(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる色の光を画素毎にそれぞれ光電変換する複数の受光素子と、
複数の前記受光素子が光電変換したアナログ信号それぞれを、異なる色の光を光電変換する複数の前記受光素子を含む画素群毎に増幅する増幅部と、
前記画素群が含む前記受光素子毎に、前記受光素子が光電変換する光の色に応じて、前記増幅部のゲインを予め定められたゲインに切替えるゲイン切替部と、
を有し、
前記ゲイン切替部は、
前記受光素子が光によらず出力したリセットレベルのアナログ信号を前記増幅部が増幅する場合、及び前記受光素子が光を光電変換することによって出力した信号レベルのアナログ信号を前記増幅部が増幅する場合のいずれにも、複数のコンデンサをスイッチで切替えることによってゲインを切替え、
前記増幅部が増幅させたリセットレベルのアナログ信号及び信号レベルのアナログ信号を用いて、前記受光素子毎に相関二重サンプリングを行うＣＤＳ部をさらに有する、
ことを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】
異なる色の光を画素毎にそれぞれ光電変換する複数の受光素子と、
複数の前記受光素子が光電変換したアナログ信号それぞれを、異なる色の光を光電変換する複数の前記受光素子を含む画素群毎に増幅する増幅部と、
前記画素群が含む前記受光素子毎に、前記受光素子が光電変換する光の色に応じて、前記増幅部のゲインを予め定められたゲインに切替えるゲイン切替部と、
を有し、
前記ゲイン切替部は、
容量が異なる複数のコンデンサと、
前記コンデンサそれぞれの前段及び後段に接続されたサイズが略同一である複数のスイッチと、
を有し、
前記コンデンサの前段及び後段に接続された２つの前記スイッチのオンオフを略同時に行うことにより、前記コンデンサを切替えてゲインを切替える、
ことを特徴とする光電変換素子。
【請求項３】
複数の前記受光素子は、
受光する光の色毎に一方向に配列されていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記増幅部が増幅させたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部
をさらに有し、
前記ゲイン切替部は、
前記Ａ／Ｄ変換部のダイナミックレンジに合わせるように、前記画素群が含む前記受光素子毎に、前記増幅部のゲインを切替えること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記ゲイン切替部は、
３種類以上のゲインのいずれかにゲインを切替える場合、各ゲインの中間値に近いゲインに最初に切替えた後に、予め定められたゲインに切替えること
を特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光電変換素子を有すること
を特徴とする画像読取装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像読取装置と、
前記画像読取装置が読取った画像データに基づく画像を形成する画像形成部と
を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子、画像読取装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤに代わるイメージセンサとして、ＣＭＯＳイメージセンサの使用が増えてきている。これは、ＣＣＤ画素の製造に専用プロセスを必要とし、その動作には複数の電源電圧が必要であることによる。さらに複数の周辺ＩＣを組み合わせて動作させる必要があるため、システムが非常に複雑化するといった問題を、ＣＭＯＳイメージセンサが克服しているからである。
【０００３】
ＣＭＯＳイメージセンサは、一般的なＣＭＯＳ型集積回路と同様の製造プロセスを用いることが可能である。また、ＣＭＯＳイメージセンサは、単一電源での駆動が可能であり、さらにＣＭＯＳプロセスを用いたアナログ回路や論理回路を同一チップ内に混在させることができる。このように、ＣＭＯＳイメージセンサは、周辺ＩＣの数を減らすことができるといった大きなメリットを持ち合わせており、低消費電力及び小型化が可能なことから、携帯電話やデジタルカメラで普及している。
【０００４】
ＣＭＯＳイメージセンサは、画素毎にＦＤアンプ（フローティングディフュージョンアンプ）を持ち合わせており、その出力は、画素アレイの中のある一行を選択し、それらを同時に列方向へと読み出し、列毎にＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）を備えてデジタル信号として画素信号を取り出すカラム構成タイプが主流である。
【０００５】
また、ＣＭＯＳラインセンサでは、Ｒ／Ｇ／Ｂの画素がそれぞれ主走査方向に並べられ、Ｒ／Ｇ／Ｂの３画素を１カラムとする処理回路により、Ｒ→Ｇ→Ｂの順に各画素から出力される画像信号を処理するものが知られている。
【０００６】
また、特許文献１には、電荷生成部に生成された信号電荷に対応する単位信号を生成する単位信号生成部を単位構成要素内に含み、当該単位構成要素が水平行および垂直列に２次元マトリクス状に配された信号取得部と、単位構成要素から読み出された単位信号を、設定されたゲインで増幅する増幅回路と、垂直列の１行分について、信号取得部から出力され増幅回路へ入力される前の単位信号の大きさを検出する単位信号検出部と、を含み、単位信号検出部の検出の結果に基づいて、１行分の各増幅回路のそれぞれに設定すべきゲインを各別に決定し、当該決定した各ゲインで各増幅回路を動作させる半導体装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば、Ｒ／Ｇ／Ｂの３画素が１カラムであるイメージセンサにおいて、Ｒ／Ｇ／Ｂそれぞれの出力が同一のＰＧＡ（Programmable  Gain  Amplifier）で増幅されて、Ａ／Ｄ変換される場合、画素の色フィルタや光源などの分光特性により、色毎に信号レベルがアンバランスになり、出力が小さい色ではＡ／Ｄ変換のダイナミックレンジが小さくなってしまうことがある。この場合、Ａ／Ｄコンバータの変換ｂｉｔ数を有効に活用できず、階調性が損なわれてしまう。
【０００８】
また、各色の画像信号を出力するときに、各色に応じた適切なゲインに切り替えても、ゲイン切替時のスイッチングによるチャージインジェクション（インジェクションチャージ）の影響により、ＰＧＡのゲインを決定するコンデンサの電位が変動し、その変動が収まるまで画像信号の増幅をストップしなければならず、画像読取を高速化できない場合がある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、画素群に含まれる複数の受光素子が光電変換して出力する信号のレベルが、受光する光の色毎に異なっても、信号レベルを色毎に適切にすることができる光電変換素子、画像読取装置及び画像形成装置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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、異なる色の光を画素毎にそれぞれ光電変換する複数の受光素子と、複数の前記受光素子が光電変換したアナログ信号それぞれを、異なる色の光を光電変換する複数の前記受光素子を含む画素群毎に増幅する増幅部と、前記画素群が含む前記受光素子毎に、前記受光素子が光電変換する光の色に応じて、前記増幅部のゲインを予め定められたゲインに切替えるゲイン切替部と、を有し、前記ゲイン切替部は、前記受光素子が光によらず出力したリセットレベルのアナログ信号を前記増幅部が増幅する場合、及び前記受光素子が光を光電変換することによって出力した信号レベルのアナログ信号を前記増幅部が増幅する場合のいずれにも、複数のコンデンサをスイッチで切替えることによってゲインを切替え、前記増幅部が増幅させたリセットレベルのアナログ信号及び信号レベルのアナログ信号を用いて、前記受光素子毎に相関二重サンプリングを行うＣＤＳ部をさらに有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画素群に含まれる複数の受光素子が光電変換して出力する信号のレベルが、受光する光の色毎に異なっても、信号レベルを色毎に適切にすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる光電変換素子及びその周辺を示す図である。
【図２】図２は、ゲイン切替部を動作させない場合における、光電変換素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】図３は、ゲイン切替部が動作していない場合に、ＰＧＡが出力する信号レベルを示す図である。
【図４】図４は、ゲイン切替部の構成及びその周辺を示す図である。
【図５】図５は、ゲイン切替部が動作する場合における、光電変換素子の第１動作例を示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、光電変換素子がゲイン切替部を動作させなかった場合と、ゲイン切替部を動作させた場合におけるＰＧＡの出力例を示す図である。
【図７】図７は、ＰＧＡの構成例を示す図である。
【図８】図８は、ＰＧＡのスイッチングによるチャージインジェクションを示す図である。
【図９】図９は、光電変換素子の第１動作例における信号レベルを示す図である。
【図１０】図１０は、ゲイン切替部が動作する場合における、光電変換素子の第２動作例を示すタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、光電変換素子の第２動作例におけるリセットレベル、信号レベル及び画像信号を例示する図である。
【図１２】図１２は、ＰＧＡの変形例の構成を示す図である。
【図１３】図１３は、ＰＧＡの変形例のスイッチングを示す図である。
【図１４】図１４は、ＰＧＡの変形例を有する光電変換素子における信号レベルを示す図である。
【図１５】図１５は、第２実施形態にかかる光電変換素子の概要を示す図である。
【図１６】図１６は、第１実施形態にかかる光電変換素子を有する画像読取装置を備えた画像形成装置の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、第１実施形態にかかる光電変換素子について説明する。図１は、第１実施形態にかかる光電変換素子１０及びその周辺を示す図である。光電変換素子１０は、例えば光電変換部１２、信号処理部１４、制御部（タイミング制御部）１６及びパラレルシリアル変換部（ＰＳ）１８を有するＣＭＯＳリニアセンサであり、ＣＰＵ１１の制御に応じて動作する。
【００１４】
光電変換部１２は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色毎にそれぞれ一方向に配列されたＮ個の受光素子（フォトダイオード）１２０，１２２，１２４を有する。また、光電変換素子１０は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの色の光をそれぞれ受光する受光素子１２０，１２２，１２４が１つのカラム（画素群）に含まれ、カラム毎に光電変換した信号を出力するように構成されている。各受光素子１２０，１２２，１２４は、それぞれ原稿からの反射光を光電変換し、画素毎のアナログ（画像）信号として出力する。
【００１５】
信号処理部１４は、Ｎ個のＰＧＡ（Programmable  Gain  Amplifier：増幅部）１４０、Ｎ個のＡ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ）１４２、Ｎ個のＣＤＳ部（Ｄ−ＣＤＳ：デジタルＣＤＳ）１４４及びゲイン切替部２０を有し、光電変換部１２がカラム毎に出力するアナログ信号を増幅して、デジタル（画像）信号に変換し、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）による補正を行って出力する。
【００１６】
ここで、ＰＧＡ１４０は、画素群毎に設けられ、ゲイン切替部２０によってゲインが切替えられ、Ａ／Ｄ変換部１４２のダイナミックレンジに合わせてアナログ画像信号を増幅する。ゲイン切替部２０は、画素群（受光素子１２０，１２２，１２４）毎に、受光素子１２０，１２２，１２４が光電変換する光の色に応じて、ＰＧＡ１４０のゲインを予め定められたゲインに切替える。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換部１４２は、ＰＧＡ１４０が出力したアナログ画像信号をデジタル信号に変換し、ＣＤＳ部１４４に対して出力する。ＣＤＳ部１４４は、Ａ／Ｄ変換部１４２から入力されたデジタル信号が示す光電変換部１２のリセットレベル（光によらず出力される基準レベル）と、各画素（各受光素子１２０，１２２，１２４）に蓄積された信号レベルとの差分を算出して出力するＣＤＳ処理を行う。パラレルシリアル変換部１８は、複数のカラムで並列に処理され出力されたデジタル信号をシリアライズして後段に出力する。また、制御部１６は、光電変換素子１０を構成する各部を駆動するために必要な信号を生成する。
【００１８】
なお、図１に示した例では、複数の信号を並列に処理するカラム構成のＣＭＯＳリニアセンサを例としてあげているが、処理系統は１系統でもよい。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの３画素に対し、１つのＰＧＡ１４０、Ａ／Ｄ変換部１４２及びＣＤＳ部１４４を設けた３画素１カラムの構成を例として示しているが、この限りではなく、６画素１カラム等でもよい。さらに、光電変換素子１０は、Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータに対して、ＣＤＳを行う構成を例としているが、ＰＧＡ１４０が増幅させたリセットレベルのアナログ信号及び信号レベルのアナログ信号を用いて、画素毎に相関二重サンプリングを行ってもよい。
【００１９】
図２は、ゲイン切替部２０を動作させない場合における、光電変換素子１０の動作を示すタイミングチャートである。図２に示すように、光電変換部１２は、Ｒ（ｒ）：Ｒのリセットレベル→Ｓ（ｒ）：Ｒの信号レベル→Ｒ（ｇ）：Ｇのリセットレベル→Ｓ（ｇ）：Ｇの信号レベル→Ｒ（ｂ）：Ｂのリセットレベル→Ｓ（ｂ）：Ｂの信号レベルの順に、各画素の基準となるリセットレベルと、受光素子１２０，１２２，１２４に蓄積された電荷に相当する信号レベルを出力する。
【００２０】
ＰＧＡ１４０は、光電変換部１２が順次に出力する各画素の信号をそれぞれ所定のゲイン：Ｇ（ｘ）で順次に増幅し、Ａ／Ｄ変換部１４２に対して出力する。Ａ／Ｄ変換部１４２は、ＰＧＡ１４０から入力されたアナログ信号をデジタル信号に順次に変換する。ＣＤＳ部１４４は、Ａ／Ｄ変換部１４２がＡ／Ｄ変換したデジタル信号に対し、リセットレベルと信号レベルの差分を算出し、ＣＤＳによる補正を行った画像データＤ（ｒ）、Ｄ（ｇ）、Ｄ（ｂ）を出力する。そして、パラレルシリアル変換部１８は、複数画素群（複数系統）によって並列に処理され出力された画像データをシリアライズして後段に出力する。
【００２１】
図３は、ゲイン切替部２０が動作していない場合に、ＰＧＡ１４０が出力する信号レベル（Ａ／Ｄ変換部１４２に入力される信号レベル）を示す図である。例えば、スキャナなどの画像読取装置は、電源がＯＮにされた時や、省エネルギーモードからの復帰時などに、基準となる白板（基準白板）を読み取り、その読取レベルに応じてＡ／Ｄコンバータのダイナミックレンジを有効に使えるように、光電変換素子が出力した信号を増幅するＰＧＡのゲインを決定する。
【００２２】
また、画像読取装置においては、原稿に対して光を照射する光源や、ミラー／レンズなどの光学系、光電変換素子１０の画素毎の色フィルタなどの分光特性により、基準白板を読み取ってもＲ／Ｇ／Ｂの各画素が出力する信号レベルが異なってしまう場合がある。光電変換素子１０は、ゲイン切替部２０が動作していない場合、Ｒ／Ｇ／Ｂの各画素からの出力に対し、ＰＧＡ１４０が固定のゲインＧ（ｘ）によって増幅を行う。その結果、図３に示したように、例えばＧでは有効にＡ／Ｄ変換部１４２のダイナミックレンジを使えるが、Ｒでは有効にＡ／Ｄ変換部１４２のダイナミックレンジを使えない。
【００２３】
そこで、光電変換素子１０は、ゲイン切替部２０を動作させることにより、受光素子１２０，１２２，１２４が受光する光の色に応じて、ＰＧＡ１４０のゲインを切替える。
【００２４】
次に、ゲイン切替部２０について詳述する。図４は、ゲイン切替部２０の構成及びその周辺を示す図である。ゲイン切替部２０は、例えばゲイン切替回路２００及びゲイン記憶部２０２を有する。ゲイン切替回路２００は、例えば制御部１６が出力するゲイン切替信号（ｇａｉｎ＿ｃｈ＿ｃｋ）が有効になると、ゲイン記憶部２０２が記憶しているゲイン情報に応じてＰＧＡ１４０のゲインを切替える。
【００２５】
ゲイン記憶部２０２は、受光素子１２０，１２２，１２４が出力する信号のレベルに応じて光の色毎に予め定められたゲインに対応するゲイン情報を記憶する。例えば、光電変換素子１０は、実装された画像読取装置の電源がＯＮにされた時、及び省エネルギーモードからの復帰時などに基準白板を読み取り、その読取レベルが所定の値になるように、ＰＧＡ１４０のゲインを決定するＡＧＣ（Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：図示しないハードウェア又はソフトウェア）を有する。例えば、ゲイン記憶部２０２は、ＡＧＣが色毎に決定したゲインに対応するゲイン情報を記憶する。
【００２６】
図５は、ゲイン切替部２０が動作する場合における、光電変換素子１０の第１動作例を示すタイミングチャートである。ゲイン切替部２０は、光電変換部１２がＲ（ｒ）：Ｒのリセットレベル→Ｓ（ｒ）：Ｒの信号レベル→Ｒ（ｇ）：Ｇのリセットレベル→Ｓ（ｇ）：Ｇの信号レベル→Ｒ（ｂ）：Ｂのリセットレベル→Ｓ（ｂ）：Ｂの信号レベルの順に信号を出力した場合、各画素のリセットレベルが出力されるタイミングで有効になるようにゲイン切替信号（ｇａｉｎ＿ｃｈ＿ｃｋ）が制御部１６から入力されると、受光素子１２０，１２２，１２４が受光する光の色に応じて、ＰＧＡ１４０のゲインを切替える。
【００２７】
図６は、光電変換素子１０がゲイン切替部２０を動作させなかった場合と、ゲイン切替部２０を動作させた場合におけるＰＧＡ１４０の出力例を示す図である。光電変換素子１０は、ゲイン切替部２０を動作させなかった場合、図６左側に示したように、例えばＲの光を受光した受光素子１２０が出力した信号をＰＧＡ１４０が増幅させても、Ａ／Ｄ変換部１４２の入力ダイナミックレンジに対して、ＰＧＡ１４０が出力する信号のレベルの範囲が狭くなる。
【００２８】
これに対し、光電変換素子１０は、ゲイン切替部２０を動作させた場合、図６右側に示したように、例えばＲの光を受光した受光素子１２０が出力した信号をＰＧＡ１４０が増幅させると、Ａ／Ｄ変換部１４２の入力ダイナミックレンジに対して、ＰＧＡ１４０が出力する信号のレベルが適切に合わされる。
【００２９】
つまり、光電変換素子１０は、ゲイン切替部２０が動作することにより、光電変換部１２がＲのリセットレベルを出力するタイミングにＲ用のゲインを、Ｇのリセットレベルを出力するタイミングにＧ用のゲインを、Ｂのリセットレベルを出力するタイミングにＢ用のゲインを設定する。よって、光電変換素子１０は、画素群に含まれる受光素子１２０，１２２，１２４が光電変換して出力する信号のレベルが、それぞれ受光する光の色毎に異なっても、Ａ／Ｄ変換部１４２のダイナミックレンジ（変換ｂｉｔ数）を有効に使用して高い階調性を得るように、信号レベルを色毎に適切にすることができる。
【００３０】
図７は、ＰＧＡ１４０の構成例を示す図である。ＰＧＡ１４０は、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２＊（＊はａ，ｂ，ｃのいずれか）の比によってゲインが決定される。コンデンサＣ２ａ，Ｃ２ｂ，Ｃ２ｃは、それぞれ容量が異なる。そして、ＰＧＡ１４０は、スイッチＳＷ＊（＊はａ，ｂ，ｃのいずれか）のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることにより、ゲインが決定される。例えば、ＰＧＡ１４０は、コンデンサＣ２ｂの容量がコンデンサＣ１の２倍である場合、ＳＷｂがＯＮにされると、ゲインが２倍となる。なお、Ｖｒｅｆは、ＰＧＡ１４０の基準電圧とする。
【００３１】
ＰＧＡ１４０は、ゲインが切り替えられるときに、図８（ａ）に示したようにＳＷ＊がオンにされると、スイッチングによるチャージインジェクションが発生する。このとき、ＰＧＡ１４０は、ゲインを決定するコンデンサＣ２＊の電位が図８（ｂ）に示したように変動してしまう。
【００３２】
よって、ＰＧＡ１４０は、図５に示したように、光電変換部１２が各色のリセットレベルの信号を出力するタイミングでゲインが切り替えられると、図９（ａ）に示したようにリセットレベルにはノイズの影響が含まれるが、図９（ｂ）に示したように信号レベルにはノイズの影響が含まれない。この場合、ＰＧＡ１４０は、図９（ｃ）に示したようにＣＤＳ部１４４がＣＤＳを行うと、画像信号にノイズの影響が含まれてしまう。従って、ＰＧＡ１４０は、図５に示した第１動作例で動作する場合、チャージインジェクションによる変動の影響が収まるまで、画像信号の増幅をストップしなければならず、画像読取の高速化は困難である。
【００３３】
図１０は、ゲイン切替部２０が動作する場合における、光電変換素子１０の第２動作例を示すタイミングチャートである。光電変換素子１０は、第２動作例において、光電変換部１２がＲ／Ｇ／Ｂ各画素からリセットレベルと信号レベルをそれぞれ出力するタイミングに、制御部１６がゲイン切替信号（ｇａｉｎ＿ｃｈ＿ｃｋ）を有効にする。
【００３４】
ゲイン切替部２０は、ゲイン切替信号が有効になると、予め定められた固定ゲインＸを設定し、その後にゲイン記憶部２０２が記憶している各色に応じたゲイン情報に応じてゲインを設定する。ここで、ゲイン切替部２０は、ゲイン切替時に最初に設定する固定ゲインＸを、各ゲインの中間値に近いゲインにする。例えば、ゲイン切替部２０は、ＰＧＡ１４０が設定可能なゲインが１倍／２倍／４倍であったとすると、Ｘ＝２倍というように、ゲイン設定範囲の中間値に近いゲインとする。
【００３５】
図１１は、光電変換素子１０の第２動作例におけるリセットレベル、信号レベル及び画像信号を例示する図である。光電変換素子１０が図１０に示したように動作すると、図１１（ａ）に示したように、固定ゲインＸがＰＧＡ１４０に設定されたときの変動と、色に応じた例えばゲインＧ（ｒ）がＰＧＡ１４０に設定されたときの変動が、リセットレベルの電位に生じる。また、光電変換素子１０は、図１１（ｂ）に示したように、固定ゲインＸがＰＧＡ１４０に設定されたときの変動と、色に応じた例えばゲインＧ（ｒ）がＰＧＡ１４０に設定されたときの変動が、信号レベルの電位にも同様に生じる。
【００３６】
よって、光電変換素子１０は、第２の動作例に示したように動作する場合、ＣＤＳ部１４４が信号レベルとリセットレベルの差分を取って画像信号を出力するときに、図１１（ｃ）に示したように変動の影響が打ち消される。
【００３７】
つまり、光電変換素子１０は、第２の動作例に示したように動作すると、チャージインジェクションの影響が収まるまで画像信号の増幅を待つことなく、ゲイン切替時のノイズの影響を回避することができる。よって、光電変換素子１０は、高速化を犠牲にすることなく、Ａ／Ｄ変換部１４２のｂｉｔ数を有効に活用した階調性の高い画像を出力することができる。
【００３８】
また、光電変換素子１０は、ゲイン切替時に最初に設定する固定ゲインＸを上述した中間値に近いゲインにすることにより、切替の動作が安定するまでの期間を短縮する。例えば、光電変換素子１０は、Ｒの設定ゲイン：Ｇ（ｒ）を４倍に切替えるときに、１倍のゲインから４倍のゲインに切替えるよりも、２倍のゲインから４倍のゲインに切替えることにより、ゲインを反映するための電荷の追従をより高速にし、動作が安定するまでの期間を短縮する。
【００３９】
図１２は、ＰＧＡ１４０の変形例（ＰＧＡ１４０ａ）の構成を示す図である。図１２に示すように、ＰＧＡ１４０ａは、ゲインを決定するそれぞれ容量が異なるコンデンサＣ２＊（＊はａ，ｂ，ｃのいずれか）の両端に、それぞれ同サイズのスイッチＳＷ＊１，ＳＷ＊２が配置されている。
【００４０】
ゲイン切替部２０は、ＰＧＡ１４０ａが有するコンデンサＣ２＊の前段及び後段に接続された２つのスイッチ（ＳＷ＊１，ＳＷ＊２）のオンオフを図１３に示したように略同時に行うことにより、コンデンサＣ２＊を切替えてゲインを切替える。つまり、ＰＧＡ１４０ａは、ゲイン切替時に、コンデンサＣ２＊の両側から同様のチャージインジェクションが発生するので、信号レベルの変動を抑えることができる。
【００４１】
ＰＧＡ１４０ａは、図１４（ａ）に示したように色に応じた例えばゲインＧ（ｒ）がＰＧＡ１４０に設定されてもリセットレベルの電位が変動せず、図１４（ｂ）に示したように色に応じた例えばゲインＧ（ｒ）がＰＧＡ１４０に設定されても信号レベルの電位も変動しない。よって、ＰＧＡ１４０ａを備えた光電変換素子１０は、ゲインの切り替えを行っても図１４（ｃ）に示したように画像信号のレベルの変動を回避することができ、変動の影響が収束するまで待つ必要がないため、高速化を犠牲にすることなく階調性の高い画像を出力することができる。
【００４２】
次に、第２実施形態にかかる光電変換素子について説明する。図１５は、第２実施形態にかかる光電変換素子の概要を示す図である。第２実施形態にかかる光電変換素子は、カラム構成のエリアセンサであり、例えば光電変換部１２ａ、ｎ個のＰＧＡ１４０、ｎ個のＡ／Ｄ変換部１４２、水平転送回路１８０、ゲイン切替部２０ａ及びゲイン切替部２０ｂを有する。ゲイン切替部２０ａ及びゲイン切替部２０ｂは、互いに同期して動作する。ゲイン切替部２０ａは、ゲイン切替回路２００ａ及びゲイン記憶部２０２ａを有する。ゲイン切替部２０ｂは、ゲイン切替回路２００ｂ及びゲイン記憶部２０２ｂを有する。
【００４３】
第２実施形態にかかる光電変換素子は、Ａ／Ｄ変換部１４２それぞれのダイナミックレンジを有効利用するために、ゲイン切替部２０ａ及びゲイン切替部２０ｂにより、各カラムで色毎にゲインを切り替える。光電変換部１２ａは、画素がベイヤー配列になっている。
【００４４】
奇数カラム（図１５における１、３、・・・、ｎ−１）は、Ｒ→Ｇ→Ｒ→Ｇ・・・・Ｒ→Ｇの順に信号が読み出される。偶数カラム（図１５における２、４、・・・、ｎ）は、Ｇ→Ｂ→Ｇ→Ｂ・・・・Ｇ→Ｂの順に信号が読み出される。つまり、奇数カラムが出力する信号を増幅するＰＧＡ１４０と、偶数カラムが出力する信号を増幅するＰＧＡ１４０とでは、常に設定されるゲインが異なる。
【００４５】
次に、第１実施形態にかかる光電変換素子１０を備えた画像読取装置及び画像形成装置について説明する。図１６は、光電変換素子１０を有する画像読取装置６０を備えた画像形成装置５０の概要を示す図である。画像形成装置５０は、画像読取装置６０と画像形成部７０とを有する例えば複写機やＭＦＰ（Multifunction  Peripheral）などである。
【００４６】
画像読取装置６０は、例えば光電変換素子１０、ＬＥＤドライバ（ＬＥＤ＿ＤＲＶ）６００及びＬＥＤ６０２を有する。ＬＥＤドライバ６００は、例えば制御部１６が出力するライン同期信号などに同期して、ＬＥＤ６０２を駆動する。ＬＥＤ６０２は、原稿に対して光を照射する。光電変換素子１０は、ライン同期信号などに同期して、原稿からの反射光を受光して図示しない複数の受光素子が電荷を発生させて蓄積を開始する。そして、光電変換素子１０は、パラレルシリアル変換等を行った後に、画像データを画像形成部７０に対して出力する。
【００４７】
画像形成部７０は、処理部８０とプリンタエンジン８２とを有し、処理部８０とプリンタエンジン８２とがインターフェイス（Ｉ／Ｆ）８４を介して接続されている。
【００４８】
処理部８０は、ＬＶＤＳ８００、画像処理部８０２及びＣＰＵ１１を有する。ＣＰＵ１１は、図示しないメモリなどに記憶されたプログラムを実行し、光電変換素子１０などの画像形成装置５０を構成する各部を制御する。
【００４９】
光電変換素子１０は、ＬＶＤＳ８００に対して例えば画像読取装置６０が読取った画像の画像データ、ライン同期信号及び伝送クロックなどを出力する。ＬＶＤＳ８００は、受入れた画像データ、ライン同期信号及び伝送クロックなどをパラレル１０ビットデータに変換する。画像処理部８０２は、変換された１０ビットデータを用いて画像処理を行い、画像データなどをプリンタエンジン８２に対して出力する。プリンタエンジン８２は、受入れた画像データを用いて印刷を行う。
【符号の説明】
【００５０】
１０  光電変換素子
１１  ＣＰＵ
１２，１２ａ  光電変換部
１４  信号処理部
１６  制御部
１８  パラレルシリアル変換部
２０，２０ａ，２０ｂ  ゲイン切替部
５０  画像形成装置
６０  画像読取装置
７０  画像形成部
１２０，１２２，１２４  受光素子
１４０，１４０ａ  ＰＧＡ
１４２  Ａ／Ｄ変換部
１４４  ＣＤＳ部
２００，２００ａ，２００ｂ  ゲイン切替回路
２０２，２０２ａ，２０２ｂ  ゲイン記憶部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５１】
【特許文献１】特開２０１０−２５９１０９号公報
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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