画像读取装置 【技术领域】
本发明涉及一种画像读取装置，特别是涉及一种扫描装置、传真装置或具有这些装置的功能的复合机等，至少具有读取原稿画像功能的画像处理装置的画像读取装置。
背景技术
在扫描装置、传真装置或具有这些装置的功能的复合机等，至少具有读取原稿画像功能的画像处理装置的画像读取装置中，例如CCD(Charge Coupled Device)型摄影组件(以下称为CCD传感器)中代表的固态摄影组件被使用作为光学地读取原稿画像的构件。
画像读取装置中所使用的CCD传感器一般包括：包含光电变换组件的画素被多数排成直线状地画素阵列部、将从此画素阵列部被垂直转送(移位)的信号电荷依序水平转送的CCD缓存器、包含将被此CCD缓存器依序转送而来的信号电荷变换成电压再输出的电荷电压变换部的输出放大器，也就是所谓的线传感器的结构。
在驱动此CCD传感器之际，驱动CCD缓存器的主时脉(水平转送时脉)，及驱动输出放大器最末段脉冲(重置脉冲等)被使用。主时脉只有在利用CCD缓存器依序转送信号电荷的水平转送期间，被提供给该CCD缓存器；在从画素阵列部的各画素把信号电荷垂直转送到CCD缓存器的垂直转送期间，对CCD缓存器的提供被停止。对该CCD缓存器的主时脉的提供/停止的动作在每一线周期(1主扫描期间)被反复地进行。
通过该主时脉的提供/停止的反复动作，主时脉用的驱动回路中，在水平扫描期间，有大的负载电流流过，另一方面在垂直转送期间，几乎没有电流流过；因此，在垂直转送期间结束，并水平转送开始时，在驱动回路会产生很大的销耗电流的变动。随着这个消耗电流的变动，驱动回路的电源电压引起变动，另外由此因素，主时脉本身的电压振幅等也产生变动。
结果，因应驱动回路的电源电压的变动，在CCD传感器的输出信号会发生水平的变动。由此，在一条线的前端部分所得到的黑水平(输出信号的基准水平)会变动，此变动的影响会残留在光学遮蔽画素部的画素信号及有效画素部的画素信号，故无法得到正常水平的画像信号以作为CCD传感器的输出信号，因此也无法进行高精度的读取动作。
另外，近年来，为了提高读取速度，一来提高设定驱动信号的频率，或者为了提高读取解像度，采用了增加CCD传感器的画素阵列部的画素数。如此，伴随着驱动信号的频率变高及CCD传感器的画素阵列部的画素数的增加，主时脉用的驱动回路的负载有增大的倾向。因此，因为主时脉的提供/停止的反复动作所引起、因应驱动回路的电源变动的CCD传感器的输出信号的水平变动也变更大。
为了解决这种问题，旧有技术设置假负载，来补充因停止期间中的负载降低所引起的电力消耗不足，其在停止期间提供假负载电流，由假负载来消耗电力，以缩小停止期间与动作期间的电流差，并抑制电源电压的变动(例如，参考专利文件1)。另外，也提出监视水平转送期间与垂直转送期间的电压变动使差值流过假负载，藉以抑制电源电压的变动的方式(例如，参考专利文件2)。
再者，在从垂直转送移至水平转送之际，以一次低速(比画像读取时所需的频率更低的频率)使水平转送时脉动做，以至少抑制流过驱动回路的负载电流，从等待电源电压的变动收敛，使该水平转送时脉高速动作，藉以使电源电压的变动在遮蔽画素期间收敛(例如，参考专利文件3)。
专利文件1 特开平11-225252号公报。
专利文件2 特开2001-02872号公报。
专利文件3 特开2002-271570号公报。
然而在专利文件1记载的旧有技术中，CCD传感器的负载会因为传感器的种类与每一制造批次而有所不同，因而要对个别的CCD传感器设置最适合的假负载是困难的。
在专利文件2记载的旧有技术中，就算每个CCD传感器负载不同，最适当的电流还是可以流过假负载，但是因为要另外设置控制回路，以监视水平转送期间与垂直转送期间的电压变动，再将差的部分流过假负载，但就这点就会让成本变高。另外，因为电流流过本来并不需要的假负载所造成的消耗电流的增加，是无可避免的。
在专利文件3记载的旧有技术中，对于低速驱动的CCD传产器是有效的，不过由于必须要确保电源电压的变动到收敛的时间，此点会使CCD传感器的动作速度变慢，因此，无法因应近年来产生的越来越多需要高速驱动CCD传感器的现状。
【发明内容】
有鉴于上述的问题，本发明的目的是要提供一种画像读取装置，其部会受到时脉驱动器的负载所造成的电源电压变动的影响，可以常常取得稳定水平的读取信号。
为了达到上述目的，本发明的画像读取装置包括：固态摄影组件，具有配置包含光电变换组件的画素而成的画素阵列部，和用来转送从前述画素阵列部的各画素被转移的信号电荷的电荷转送缓存器，以及把被前述电荷转送缓存器转送的信号电荷变换成电氣信號并输出的输出部；驱动部，分别依据第一定时信号驱动前述电荷转送缓存器，依据第二定时信号驱动前述输出部；及电源供应部，将不同的系统电源提供给处理前述驱动部的第一定时信号的回路部分以及处理前述驱动部的第二定时信号的回路部分。
在上述结构的画像读取装置中，在把从前述画素阵列部的各画素被转移的信号电荷整个转送到输出部的期间，因为必须以第一定时信号去驱动电荷转送缓存器，故处理驱动部的第一定时信号的回路部分所流过的负载电流是大的。特别是，随着迈向电荷转送缓存器的高速化驱动，负载电流有增大的倾向。若负载电流变大，从负载电流开始流到稳定为止要花费许多时间，在到稳定为止的期间，回路中所流过的消耗电流会变动。当消耗电流变动，处理第一定时信号的回路部分的电源电压也随着变动。对此，因为处理第一定时信号的回路部分与处理第二定时信号的回路部分是不同的系统电源，就算是处理第一定时信号的回路部分的电源电压产生变动，其影响不及于处理第二定时信号的回路部分的电源电压，进而不影响到第二定时信号。因此，可以经常地依据稳定的第二定时信号驱动输出部，而不会受到处理第一定时信号的回路部分的电源电压的变动的影响。
依据本发明的话，就算是处理第一定时信号的回路部分的电源电压产生变动，也可以不受此影响，经常地依据稳定的第二定时信号驱动输出部，所以可以从固态摄影组件导出非常稳定水平的输出信号，而且因为不需要设置假负载，也不会不必要地增加消耗电流。
【附图说明】
图1显示本发明适用的画像读取装置的结构的概略侧断面图。
图2显示CCD传感器的结构例的概略平面图。
图3显示在CCD传感器的电荷电压变换部的输出波形波形图。
图4显示CCD传感器与驱动系统及CCD传感器的信号处理系统的结构例。
图5显示移位脉冲φSH、水平转送时脉φ1、φ2/φ2B、重设闸脉冲φRG与筘位脉冲φCP的定时关系，以及显示驱动回路的电源电压的波形的定时图。
符号说明
10：原稿读取部； 11：框体；
12：玻璃台板； 13：全速轮架；
131：光源； 132：反射篷；
133：反射镜； 134：反射镜；
14：半速轮架；
141、142：反射镜；
15：透镜； 16：CCD传感器；
161：画素； 162：画素阵列部；
163：移位闸；
164：CCD电荷转送缓存器(CCD缓存器)；
165：电荷电压变换部； 166：筘位回路；
17A：基板； 17B：画像处理基板；
18：导引部； 19：接触玻璃(读取玻璃)；
20：画像处理部；
30：自动原稿运送； 31：原稿设置部；
32：原稿排出部； 33搬运滚轮对；
33A：阻力滚轮对； 33B：退出滚轮对；
41：CCD驱动控制回路； 42、43：驱动回路；
45：电源供应回路； 46：模拟处理回路；
47：A/D变换器； 48：数字画像处理回路；
A、B：电源
【具体实施方式】
以下参考图面详细说明本发明实施例。
图1为概略显示本发明适用的画像读取装置的结构的侧断面图。如图1所示，本实施例的画像读取装置由原稿读取部10、画像处理部20及也具有压板盖(platen cover)功能的没有循环功能的自动原稿运送(automatic document feeder，ADF)装置30所构成，例如，扫描装置、复印机、传真装置或具有此些装置功能的复合机等，至少被使用作为具有读取原稿画像功能的机器的画像读取装置。
原稿读取部10为具有框体11、玻璃台板(原稿放置台，platenglass)12、全速轮架(full rate carriage)13、半速轮架(half ratecarriage)14、透镜15与CCD传感器16的结构。玻璃台板12由设置在框体11上的透明玻璃所构成。作为读取对象的片状原稿被放置在玻璃台板12上。
全速轮架13被配置在框体11内的玻璃台板12的下方，并且具有朝向与该玻璃台板12的原稿放置面相反侧的面而照射光的光源131、使光源131发出的光反射到玻璃台板12侧的略凹状的反射篷132与反射镜133、以及把来自玻璃台板12侧的反射光的光路变更到与玻璃台板12约略平行的方向的反射镜134的结构。以主扫描方向(垂直于纸面的方向)作为长边方向的萤光灯管被使用作为光源131。
半速轮架14具有两个被配置成彼此略成直角的反射镜141、142，经过全速轮架13的反射光依序每次被变更约90度。全速轮架13与半速轮架14例如用步进马达(未显示)作为驱动源，被架构成彼此连动，并且可以在副扫描方向(图1中，箭头X方向)及其相反方向间往复移动。
透镜15把经过全速轮架13与半速轮架14的来自玻璃台板12的反射光，聚集在固态摄影组件即CCD传感器16的摄影面上。CCD传感器16通过接收被透镜15聚集的前述反射光，在主扫描方向上，读取放置在玻璃台板12上的原稿的画像，并且把对应该画像的浓度(对应反射光的光强度)的模拟画像信号依序输出。
图2概略显示CCD传感器16的结构例子的平面图。
如图2所示，CCD传感器16被架构成包括：画素阵列部162，其中把包含光二极管等的光电变换组件的多数画素以直线方式配置；移位闸(shift gate)163，其在此画素阵列部162的各画素161，把依据入射光的强度与时间的积，即曝光量所得的信号电荷垂直转送(移位)；把被垂直转送的信号电荷依序水平转送的CCD电荷转送缓存器(以下称CCD缓存器)164；把被CCD缓存器依序转送到的信号电荷变换成电压(电信号)并输出的电荷电压变换部165；以及具有设置在此电荷电压变换部165后段的箝位回路166的线传感器(线性传感器)。
电荷电压变换部165例如是悬浮扩散放大器(floating diffusionamplifier)结构。具体来说，电荷电压变换部165包括：信号电荷从CCD缓存器164被注入的悬浮扩散区域FD，排出电荷的重设汲极(resetdrain)RD，以及进行侦测结束的信号电荷的往重设汲极的排出与悬浮扩散区域FD的初始化(重设)的重设闸极RG。
在此电荷电压变换部165，当信号电荷从CCD缓存器164被注入到悬浮扩散区域FD，依据此被注入的信号电荷的电荷量，改变悬浮扩散区域FD的电位。藉此，信号电荷被变换成电压。电荷电压变换部165与箝位回路166一起构成输出放大器(输出部)。
图3显示电荷电压变换部165的输出波形。从图3可以明白，电荷电压变换部165的输出波形可被区分成在重设期间Tr、馈通水平(feedthrough level，零基准)期间To、信号期间TS的三个期间。箝位回路166进行对此输出电压波形的馈通水平进行箝位动作。
此外，在此所示的线传感器结构不过是一个例子，CCD传感器16并不局限于此结构的线传感器。例如，在一个画素阵列部的两侧配置CCD缓存器，分别将奇数编号的画素的信号电荷移到一侧的CCD缓存器，且将偶数编号的画素的信号电荷移到另一侧的CCD缓存器，以这两个CCD缓存器并行，水平转送信号电荷的结构的线传感器等也可以使用。
作为CCD传感器16，在画像读取装置为对应黑白的情形时，一条线传感器形成在半导体基板(未显示)上，在画像读取装置为对应彩色的情形时，例如以可以检测出R(红)、G(绿)、B(蓝)的三色光成分的方式，把对应R、G、B三色的三条线传感器以预定的间隔形成在该半导体基板上，在画像读取装置为对应黑白/彩色的情形时，把对应黑白的一条线传感器以及对应R、G、B三色的三条线传感器以预定的间隔形成在该半导体基板上。
CCD传感器16与读取信号处理部(未显示)一起配置在基板17A上，读取信号处理部包含用来驱动该CCD传感器16的CCD驱动器等的驱动控制部。从CCD传感器16输出的模拟画像信号在上述读取信号处理部，接收预定的信号处理后，被转送到配置在画像处理基板17B上的画像处理部
ADF装置30被架构成包括原稿设置部31、原稿排出部32、用来形成原稿搬运路径的阻力滚轮对33A与退出滚轮(exit roll)对33B等的各种搬运滚轮对33。在框体11上部的玻璃台板12、图的左侧的端部上设置导引部18，在其附近设置光穿透性的接触玻璃(读取玻璃)19。
在上述结构的画像读取装置中，成为读取光学系统的原稿读取部10的全速轮架13一般是在起点位置(home position)。接着，以ADF装置30来一边搬运原稿且一边读取该原稿的画像的搬运读取时，使全速轮架13固定在ADF装置30的原稿搬运路上、接触玻璃19下的任意位置的状态下，进行一边以ADF装置搬运原稿，一边读取该原稿画像的动作。
具体来说，全速轮架13从起点位置往与箭号X方向的相反方向移动，或是一边曝光扫描一边移动，被停止锁定在搬运读取画像位置。此时，CCD传感器16与其读取信号处理部成为摄像待机状态。之后，曝光开始允许信号从本体侧CPU(未显示)被转送到ADF装置30。这样，接收到曝光开始允许信号的ADF装置30，开始被放置在原稿放置部31的原稿走纸。
原稿经过包含各种搬运滚轮对33的预定搬运路径，被引导往导引部18的方向，通过阻力滚轮对33A，原稿的前端到达搬运读取画像位置时，从ADF装置30侧转送画像检测信号到对原稿读取部10侧，藉以开始读取原稿画像。
通过以上一连串的动作，在本画像读取装置中，搬运读取时，一边以固定速度来搬运成为读取对象的原稿，一边读取该原稿的画像，换句话说是进行对应定速搬运(constant velocity transfer，CVT)的画像读取。
另一方面，当在将原稿载置在玻璃台板12上的状态，读取该原稿的画像的固定读取时，通过人的手(也可以利用ADF装置30)，把原稿载置于玻璃台板12上，并以固定在该玻璃台板12上的任意位置的状态，使包含全速轮架13与半速轮架14的读取光学系统往箭号X方向等速移动、扫描，并且读取原稿影像。
具体来说，在将载置在玻璃台板12上的原稿覆盖ADF装置30的状态下，光源131发出的光通过玻璃台板12照射原稿，其反射光经过全速轮架13与半速轮架14后，被透镜15聚光在CCD传感器16的摄像面上。CCD传感器16利用以画素单位对入射光做光电变换，以画素数所决定的预定解像度来读取原稿画像，输出模拟的画像信号。在对应彩色的情形，CCD传感器16输出R、G、B的各色成分的模拟的画像信号。
在此读取时，来自光源131的照射光照射整个原稿，并且包含光源131的全速轮架13与半速轮架14，或者由透镜等所构成的读取光学系统与CCD传感器16，在图1中的箭号X方向(副扫描方向)，以固定的速度移动，使得CCD传感器16通过透镜15等的读取光学系统读取整个输入画像的方式。
透过以上一连串的动作，在本画像读取装置中，在固定读取时，将成为读取对象的原稿固定在玻璃台板12上，使包含全速轮架13与半速轮架14的读取光学系统一边以固定速度移动，一边进行读取原稿画像的动作。
图4为显示CCD传感器16的驱动系统与CCD传感器16的信号处理系统的架构的一个例子的方块图。
在图4中，CCD驱动控制回路41产生各种定时脉冲，以驱动CCD传感器16。在图2所显示的CCD传感器(线传感器)16中，作为各种定时脉冲的有例如驱动移位闸163的移位脉冲φSH、驱动CCD缓存器164的彼此相位相反的水平转送时脉φ1、φ2、驱动CCD缓存器164的最后转送级的最后转送时脉φ2B(与水平转送时脉φ2同相位)、驱动电荷电压变换部165的重设闸RG的重设闸脉冲φRG、驱动箝位回路166的箝位脉冲φCP等等。
用来驱动CCD传感器16的各种定时脉冲被区分成多数群，例如两群。具体来说，被区分成两群成为担任CCD传感器16的信号电荷的转送驱动的主时脉(第一定时信号)，以及担任包括电荷电压转换部165与箝位回路166的输出放大器的驱动的最后段时脉(第二定时信号)。
主时脉群，即水平转送时脉φ1、φ2被提供给驱动回路42。最后段时脉群，即最后转送时脉φ2B、重设闸脉冲φRG、箝位脉冲φCP与移位脉冲φSH、被提供给与驱动回路42另外设置的驱动回路43。驱动回路42与驱动回路43分别被架构成以不同的系统电源A、B来动作。换句话说，电源A从电源供应回路44提供给驱动回路42，与电源A相异的电源B从电源供应回路45提供给驱动回路43。此外，电源A、B的各电压值也可以是相同的，或者不相同也没关系。
驱动回路42依据水平转送时脉φ1、φ2，驱动CCD传感器16的CCD缓存器164。驱动回路43依据移位脉冲φSH，驱动驱动CCD传感器16的移位闸163，并且依据最后转送时脉φ2B，驱动CCD缓存器164的最后转送级，更依据重设闸脉冲φRG，驱动电荷电压转换部165的重设闸RG，并且依据箝位脉冲φCP，驱动筘位回路166。
CCD传感器16输出的模拟画像信号被提供到模拟处理回路46。模拟处理回路46进行模拟处理，例如利用对模拟画像信号撷取信号水平与馈通水平的差值，降低在悬浮区域FD的重设时产生的重设噪音等的CDS(correlated double sample，相关双重取样)处理等。模拟处理后的画像信号在被A/D变换器47变换成数字画像信号后，在数字画像处理回路48进行预定的信号处理。
图5显示移位脉冲φSH、水平转送时脉φ1、φ2/φ2B、重设闸脉冲φRG与箝位脉冲φCP的定时关系。从这个定时图可以明白，移位脉冲φSH在画素数组部162的各画素161的信号电荷被移位(转送)到CCD缓存器的垂直转送期间，变成Hi水平，并被提供给驱动回路42。相反地，水平转送时脉φ1、φ2/φ2B、重设闸脉冲φRG与箝位脉冲φCP在假画素期间、光学遮蔽画素期间与有效画素期间，被提供给驱动回路43，在垂直转送期间则停止提供给驱动回路43。
在上述结构的CCD传感器16的驱动系统中，从画素阵列部162的各画素161被移转来的信号电荷全部转送到电荷电压变换部165的整个期间，CCD缓存器164需要被水平转送时脉φ1、φ2驱动，所以流到处理水平转送时脉φ1、φ2的驱动回路42的负载电流是大的。特别是，为了谋求以提升CCD传感器16的读取解像度为目的的多画素画以及以提高画像读取装置的生产性为目的的CCD传感器16的读取速度的提升，CCD缓存器164的驱动迈入高速化时，随之而来的负载电流也有增大的倾向。
而且，从图5的定时图可以明白，水平转送时脉φ1、φ2只有在信号电荷依序被CCD缓存器164转送的水平转送期间，被提供给该CCD缓存器164，而在从画素阵列部162的各画素161把信号电荷垂直转送到CCD缓存器164的垂直转送期间，对该CCD缓存器164的供给则被停止。对CCD缓存器164之水平转送时脉φ1、φ2的供给/停止的动作在每一线周期(一主扫描期间)被反复地操作。
如上述，透过反复地进行水平转送时脉φ1、φ2的供给/停止的动作，在水平扫描期间虽然有大的负载电流流过水平转送时脉φ1、φ2用的驱动回路42，但是在垂直扫描期间几乎没有电流流过，所以垂直转送期间结束，水平转送开始的话，在驱动回路42产生大的消耗电流的变动。而且，从负载电流开始流到稳定为止花很多时间，在到稳定为止的期间，驱动回路的消耗电流会变动。随着这个消耗电流的变动，如图5所示，在驱动回路42的电源电压引起变动。
相对此，在本实施型态的画像读取装置中，因为处理第一定时信号的水平转送时脉φ1、φ2的驱动回路42，以及处理第二定时信号的移位脉冲φSH、最后转送时脉φ2B、重设闸脉冲φRG与箝位脉冲φCP的驱动回路42采用不同系统的电源A、B，就算是驱动回路42的电源电压产生变动，该电源电压的变动的影响也不及于驱动回路43的电源电压。从图5可以明白一般，该驱动回路43的电源电压维持在大略固定的状态。因此，移位脉冲φSH、最后转送时脉φ2B、重设闸脉冲φRG与箝位脉冲φCP的电压振幅变无变动。
结果，就算驱动回路42的电源电压产生变动，通过不受该电源电压变动的影响，且电压振幅等为稳定的最后转送时脉φ2B、重设闸脉冲φRG与箝位脉冲φCP，在CCD缓存器164的最后转送级的信号电荷的转送驱动、在电荷电压变换部165的悬浮扩散区域FD的初始化(重设)的动作、及在箝位回路的箝位动作可以确实地被执行，可以从CCD传感器16导出稳定的水平的输出信号(模拟画像信号)。
如此，就算不设置假负载，随着水平转送时脉φ1、φ2的负载电流的变动所引起的电源电压的变动，对于最后转送时脉φ2B、重设闸脉冲φRG与箝位脉冲φCP的影响可以被排除，故消耗电流不需要增大。因此，可以对画像读取装置本身的低消耗电力化有贡献。而且，因为可以高速驱动CCD缓存器164，可以谋求以提升CCD传感器16的读取解像度为目的的多画素化，以及以画像读取装置的生产性提升为目的的提升CCD传感器16的读取速度。
另外，最后转送时脉φ2B、重设闸脉冲φRG与箝位脉冲φCP不会对CCD传感器16的输出信号水平有直接影响，但是对于这些脉冲信号，水平转送时脉φ1、φ2做成别群(另外的系统)，并且以个别的驱动回路42、43来驱动的结构；因为并不需要极度提高水平转送时脉φ1、φ2用驱动回路42的电源A的稳定度，与该驱动回路42用的电源旁路电容(bypasscondenser，电源线与参考电位点(例如，接地))间所连接的旁路电容/去耦合电容的电容量可以设定在最低的程度。
此外，在上述实施例中，列举后转送时脉φ2B、重设闸脉冲φRG与箝位脉冲φCP作为第二定时信号，并且以与驱动回路42为不同系统的电源的驱动回路43来处理这些脉冲信号，但是对于CCD传感器16的输出信号水平有影响的程度高的状况，一般而言因为会考虑重设闸脉冲φRG，其次是箝位脉冲φCP，故也可以采用只有重设闸脉冲φRG，或者只有重设闸脉冲φRG与箝位脉冲φCP以与驱动回路42为不同系统的电源的驱动回路43来处理，这也可以得到与上述实施例相同的作用效果。
此外，在上述实施例中，使用把多个画素配置成直线状的线传感器(线性传感器)为例作为固态摄影组件，但是也可以使用在多个画素配置成行列状的面传感器。
本发明的画像读取装置可以被利用在使用固态摄影组件作为光学地读取原稿画像手段的扫描装置、复印机、传真机，或者是具有这些功能的复合机等的画像处理装置的画像读取装置。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容作出少许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。