(57)【要約】【課題】高解像度化に伴う高い周波数成分を含む雑音を簡素な構成で低減し、高品質の画像を得ることができる画像読取装置を提供する。【解決手段】本発明に係る画像読取装置は、原稿からの反射光強度をアナログ電圧信号として出力するＣＣＤセンサと、前記ＣＣＤセンサの出力端に接続される増幅器と、前記増幅器の出力端に接続されるローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの後段に接続されるアナログデジタル変換器と、を備えたことを特徴とする。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿からの反射光強度をアナログ電圧信号として出力するＣＣＤセンサと、
前記ＣＣＤセンサの出力端に接続される増幅器と、
前記増幅器の出力端に接続されるローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの後段に接続されるアナログデジタル変換器と、
を備えたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
直流成分を除去するＤＣカット用コンデンサが前記アナログデジタル変換器の前段に設けられ、
前記ローパスフィルタは、前記増幅器と前記ＤＣカット用コンデンサの間に設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
雑音が重畳されていないと仮定したときの前記アナログ電圧信号の帯域は、光電変換された電荷の画素間の転送時間に対応する出力遅延時間Ｔｄの逆数に支配されており、
前記ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃは、
１／（２Ｔｄ）≦ｆｃ≦５／（２Ｔｄ）
である、ことを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記ローパスフィルタは、キャパシタＣと抵抗器Ｒとによって構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項５】
原稿からの反射光強度をアナログ電圧信号として出力するＣＣＤセンサと、
前記ＣＣＤセンサの出力端に接続される増幅器と、
前記増幅器の出力端に接続されるローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの後段に接続されるアナログデジタル変換器と、
前記アナログデジタル変換器から出力されるデジタル画像信号によって前記原稿を用紙に複写する画像形成部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
雑音が重畳されていないと仮定したときの前記アナログ電圧信号の帯域は、光電変換された電荷の画素間の転送時間に対応する出力遅延時間Ｔｄの逆数に支配されており、
前記ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃは、
１／（２Ｔｄ）≦ｆｃ≦５／（２Ｔｄ）
である、ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
原稿からの反射光強度をＣＣＤセンサによってアナログ電圧信号として出力し、
前記ＣＣＤセンサから出力された前記アナログ電圧信号を増幅し、
増幅された前記アナログ電圧信号の高周波成分をローパスフィルタで除去し、
前記ローパスフィルタの出力信号をアナログ／デジタル変換する、
ことを特徴とする画像読取方法。
【請求項８】
雑音が重畳されていないと仮定したときの前記アナログ電圧信号の帯域は、光電変換された電荷の画素間の転送時間に対応する出力遅延時間Ｔｄの逆数に支配されており、
前記ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃは、
１／（２Ｔｄ）≦ｆｃ≦５／（２Ｔｄ）
である、ことを特徴とする請求項７に記載の画像読取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読取装置、画像形成装置、及び画像読取方法に係り、特にＣＣＤセンサを用いて原稿を読取る画像読取装置、それを具備する画像形成装置、及び画像読取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、画像読取装置（スキャナ）や、複写機或は複合機（ＭＦＰ：Multi-Function Peripheral）といった画像形成装置では、ＣＣＤセンサによって原稿を読取る方式が広く使用されている。
【０００３】
ＣＣＤセンサは、一般に、フォトダイオードアレイ、アナログシフトレジスタ、フロ−ティングキャパシタ等を備えた構成となっている。原稿からの反射光はフォトダイオードアレイによって画素単位で電荷に変換される。この電荷は、アナログシフトレジスタによって転送され、アナログシフトレジスタの一端に設けられたフローティングキャパシタによって電圧に変換される。この電圧に対応する電気信号が原稿の主走査方向の読取信号としてＣＣＤセンサの外部に取り出される。
【０００４】
アナログシフトレジスタによる電荷の転送は、２相乃至４相の転送クロックをアナログシフトレジスタに印可して行われる。また、フローティングキャパシタには蓄積された電荷をリセットするためのリセットパルスが画素単位で印可される。フローティングキャパシタによって得られる電圧は微弱であるため、通常その後段には増幅器が設けられており、増幅された電圧はＡＤ変換器によってデジタル信号に変換される。
【０００５】
ＣＣＤセンサの出力に雑音成分が重畳し出力信号のＳ／Ｎが低下すると画質劣化を引き起こすため、従来から種々のＳ／Ｎ改善方法が検討されている。例えば、デジタル信号に変換された後に、画像処理による平均化処理やフィルタリング処理によって画像に発生するノイズを低減する手法が多く開発されている。
【０００６】
また、特許文献１には、フローティングキャパシタに印可するリセットパルスを１つおきに間引きし、隣接する２画素の電荷を加算することにより、解像度を犠牲にしつつもＳ／Ｎを改善する技術等が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０５−２４４５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、転送クロックやリセットパルスは画素単位でアナログシフトレジスタやフロ−ティングキャパシタに印加されるが、近時の高解像度化に伴ってこれらのクッロク信号やパルス信号も高周波数化されている。このため、クッロク信号やパルス信号の立上りや立下り部分では急激な電流変化が発生し、ＣＣＤセンサの出力端であるフローティングキャパシタの部分に従来以上の誘導雑音が重畳する事象が発生してきている。
【０００９】
また、ＣＣＤセンサの後段に配置されるサンプルホールド回路、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路、ＡＤ変換器等の制御信号も高速化されており、これらの制御信号から発生する誘導雑音もフローティングキャパシタの部分にさらに重畳されることになる。
【００１０】
これらの雑音成分は非常に高い周波数成分まで含むものであり、従来から行われている、ＡＤ変換後のデジタル信号に対する平均化処理やフィルタリング処理では必ずしも十分なＳ／Ｎ改善が期待できない。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高解像度化に伴う高い周波数成分を含む雑音を簡素な構成で低減し、高品質の画像を得ることができる画像読取装置、画像形成装置、及び画像読取方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像読取装置は、原稿からの反射光強度をアナログ電圧信号として出力するＣＣＤセンサと、前記ＣＣＤセンサの出力端に接続される増幅器と、前記増幅器の出力端に接続されるローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの後段に接続されるアナログデジタル変換器と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る画像形成装置は、原稿からの反射光強度をアナログ電圧信号として出力するＣＣＤセンサと、前記ＣＣＤセンサの出力端に接続される増幅器と、前記増幅器の出力端に接続されるローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの後段に接続されるアナログデジタル変換器と、前記アナログデジタル変換器から出力されるデジタル画像信号によって前記原稿を用紙に複写する画像形成部と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る画像読取方法は、原稿からの反射光強度をＣＣＤセンサによってアナログ電圧信号として出力し、前記ＣＣＤセンサから出力された前記アナログ電圧信号を増幅し、増幅された前記アナログ電圧信号の高周波成分をローパスフィルタで除去し、前記ローパスフィルタの出力信号をアナログ／デジタル変換する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る画像読取装置、画像形成装置、及び画像読取方法によれば、高解像度化に伴う高い周波数成分を含む雑音を簡素な構成で低減し、高品質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の外観例を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像読取装置の構成の内、特に光学系の構成例を示す図。
【図３】画像読取装置の構成例を示す図。
【図４】ＣＣＤセンサの細部構成例を示す図。
【図５】ＣＣＤセンサの動作原理を説明する第１の図。
【図６】ＣＣＤセンサの動作原理を説明する第２の図。
【図７】ＣＣＤセンサの出力波形を模式的に示す図。
【図８】ＣＣＤセンサ後段の従来の回路構成例を示す図。
【図９】従来の回路構成によるＣＣＤセンサ出力信号波形の測定結果の一例を示す図。
【図１０】ＣＣＤセンサ後段にローパスフィルタを設けた本実施形態の回路構成例を示す図。
【図１１】ノイズ抑圧効果を確認するためのシミュレーション結果の一例を示す図（従来の回路構成による比較例）。
【図１２】ノイズ抑圧効果を確認するためのシミュレーション結果の一例を示す図（本実施形態に係る回路構成による実施例）。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る画像読取装置、画像形成装置、及び画像読取方法の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１８】
（１）画像形成装置の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の典型例としてのデジタル複合機（ＭＦＰ：Multi-Function Peripheral）の外観例を示す図である。
【００１９】
画像形成装置１は、読取部（画像読取装置）２、画像形成部３、給紙部４、操作部５、ＡＤＦ（Auto  Document  Feeder）６等を有している。
【００２０】
読取部２では、原稿台に載置された原稿やＡＤＦ６に入力された原稿を光学的に読み取って画像データを生成している。
【００２１】
画像形成部３では、給紙部４から供給される用紙に電子写真方式を用いて画像データを印刷している。
【００２２】
操作部５には、ユーザインターフェースとしての表示パネルや各種操作ボタンが設けられている。
【００２３】
図２は、画像形成装置１のシステム構成例を示す図であり、特に読取部２の光学系の構成を詳しく示すブロック図である。
【００２４】
読取部２は、第１キャリジ２０、第２キャリジ２１、集光レンズ８、ＣＣＤセンサ９が実装されるＣＣＤセンサ基板１０、制御基板１１等を有している。
【００２５】
第１キャリジ２０は、光源２２、光源２０の配光特性の補正を行うリフレクタ２３、及び第１ミラー２４を具備しており、原稿読み取り時には、図２の矢印方向（副走査方向）に速度２Ｖで移動する。
【００２６】
一方、第２キャリジ２１は、第２ミラー２５と第３ミラー２６とを具備しており、副走査方向に速度Ｖで移動する。第２のキャリジ２１の移動速度を第１キャリジの半分に設定することによって、光源２２が副走査方向に移動しても光源２２からＣＣＤセンサ９までの光路長は一定に保持される。
【００２７】
読取部２の上側には、原稿１００を載置するための原稿ガラス台３０、原稿１００が浮かないように押さえつける原稿押さえカバー３１、及び白色の基準となる白基準板３２が設けられている。
【００２８】
光源２２から照射された光は原稿ガラス３０を透過し、原稿１００に照射される。原稿１００からの反射光は第１ミラー２４、第２ミラー２５、及び第３ミラー２６で反射され、集光レンズ８を透過してＣＣＤセンサ９の受光面に結像する。ＣＣＤセンサ９はＣＣＤセンサ基板１０上に実装され、制御基板１１から入力する制御信号により制御される。
【００２９】
図３は、主に読取部２のＣＣＤセンサ基板１０、及び制御基板１１の内部構成の一例を示す図である。
【００３０】
ＣＣＤセンサ基板１０は、ＣＣＤセンサ９、ＣＣＤセンサ９を駆動するためのＣＣＤセンサ制御回路１０Ａ、及びＣＣＤセンサ制御回路１０Ａの出力を受け、ＣＣＤセンサ９の駆動条件に合致した駆動信号を生成するＣＣＤドライバ１０Ｂを備えて構成されている。ＣＣＤセンサ９の細部構成については後述する。
【００３１】
制御基板１１は、処理ＩＣ１１Ａ、各種タイミングを生成するタイミング生成部１１Ｂ、ＣＣＤセンサ９からのアナログ信号を処理し、アナログ信号をデジタル信号に変換するまでの処理を行うアナログ処理部１１Ｃ、ＣＣＤセンサ９の各出力信号に対してライン間補正処理を行うためのラインメモリ回路１１Ｄ、アナログ処理部１１Ｃから出力されるデジタル信号に対して各種の画像処理を行う画像処理部（１）等を備えて構成されている。
【００３２】
処理ＩＣ１１Ａは、例えばＣＰＵで構成されており、上述したＣＣＤセンサ基板１０や制御基板１１内の各構成ユニットに対する制御を行っている。
【００３３】
一方、読取部２は、光源２２の発光制御を行う光源制御回路２２ａや、第１キャリジ２０と第２キャリジ２１を移動させるためのモータ２７、及びモータ２７を制御する駆動系制御回路２７ａも具備している。制御回路１１の処理ＩＣ１１Ａは、光源制御回路２２ａや駆動系制御回路２７ａに対する制御も行っている。
【００３４】
画像処理部（１）から出力される画像データは、画像形成部３の画像処理部（２）４０に出力され、ここで階調処理等の印刷用画像処理が行われる。印刷用画像処理が行われた画像データはさらに画像形成部３の印刷処理部４１に出力される。印刷処理部４１は、露光装置、感光体ドラム、現像装置、転写装置、定着装置（いずれも図示を省略）等を具備しており、画像データを、給紙部４から給紙される用紙に印刷する。
【００３５】
図４は、ＣＣＤセンサ９の細部構成例を示す図である。本実施形態に係るＣＣＤセンサ９はＲＥＤ（赤）、ＧＲＥＥＮ（緑）、ＢＬＵＥ（青）に対応する３つのカラー用ラインセンサ（ＲＥＤラインセンサ９Ｒ、ＧＲＥＥＮラインセンサ９Ｇ、ＢＬＵＥラインセンサ９Ｂ）と、１つのモノクロ用ラインセンサ（ＢＬＡＣＫラインセンサ９Ｋ）を備える構成になっている。なお、本発明の実施形態において、ＣＣＤセンサ９の数は特に限定するものではなく、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つのＣＣＤセンサ９を備える構成でもよく、またモノクロ専用機の場合のように、黒（Ｋ）用の１つのＣＣＤセンサ９を備える構成でもよい。
【００３６】
各ラインセンサ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ、及び９Ｋの基本構成は共通であるため、赤色用のＲＥＤラインセンサ９Ｒを例にとってその細部構成と動作について以下に概略説明する。
【００３７】
ＲＥＤラインセンサ９Ｒは、赤色の色フィルタ（図示せず）が受光面の上に設けられたＲＥＤフォトダイオードアレイ９Ｒ１、シフトゲート９Ｒ２、アナログシフトレジスタ９Ｒ３、及び出力ＡＭＰ９Ｒ４を具備している。
【００３８】
ＲＥＤフォトダイオードアレイ９Ｒ１は、ＲＥＤの色フィルタを通った光の入射光量に応じて光を電荷量に光電変換し、各フォトダイオードに電荷を蓄積する。
【００３９】
蓄積された電荷は、シフトゲート９Ｒ２に印加される制御信号ＳＨ１によってシフトゲート９Ｒ２を通りアナログシフトレジスタ９Ｒ３に転送される。アナログシフトレジスタ９Ｒ３に転送された電荷は転送クロックφ１（転送ＣＬＫ１）、転送クロックφ２（転送ＣＬＫ２）により順次後段の出力ＡＭＰ９Ｒ４の方に移動し、出力ＡＭＰ９Ｒ４から外部に出力される。この出力信号ＯＵＴ１が、赤色の画像信号（Ｒ信号）となる。
【００４０】
ＧＲＥＥＮラインセンサ９ＧとＢＬＵＥラインセンサ９Ｂも同じ構成であるが、色フィルタの色は夫々ＧＲＥＥＮとＢＬＵＥになっており、各ラインセンサ９Ｇ、９Ｂからは、緑色の画像信号（Ｇ信号）と青色の画像信号（Ｂ信号）が夫々出力される。
【００４１】
ＢＬＡＣＫラインセンサ９Ｋは色フィルタがなく、原稿からの反射光がそのままＢＬＡＣＫフォトダイオードアレイ９Ｋ１に入力される。
【００４２】
図５及び図６は、ＣＣＤセンサ９の動作原理を簡単に説明する図である。以下に示す動作や構成は各色に対して共通であるため、特に色を区別することなく説明する。
【００４３】
図５に示すように、ＣＣＤセンサ９（９Ｒ等）は、フォトダイオードアレイ（９Ｒ１等）に蓄積された電荷を転送するアナログシフトレジスタ（９Ｒ３等）と、アナログシフトレジスタの一端に設けられるフローティングキャパシタを有している。アナログシフトレジスタには互いに逆相の転送ＣＬＫ１と転送ＫＬＣ２が画素毎に夫々印可されている。転送ＣＬＫ１と転送ＫＬＣ２によって、画素毎に蓄積された電荷が、出力側（図５において右側）に順次転送されていく。アナログシフトレジスタの一端（出力側）にあるフローティングキャパシタでは、転送されてきた電荷が順次電圧に変換され、出力ＡＭＰ（９４Ｒ等）を介してＣＣＤセンサ９の外部にアナログ電圧信号として出力される。フローティングキャパシタにはリセット信号が印可されている。
【００４４】
図６は、上記の動作をより詳しく説明する図である。図６（ａ）は、模式的なタイミングチャートであり、タイミング＜１＞、＜２＞、＜３＞、及び＜４＞におけるこれらの信号のHigh（Ｈ）及びLow（Ｌ）の関係を示している。また、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、及び（ｅ）は、電荷の転送状況をタイミング＜１＞、＜２＞、＜３＞、及び＜４＞に夫々対応させて模式的に示した図である。
【００４５】
タイミング＜１＞では、転送ＣＬＫ１が“Ｌ”、転送ＣＬＫ２が“Ｈ”、リセット信号が“Ｌ”である。このとき、アナログシフトレジスタのうち、転送ＣＬＫ１の部分に対応するレジスタが上昇し、電荷は転送ＣＬＫ２の部分のレジスタに移動する。
【００４６】
タイミング＜２＞では、転送ＣＬＫ１が“Ｈ”、転送ＣＬＫ２が“Ｌ”、リセット信号が“Ｌ”である。このとき、アナログシフトレジスタのうち、転送ＣＬＫ２の部分に対応するレジスタが上昇し、電荷は転送ＣＬＫ１の部分のレジスタ、及びフローティングキャパシタに移動する。
【００４７】
タイミング＜３＞は、各信号の“Ｈ”及び“Ｌ”の関係はタイミング＜２＞と同じであるが、転送ＣＬＫ２の立ち下がり（或は転送ＣＬＫ１の立ち上がり）から時間が経過しており、電荷の移動が９０％以上完了している。転送ＣＬＫ２の立ち下がりからタイミング＜３＞までの時間が電荷の画素間の移動時間にほぼ対応しており、ＣＣＤセンサ９の出力遅延時間Ｔｄとなる。タイミング＜３＞以降の期間はフローティングキャパシタの電位が安定しており、この安定期間における、ＣＣＤセンサ９の基準電位となる直流出力電圧（Ｖos）とフローティングキャパシタの電位の差が画素の受光量を表す有効信号振幅電圧となる。
【００４８】
タイミング＜４＞では、タイミング＜１＞と同様に転送ＣＬＫ１が“Ｌ”、転送ＣＬＫ２が“Ｈ”であるため、アナログシフトレジスタのうち、転送ＣＬＫ１の部分に対応するレジスタが上昇し、電荷は転送ＣＬＫ２の部分のレジスタに移動する。一方、タイミング＜４＞では、リセット信号が“Ｈ”となっているためリセットゲートが下がり、フローティングキャパシタ部分の電位と直流出力電圧（Ｖos）が同電位となり、出力信号が基準電位まで戻る。
【００４９】
図７（ｄ）は、前述した動作によるＣＣＤ出力信号（ＣＣＤセンサ９の出力）の波形を、転送ＣＬＫ１（図７（ａ））、転送ＣＬＫ２（図７（ｂ））、及びリセット信号（図７（ｃ））の波形と対比させて模式的に示したものである。転送ＣＬＫ１と転送ＣＬＫ２は互いに逆相の関係にある。また、リセット信号は転送ＣＬＫ２が“Ｈ”レベルの期間に“Ｈ”レベルになる。
【００５０】
前述したように、転送ＣＬＫ２が“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに変化したタイミングでフローティングキャパシタに電荷が移動し始める。このため、ＣＣＤ出力信号の電圧は電荷の移動に伴って直流出力電圧（Ｖｏｓ）から変化し始め、出力遅延時間（Ｔｄ）後に安定期間に達する。ここで、電荷が完全に移動しＣＣＤ出力信号が安定したレベルを１００％とした場合、直流出力電圧（Ｖｏｓ）から変化し始めてから９０％の電位変化となるまでの時間を出力遅延時間（Ｔｄ）と定義している。
【００５１】
リセット信号によりリセットゲートを制御してフローティングキャパシタの電位を直流出力電圧に戻す際、リセット信号によるフローティングキャパシタの電位変化が発生する。この電位変化によってＣＣＤ出力信号には図７（ｄ）に示すようなリセットノイズが発生する。
【００５２】
図８は、ＣＣＤセンサ９の後段に設けられた従来のアナログ処理部の構成例を示す図である。従来のアナログ処理部では、ＣＣＤセンサ９の出力は、抵抗器Ｒ２を介してトランジスタＴｒ１のベース端子に接続されている。トランジスタＴｒ１のコレクタ端子は抵抗器Ｒ１を介して直流電源Ｖccに接続されている。トランジスタＴｒ１のエミッタ端子は抵抗器Ｒ３を介して接地される一方、直流成分除去用のキャパシタＣ１を介してＡＦＥ（アナログフロントエンド）５０に接続されている。トランジスタＴｒ１はこのようにエミッタフォロワ接続されている。
【００５３】
ＡＦＥ５０は、ＣＤＳ回路５１、ＡＧＣ増幅器５２、ＡＤ変換器５３等を有して構成されており、ＡＤ変換器５３によってデジタル化されたＣＣＤセンサ出力が後段の画像処理部（１）１１Ｅに出力される。
【００５４】
ところで、図７（ｄ）に示したＣＣＤ出力信号はあくまで模式的な波形を示したものであり、実際のＣＣＤ出力信号は種々の雑音成分が重畳された波形となる。
【００５５】
図９は、実際に測定したＣＣＤセンサ９の出力波形（図８におけるＡ点の波形）の一例を示す図であり、横軸が時間、縦軸が出力波形の振幅値となっている。
【００５６】
図９では２つの波形を重ねて表示しており、一方が白色原稿を読み取った波形（濃い色で表示）であり、他方が黒色原稿を読み取った波形（薄い色で表示）である。いずれの波形も、約１画素分の期間を切り取って表示している。
【００５７】
転送ＣＬＫ１、転送ＣＬＫ２、及びリセット信号の周波数は３０ＭＨｚであり、１画素の周期は３３．３ｎｓ（１／３０ＭＨｚ）となる。
【００５８】
このようにＣＣＤセンサ９を高速駆動した場合、ＣＣＤセンサ基板１０の部品配置やパターン配置、或は電源の安定性にも依存するが、図９に示すような高周波成分ノイズが重畳することがある。これは、電源や周辺回路からの誘導によるフローティングキャパシタのノイズや、ＣＣＤセンサ９から出力された後に周辺の配線等から受ける誘導ノイズである。図９に示す波形では、周期１．２ｎｓ〜１．３ｎｓの高周波成分ノイズがＣＣＤ出力信号の全体に重畳している。この高周波成分ノイズの周波数は、７６９ＭＨｚ〜８３３ＭＨに相当し、転送ＣＬＫ１等の周波数に比べると、２５倍以上高い周波数となっている。
【００５９】
この高周波成分ノイズを、例えばローパスフィルタで除去すれば画質の高品質化が可能となる。
【００６０】
そこで、本実施形態に係る画像読取装置１では、ＣＣＤセンサ９の後段に上記の高周波成分ノイズを除去するためのローパスフィルタを設けた構成としている。
【００６１】
具体的には、図１０（ａ）に示したように、アナログ処理部１１ｃのトランジスタＴｒ１のエミッタ端子と直流成分除去用キャパシタＣ１との間にローパスフィルタ６０を設ける構成としている。ローパスフィルタ６０自体の構成は特に限定するものではないが、例えば、図１０（ｂ）に示した抵抗器Ｒ２とキャパシタＣ２で構成されるＣＲ型のローパスフィルタとしてもよい。
【００６２】
ローパスフィルタ６０のカットオフ周波数ｆｃ（出力電力が通過帯域よりも３ｄＢ低下する周波数）を上述した高周波成分ノイズの周波数よりも低くすることで、高周波成分ノイズを除去することができる。
【００６３】
他方、前述したように、ＣＣＤ出力信号は電荷の移動時間に起因する出力遅延時間Ｔｄを有している。転送ＣＬＫ２の立下りから出力遅延時間Ｔｄが経過するまではＣＣＤ出力信号は緩やかに変化しその後安定期間に到る。安定期間における電圧が入射光量に対応する電圧となる。ＣＣＤセンサ９の本来の目的は入射光量に比例した電圧を出力することであり、転送ＣＬＫ２の立下りから出力遅延時間Ｔｄを経て安定期間に到るまでの電圧変化は、その波形を鈍らせることなく保持する必要がある。このためには、ローパスフィルタ６０のカットオフ周波数ｆｃを、出力遅延時間Ｔｄの逆数（１／Ｔｄ）に対してある程度の余裕を持たせた周波数よりも高く設定する必要がある。
【００６４】
このように、ローパスフィルタ６０のカットオフ周波数ｆｃは、高周波成分ノイズの周波数除去の観点から上限を定め、入射光量に比例した電圧を正しく出力する観点から下限を定めておく必要がある。例えば、ローパスフィルタ６０のカットオフ周波数ｆｃを、
［数１］
α１／（２Ｔｄ）≦ｆｃ≦α２／（２Ｔｄ）、（ここで、α１＝１、α２＝５）  式１
の範囲で設定すればよい。上式は下式のように表現することもできる。
【００６５】
［数２］
ｆｃ＝α／（２Ｔｄ）    （ここで、１≦α≦５）                            式２
出力遅延時間Ｔｄは、設計値を用いてもよいし、実測値を用いても良い。例えば、図９に示した実測例では、出力遅延時間Ｔｄは約８ｎｓとなっている。この値を式２に代入し、さらにα＝３とすると、カットオフ周波数ｆｃは、ｆｃ＝１／（２×８ns）＝１８７．５ＭＨｚ、となる。
【００６６】
ローパスフィルタ６０を図１０（ｂ）に示すＣＲ型のローパスフィルタで構成した場合、そのカットオフ周波数ｆｃは、一般に、
［数３］
ｆｃ＝１／（２π×Ｒ４×Ｃ２）                                          式３
で表される。式３に、上記のｆｃ＝１８７．５ＭＨｚを当てはめると、Ｒ４×Ｃ２＝０．８５×１０−９となる。例えば、標準的な抵抗値、容量値として、Ｒ４＝１Ω、Ｃ２＝８２０ｐＦを選択すると、カットオフ周波数ｆｃとして、ｆｃ＝１９４．１ＭＨｚが得られる。このカットオフ周波数は、測定した高周波成分ノイズの周波数、７６９ＭＨｚ〜８３３ＭＨに対して相当低い値であり、高周波成分ノイズを十分に減衰させることができる。
【００６７】
出力遅延時間Ｔｄが異なるＣＣＤセンサ９を用いた場合も同様の方法でローパスフィルタ６０のカットオフ周波数ｆｃを求めることができる。例えば、出力遅延時間Ｔｄ＝１０ｎｓの場合、式２から、カットオフ周波数ｆｃ＝１５０ＭＨｚ（α＝３）が求まる。この結果、式３からＲ４×Ｃ２＝１．０６×１０−９が求まり、Ｒ４＝１Ω、Ｃ２＝１０００ｐＦというように容易にローパスフィルタ６０定数を設定することができる。
【００６８】
図１１及び図１２は、上述したローパスフィルタ６０のノイズ抑圧効果を確認するために行った計算機シミュレーション結果の一例を示す図である。
【００６９】
図１１は、従来回路構成（図８参照）において、信号成分（画素毎の受光量に対応する電圧の変化）を模擬した３０ＭＨｚのクロック信号に図９で測定された高周波成分ノイズを模擬した８００ＭＨｚのクロック信号を故意に重畳した場合のシミュレーション結果を示す図である。
【００７０】
図１１の上段に示す入力信号は、ＣＣＤセンサ９の出力信号波形であり、下段に示す出力信号はトランジスタＴｒ１のエミッタ端子からの出力信号である。横軸は時間を示し、横軸の１０００カウントは１０ｎｓに相当する。図１１からも明らかなように、８００ＭＨｚのノイズ成分はトランジスタＴｒ１のエミッタ端子にほぼそのまま現れている。従って、後段のＡＦＥ５０でアナログ信号をサンプリングする際にこのノイズの影響を受け、画像信号の品質劣化となる。
【００７１】
他方、図１２は、本実施形態に係るアナログ処理部１１ｃ（図１０参照）において、図１１と同様の条件でシミュレーションを行った結果を示す図である。図１２の上段の入力信号は図１１上段と同じＣＣＤセンサ９の出力信号の波形（図１０のＡ点）であり、図１２の下段に示す出力信号は、ローパスフィルタ６０の出力信号の波形（図１０のＢ点）である。図１２から判るように、３０ＭＨｚクロック信号の立上り、立下り部の過渡時間は約５ｎｓであることから、出力遅延時間Ｔｄ＝８ｎｓは概ね確保されている。これに対して、高周波成分ノイズを模擬した８００ＭＨｚのクロックは全域に亘ってほぼ完全に減衰している。
【００７２】
なお、上記のシミュレーションは、Ｖｃｃ＝１０Ｖ、Ｒ１＝２２Ω、Ｒ２＝５Ω、Ｒ３＝１５００Ω、Ｒ４＝１Ω、Ｃ２＝５０ｐＦ、とし、トランジスタＴｒ１は、汎用品である２ＳＣ１８１５相当の諸元を用いて実施した。
【００７３】
以上説明してきたように、本実施形態に係る画像読取装置２、画像形成装置１、及び画像読取方法によれば、ＣＣＤセンサから出力される高周波成分ノイズを簡素な構成で低減し、高品質の画像を得ることができる。
【００７４】
なお、本発明は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００７５】
１  画像形成装置
２  読取部（画像読取装置）
３  画像形成部
９  ＣＣＤセンサ
１１Ｂ  アナログ処理部
５３  アナログデジタル（ＡＤ）変換器
６０  ローパスフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図９】
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