4 is a timing chart of the image sensor according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a high resolution portion in the document of the image sensor according to the second embodiment of the present invention.
In FIG. 5, 3 is a document, 15 is a high resolution area, and 16 is a low resolution area.
[0017]
In the circuit as shown in FIG. 1, not only the usage method as in the first embodiment but also the resolution can be partially changed.
In the timing chart in this case, as shown in FIG. 4, by changing the logic by synchronizing the input signal A1 of the
Accordingly, for example, as shown in FIG. 5, the high-
[0018]
According to the second embodiment, by partially reading a high-resolution image, it is possible to read the entire original faster than when reading the entire image at a high resolution.
[0019]
FIG. 6 is a timing chart of the image sensor according to the third embodiment of the present invention.
In the circuit configuration as shown in FIG. 1, the
In the above description, the case where the logic of the resolution switching signal is switched for each clock has been described. However, if the resolution switching signal is switched at a constant period, a pseudo resolution can be formed.
[0020]
According to the third embodiment, it is possible to obtain a pseudo resolution by switching the resolution at regular intervals, and it is possible to deal with more resolutions.
[0021]
In the first to third embodiments, the case where the input to the
If 3 bits are used as shown in FIG. 7, seven bits can be thinned out. For example, if the
[0022]
According to the fourth embodiment, it is possible to deal with more resolutions by increasing the number of input bits to the resolution switching terminal.
[0023]
【The invention's effect】
Since this invention is comprised as mentioned above, there exists an effect as shown below.
Are placed in a straight line, a plurality of photoelectric conversion elements for converting an optical signal into an electric signal, the plurality of analog switches disposed to correspond to the photoelectric conversion element to select the output of the photoelectric conversion element, the clock synchronously operated in a predetermined sequence, each respectively disposed a plurality of shift register for outputting a control signal to the gate of the analog switch, between adjacent contact shift register, shifting in accordance with the resolution switching signal for instructing the switching of the resolution It has multiple selectors that change the connection between registers ,
The selector has a resolution switching terminal to which a resolution switching signal is input, and a plurality of output ports that are sequentially connected to the input of the subsequent shift register and are switched according to the resolution switching signal input to the resolution switching terminal. According to the logic of the switching signal, the output port is switched, the output of the photoelectric conversion element is thinned out, and the resolution is switched. Therefore, the resolution can be switched freely without newly providing a shift register.
[0024]
Also, since the resolution switching signal is composed of 2 bits, it is possible to switch between four types of resolutions.
Further, since the resolution switching signal is composed of N bits, it is possible to switch between various types of resolutions.
[0025]
Furthermore, since the logic of the resolution switching signal is changed in synchronization with the clock, the resolution can be switched in synchronization with the clock.
Further, since the logic of the resolution switching signal is changed so as to correspond to a part of the document read by the photoelectric conversion element, it can partially correspond to the high-resolution document.
[0026]
Further, since the logic of the resolution switching signal is changed at a constant cycle, the resolution can be formed in a pseudo manner.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a resolution switching circuit using a selector of an image sensor according to
FIG. 2 is a diagram showing logic of a selector of an image sensor according to
FIG. 3 is a timing chart of the image sensor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a timing chart of an image sensor according to
FIG. 5 is a diagram showing a high resolution portion in an original of an image sensor according to
FIG. 6 is a timing chart of the image sensor according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the logic of a selector of an image sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of a conventional image reading apparatus.
FIG. 9 is a diagram showing a basic circuit for driving a conventional image sensor.
FIG. 10 is a timing chart of the circuit of FIG.
FIG. 11 is a diagram illustrating a resolution switching circuit of a conventional image sensor.
[Explanation of symbols]
1 sensor unit, 2 photoelectric conversion element circuit IC, 3 manuscript,
4 Selfoc lens array, 5 LED array,
6 photoelectric conversion elements, 7 analog switches, 8 SIG terminals,
9 Shift register, 10 SI terminal, 11 CLK terminal,
12 SO terminal, 13 resolution switching terminal, 14 selector,
15 High resolution area, 16 Low resolution area.
Claims (1)
上記セレクタは、上記解像度切替信号が入力される解像度切替端子と、順次後段のシフトレジスタの入力に結線され、上記解像度切替端子に入力される解像度切替信号に応じて切替えられる複数の出力ポートを有し、解像度切替信号の論理により、上記出力ポートを切り替えて、上記光電変換素子の出力を間引きし、解像度の切替えを行うことを特徴とするイメージセンサ。Are placed in a straight line, a plurality of photoelectric conversion elements for converting an optical signal into an electric signal, the plurality of analog switches disposed to correspond to the photoelectric conversion element so as to select the output of the photoelectric conversion element, the clock in synchronization with the work in a predetermined order, each respectively disposed between a plurality of shift registers, adjacent contact shift register for outputting a control signal to the gate of the analog switch, depending on the resolution switching signal for instructing the switching of the resolution With multiple selectors to change the connection between shift registers ,
The selector has a resolution switching terminal to which the resolution switching signal is input and a plurality of output ports that are sequentially connected to the input of the subsequent shift register and switched according to the resolution switching signal input to the resolution switching terminal. An image sensor , wherein the output port is switched according to the logic of a resolution switching signal, the output of the photoelectric conversion element is thinned out, and the resolution is switched .
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