專利名稱：光電變換器、圖像讀取裝置以及圖像讀取方法
技術領域：
本發明涉及讀取原始的圖像等的光電變換器以及讀取圖像的裝置和方法。
背景技術：
讀取原始的圖像等的圖像讀取裝置通常包括電荷耦合器件(CCD)和設置在該CXD下游的模擬前端(AFE)。CCD的輸出經由交流電流耦合(經由在其之間串聯連接的電容器)輸入到AFE。因此，僅CXD的輸出的變化量(AC)被輸送到AFE。另一方面，在CXD的輸出中 的變化量，或者，輸出波動量，不可避免的被輸送到模擬前端。例如，在CCD暫時生成高于AFE的輸入額定電壓的過電壓的情況下，過電壓直接輸送到AFE，引起AFE裝置特性的退化，或者，在最壞的情況下會發生裝置的毀壞。在該情況下，這樣的對AFE的過電壓輸入已被視為一個重要問題，并且存在一些已知的技術來回應該問題。然而，傳統的技術目的是降低過電壓，該過電壓是由在CXD的上電后又立即切斷CCD的期間所累積的不需要的電荷的一齊釋放所引發的。同時，通常包括彩色(R/G/B)傳感器和單色(黑、白(BW))傳感器的四線CCD具有這樣的問題，即使在向CCD保持供應電力的情況下，仍引發過電壓。作為在模式切換之前一直空閑的傳感器的一個傳感器中所累積的不需要的電荷的一齊釋放的結果，在彩色讀取模式和單色讀取模式之間的模式切換之后，立即引發該過電壓。當在模式切換之前CCD已經處于彩色讀取模式時，所述的一個傳感器是BW傳感器，然而，當CCD已經處于單色讀取模式時，所述的一個傳感器是R/G/B傳感器。同時，當用于將CCD從關閉狀態切換到開啟狀態的技術被用于響應在該讀取模式切換時引發的過電壓時，需要使用附加控制信號，該附加控制信號并不是切換讀取模式的控制信號。此外，這種方法也不利地要求建立的包含這些控制信號的序列，從而使讀取模式的切換既浪費時間又復雜難以控制。日本專利申請公開第2006-314039號公開了旨在降低對模擬前端的過電壓輸入的影響程度的配置。根據該配置，通過在模擬信號處理電路單元中的輸入單元的AC耦合電容器的充電與放電，箝位電路單元被配置以將模擬圖像數據的輸入偏移電壓設置為所需的電壓電平。設置在其期間箝位單元將輸入偏移電壓修正為所需的電壓值的修正周期，從而在進行光電變換器的開/關切換的情況下的修正周期要比不進行開/關切換的情況下的修正周期長。然而，這個方法不能解決在CCD彩色讀取模式模式和單色讀取模式之間模式切換時引發的過電壓的問題。
發明內容
本發明的目的是至少部分解決傳統技術中的問題。
本發明的目的是用更簡單的配置來降低在彩色讀取模式模式和單色讀取模式之間的讀取模式切換時的過電壓。光電變換器，能夠在彩色讀取模式和單色讀取模式中的任何一個中進行圖像讀取，該光電變換器包括彩色讀取傳感器傳感器、單色讀取傳感器和不必要電荷排放單元，該排放單元排放從彩色讀取模式模式到單色讀取模式或者從單色讀取模式到彩色讀取模式的切換時在單色讀取傳感器和彩色讀取傳感器中的一個中累積的不必要電荷。圖像讀取裝置包括包括彩色讀取傳感器、單色讀取傳感器和信號電荷排放單元的光電變換器，能夠進行圖像讀取的該光電變換器是彩色讀取模式和單色讀取模式中的任何一個；以及能夠控制驅動光電變換器的驅動控制單元。當復位脈沖有效時，從信號電荷排放單元排放彩色讀取傳感器和單色讀取傳感器中的任何一個的輸出信號電荷，該復位脈沖是在圖像讀取期間從驅動控制單元提供給光電變換器的脈沖信號。在從彩色讀取模式到單色讀取模式或者從單色讀取模式到彩色讀取模式的切換時，驅動控制單元維持復位脈沖有效。·通過圖像讀取裝置進行圖像讀取方法，該圖像讀取裝置包括能在彩色讀取模式或單色讀取模式中的任何一個中讀取圖像的光電變換器和控制光電變換器的驅動控制單元，該光電變換器包括彩色讀取傳感器、單色讀取傳感器和信號電荷排放單元，該圖像讀取方法包括當復位脈沖有效時，從信號電荷排放單元進行排放彩色讀取傳感器和單色讀取傳感器的任何一種中的輸出信號電荷，該復位脈沖是在圖像讀取期間供應給光電變換器的脈沖信號；以及由驅動控制單元進行保持復位脈沖，該復位脈沖在從彩色讀取模式到單色讀取模式或者從單色讀取模式到彩色讀取模式的切換時有效。在與附圖聯系考慮時，通過閱讀以下本發明的優選實施方式的詳細描述，將更好地理解本發明的以上和其他目的、特性、優點以及在技術與工業上的意義。
圖I是圖示了根據本發明的實施例的圖像讀取裝置的配置的框圖；圖2A是圖示了圖I中所示的射極跟隨器的配置的示圖；圖2B是圖示了圖I中所示的CCD輸出階段的模擬圖像信號的示圖；圖2C是圖示了圖I中所示的AFE輸入階段的模擬圖像信號的示圖；圖3是圖示了在實施例中使用的四線CCD的配置的示例的示圖；圖4是圖示了在C⑶中(一個信道的)輸出電路的配置的示圖；圖5是圖4中所示的輸出電路的輸入/輸出信號的時序圖；圖6是圖示了在單色讀取模式下用于驅動四線CCD的方法的示例的時序圖；圖7是圖示了用于驅動四線CCD的方法的比較示例的時序圖；圖8是圖示了根據的實施例的在四線CCD中的(一個信道的)輸出電路的配置的示圖；圖9是圖示了根據實施例的驅動四線CCD的方法的時序圖；圖10是圖示了根據實施例的MFP的硬件配置的框圖。
具體實施例方式以下參考附圖詳細說明本發明示例性實施例。圖I是圖示了根據本發明實施例的圖像讀取裝置的配置的框圖。該圖像讀取裝置I包括光源2、光源照明裝置(逆變器)3、CXD (圖像傳感器)4、射極跟隨器5、AC耦合電容器6、AFE7、數據處理單元8、控制單元9以及存儲單元10。該光源2照亮原件，該原件是使用光進行圖像讀取的對象。光源照明裝置3是用于照明光源2的電路。該CCD4將從原件反射的光轉換成電信號(模擬圖像信號)。稍后詳盡描述該(XD4的配置。射極跟隨器5使(XD4的阻抗與AFE7的阻抗相匹配。AC耦合電容器6消除了該CCD4的輸出電壓的大量直流(DC)偏移電壓部分，以使來自CCD4的模擬圖像信號輸出的電壓下降至該AFE7的輸入額定電壓以下。 該AFE (模擬前端)7是集成了模數(A/D)轉換功能、采樣和保持(S/Η)電路功能、增益調節功能等的集成電路(1C)。該AFE7的重要功能之一是把模擬圖像信號轉換成將被輸入到該AFE7中的數字圖像信號。該AFE7可能進一步包括箝位功能，將輸入模擬圖像信號的電壓值穩定到所需的修正電壓值；自動增益控制(AGC)功能，將轉換的數字圖像信號的峰值電平調節到所需的電平；將黑色電平設定為所需的電平的黑色偏移調節功能等等。該黑色電平被用作圖像信號的基準。數據處理部分8進行各種數據處理，諸如來自AFE7的數字圖像信號輸出上的陰影校正和伽馬校正之類。處理的數字圖像數據或是直接傳送到寫入單元15，或是經由控制單元9暫時存儲在存儲單元10并隨后經由控制單元9傳送到寫入單元15。該控制單元9完全控制圖像讀取裝置I。該控制單元9包括光源驅動控制單元11、CXD驅動控制單元12、AFE驅動控制單元13以及數據處理控制單元14。光源驅動控制單元11控制驅動該光源照明裝置3以控制從光源2中發出的光的量。具體地，通過向光源照明裝置3輸入(施加)DC電壓或者輸入脈沖寬度調制信號(PWM)，該光源驅動控制單元11控制從光源2發出的光的量。CXD驅動控制單元12控制(XD4的驅動。具體地，該CXD驅動控制單元12選擇CCD4的多個讀取模式中的一個，在其中CCD4讀取原件，并向CCD4指示所選擇的模式。AFE驅動控制單元13控制AFE7的驅動。數據處理控制單元14控制數據處理單元8的驅動。存儲單元10存儲各種類型的驅動設置數據和數據處理單元8已經處理過的數字圖像數據。該存儲單元10是存儲介質，例如只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)或是硬盤驅動器(HDD)。各種類型的驅動設置數據是如下數據，該數據包括用于光源2和光源照明裝置3的驅動設置數據、用于CCD4的驅動設置數據、用于AFE7的驅動設置數據以及用于數據處理單元8的數據處理設置數據。以下簡要描述該圖像讀取裝置I如何讀取圖像。用從光源2發射的光來照明原件，從原件反射的光經由多個鏡子(未示出)進入該CCD4。基于存儲在存儲單元10中的用于(XD4的驅動設置數據，驅動(XD4以輸出取決于進入(XD4的光的量的模擬圖像信號。模擬圖像信號經由射極跟隨器5，被輸入到AC耦合電容器6。在CCD4的輸出階段，偏移電壓的修正值疊加在該模擬圖像信號上。因為偏移電壓超過了 AFE7的輸入額定電壓，所以向AFE7直接輸入此模擬圖像信號是不可取的。因此，AC耦合電容器6被用于消除模擬圖像信號中的大量偏移電壓從而對AFE7的輸入量沒有超出AFE7的輸入額定電壓。圖2A是圖示了圖I中所示的射極跟隨器5的配置的示圖。圖2B是圖示了 CCD4輸出階段的模擬圖像信號的示圖。圖2C是圖示AFE7輸入階段的模擬圖像信號的示圖。如圖2A所示，該射極跟隨器5包括電阻5a和電阻5b。該電阻5a在一端被連接到地電位。該電阻5b包括連接到電阻5a的另一端的第一輸入/輸出端、連接到供應電壓(這里，10 12伏)的第二輸入/輸出端和控制端，向該控制端輸入CCD4的輸出信號。在圖2A中，例如，該供應電壓是10到12伏。在(XD4的輸出階段中的模擬圖像信號(見圖2B)是疊加模擬圖像信號的5伏偏移電壓，該模擬圖像信號是負向脈沖。然而，該AFE7的供應電壓是3. 3伏；輸入額定電壓從O到2伏變動；該AFE7的偏移電壓是2伏。所以，直接向AFE7輸入(XD4的輸出信號是不可取的。因此，AC耦合電容器6被用于將(XD4的輸出信號轉換為在其上疊加2伏偏移電壓和負向模擬圖像信號的信號(見圖2C)。該轉換的信號被輸入到AFE7。注意，上述電壓值只是用來描述實施例的示例值，適用的電壓值不限于此。 在CCD4的輸出狀態中的模擬圖像具有等于或高于2伏的振幅的情況下，當該偏移電壓被設為2伏時，超過2伏的模擬圖像信號的部分的幅值不合需要的達到地電位(GND)，下降到低于AFE7的輸入額定電壓的下限，并對AFE7造成不利影響，導致該AFE7的特性的退化，或者更糟的是裝置毀壞。因此，模擬圖像信號的振幅優選地保持在了 AFE7的輸入額定電壓的范圍內。然而，仍存在如下的案例，例如，在CCD4的狀態轉變期間，在瞬態中引發超過振幅范圍的過電壓。例如，CCD4的光電變換器不論CCD4的電源是開啟狀態還是關閉狀態都響應于入射光而存儲電荷。因為即使當不經意地使光進入CCD4時，仍檢測到微量的環境光，所以發生這種電荷存儲現象。因此，因為在CCD4電源關閉狀態期間累積的不必要的電荷在CCD4電源開啟后一齊釋放到輸出端，所以在CCD4的關閉狀態到開啟狀態的轉變時引發過電壓。同時，通常包括彩色(R/G/B)傳感器和單色(BW)傳感器的四線CXD具有如下問題，即使在CCD的電源仍保持開啟狀態的情況下，仍引發過電壓。彩色讀取模式和單色讀取模式切換后引發的過電壓是傳感器中的一個在模式切換之前一直處于休眠狀態的傳感器中累積的不必要的電荷的一齊釋放的結果。當在模式切換之前CCD已經處于彩色讀取模式時，該一個傳感器是BW傳感器，而當CCD已經處于單色讀取模式時，該一個傳感器是R/G/B傳感器。圖3是圖示了在實施例中使用的四線CCD的結構的示例的示圖。該四線CCD包括三個像素組，它們是紅色(R)的像素組4a，綠色(G)的像素組4b，以及藍色(B)的像素組4c。在彩色模式下，該四線C⑶總共輸出了三個通道的信號。該四線C⑶進一步包括了專用于單色(BW)讀取并當四線CCD在單色模式下進行圖像讀取時，輸出一個通道或者該像素組4d的信號的像素組4d。一些CXDs在彩色模式下將像素組分割成奇像素(ODD)和偶像素(EVEN)以通過兩個信道輸出信號。這樣CCD能夠以比三線CCD更高的速度來讀取單色圖像。紅色(R)像素組4a的輸出信號由放大器4e放大。綠色(G)像素組4b的輸出信號由放大器4f放大。藍色(B)像素組4c輸出的信號由放大器4g放大。該單色(BW)像素組4d的輸出信號由該放大器4h、4i和4j放大。放大器4e到4j的輸出信號被輸入到切換器4m到4r。彩色/單色切換信號經由換向器4k輸入到切換器4p到4ι■中。當彩色/單色切換信號在高電平(單色模式)時，切換器4p到4r輸出信號。彩色/單色切換信號經由逆變器4k和逆變器41輸入到切換器4m到4ο中。當彩色/單色切換信號在低電平低電平(彩色模式)時，切換器4m到4ο輸出信號。由CCD中的操作切換(SW)根據來自CCD驅動控制單元12的彩色/單色切換信號來進行在四線CCD的彩色讀取模式和單色讀取模式之間的切換(見圖I)。根據彩色/單色切換信號，從R/G/B/BW像素組傳送的圖像信號中選擇的圖像信號從CCD外部地輸出。四線C⑶可以包括驅動時鐘輸入端，用于單獨地驅動彩色模式傳感器(R/G/B)中的切換門和切換寄存器(未示出)以及單色模式傳感器(BW)中的切換門和切換寄存器(未示出)。這樣四線C⑶的示例已公開在日本專利申請公開第2006-314039號中。實施例中使用的四線CCD就是此類型的。下面參考圖4和圖5描述用于驅動CCD的驅動時鐘和驅動方法的示例。圖4是圖 示了在CCD中(一個信道的)輸出電路的配置的示圖。圖5是圖4中所示的輸出電路的輸入/輸出信號的時序圖。參照圖4，輸出電路21包括CXD傳送單元22、浮動電容23、信號電荷排放單元24、放大器25和27、箝位單元26和切換器28。C⑶傳送單元22與第一和第二傳送時鐘同步地輸出來自C⑶中的像素的信號。連接浮動電容器23以置于CCD切換單元22的輸出端和地電位之間。該信號電排放單元24包括晶體管24a。該晶體管24a包括第一輸入/輸出端，其被連接到在CCD傳送單元22的輸入/輸出端和浮動電容器23之間的接合點29 ;第二輸入/輸出端，其被連接到高側供應電壓；和向其輸入復位脈沖的控制端。當復位脈沖在高電平時，在以這種方式配置的電路中，晶體管24a處于導通狀態并且接合點29的電位被拉伸到高壓側的供應電壓，從而排放信號電荷(電子)。該放大器25放大在該接合點29處的的電壓并輸出所放大的電壓。箝位單兀26包括電容器26a、DC電源26b和晶體管26c。電容器26a在其一端被連接到放大器25的輸出端。直流電源26b在其低壓側的輸出端連接到地電位。晶體管26c包括連接到DC電源26b的高壓側的輸出端的第一輸入/輸出端和連接到電容器26a的另一端的作為箝位單元26輸出端的第二輸入/輸出端。當箝位脈沖處于高電平時，在以這種方式配置的電路中，晶體管26c處于導通狀態，并且箝位單元26輸出端的地電位被箝位在DC電源26b的電位(DC偏移電壓)。放大器27放大該鉗位電壓26的輸出端的電壓并輸出放大的電壓。根據該彩色/單色切換信號，切換器28將放大器27的輸出信號輸出到外部輸出端。參照圖5，第一切換時鐘是第二切換時鐘的逆變信號。在時間t0，當該第一切換時鐘從低電平向高電平改變，該第二切換時鐘從高電平向低電平改變，并且復位脈沖從低電平向高電平改變時，信號電荷排放單元24中的晶體管24a(見圖4)變為導通狀態，并且模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)變到高電平。此后，在時間tl，當該復位脈沖從高電平變到低電平并且該箝位脈沖從低電平變到高電平時，信號電荷排放單元24中的晶體管24a(見圖4)變為關閉狀態，鉗位單元26中的晶體管26c(見圖4)變為導通狀態，并且該模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)被箝位到DC偏移電壓。大約在時間tl時在該模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)中發生的過沖(over shoot)被認為是復位噪聲。隨后，在時間t2，當第一傳送時鐘從高電平變到低電平并且第二傳送時鐘從低電平變到高電平時，與從原件反射的光直接成比例的模擬放大電壓被增加到DC偏移電壓中并且作為模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)輸出。此后，在時間t3，當第一傳送時鐘從低電平變到高電平，第二傳送時鐘從高電平變到低電平，復位脈沖從低電平變到高電平時，重置模擬放大電壓，并且復位噪聲疊加在模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)上。此后，在時間t4，當箝位電壓從低電平變到高電平時，箝位模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)以使之穩定的在DC偏移電壓，該DC偏移電壓是CCD的輸出信號的基準。簡而言之，在每個CCD的傳感器(R/G/B/BW)的傳送寄存器(未圖示)中的累積的電荷與在傳送寄存器中在最后階段被切換的第一和第二傳送時鐘同步地在傳送寄存器中被順序地轉移到下游的處理，成為模擬放大電壓并輸出。該復位脈沖使得信號電荷排放單元24排放在傳送寄存器中在最后階段中積累的電荷。該復位輸出信號通過箝位脈沖被箝位至DC偏移電壓。移位脈沖(未圖示)是用來將積累在CCD的光電變換器陣列中的所有像素的電荷傳送到該CCD中的移位寄存器的信號。該移位脈沖的一個循環對應于每個像素 的光信號的存儲時間。圖6是圖示了在單色讀取模式下用于驅動四線CCD的方法的示例的時序圖。該四線CXD分別包括一組彩色模式移位脈沖輸入端和彩色模式時鐘輸入端以及一組單色模式移位脈沖輸入端和單色模式傳送時鐘輸入端。彩色/單色切換信號被固定在高電平，彩色狀態移位脈沖被固定到低電平，彩色狀態第一傳送時鐘被固定到低電平，并且彩色狀態第二時鐘被固定到高電平以進行單色讀取。在時間tlO，當該單色狀態移位脈沖從低電平變到高電平時，在CCD中的像素的電荷被傳送到移位寄存器中。從時間til起,復位脈沖以預定脈沖占空比(pulse duty)和低電平一高電平一低電平一...序列的預定周期性改變。從時間tl2起，箝位電壓以預定脈沖占空比和低電平一高電平一低電平...序列的預定周期性改變。從時間tl3起，單色模式第一傳送時鐘以預定脈沖占空比和高電平一低電平一高電平一...序列的預定周期性改變，而單色模式第二傳送時鐘以預定脈沖占空比和低電平一高電平一低電平一· · ·序列的預定周期性改變。其結果是，輸出單色模擬輸出信號。在時間tl4，單色模式移位脈沖從低電平變到高電平。從時間tlO到時間tl4的段對應于存儲時間。在單色讀取模式下驅動彩色模式傳感器是不必要的。因此，如圖6所示，彩色模式移位脈沖和彩色模式第一和第二轉送時鐘被固定到高電平或低電平。停止不以此方式使用的電路的工作產生降低電耗、降低不需要的電磁干擾(EMI)等的效果。盡管未示出，但是在該彩色讀取模式下，彩色/單色切換信號被切換到低電平(彩色模式)；單色模式移位脈沖和單色模式第一和第二傳送時鐘被固定到高電平或低電平；與在單色讀取模式下一樣，供應彩色模式移位脈沖和彩色模式第一和第二傳送時鐘。在圖6中所示的示例中，在用于該彩色讀取模式和用于該單色讀取模式之間共享復位脈沖和箝位脈沖。替代地，C⑶可以分別地包括用于彩色讀取模式和單色讀取模式的一組復位脈沖輸入端和箝位脈沖輸入端，并如下配置，單獨地驅動用于彩色讀取模式的復位脈沖和箝位電壓以及用于單色讀取模式的復位脈沖和箝位脈沖。
同時，光照在四線CXD中的所有傳感器上，引起電荷的累積。因此，上述的驅動方法具有以下缺點，因為在模式切換之前已經休眠的傳感器中的一個中累積的不需要的電荷在模式切換之后立即一齊釋放，所以在彩色讀取模式和單色讀取模式之間的模式切換輸出過電壓。當在模式切換之前CCD已經處于彩色讀取模式時的該一個傳感器是BW傳感器，而當CXD已經處于單色讀取模式時的該一個傳感器是R/G/B傳感器。正如上面已經描述的，因為模擬圖像信號的幅值降到該AFE7的輸入額定電壓的下限值以下，所以向位于CCD的下流的AFE7施加此過電壓具有不利的效果。這可以導致該AFE7特性的退化，最壞的是，該AFE7的裝置的毀壞。圖7是圖示了從單色讀取模式到彩色讀取模式的模式切換中用于驅動四線CCD的方法的比較示例的時序圖。該四線CCD分別地包括該組彩色模式移位脈沖輸入端和彩色模式傳送時鐘輸入端以及該組單色模式移位脈沖輸入端和單色模式傳送時鐘輸入端。在初始時間t20，彩色/單色切換信號在高電平(單色模式)。在時間t21，當單色模式移位脈沖從低電平變到高電平時，在CCD中的像素的電荷被傳送到移位寄存器中。此 后，當復位脈沖、箝位脈沖和單色狀態第一和第二傳送時鐘被供應到該CCD中時，與從原件反射的光直接成比例的模擬輸出信號(OSl)被輸出，如以上參考圖5所描述的。在時間t22時，彩色/單色切換信號從高電平(單色模式)變到低電平(彩色模式)。從時間t23起，復位脈沖以預定的脈沖占空比和低電平一聞電平一低電平一...序列的預定周期性改變。當該復位脈沖變到高電平時，上述該復位噪聲疊加在模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)上。從時間t24起，箝位脈沖以預定脈沖占空比和低電平一高電平一低電平一...序列的預定周期性改變。當高箝位脈沖變到高電平時，該模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)被如上所述地箝位到DC偏移電壓上。從時間t25起，該彩色模式第一傳送時鐘以預定脈沖占空比和高電平一低電平一高電平一...序列的預定周期性改變，而彩色模式第二傳送時鐘以預定脈沖占空比和低電平一高電平一低電平一...序列的預定周期性改變。然后，從t20到t22 —直處于休眠的R/G/B傳感器中積累的電荷被釋放，使得該模擬輸出信號(0SU 0S2和0S3)的振幅在時間t26時不需要地達到地電位(GND)，并不需要地降到AFE7的輸入額定電壓的下限之下。此后，當預定的時間段已過去時，在R/G/B傳感器中累積的電荷的釋放完成。在時間t27，彩色模式移位脈沖從低電平變到高電平。從時間t28起，復位脈沖以預定脈沖占空比和低電平一高電平一低電平一...序列的預定周期性改變。當該復位脈沖變到高電平時，上面描述的復位噪聲被疊加到模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)上。從時間t29起，箝位脈沖以預定脈沖占空比和低電平一高電平一低電平一...序列的預定周期性改變。當該箝位脈沖變到高電平時，該模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)被箝位到上述的DC偏移電壓。從時間t30起，該彩色模式第一傳送時鐘以預定脈沖占空比和高電平一低電平一高電平一...序列的預定周期性改變，而彩色模式第二傳送時鐘以預定脈沖占空比和低電平一高電平一低電平一...序列的預定周期性改變。然后，與從原件反射的光直接成比例的模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)被輸出。參考圖7已經描述單色讀取模式被切換到彩色讀取模式的示例。用于彩色讀取模式被切換到單色讀取模式的情形的驅動方法與上述方法相似，除了互換單色模式驅動信號和彩色驅動信號。
圖8是圖示了根據實施例的在四線CCD中的(一個信道的)輸出電路的配置的示圖。參見圖8，除了在圖4中圖示并在上面描述的輸出電路21組件之外，輸出電路31還包括不必要電荷排放單元32。該不必要電荷排放單元32包括邊緣檢測電路32a、保持電路32b和晶體管32c。彩色/單色切換信號被輸入到邊緣檢測電路32a中。一旦檢測到彩色/單色切換信號的邊緣，邊緣檢測電路32a就向保持電路32b輸出高電平信號。保持電路32b在以預定的時間段Twait保持從該邊緣檢測電路32a發送的高電平信號，并在之后向晶體管32c的控制端輸出該高電平信號。該預定時間Twait滿足如下的公式⑴Twait〉QALL/QREGX Tlirie (I)其中Qi是在CCD中的一個信道的所有電路中可存儲的電荷的總量(是特定于每一種CCD的值)，QKEe是在CCD中一行移位寄存器中可以存儲的電荷的總量(是特定于每一種CCD的值)，以及Tlim是將移位寄存器中的行中的 所有的電荷移位所需要的最小存儲時間(以分鐘為單位)。晶體管32c包括連接到在放大器25和接合點29之間的接合點29a的第一輸入/輸出端和連接到高壓側供應電壓的第二輸入/輸出端。在上述配置的電路中，在彩色/單色切換信號從高電平變到低電平或從低電平變到高電平之后，該接合點29a以預定的時間段被拉高在高壓側供應電壓。這防止了如下不理想情形，在圖7中圖示的示例中從時間t26到時間t27的情況下，模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)的振幅達到地電位(GND)。因此，防止了特性的退化或者，更糟的是位于(XD4下游的AFE7的裝置毀壞。圖9是圖示在從單色讀取模式到彩色讀取模式的模式切換中驅動根據實施例的四線CCD的方法的時序圖。該四線CCD分別包括單色模式移位脈沖輸入端和彩色模式傳送時鐘輸入端的組以及單色模式移位脈沖輸入端和單色模式傳送時鐘輸入端的組。在初始時間t40時，彩色/單色切換信號處于高電平(單色模式)。當該單色模式移位脈沖從低電平變到高電平時，在時間t41，CCD中的像素的電荷被傳送到移位寄存器中。此后，當復位脈沖、箝位脈沖和單色模式第一和第二傳送時鐘被提供給CCD時，如參考圖5所描述地輸出與從原件反射的光直接成比例的模擬輸出信號(OSl)。在時間t42時，復位脈沖有效(高電平)。響應于此，信號電荷排放單元24中的晶體管24a(見圖4)變到導通狀態，并且接合點29的電位被拉高到高壓側電壓。這使得模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)變到高電平。在時間t43時，彩色/單色切換信號從高電平(單色讀取模式)變到低電平(彩色讀取模式)。此后，箝位脈沖以預定脈沖占空比和低電平一高電平一低電平一...序列的預定周期性改變；彩色模式第一傳送時鐘以預定脈沖占空比和高電平一低電平一高電平—...序列的預定周期性改變；彩色模式第二傳送時鐘以預定脈沖占空比和低電平一高電平一低電平一...序列的預定周期性改變。注意，因為復位脈沖保持有效(高電平)，所以模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)維持在高電平。從時間t43起經過預定時間Twait之后，當復位脈沖在時間t44無效(低電平)時，模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)變到DC偏移電壓。該預定時間Twait滿足上述的公式(I)。當彩色模式移位脈沖從低電平變到高電平時，CCD中的像素的電荷被傳送到移位寄存器中。從時間t45起,復位脈沖以預定脈沖占空比和低電平一聞電平一低電平一...序列的預定周期性改變。當復位脈沖變到高電平時，上述復位噪聲被疊加到模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)上。從時間t46起，箝位脈沖以預定脈沖任務和低電平一聞電平一低電平一...序列的預定周期性改變。當箝位脈沖變到高電平時，如上所述，模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)被箝位在DC偏移電壓。從時間t47起，彩色模式第一傳送時鐘以預定脈沖占空比和高電平—低電平一高電平一· · ·序列的預定周期性改變，而彩色模式第二傳送時鐘以預定脈沖占空比和低電平一高電平一低電平一...序列的預定周期性改變。然后，輸出與從原件反射的光直接成比例的模擬輸出信號(0S1、0S2和0S3)。通過進行R/G/B傳感器的復位可以防止從單色讀取模式切換到彩色讀取模式之后立即引發的過電壓，在該R/G/B傳感器中，如上所述地大致在單色讀取模式切換到彩色讀取模式時，累積不需要的電荷。這引起的是防止特性的退化或者更糟的是位于CCD的下流的AFE7的裝置毀壞。此外，不需要同步地驅動彩色模式移位脈沖和彩色模式傳送時鐘的組以及單色模式移位脈沖和單色模式傳送時鐘的組。因此，與圖7中所示的驅動方法相比 較，此方法有利于不增加驅動電路的能耗和附加的不想要的電磁干擾(EMI)。同時，用于彩色讀取模式切換到單色讀取模式的情形的驅動方法與上述方法類似，除了圖9所示的單色模式驅動信號要和彩色模式驅動信號互換。在圖9所示的示例中，復位脈沖和箝位脈沖在彩色讀取模式和該單色讀取模式之間共享。替代的，四線CCD可以分別地包括用于彩色模式和單色讀取模式的復位脈沖輸入端和箝位脈沖輸入端的組，并且被配置為在從該單色讀取模式切換到該彩色讀取模式之前彩色模式復位脈沖保持在有效狀態。圖10是圖示根據實施例的多功能外圍設備(MFP)的硬件配置的框圖，該多功能外圍設備(MFP)是包括圖像讀取裝置的成像裝置的示例。如10所示，該MFP包括控制器110和通過PCI (外圍部件接口)總線彼此連接的引擎單元(引擎)160。該控制器110是控制該MFP的全部控制、繪圖、通信和來自操作單元(未示出)的輸入的控制器。該引擎單元160是可連接到PCI的總線的打印機引擎等。該引擎單元160的示例包括單色繪圖儀、單鼓彩色繪圖儀、四鼓彩色繪圖儀、掃描儀(對應于該圖像讀取裝置)和傳真單元。注意，該引擎單元160不僅包括諸如繪圖儀的稱為引擎的，還包括用于處理誤差擴散、伽瑪轉換等的圖像處理單元。該控制器110包括CPU(中央處理單元)111、北橋(NB) 113、系統存儲器(以下，“MEM-P”)112、南橋(SB) 114、局部存儲器(以下，“MEM-C”) 117、專用集成電路(ASIC) 116和HDDl 18ο AGP(圖形加速接口)總線115連接在NB113和ASIC116之間。該MEM-P112進一步包括ROM (只讀存儲器)112a和RAM (隨機存取存儲器)112b。CPUlll完全控制著MFP并包括芯片組，該芯片組包括NBl 13、MEM-Pl 12和SBl 14。CPUlll經由該芯片組連接到其他裝置。NBl 13 是用于將 CPUlll 連接到 MEM-Pl 12、SB114 和 AGP115 的橋接。該 NB113 包括存儲器控制器、PCI主控器和AGP目標。該存儲器控制器控制從MEM-Pl 12讀取和寫入MEM-Pl12。MEM-Pl 12是系統存儲器，該系統存儲器是用作在其中存儲計算機程序和數據的存儲器、用于擴展計算機程序和數據的擴展存儲器和用于打印的繪圖存儲器等的只讀存儲器，并且包括ROMl 12a和RAMl 12b。該RAMl 12b是作為用于擴展計算機程序和數據的擴展存儲器和用于打印機的繪圖存儲器使用的可寫可讀的存儲器等。SB114是將NB113連接到PCI裝置和外圍裝置的橋接。該SB114經由PCI總線連接到NB113，并且網絡接口(I/F)單元等也連接到該PCI總線。ASIC116是用于圖像處理的IC(集成電路)并包括用于圖像處理的硬件組件。該ASIC116用作將AGP115、PCI總線、HDD118和MEM-Cl 17彼此連接的橋接。該ASIC116包括PCI目標和AGP主控、ASIC116核心的判優器、控制MEM-C117的存儲器控制器、使用硬件邏輯等進行圖像數據旋轉等的多元化的DMAC (直接存儲器讀取控制器)和經由該PCI總線在引擎單元160和該ASIC116之間傳送數據的PCI單元。F⑶(傳真控制單元)130、通用串行總線(USB) 140、IEEE1394(電氣及電子工程師協會1394) I/F150經由該PCI總線連接到該ASIC116。運作/顯示單元120直接連接到該ASIC116。
MEM-Cl 17是用作存儲副本圖像和代碼的緩沖器的局部存儲器。HDD118用于累積圖像數據、計算機程序、字體數據和格式的存儲單元。AGPl 15是為加速圖形操作而引入的圖形加速卡的總線接口并允許以高的吞吐量直接讀取MEM-P112，從而加速與該圖形加速卡相關的操作。由根據實施例的圖像讀取裝置執行的圖像讀取計算機程序可以以預裝在ROM等之中而提供。由根據實施例的圖像讀取裝置執行的該圖像讀取計算機程序可以以可安裝或可執行的格式記錄在計算機可讀記錄介質中兒提供，該計算機可讀記錄介質諸如光盤(⑶)-R0M、軟盤(FD)、⑶-R(⑶可記錄磁盤)或DVD(數字多功能光盤)之類。由根據實施例的圖像讀取裝置執行的該圖像讀取計算機程序可以存儲在連接到諸如因特網之類的網絡的計算機中從而使得通過從網絡下載而提供該計算機程序。由根據實施例的圖像讀取裝置執行的該圖像讀取計算機程序可以經由諸如因特網之類的網絡提供或分配。由根據實施例的圖像讀取裝置執行的該圖像讀取計算機程序具有由上述單元(光源驅動控制單元、CCD驅動控制單元、AFE驅動控制單元和數據處理控制單元)組成的模塊結構。從實際硬件的角度，CPU(中央處理器)從ROM讀取的圖像讀取計算機程序并執行它，從而，將每個單元加載到主存儲單元從而在主存儲單元上生成光源驅動單元、AFE驅動控制單元和數據處理控制單元。在實施例中，描述了根據本發明的方面的圖像讀取裝置被應用于MFP的示例，該MFP具有復印功能、傳真功能、掃描儀功能和打印機功能中的至少兩項。然而，應用并不限于此，該圖像讀取裝置可應用于任何成像設備，例如復印機、打印機、掃描儀和傳真機。根據本發明的方面，可以用簡單的配置來降低在彩色讀取模式和單色讀取模式之間的讀取模式切換時引發的過電壓。因此，產生了降低光電變換器下游的電路的特性退化和毀壞的效果。盡管用了完整和清晰的公開而已經就特定實施例描述了本發明，但是所附的權利要求并不因此而局限，而是被認定為包含對于本領域的技術人員來說完全落入在前述的基本教導之內的改進和替代結構。
權利要求
1.一種光電變換器，能夠以彩色讀取模式和單色讀取模式中的任一個讀取圖像，所述光電變換器包括 彩色讀取傳感器； 單色讀取傳感器；以及 不必要電荷排放單元，所述不必要電荷排放單元在從彩色讀取模式向單色讀取模式或從單色讀取模式向彩色讀取模式切換時排放在單色讀取傳感器和彩色讀取傳感器中的一個中累積的不必要電荷。
2.一種圖像讀取裝置，包括 光電變換器，其包括彩色讀取傳感器、單色讀取傳感器和信號電荷排放單元，所述光電變換器能夠以彩色讀取模式和單色讀取模式中的任何一個讀取圖像；以及 驅動控制單元，其控制所述光電變換器的驅動，其中 在復位脈沖有效時，從所述信號電荷排放單元排放彩色讀取傳感器和單色讀取傳感器的任一個的輸出信號電荷，所述復位脈沖是在圖像讀取期間從所述驅動控制單元向所述光電變換器提供的脈沖信號，以及 所述驅動控制單元在從彩色讀取模式到單色讀取模式或者從單色讀取模式到彩色讀取模式的切換時保持所述復位脈沖有效。
3.根據權利要求2的圖像讀取裝置，其中 在所述驅動控制單元進行從彩色讀取模式到單色讀取模式或是從單色讀取模式到彩色讀取模式的切換之前，所述驅動控制單元使復位脈沖有效，并且 當從所述切換起已經經過了預定的時間段時，所述驅動控制單元使復位脈沖無效。
4.根據權利要求3的圖像讀取裝置，其中，該預定的時間段滿足下列條件· Twait〉Qall/Qreg X Tline 其中，TWAn是以分鐘為單位的所述預定的時間段，Qall是在一個通道的所有電路中可存儲的電荷的總量，所述通道包括接收所述光電變換器中預定色彩的光的多個像素，Qeeg是在光電變換器的移位寄存器的行中可存儲的電荷的總量，以及Tline是以分鐘為單位的、傳送移位寄存器的行中的所有電荷所需要的最小存儲時間。
5.一種由圖像讀取裝置進行的圖形讀取方法，該圖像讀取裝置包括能夠以彩色讀取模式和單色讀取模式中的任何一個讀取圖像的光電變換器和控制所述光電變換器的驅動的驅動控制單元，所述光電變換器包括彩色讀取傳感器、單色讀取傳感器和信號電荷排放單元，所述圖像讀取方法包括 在復位脈沖有效時，從所述信號電荷排放單元排放彩色讀取傳感器和單色讀取傳感器中的任何一個的輸出信號電荷，所述復位脈沖是在圖像讀取期間向所述光電變換器(4)供應的脈沖信號；以及 所述驅動控制單元進行在從彩色讀取模式到單色讀取模式或者從單色讀取模式到彩色讀取模式的切換時保持所述復位脈沖有效。
6.根據權利要求5的圖像讀取方法，其中 在所述驅動控制單元進行從彩色讀取模式到單色讀取模式或是從單色讀取模式到彩色讀取模式的切換之前，所述驅動控制單元使所述復位脈沖有效，并且 當切換起已經經過了預定的時間段時，所述驅動控制單元使所述復位脈沖無效。
7.根據權利要求6的圖像讀取方法，其中該預定時間段滿足以下條件 Twait〉Qall/Qreg X Tline 其中，TWAn是以分鐘為單位的預定的時間段，Qall是在一個通道的所有電路中可存儲的電荷的總量，所述通道包括接收在 所述光電變換器中預定色彩的光的多個像素，Qeeg是在光電變換器的移位寄存器的行中可存儲的電荷的總量，以及Tline是以分鐘為單位的、傳送移位寄存器的行中的所有電荷所需要的最小存儲時間。
全文摘要
光電變換器、圖像讀取裝置以及圖像讀取方法。該光電變換器能夠以彩色讀取模式和單色讀取模式中的任一個讀取圖像，所述光電變換器包括彩色讀取傳感器、單色讀取傳感器和不必要電荷排放單元。所述不必要電荷排放單元(32)在從彩色讀取模式向單色讀取模式或從單色讀取模式向彩色讀取模式切換時排放在單色讀取傳感器或彩色讀取傳感器中累積的不必要電荷。
文檔編號H04N5/343GK102905048SQ20121038011
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月26日 優先權日2011年7月28日
發明者平沼雅裕 申請人:株式會社理光