JP3840130B2 - ラインセンサ及びそれを用いた画像読取装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はラインセンサ及びそれを用いた画像読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は画像読み取り装置の構成例である。
【０００３】
１０１は原稿給送装置であり、次のように構成されるものである。
【０００４】
１０２は原稿で、１０３は原稿１０２を載置する原稿トレイである。
１０４，１０５はそれぞれ原稿給紙ローラーと分離パッドである。原稿給紙ローラー１０４と分離パッド１０５は対に構成されており、原稿トレイ１０３に載置された原稿１０２を１枚づつ分離、給紙するものである。
【０００５】
１０６は中間ローラー対であり、原稿給紙ローラー１０４と分離パッド１０５で分離された原稿１０３を装置内部に送るためのものである。
【０００６】
１０８，１０９，１１０はそれぞれ大ローラー、第一従動ローラー、第二従動ローラーであり、原稿１０３を大ローラー１０８を回す形で流し読みガラス１１２と原稿ガイド板１０７の間に送るために機能するものである。
【０００７】
１１７は流し読みガラス１１２に対向して設けられた原稿ガイド板で原稿１０３を流し読みガラス１１２に密着されるためのものである。
【０００８】
１１８，１１１はそれぞれジャンプ台と、大ローラー８の第三従動ローラーで、流し読みガラス１１２上部を通過した原稿１０３を再び大ローラー１０８側に引き込むためのものである。
【０００９】
１０７は排紙ローラーで、原稿給送装置１０１から原稿１０３を排出するために機能する。
【００１０】
１１９は原稿読み取り装置であり、次のように構成される。
【００１１】
１１３は露光部であり、露光部１１３には原稿１０３を照射するためのランプと反射笠と第一ミラーが搭載されている。１１４はミラーユニットであり、第二、第三ミラーが搭載されている。１１５は光学レンズ、１１６はＣＣＤラインセンサである。１２３はプラテンガラスであり、プラテンガラス１２３上に置かれた原稿の読み取りは露光部１１３とミラーユニット１１４が２：１の速度で移動走査することで行われる。
【００１２】
１１２は流し読みガラスで、原稿給送装置１０１によって原稿１０３が流し読みガラス１１２上を通過することによって画像読み取りが行われる。この際、露光部１１３、ミラーユニット１１４は図１に示す位置に固定されている。１２２は白色基準板で、シェーディング補正の基準として用いられるものである。
【００１３】
原稿読み取り装置１１９に使用されているＣＣＤラインセンサ１１６の構造を図２に示す。
【００１４】
図２のＣＣＤラインセンサは受光素子に蓄積された信号電荷を奇数、偶数画素に分けて読み出すタイプのものである。
【００１５】
２００は上述のＣＣＤラインセンサであり、２０１はフォトダイオードが一次元状に並べられた受光部である。なお、モノクロ用ラインセンサは前記受光部が一本で、カラー用のラインセンサではＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタを塗布、または染色した３本の受光部をもつ３ラインセンサが使用される。ここでは、説明を簡略にするため、受光部が一本のモノクロ用ラインセンサについて説明する。
【００１６】
ＣＣＤラインセンサ２００はＡ４縦の原稿を６００ｄｐｉの解像度で読み取るよう、７５００のフォトダイオードから構成されている。
【００１７】
２０２、２０３はシフトゲート（以下ＳＨゲート）であり、受光部２０１にて受光・蓄積された信号電荷を読み出す（垂直転送）ものである。ＳＨゲート２０２、２０３は受光部２０１の両側に１画素おきに設けられており、ＳＨゲート２０２は受光部２０１奇数番目の信号電荷の転送、２０３は偶数番目の信号電荷の転送にするように機能する。
【００１８】
２０４、２０５は信号電荷を出力端子方向に水平転送する転送レジスタであり、ＳＨゲート２０２、２０３によりシフトされた奇数、偶数番目の信号電荷を出力端子方向にそれぞれ転送するものである。
【００１９】
ＳＨゲート２０２、２０３はＳＨゲートを操作するためのシフトパルス（以下ＳＨパルス）により制御され、ＳＨパルスは端子２０６に入力される。転送レジスタ２０４、２０５は端子２０７，２０８から入力される２相のクロックパルスφ１、φ２により駆動される。
【００２０】
２０９、２１０は転送レジスタ２０４、２０５により転送された信号電荷を受け取り、次段の出力アンプ部へ転送するためのゲートであり、端子２１１に入力されるφＢパルスにより駆動される。
【００２１】
２１２，２１３は最終ゲート２０９、２１０からの信号電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部である。電荷電圧変換部２１２、２１３には信号電荷を電圧に変換するコンデンサ基準電位にリセットする機能を有しており、端子２１４より入力されるリセットパルス（以下ＲＳパルス）により動作するようになっている。
【００２２】
２１５，２１６は信号出力端子であり、それぞれ奇数画素、偶数画素の信号が電圧信号として出力される。
【００２３】
図３にＣＣＤラインセンサ２００の駆動パルスのタイムチャートを示す。
【００２４】
ＣＣＤラインセンサ２００の駆動は、フォトダイオード２０１から転送レジスタ２０４，２０５まで信号電荷を垂直転送する期間（ＴＶ）と転送レジスタ２０４，２０５にて信号電荷を水平転送するための期間（ＴＨ）から構成される。
【００２５】
垂直転送期間（ＴＶ）はｔ１からｔ４のタイミングで構成される。
・ｔ１ではフォトダイオード２０１からの信号電荷を受け取るべく転送レジスタ２０４、２０５のφ１ゲートＯＮしておく。
・ｔ２、ｔ３にてＳＨパルスを入力することによりフォトダイオード２０１に蓄積されていた信号電荷を転送レジスタ２０４、２０５のφ１ゲートに垂直転送する。
・ｔ４にて、ＳＨパルスをＯＦＦすることによりＳＨゲートを閉じ、フォトダイオード２０１からの電荷読み出しを完了するとともに、次ラインの受光蓄積に入る。
【００２６】
水平転送期間（ＴＶ）はｔ５、ｔ６の繰り返しで構成される。ｔ５、ｔ６の繰り返し周期ＴＣは転送レジスタ２０４、２０５の１画素分の転送周期に相当している。
【００２７】
本例のラインセンサでは受光部２０１にて蓄積された電荷を奇数、偶数画素に分割して読み出す構成であり、転送レジスタ２０４，２０５の転送段数は受光部画素数７５００の半分で済む（７５００画素／２＝３７５０画素分）。
【００２８】
上記垂直転送期間（ＴＶ）と水平転送期間（ＴＨ）の和が蓄積時間（ＴＩＮＴ）となり、この時間で原稿を１ラインずつ読み取るべく駆動されるようになっている。
【００２９】
上記構成において流し読みを行った場合の動作について説明する。
【００３０】
いま、読み取りの解像度が主・副走査ともに６００ｄｐｉ、原稿搬送速度１１２ｍｍ／ｓｅｃとすると、等倍（１００％）読み取りを行う場合、ＣＣＤラインセンサ１１６の蓄積時間は、次式で算出される。
【００３１】
【数１】
【００３２】
ＣＣＤラインセンサの駆動周波数は以下のように計算される。ここで、本例では受光部２０１から信号電荷を転送レジスタ２０４、２０５へ読み出すのに必要な時間を２ｕｓｅｃ（ｔ１〜ｔ４：各０．５ｕｓｅｃ）とする。また、簡略化のためＣＣＤの構成画素は有効部分３７５０画素のみるとする
【００３３】
【数２】
【００３４】
ＣＣＤラインセンサの蓄積時間、駆動周波数は等倍読み取り時の原稿搬送速度がにより決定され、これら値は読み取りシステム固有の値として設定される。
【００３５】
上記設定でのＡ４サイズ原稿の１分間あたりの読み取り生産性は、原稿の給紙間隔０．１ｓｅｃとすると次式で求められる。
【００３６】
【数３】
【００３７】
次に変倍読み取り時（５０％読み取り時）の設定について説明する。
【００３８】
変倍読み取りはＣＣＤラインセンサの蓄積時間、駆動周波数を等倍時の設定のまま、原稿給送装置１の搬送速度を変更することにより行われる場合が多い。原稿搬送速度を上記例の２倍（２２４ｍｍ／ｓｅｃ）とした場合、副走査の解像度は３００ｄｐｉとなり、副走査方向のみ５０％の画像が得られる。
【００３９】
主走査の解像度は６００ｄｐｉのままなので、図示しない画像処理回路により間引きや合成等の処理により解像度変換が行われ５０％の変倍処理が行われる。この場合のＡ４縦原稿の生産性は次のようになる。
【００４０】
【数４】
【００４１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例による画像読み取り装置では原稿給送速度による副走査のみの解像度変換による変倍処理を行うため、主走査、副走査の読み取り解像度が異なるという問題がある。また、生産性、副走査解像度が原稿給送速度に対して一律に設定されるため、生産性、副走査解像度を独立に設定出来ないという問題があった。
【００４２】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、用途に応じて複数の生産性と読み取り解像度を提供する画像読み取り装置を実現することにあり、読み取り解像度を可変可能なＣＣＤラインセンサと、画像読み取り装置の制御方法を提案するものである。
【００４３】
具体的には、光電変換素子を直線上に配置した受光部と、前記受光部に蓄積された電荷を読み出すためのＳＨゲートと、前記ＳＨゲートにより読み出された電荷を転送する転送レジスタを有するラインセンサにおいて、前記受光部の隣接する２画素ごとに前記ＳＨゲートが受光部を挟んで交互に設けられており、また、上記ラインセンサにおいて、前記受光部の隣接する２画素に蓄積された電荷を合成して読み出し、転送レジスタにて転送するようにした。
【００４４】
【発明の実施の形態】
図４は本発明による解像度可変ＣＣＤラインセンサの構造図である。
【００４５】
４０１は直線状に配列された７５００画素分のフォトダイオード列である。
【００４６】
フォトダイオード列３０１の両側には信号電荷を読み出すためのＳＨゲートが２本（４０２，４０３）用意されている。
【００４７】
ＳＨゲート４０２，４０３は奇数番目のフォトダイオードから信号電荷を読み出すためのＳＨ１ゲート、偶数番目から読み出すＳＨ２ゲートで構成されている。
【００４８】
また、ＳＨ１ゲート、およびＳＨ２ゲートはフォトダイオード列４０１に対して交互に配置されており、フォトダイオードの隣接する２画素おきに配置されるような構成になっている。
【００４９】
ＳＨ１ゲート、ＳＨ２ゲートはそれぞれ独立して動作させることが可能であり、端子４０６，４０７からのＳＨ１パルス、ＳＨ２パルスによってフォトダイオード列４０１からの信号電荷読みだしが制御できるようになっている。
【００５０】
４０４は第１の転送レジスタ，４０５は第２の転送レジスタである。
【００５１】
転送レジスタ４０４、４０５は端子４０８，４０９，４１０，４１１から入力されるφ１、φ２、φ３、φ４の４本のクロック信号により駆動され、ＳＨ１ゲート、ＳＨ２ゲートにより読み出された信号電荷を出力方向に水平転送する。
【００５２】
４１３，４１４はそれぞれ第１、第２の転送レジスタ４０４，４０５にて転送された信号電荷を受け、次段の出力アンプ部へ転送するための最終ゲートであり、端子４１５に入力されるφＢパルスにより駆動される。
【００５３】
４１６、４１７は最終ゲート４１３，４１４からの信号電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部である。電荷電圧変換部４１６，４１７は端子４１８より入力されるリセットパルス（以下ＲＳパルス）により、信号を基準電位にリセットするための機能を有している。
【００５４】
電荷から電圧に変換された信号は出力端子４１９、４２０からそれぞれ出力される。
【００５５】
次に上記ＣＣＤラインセンサ４００の動作について次に説明する。
【００５６】
図５はＣＣＤラインセンサ４００を６００ｄｐｉの解像度で駆動する場合のタイミングチャートであり、また、図６はそのときの信号電荷の移動を模式的に示したものである。
【００５７】
図５のタイミングチャートにおいて、垂直転送期間（ＴＶ）はｔ１からｔ９のタイミングで構成され、水平転送期間（ＴＨ）はｔ１０、ｔ１１の繰り返しで構成される。繰り返し周期ＴＣは転送レジスタ４０４、４０５の１画素分の転送周期に相当する。
【００５８】
図６は（１）〜（６）の合計６つの図で構成されており、各図において▲１▼から▲８▼で示してあるものがフォトダイオードにて発生した信号電荷を表している。
【００５９】
以下、図５と図６のタイミングを対応させて動作を説明する。
【００６０】
図６（１）…図５−ｔ１での信号電荷の状態を示す。
【００６１】
フォトダイオード３０１には直前の蓄積期間にて信号電荷▲１▼〜▲８▼が生じている。
【００６２】
フォトダイオード３０１からの電荷読み出し準備としてφ１ゲートがＯＮしているが、このときＳＨ１ゲートがＯＦＦ状態のため電荷の移動はない。
【００６３】
図６（２）…図５−ｔ２〜ｔ３においてＳＨ１ゲートがＯＮしたときの信号電荷の移動状態である。
【００６４】
ＳＨ１ゲートがＯＮするとフォトダイオード３０１に蓄積された信号電荷▲１▼〜▲８▼のうち、ＳＨ１ゲートに対応した奇数番目の信号電荷▲１▼，▲３▼，▲５▼，▲７▼が転送レジスタのφ１ゲートに転送される。具体的には、信号電荷▲１▼，▲５▼はフォトダイオード３０１下方に位置するＳＨ１ゲートにより転送レジスタ３０５のφ１ゲートに転送され、また、信号電荷▲３▼，▲７▼はフォトダイオード３０１上方に位置する転送レジスタ３０４のφ１ゲートに転送される。
【００６５】
図６（３）…図５−ｔ４，ｔ５においてφ１ゲートがＯＦＦ、φ４ゲートがＯＮしたときの信号電荷の状態である。
【００６６】
φ１ゲートがＯＦＦし、φ４ゲートがＯＮするので、転送レジスタ３０５においては信号電荷▲１▼，▲５▼はφ１ゲートからφ４ゲートに転送される。転送レジスタ３０４においても同様に、信号電荷▲３▼，▲７▼がφ１ゲートからφ４ゲートに転送される。
【００６７】
図６（４）…図６−ｔ６〜ｔ７において、φ２ゲートがＯＮしており、次いでＳＨ２ゲートをＯＮしたときの信号電荷の移動状態である。
【００６８】
ＳＨ２ゲートをＯＮすることにより、フォトダイオード３０１にある偶数番目の信号電荷▲２▼，▲４▼，▲６▼，▲８▼が転送レジスタに転送される。
【００６９】
信号電荷▲２▼，▲６▼はフォトダイオード３０１下方に位置するＳＨ２ゲートにより転送レジスタ３０５のφ２ゲートに転送され、信号電荷▲４▼，▲８▼はフォトダイオード３０１上方に位置する転送レジスタ３０４のφ２ゲートに転送される。
【００７０】
図６−ｔ８にて、ＳＨ２ゲートをＯＦＦすることにより、フォトダイオード３０１に蓄積されていたすべての信号電荷の転送レジスタ３０４、３０５への垂直転送が完了したことになる。
【００７１】
図６（５）…図５−ｔ９ににおいて、φ２、φ４ゲートがＯＦＦし、φ１，φ３ゲートがＯＮした場合の信号電荷の移動を示す。
【００７２】
φ２、φ４ゲートにあった信号電荷▲１▼〜▲８▼はそれぞれ隣接するφ１ゲート、φ３ゲートへそれぞれ水平転送される。
【００７３】
ここで、φ１〜φ４ゲートにはあらかじめ電位障壁が形成されており、転送レジスタでの電荷転送は出力端子方向の一方向にしか行われないようになっているので、信号電荷の逆流は生じない。
【００７４】
図６（６）…図６−ｔ１０
図６（６）…図６−ｔ１１において、φ１、φ３ゲートがＯＦＦし、φ２，φ４ゲートがＯＮした場合の信号電荷の移動を示す。
【００７５】
φ１ゲート、φ３ゲートにあった信号電荷▲１▼〜▲８▼はそれぞれ隣接するφ２ゲート、４ゲートへの水平転送される。
【００７６】
このｔ１０，ｔ１１のサイクルを繰り返すことで信号電荷の水平転送が行われる。
【００７７】
本例のラインセンサはフォトダイオード列３０１に蓄積される信号電荷を２本の転送レジスタ４０４，４０５にて転送する構成をとっているため、上記水平転送はフォトダイオード列３０１の画素数７５００の半分である３７５０画素分だけ行えばよい。
【００７８】
したがって、本例では水平転送期間（ＴＨ’）は３７５０ｘＴＣとなる。
【００７９】
次に解像度可変型ＣＣＤラインセンサ４００を３００ｄｐｉで駆動する場合を説明する。
【００８０】
図７はＣＣＤラインセンサ３００を３００ｄｐｉの解像度で駆動する場合のタイミングチャートであり、また、図８はそのときの信号電荷の移動を模式的に示したものである。
【００８１】
図７のタイミングチャートにおいて、垂直転送期間（ＴＶ）はｔ１からｔ９のタイミングで構成され、水平転送期間（ＴＨ）はｔ１０、ｔ１１の繰り返しで構成される。繰り返し周期ＴＣは転送レジスタ４０４、４０５の１画素分の転送周期に相当する。
【００８２】
図６は（１）〜（６）の合計６つの図で構成されており、各図において▲１▼から▲８▼で示してあるものがフォトダイオードにて発生した信号電荷を表している。
【００８３】
図７のタイミングチャートにおいて、６００ｄｐｉのタイミングチャート同様に垂直転送期間（ＴＶ’）と水平転送期間（ＴＨ’）から構成され、その和が蓄積期間（Ｔｉｎｔ’）となる。垂直転送期間（ＴＶ’）はｔ１’からｔ８’のタイミングで構成され、水平転送期間（ＴＨ’）はｔ９〜、ｔ１２の繰り返しで構成される。繰り返し周期ＴＣは転送レジスタ４０４、４０５の１画素分の転送周期に相当する。
【００８４】
図８は（１）〜（８）の合計８つの図で構成されており、各図において▲１▼から▲８▼で示してあるものがフォトダイオードにて発生した信号電荷を表している。
【００８５】
以下、図７と図８のタイミングを対応させて動作を説明する。
【００８６】
図８（１）…図７−ｔ１’における信号電荷の状態を示す。
【００８７】
６００ｄｐｉの場合と同様、フォトダイオード列３０１の各画素に信号電荷が蓄積された状態である。フォトダイオード３０１の電荷読み出し準備としてφ２ゲートがＯＮしているが、このときＳＨ２ゲートがＯＦＦ状態のため電荷の移動はない。
【００８８】
図８（２）…図７−ｔ２’、ｔ３’においてＳＨ２ゲート３０３がＯＮしたときの信号電荷の移動状態である。
【００８９】
フォトダイオード３０１に蓄積された信号電荷▲１▼〜▲８▼のうち、ＳＨ２ゲートに対応した偶数番目の信号電荷▲２▼，▲４▼，▲６▼，▲８▼が転送レジスタのφ２ゲートに転送される。
【００９０】
信号電荷▲２▼，▲６▼はフォトダイオード３０１下方に位置するＳＨ２ゲートにより転送レジスタ３０５のφ２ゲートに転送され、信号電荷▲４▼，▲８▼はフォトダイオード３０１上方に位置する転送レジスタ３０４のφ２ゲートに転送される。
【００９１】
図８（３）…図７−ｔ４’、ｔ５’においてφ２ゲートがＯＦＦ、φ１ゲートがＯＮしたときの信号電荷の状態である。
【００９２】
転送レジスタ３０５においては信号電荷▲２▼▲６▼はφ２ゲートからφ１ゲートに転送され、また、転送レジスタ３０４においても同様に、信号電荷▲４▼▲８▼がφ２ゲートからφ１ゲートに転送される。
【００９３】
図８（４）…図７−ｔ６’、ｔ７’においてＳＨ１ゲート３０２がＯＮしたときの信号電荷の移動状態である。
【００９４】
ＳＨ２ゲートをＯＮすることにより、フォトダイオード３０１にある奇数番目の信号電荷▲１▼，▲３▼，▲５▼，▲７▼が転送レジスタのφ１ゲートに転送される。
【００９５】
信号電荷▲１▼，▲５▼はフォトダイオード３０１下方に位置するＳＨ１ゲートにより転送レジスタ３０５のφ１ゲートに転送され、信号電荷▲３▼，▲７▼はフォトダイオード３０１上方に位置する転送レジスタ３０４のφ１ゲートに転送される。
【００９６】
ここで、信号電荷▲２▼に着目すると、信号電荷▲２▼は転送レジスタ３０５のφ１ゲートにすでに存在しており、ＳＨ１ゲートをＯＮすることにより読み出された信号電荷▲１▼と混合され、混合電荷▲１▼▲２▼となる。同様に信号電荷▲６▼とＳＨ１ゲートにより読み出された信号電荷▲５▼が混合され、混合電荷▲５▼▲６▼となる。
【００９７】
転送レジスタ３０４では、φ１ゲートにすでに存在していた信号電荷▲４▼とＳＨ１ゲートをＯＮすることにより読み出された信号電荷▲３▼と混合され、混合電荷▲３▼▲４▼となる。同様にφ３ゲートの信号電荷▲８▼と読み出された信号電荷▲７▼が混合され、混合電荷▲７▼▲８▼となる。
【００９８】
ｔ８’にて、ＳＨ１ゲートをＯＦＦすることにより、フォトダイオード３０１に蓄積されていたすべての信号電荷の転送レジスタ３０４、３０５への垂直転送が完了したことになる。
【００９９】
図８（５）…図７−ｔ９’における電荷移動を示す。
【０１００】
φ１ゲートがＯＦＦし、φ４ゲートがＯＮすることにより、転送レジスタ３０４、３０５のφ１ゲートにある各合成電荷はそれぞれφ４ゲートに水平転送される。
【０１０１】
図８（６）…図７−ｔ１０’における電荷移動を示す。
【０１０２】
φ３ゲートがＯＮしており、φ４ゲートがＯＦＦするので、転送レジスタ３０４、３０５のφ４ゲートにある各合成電荷はそれぞれφ３ゲートに水平転送される。
【０１０３】
図８（７）…図７−ｔ１１’における電荷移動を示す。
【０１０４】
φ２ゲートがＯＮしており、φ３ゲートがＯＦＦするので、転送レジスタ３０４、３０５のφ３ゲートにある各合成電荷はそれぞれφ２ゲートに水平転送される。
【０１０５】
図８（８）…図７−ｔ１２’における電荷移動を示す。
【０１０６】
φ１ゲートがＯＮしており、φ２ゲートがＯＦＦするので、転送レジスタ３０４、３０５のφ２ゲートにある各合成電荷はそれぞれφ１ゲートに水平転送される。
【０１０７】
図８（５）〜（８）のサイクルが繰り返され、合成電荷の水平電荷転送が行われる。
【０１０８】
本例のラインセンサはフォトダイオード列３０１に蓄積される信号電荷を２本の転送レジスタ４０４，４０５にて転送する構成をとっているため、上記水平転送はフォトダイオード列３０１の画素数７５００の半分である３７５０画素分だけ行えばよい
以上説明したように３００ｄｐｉ読み取り駆動では、図８（４）にて隣接するフォトダイオード２画素にて蓄積された信号電荷の混合が行われる。そのため、７５００画素のフォトダイオード列４０１を３７５０画素のフォトダイオード列、すなわち、読み取り解像度３００ｄｐｉのラインセンサとして扱うことが可能である。
【０１０９】
そして、フォトダイオードにて蓄積された信号電荷を２本の転送レジスタ４０４，４０５にて転送する構成をとっているため、上記水平転送はフォトダイオード列３０１の画素数７５００の１／４である１８７５画素分だけ行えばよい。したがって、３００ｄｐｉ動作の場合の水平転送期間（ＴＨ’）は１８７５ｘＴＣ’となる。
【０１１０】
本実施例による読み取り解像度可変ラインセンサを使用した画像読み取り装置の読み取り生産性について述べる。
【０１１１】
等倍（１００％）読み取り動作において、原稿の搬送速度１１２ｍｍ／ｓｅｃ、紙間０．１ｓｅｃとすると、蓄積時間、駆動周波数、およびＡ４縦原稿の生産性は次のようになる。
【０１１２】
【数５】
【０１１３】
原稿搬送速度を上記の倍の２２４ｍｍ／ｓｅｃとし、副走査方向のみ３００ｄｐｉとしてＡ４縦原稿を読み取った場合の生産性は次のようになる。
【０１１４】
【数６】
【０１１５】
上記の等倍読み取り時のＣＣＤ駆動周波数を本例の画像読み取り装置の基準となる周波数とし、そのときの５０％変倍読み取り、すなわち原稿搬送速度お変更するとともに、ＣＣＤの読み取り解像度を３００ｐｄｉに設定した倍について述べる。
【０１１６】
ＣＣＤ駆動周波数を１０ＭＨｚとすると、１画素あたりの転送時間Ｔｃ’は１００ｎｓｅｃとなるから、水平転送時間ＴＨ’は次のように計算できる。
【０１１７】
ＴＨ’＝１８７Ｓ画素×Ｔｃ’＝１８７Ｓ画素×１００ｎｓｅｃ＝１８７．ｕｓｅｃ
蓄積時間Ｔｉｎｔ’は垂直転送時間Ｔｖ’＝４．０ｕｓｅｃ（ｔｌ〜ｔ８幅：各０．５ｕｓｅｃ）とすると
Ｔｉｎｔ’＝ＴＨ’＋Ｔｖ’＝１８７．５十４．０＝１９１．５ｕｓｅｃ
蓄積時間Ｔｉｎｔ’＝１９１．５ｕｓｅｃとした場合、原稿搬送速度は次式のように計算できる。
【０１１８】
【数７】
【０１１９】
このときのＡ４原稿の読み取り生産性は紙間０．１ｓｅｃとすると次のようになる。
【０１２０】
【数８】
【０１２１】
以上の結果をまとめると、表１のようになる。
【０１２２】
【表１】
【０１２３】
等倍読み取り時の生産性３０．４ｉｐｍとなる上記システムにおいて、原稿の搬送速度を変更して、副走査方向の読み取り解像度のみ変更した場合、その生産性は５７．８ｉｐｍであるが、本発明による解像度変更可能なラインセンサを使用し、主走査、副走査とも３００ｄｐｉの読み取りを行った場合の生産性は１０４．３ｉｐｍとなり、副走査方向のみ変更した場合と比較して２倍弱の生産性が得られる。
以上説明したように、本実施形態の解像度可変型ＣＣＤラインセンサには以下のような特徴がある。
・画素単位の読み出しを行う解像度６００ｄｐｉ読み取りの他に、駆動パルスの変更だけで隣接する２画素の電荷を混合して読み出すことにより、解像度３００ｄｐｉの読み取りを可能にする。
・水平転送クロックの周波数を変えることなく読み取り解像度を切りかえることが可能になる。
・３００ｄｐｉ読み取り時、水平転送期間を短縮出来る。
・水平転送期間の短縮により蓄積される電荷量が小さくなってしまうが、隣接画素の信号電荷を合成することにより十分な出力レベルが得られる。
【０１２４】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動パルスの変更だけで隣接する２画素の電荷を混合して読み出すことができる。また、水平転送クロックの周波数を変えることなく読み取り解像度を変えることが可能となり、水平転送期間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】原稿搬送装置を持つ画像読み取り装置。
【図２】従来のＣＣＤラインセンサの構造。
【図３】従来のＣＣＤラインセンサを駆動するパルスのタイムチャート。
【図４】本発明に係るＣＣＤラインセンサの構造図。
【図５】本発明に係るＣＣＤラインセンサにおいて１画素ごとに信号を読み出す場合の駆動パルスを示すタイミングチャート。
【図６−１】本発明に係るＣＣＤラインセンサにおいて１画素ごとに信号を読み出す場合の信号電荷の転送過程を示す図。
【図６−２】本発明に係るＣＣＤラインセンサにおいて１画素ごとに信号を読み出す場合の信号電荷の転送過程を示す図。
【図７】本発明に係るＣＣＤラインセンサにおいて隣接画素の信号電荷を合成して読み出す場合の信号電荷の転送過程を示す図。
【図８−１】本発明に係るＣＣＤラインセンサにおいて隣接画素の信号電荷を合成して読み出す場合の信号電荷の転送過程を示す図。
【図８−２】本発明に係るＣＣＤラインセンサにおいて隣接画素の信号電荷を合成して読み出す場合の信号電荷の転送過程を示す図。
【符号の説明】
４００ ＣＣＤラインセンサ
４０１ フォトダイオード列
４０２，４０３ シフトゲート
４０４，４０５ 電荷転送レジスタ
４０６，４０７、４０８，４０９，４１０，４１１，４１５，４１８ 駆動パルス入力端子
４１３，４１４ 最終段ゲート
４１６，４１７ 電荷電圧変換部
【発明の属する技術分野】
本発明はラインセンサ及びそれを用いた画像読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は画像読み取り装置の構成例である。
【０００３】
１０１は原稿給送装置であり、次のように構成されるものである。
【０００４】
１０２は原稿で、１０３は原稿１０２を載置する原稿トレイである。
１０４，１０５はそれぞれ原稿給紙ローラーと分離パッドである。原稿給紙ローラー１０４と分離パッド１０５は対に構成されており、原稿トレイ１０３に載置された原稿１０２を１枚づつ分離、給紙するものである。
【０００５】
１０６は中間ローラー対であり、原稿給紙ローラー１０４と分離パッド１０５で分離された原稿１０３を装置内部に送るためのものである。
【０００６】
１０８，１０９，１１０はそれぞれ大ローラー、第一従動ローラー、第二従動ローラーであり、原稿１０３を大ローラー１０８を回す形で流し読みガラス１１２と原稿ガイド板１０７の間に送るために機能するものである。
【０００７】
１１７は流し読みガラス１１２に対向して設けられた原稿ガイド板で原稿１０３を流し読みガラス１１２に密着されるためのものである。
【０００８】
１１８，１１１はそれぞれジャンプ台と、大ローラー８の第三従動ローラーで、流し読みガラス１１２上部を通過した原稿１０３を再び大ローラー１０８側に引き込むためのものである。
【０００９】
１０７は排紙ローラーで、原稿給送装置１０１から原稿１０３を排出するために機能する。
【００１０】
１１９は原稿読み取り装置であり、次のように構成される。
【００１１】
１１３は露光部であり、露光部１１３には原稿１０３を照射するためのランプと反射笠と第一ミラーが搭載されている。１１４はミラーユニットであり、第二、第三ミラーが搭載されている。１１５は光学レンズ、１１６はＣＣＤラインセンサである。１２３はプラテンガラスであり、プラテンガラス１２３上に置かれた原稿の読み取りは露光部１１３とミラーユニット１１４が２：１の速度で移動走査することで行われる。
【００１２】
１１２は流し読みガラスで、原稿給送装置１０１によって原稿１０３が流し読みガラス１１２上を通過することによって画像読み取りが行われる。この際、露光部１１３、ミラーユニット１１４は図１に示す位置に固定されている。１２２は白色基準板で、シェーディング補正の基準として用いられるものである。
【００１３】
原稿読み取り装置１１９に使用されているＣＣＤラインセンサ１１６の構造を図２に示す。
【００１４】
図２のＣＣＤラインセンサは受光素子に蓄積された信号電荷を奇数、偶数画素に分けて読み出すタイプのものである。
【００１５】
２００は上述のＣＣＤラインセンサであり、２０１はフォトダイオードが一次元状に並べられた受光部である。なお、モノクロ用ラインセンサは前記受光部が一本で、カラー用のラインセンサではＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタを塗布、または染色した３本の受光部をもつ３ラインセンサが使用される。ここでは、説明を簡略にするため、受光部が一本のモノクロ用ラインセンサについて説明する。
【００１６】
ＣＣＤラインセンサ２００はＡ４縦の原稿を６００ｄｐｉの解像度で読み取るよう、７５００のフォトダイオードから構成されている。
【００１７】
２０２、２０３はシフトゲート（以下ＳＨゲート）であり、受光部２０１にて受光・蓄積された信号電荷を読み出す（垂直転送）ものである。ＳＨゲート２０２、２０３は受光部２０１の両側に１画素おきに設けられており、ＳＨゲート２０２は受光部２０１奇数番目の信号電荷の転送、２０３は偶数番目の信号電荷の転送にするように機能する。
【００１８】
２０４、２０５は信号電荷を出力端子方向に水平転送する転送レジスタであり、ＳＨゲート２０２、２０３によりシフトされた奇数、偶数番目の信号電荷を出力端子方向にそれぞれ転送するものである。
【００１９】
ＳＨゲート２０２、２０３はＳＨゲートを操作するためのシフトパルス（以下ＳＨパルス）により制御され、ＳＨパルスは端子２０６に入力される。転送レジスタ２０４、２０５は端子２０７，２０８から入力される２相のクロックパルスφ１、φ２により駆動される。
【００２０】
２０９、２１０は転送レジスタ２０４、２０５により転送された信号電荷を受け取り、次段の出力アンプ部へ転送するためのゲートであり、端子２１１に入力されるφＢパルスにより駆動される。
【００２１】
２１２，２１３は最終ゲート２０９、２１０からの信号電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部である。電荷電圧変換部２１２、２１３には信号電荷を電圧に変換するコンデンサ基準電位にリセットする機能を有しており、端子２１４より入力されるリセットパルス（以下ＲＳパルス）により動作するようになっている。
【００２２】
２１５，２１６は信号出力端子であり、それぞれ奇数画素、偶数画素の信号が電圧信号として出力される。
【００２３】
図３にＣＣＤラインセンサ２００の駆動パルスのタイムチャートを示す。
【００２４】
ＣＣＤラインセンサ２００の駆動は、フォトダイオード２０１から転送レジスタ２０４，２０５まで信号電荷を垂直転送する期間（ＴＶ）と転送レジスタ２０４，２０５にて信号電荷を水平転送するための期間（ＴＨ）から構成される。
【００２５】
垂直転送期間（ＴＶ）はｔ１からｔ４のタイミングで構成される。
・ｔ１ではフォトダイオード２０１からの信号電荷を受け取るべく転送レジスタ２０４、２０５のφ１ゲートＯＮしておく。
・ｔ２、ｔ３にてＳＨパルスを入力することによりフォトダイオード２０１に蓄積されていた信号電荷を転送レジスタ２０４、２０５のφ１ゲートに垂直転送する。
・ｔ４にて、ＳＨパルスをＯＦＦすることによりＳＨゲートを閉じ、フォトダイオード２０１からの電荷読み出しを完了するとともに、次ラインの受光蓄積に入る。
【００２６】
水平転送期間（ＴＶ）はｔ５、ｔ６の繰り返しで構成される。ｔ５、ｔ６の繰り返し周期ＴＣは転送レジスタ２０４、２０５の１画素分の転送周期に相当している。
【００２７】
本例のラインセンサでは受光部２０１にて蓄積された電荷を奇数、偶数画素に分割して読み出す構成であり、転送レジスタ２０４，２０５の転送段数は受光部画素数７５００の半分で済む（７５００画素／２＝３７５０画素分）。
【００２８】
上記垂直転送期間（ＴＶ）と水平転送期間（ＴＨ）の和が蓄積時間（ＴＩＮＴ）となり、この時間で原稿を１ラインずつ読み取るべく駆動されるようになっている。
【００２９】
上記構成において流し読みを行った場合の動作について説明する。
【００３０】
いま、読み取りの解像度が主・副走査ともに６００ｄｐｉ、原稿搬送速度１１２ｍｍ／ｓｅｃとすると、等倍（１００％）読み取りを行う場合、ＣＣＤラインセンサ１１６の蓄積時間は、次式で算出される。
【００３１】
【数１】
ＣＣＤラインセンサの駆動周波数は以下のように計算される。ここで、本例では受光部２０１から信号電荷を転送レジスタ２０４、２０５へ読み出すのに必要な時間を２ｕｓｅｃ（ｔ１〜ｔ４：各０．５ｕｓｅｃ）とする。また、簡略化のためＣＣＤの構成画素は有効部分３７５０画素のみるとする
【００３３】
【数２】
ＣＣＤラインセンサの蓄積時間、駆動周波数は等倍読み取り時の原稿搬送速度がにより決定され、これら値は読み取りシステム固有の値として設定される。
【００３５】
上記設定でのＡ４サイズ原稿の１分間あたりの読み取り生産性は、原稿の給紙間隔０．１ｓｅｃとすると次式で求められる。
【００３６】
【数３】
次に変倍読み取り時（５０％読み取り時）の設定について説明する。
【００３８】
変倍読み取りはＣＣＤラインセンサの蓄積時間、駆動周波数を等倍時の設定のまま、原稿給送装置１の搬送速度を変更することにより行われる場合が多い。原稿搬送速度を上記例の２倍（２２４ｍｍ／ｓｅｃ）とした場合、副走査の解像度は３００ｄｐｉとなり、副走査方向のみ５０％の画像が得られる。
【００３９】
主走査の解像度は６００ｄｐｉのままなので、図示しない画像処理回路により間引きや合成等の処理により解像度変換が行われ５０％の変倍処理が行われる。この場合のＡ４縦原稿の生産性は次のようになる。
【００４０】
【数４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例による画像読み取り装置では原稿給送速度による副走査のみの解像度変換による変倍処理を行うため、主走査、副走査の読み取り解像度が異なるという問題がある。また、生産性、副走査解像度が原稿給送速度に対して一律に設定されるため、生産性、副走査解像度を独立に設定出来ないという問題があった。
【００４２】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、用途に応じて複数の生産性と読み取り解像度を提供する画像読み取り装置を実現することにあり、読み取り解像度を可変可能なＣＣＤラインセンサと、画像読み取り装置の制御方法を提案するものである。
【００４３】
具体的には、光電変換素子を直線上に配置した受光部と、前記受光部に蓄積された電荷を読み出すためのＳＨゲートと、前記ＳＨゲートにより読み出された電荷を転送する転送レジスタを有するラインセンサにおいて、前記受光部の隣接する２画素ごとに前記ＳＨゲートが受光部を挟んで交互に設けられており、また、上記ラインセンサにおいて、前記受光部の隣接する２画素に蓄積された電荷を合成して読み出し、転送レジスタにて転送するようにした。
【００４４】
【発明の実施の形態】
図４は本発明による解像度可変ＣＣＤラインセンサの構造図である。
【００４５】
４０１は直線状に配列された７５００画素分のフォトダイオード列である。
【００４６】
フォトダイオード列３０１の両側には信号電荷を読み出すためのＳＨゲートが２本（４０２，４０３）用意されている。
【００４７】
ＳＨゲート４０２，４０３は奇数番目のフォトダイオードから信号電荷を読み出すためのＳＨ１ゲート、偶数番目から読み出すＳＨ２ゲートで構成されている。
【００４８】
また、ＳＨ１ゲート、およびＳＨ２ゲートはフォトダイオード列４０１に対して交互に配置されており、フォトダイオードの隣接する２画素おきに配置されるような構成になっている。
【００４９】
ＳＨ１ゲート、ＳＨ２ゲートはそれぞれ独立して動作させることが可能であり、端子４０６，４０７からのＳＨ１パルス、ＳＨ２パルスによってフォトダイオード列４０１からの信号電荷読みだしが制御できるようになっている。
【００５０】
４０４は第１の転送レジスタ，４０５は第２の転送レジスタである。
【００５１】
転送レジスタ４０４、４０５は端子４０８，４０９，４１０，４１１から入力されるφ１、φ２、φ３、φ４の４本のクロック信号により駆動され、ＳＨ１ゲート、ＳＨ２ゲートにより読み出された信号電荷を出力方向に水平転送する。
【００５２】
４１３，４１４はそれぞれ第１、第２の転送レジスタ４０４，４０５にて転送された信号電荷を受け、次段の出力アンプ部へ転送するための最終ゲートであり、端子４１５に入力されるφＢパルスにより駆動される。
【００５３】
４１６、４１７は最終ゲート４１３，４１４からの信号電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部である。電荷電圧変換部４１６，４１７は端子４１８より入力されるリセットパルス（以下ＲＳパルス）により、信号を基準電位にリセットするための機能を有している。
【００５４】
電荷から電圧に変換された信号は出力端子４１９、４２０からそれぞれ出力される。
【００５５】
次に上記ＣＣＤラインセンサ４００の動作について次に説明する。
【００５６】
図５はＣＣＤラインセンサ４００を６００ｄｐｉの解像度で駆動する場合のタイミングチャートであり、また、図６はそのときの信号電荷の移動を模式的に示したものである。
【００５７】
図５のタイミングチャートにおいて、垂直転送期間（ＴＶ）はｔ１からｔ９のタイミングで構成され、水平転送期間（ＴＨ）はｔ１０、ｔ１１の繰り返しで構成される。繰り返し周期ＴＣは転送レジスタ４０４、４０５の１画素分の転送周期に相当する。
【００５８】
図６は（１）〜（６）の合計６つの図で構成されており、各図において▲１▼から▲８▼で示してあるものがフォトダイオードにて発生した信号電荷を表している。
【００５９】
以下、図５と図６のタイミングを対応させて動作を説明する。
【００６０】
図６（１）…図５−ｔ１での信号電荷の状態を示す。
【００６１】
フォトダイオード３０１には直前の蓄積期間にて信号電荷▲１▼〜▲８▼が生じている。
【００６２】
フォトダイオード３０１からの電荷読み出し準備としてφ１ゲートがＯＮしているが、このときＳＨ１ゲートがＯＦＦ状態のため電荷の移動はない。
【００６３】
図６（２）…図５−ｔ２〜ｔ３においてＳＨ１ゲートがＯＮしたときの信号電荷の移動状態である。
【００６４】
ＳＨ１ゲートがＯＮするとフォトダイオード３０１に蓄積された信号電荷▲１▼〜▲８▼のうち、ＳＨ１ゲートに対応した奇数番目の信号電荷▲１▼，▲３▼，▲５▼，▲７▼が転送レジスタのφ１ゲートに転送される。具体的には、信号電荷▲１▼，▲５▼はフォトダイオード３０１下方に位置するＳＨ１ゲートにより転送レジスタ３０５のφ１ゲートに転送され、また、信号電荷▲３▼，▲７▼はフォトダイオード３０１上方に位置する転送レジスタ３０４のφ１ゲートに転送される。
【００６５】
図６（３）…図５−ｔ４，ｔ５においてφ１ゲートがＯＦＦ、φ４ゲートがＯＮしたときの信号電荷の状態である。
【００６６】
φ１ゲートがＯＦＦし、φ４ゲートがＯＮするので、転送レジスタ３０５においては信号電荷▲１▼，▲５▼はφ１ゲートからφ４ゲートに転送される。転送レジスタ３０４においても同様に、信号電荷▲３▼，▲７▼がφ１ゲートからφ４ゲートに転送される。
【００６７】
図６（４）…図６−ｔ６〜ｔ７において、φ２ゲートがＯＮしており、次いでＳＨ２ゲートをＯＮしたときの信号電荷の移動状態である。
【００６８】
ＳＨ２ゲートをＯＮすることにより、フォトダイオード３０１にある偶数番目の信号電荷▲２▼，▲４▼，▲６▼，▲８▼が転送レジスタに転送される。
【００６９】
信号電荷▲２▼，▲６▼はフォトダイオード３０１下方に位置するＳＨ２ゲートにより転送レジスタ３０５のφ２ゲートに転送され、信号電荷▲４▼，▲８▼はフォトダイオード３０１上方に位置する転送レジスタ３０４のφ２ゲートに転送される。
【００７０】
図６−ｔ８にて、ＳＨ２ゲートをＯＦＦすることにより、フォトダイオード３０１に蓄積されていたすべての信号電荷の転送レジスタ３０４、３０５への垂直転送が完了したことになる。
【００７１】
図６（５）…図５−ｔ９ににおいて、φ２、φ４ゲートがＯＦＦし、φ１，φ３ゲートがＯＮした場合の信号電荷の移動を示す。
【００７２】
φ２、φ４ゲートにあった信号電荷▲１▼〜▲８▼はそれぞれ隣接するφ１ゲート、φ３ゲートへそれぞれ水平転送される。
【００７３】
ここで、φ１〜φ４ゲートにはあらかじめ電位障壁が形成されており、転送レジスタでの電荷転送は出力端子方向の一方向にしか行われないようになっているので、信号電荷の逆流は生じない。
【００７４】
図６（６）…図６−ｔ１０
図６（６）…図６−ｔ１１において、φ１、φ３ゲートがＯＦＦし、φ２，φ４ゲートがＯＮした場合の信号電荷の移動を示す。
【００７５】
φ１ゲート、φ３ゲートにあった信号電荷▲１▼〜▲８▼はそれぞれ隣接するφ２ゲート、４ゲートへの水平転送される。
【００７６】
このｔ１０，ｔ１１のサイクルを繰り返すことで信号電荷の水平転送が行われる。
【００７７】
本例のラインセンサはフォトダイオード列３０１に蓄積される信号電荷を２本の転送レジスタ４０４，４０５にて転送する構成をとっているため、上記水平転送はフォトダイオード列３０１の画素数７５００の半分である３７５０画素分だけ行えばよい。
【００７８】
したがって、本例では水平転送期間（ＴＨ’）は３７５０ｘＴＣとなる。
【００７９】
次に解像度可変型ＣＣＤラインセンサ４００を３００ｄｐｉで駆動する場合を説明する。
【００８０】
図７はＣＣＤラインセンサ３００を３００ｄｐｉの解像度で駆動する場合のタイミングチャートであり、また、図８はそのときの信号電荷の移動を模式的に示したものである。
【００８１】
図７のタイミングチャートにおいて、垂直転送期間（ＴＶ）はｔ１からｔ９のタイミングで構成され、水平転送期間（ＴＨ）はｔ１０、ｔ１１の繰り返しで構成される。繰り返し周期ＴＣは転送レジスタ４０４、４０５の１画素分の転送周期に相当する。
【００８２】
図６は（１）〜（６）の合計６つの図で構成されており、各図において▲１▼から▲８▼で示してあるものがフォトダイオードにて発生した信号電荷を表している。
【００８３】
図７のタイミングチャートにおいて、６００ｄｐｉのタイミングチャート同様に垂直転送期間（ＴＶ’）と水平転送期間（ＴＨ’）から構成され、その和が蓄積期間（Ｔｉｎｔ’）となる。垂直転送期間（ＴＶ’）はｔ１’からｔ８’のタイミングで構成され、水平転送期間（ＴＨ’）はｔ９〜、ｔ１２の繰り返しで構成される。繰り返し周期ＴＣは転送レジスタ４０４、４０５の１画素分の転送周期に相当する。
【００８４】
図８は（１）〜（８）の合計８つの図で構成されており、各図において▲１▼から▲８▼で示してあるものがフォトダイオードにて発生した信号電荷を表している。
【００８５】
以下、図７と図８のタイミングを対応させて動作を説明する。
【００８６】
図８（１）…図７−ｔ１’における信号電荷の状態を示す。
【００８７】
６００ｄｐｉの場合と同様、フォトダイオード列３０１の各画素に信号電荷が蓄積された状態である。フォトダイオード３０１の電荷読み出し準備としてφ２ゲートがＯＮしているが、このときＳＨ２ゲートがＯＦＦ状態のため電荷の移動はない。
【００８８】
図８（２）…図７−ｔ２’、ｔ３’においてＳＨ２ゲート３０３がＯＮしたときの信号電荷の移動状態である。
【００８９】
フォトダイオード３０１に蓄積された信号電荷▲１▼〜▲８▼のうち、ＳＨ２ゲートに対応した偶数番目の信号電荷▲２▼，▲４▼，▲６▼，▲８▼が転送レジスタのφ２ゲートに転送される。
【００９０】
信号電荷▲２▼，▲６▼はフォトダイオード３０１下方に位置するＳＨ２ゲートにより転送レジスタ３０５のφ２ゲートに転送され、信号電荷▲４▼，▲８▼はフォトダイオード３０１上方に位置する転送レジスタ３０４のφ２ゲートに転送される。
【００９１】
図８（３）…図７−ｔ４’、ｔ５’においてφ２ゲートがＯＦＦ、φ１ゲートがＯＮしたときの信号電荷の状態である。
【００９２】
転送レジスタ３０５においては信号電荷▲２▼▲６▼はφ２ゲートからφ１ゲートに転送され、また、転送レジスタ３０４においても同様に、信号電荷▲４▼▲８▼がφ２ゲートからφ１ゲートに転送される。
【００９３】
図８（４）…図７−ｔ６’、ｔ７’においてＳＨ１ゲート３０２がＯＮしたときの信号電荷の移動状態である。
【００９４】
ＳＨ２ゲートをＯＮすることにより、フォトダイオード３０１にある奇数番目の信号電荷▲１▼，▲３▼，▲５▼，▲７▼が転送レジスタのφ１ゲートに転送される。
【００９５】
信号電荷▲１▼，▲５▼はフォトダイオード３０１下方に位置するＳＨ１ゲートにより転送レジスタ３０５のφ１ゲートに転送され、信号電荷▲３▼，▲７▼はフォトダイオード３０１上方に位置する転送レジスタ３０４のφ１ゲートに転送される。
【００９６】
ここで、信号電荷▲２▼に着目すると、信号電荷▲２▼は転送レジスタ３０５のφ１ゲートにすでに存在しており、ＳＨ１ゲートをＯＮすることにより読み出された信号電荷▲１▼と混合され、混合電荷▲１▼▲２▼となる。同様に信号電荷▲６▼とＳＨ１ゲートにより読み出された信号電荷▲５▼が混合され、混合電荷▲５▼▲６▼となる。
【００９７】
転送レジスタ３０４では、φ１ゲートにすでに存在していた信号電荷▲４▼とＳＨ１ゲートをＯＮすることにより読み出された信号電荷▲３▼と混合され、混合電荷▲３▼▲４▼となる。同様にφ３ゲートの信号電荷▲８▼と読み出された信号電荷▲７▼が混合され、混合電荷▲７▼▲８▼となる。
【００９８】
ｔ８’にて、ＳＨ１ゲートをＯＦＦすることにより、フォトダイオード３０１に蓄積されていたすべての信号電荷の転送レジスタ３０４、３０５への垂直転送が完了したことになる。
【００９９】
図８（５）…図７−ｔ９’における電荷移動を示す。
【０１００】
φ１ゲートがＯＦＦし、φ４ゲートがＯＮすることにより、転送レジスタ３０４、３０５のφ１ゲートにある各合成電荷はそれぞれφ４ゲートに水平転送される。
【０１０１】
図８（６）…図７−ｔ１０’における電荷移動を示す。
【０１０２】
φ３ゲートがＯＮしており、φ４ゲートがＯＦＦするので、転送レジスタ３０４、３０５のφ４ゲートにある各合成電荷はそれぞれφ３ゲートに水平転送される。
【０１０３】
図８（７）…図７−ｔ１１’における電荷移動を示す。
【０１０４】
φ２ゲートがＯＮしており、φ３ゲートがＯＦＦするので、転送レジスタ３０４、３０５のφ３ゲートにある各合成電荷はそれぞれφ２ゲートに水平転送される。
【０１０５】
図８（８）…図７−ｔ１２’における電荷移動を示す。
【０１０６】
φ１ゲートがＯＮしており、φ２ゲートがＯＦＦするので、転送レジスタ３０４、３０５のφ２ゲートにある各合成電荷はそれぞれφ１ゲートに水平転送される。
【０１０７】
図８（５）〜（８）のサイクルが繰り返され、合成電荷の水平電荷転送が行われる。
【０１０８】
本例のラインセンサはフォトダイオード列３０１に蓄積される信号電荷を２本の転送レジスタ４０４，４０５にて転送する構成をとっているため、上記水平転送はフォトダイオード列３０１の画素数７５００の半分である３７５０画素分だけ行えばよい
以上説明したように３００ｄｐｉ読み取り駆動では、図８（４）にて隣接するフォトダイオード２画素にて蓄積された信号電荷の混合が行われる。そのため、７５００画素のフォトダイオード列４０１を３７５０画素のフォトダイオード列、すなわち、読み取り解像度３００ｄｐｉのラインセンサとして扱うことが可能である。
【０１０９】
そして、フォトダイオードにて蓄積された信号電荷を２本の転送レジスタ４０４，４０５にて転送する構成をとっているため、上記水平転送はフォトダイオード列３０１の画素数７５００の１／４である１８７５画素分だけ行えばよい。したがって、３００ｄｐｉ動作の場合の水平転送期間（ＴＨ’）は１８７５ｘＴＣ’となる。
【０１１０】
本実施例による読み取り解像度可変ラインセンサを使用した画像読み取り装置の読み取り生産性について述べる。
【０１１１】
等倍（１００％）読み取り動作において、原稿の搬送速度１１２ｍｍ／ｓｅｃ、紙間０．１ｓｅｃとすると、蓄積時間、駆動周波数、およびＡ４縦原稿の生産性は次のようになる。
【０１１２】
【数５】
原稿搬送速度を上記の倍の２２４ｍｍ／ｓｅｃとし、副走査方向のみ３００ｄｐｉとしてＡ４縦原稿を読み取った場合の生産性は次のようになる。
【０１１４】
【数６】
上記の等倍読み取り時のＣＣＤ駆動周波数を本例の画像読み取り装置の基準となる周波数とし、そのときの５０％変倍読み取り、すなわち原稿搬送速度お変更するとともに、ＣＣＤの読み取り解像度を３００ｐｄｉに設定した倍について述べる。
【０１１６】
ＣＣＤ駆動周波数を１０ＭＨｚとすると、１画素あたりの転送時間Ｔｃ’は１００ｎｓｅｃとなるから、水平転送時間ＴＨ’は次のように計算できる。
【０１１７】
ＴＨ’＝１８７Ｓ画素×Ｔｃ’＝１８７Ｓ画素×１００ｎｓｅｃ＝１８７．ｕｓｅｃ
蓄積時間Ｔｉｎｔ’は垂直転送時間Ｔｖ’＝４．０ｕｓｅｃ（ｔｌ〜ｔ８幅：各０．５ｕｓｅｃ）とすると
Ｔｉｎｔ’＝ＴＨ’＋Ｔｖ’＝１８７．５十４．０＝１９１．５ｕｓｅｃ
蓄積時間Ｔｉｎｔ’＝１９１．５ｕｓｅｃとした場合、原稿搬送速度は次式のように計算できる。
【０１１８】
【数７】
このときのＡ４原稿の読み取り生産性は紙間０．１ｓｅｃとすると次のようになる。
【０１２０】
【数８】
以上の結果をまとめると、表１のようになる。
【０１２２】
【表１】
等倍読み取り時の生産性３０．４ｉｐｍとなる上記システムにおいて、原稿の搬送速度を変更して、副走査方向の読み取り解像度のみ変更した場合、その生産性は５７．８ｉｐｍであるが、本発明による解像度変更可能なラインセンサを使用し、主走査、副走査とも３００ｄｐｉの読み取りを行った場合の生産性は１０４．３ｉｐｍとなり、副走査方向のみ変更した場合と比較して２倍弱の生産性が得られる。
以上説明したように、本実施形態の解像度可変型ＣＣＤラインセンサには以下のような特徴がある。
・画素単位の読み出しを行う解像度６００ｄｐｉ読み取りの他に、駆動パルスの変更だけで隣接する２画素の電荷を混合して読み出すことにより、解像度３００ｄｐｉの読み取りを可能にする。
・水平転送クロックの周波数を変えることなく読み取り解像度を切りかえることが可能になる。
・３００ｄｐｉ読み取り時、水平転送期間を短縮出来る。
・水平転送期間の短縮により蓄積される電荷量が小さくなってしまうが、隣接画素の信号電荷を合成することにより十分な出力レベルが得られる。
【０１２４】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動パルスの変更だけで隣接する２画素の電荷を混合して読み出すことができる。また、水平転送クロックの周波数を変えることなく読み取り解像度を変えることが可能となり、水平転送期間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】原稿搬送装置を持つ画像読み取り装置。
【図２】従来のＣＣＤラインセンサの構造。
【図３】従来のＣＣＤラインセンサを駆動するパルスのタイムチャート。
【図４】本発明に係るＣＣＤラインセンサの構造図。
【図５】本発明に係るＣＣＤラインセンサにおいて１画素ごとに信号を読み出す場合の駆動パルスを示すタイミングチャート。
【図６−１】本発明に係るＣＣＤラインセンサにおいて１画素ごとに信号を読み出す場合の信号電荷の転送過程を示す図。
【図６−２】本発明に係るＣＣＤラインセンサにおいて１画素ごとに信号を読み出す場合の信号電荷の転送過程を示す図。
【図７】本発明に係るＣＣＤラインセンサにおいて隣接画素の信号電荷を合成して読み出す場合の信号電荷の転送過程を示す図。
【図８−１】本発明に係るＣＣＤラインセンサにおいて隣接画素の信号電荷を合成して読み出す場合の信号電荷の転送過程を示す図。
【図８−２】本発明に係るＣＣＤラインセンサにおいて隣接画素の信号電荷を合成して読み出す場合の信号電荷の転送過程を示す図。
【符号の説明】
４００ ＣＣＤラインセンサ
４０１ フォトダイオード列
４０２，４０３ シフトゲート
４０４，４０５ 電荷転送レジスタ
４０６，４０７、４０８，４０９，４１０，４１１，４１５，４１８ 駆動パルス入力端子
４１３，４１４ 最終段ゲート
４１６，４１７ 電荷電圧変換部
Claims (3)
- 光電変換素子を直線上に配置した受光部と、前記受光部に蓄積された電荷を読み出すため前記受光部の両側に設けられたシフトゲートと、前記シフトゲートにより読み出された電荷を転送する複数の転送レジスタを有するラインセンサにおいて、
前記受光部の隣接する２画素ごとに前記シフトゲートが受光部を挟んで交互に配置されるとともに、前記隣接する２画素のそれぞれ対し独立してシフトゲートを設けたことを特徴とするラインセンサ。 - 請求項１記載のラインセンサにおいて、前記受光部の隣接する２画素に蓄積された電荷を合成すべく読み出し、転送レジスタにて転送することが可能なラインセンサ。
- 請求項１又は２記載のラインセンサを搭載した画像読取装置。
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