JP3997033B2

JP3997033B2 - Image sensor unit and image reading apparatus using the same

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Publication number: JP3997033B2
Application number: JP10549899A
Authority: JP
Inventors: 開小塚
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Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2019-04-13
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、ファクシミリ、イメージスキャナ、ディジタル複写機等の画像読み取り装置及びそれに用いるイメージセンサユニットに関し、特に解像度切り換え機能を有する光電変換装置と光源を含むイメージセンサユニット及び画像読み取り装置の光源の発光量の制御に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光電変換装置の分野においては、ＣＣＤの他に各画素にバイポーラトランジスタを増幅素子として設けたＢＡＳＩＳ、各画素にＭＯＳトランジスタを増幅素子として設けた増幅型の光電変換装置（たとえば特開平１−１５４６７８号公報）等が提案されている。このような増幅型の光電変換装置においては、各画素に設けている増幅素子のバラツキが固定パターンノイズ（Fixed Pattern Noise：以下、ＦＰＮと称する。）となるという問題があり、ＦＰＮ除去方法に関して、さまざまな提案がなされている。
【０００３】
（従来技術１）
ＦＰＮ除去方法の１つとして、光信号（Ｓ信号）と暗状態の信号（Ｎ信号）との差分をとることにより、増幅素子のバラツキを補正する方法が提案されている。このＦＰＮ補正手法を図９、図１０に示す。
【０００４】
図９は光電変換装置を各画素に有する１次元の光電変換装置の１ｂｉｔ分の回路図、図１０はそのタイミングチャートである（テレビジョン学会誌Ｖｏｌ．４７、Ｎｏ９（１９９３）ｐｐ．１１８０）。
【０００５】
図９に示す回路動作、及びＦＰＮ除去について説明する。まず、光信号保持容量Ｃ_TS１０１、ノイズ信号保持容量Ｃ_TN１０２をリセットし、つぎに、センサであるバイポーラトランジスタ１０９にベースに光量に応じた電荷を受光する。そして、受光した電荷の蓄積が終了した後、ノイズを含む光信号を光信号保持容量Ｃ_TS１０１に転送する。
【０００６】
つづいて、バイポーラトランジスタ１０９のリセット動作を行い、ノイズ信号をノイズ信号保持容量Ｃ_TN１０２に転送する。そして、再度、センサのリセット動作を行って蓄積動作にはいる。また、蓄積動作中にシフトレジスタが走査を開始する。
【０００７】
まず、最初に光信号共通出力線１０３及びノイズ信号共通出力線１０４をリセットＭＯＳ１０５、１０６を用いてリセットした後、光信号保持容量Ｃ_TS１０１、ノイズ信号保持容量Ｃ_TN１０２のデータを、共通出力線１０３、１０４にそれぞれ共通出力線容量Ｃ_HS１０７、共通出力線容量Ｃ_HN１０８との容量分割にて出力する。
【０００８】
ここで、共通出力線容量Ｃ_HS１０７、Ｃ_HN１０８は各共通出力線の容量であるが、以後、光信号共通出力線をＣ_HS、ノイズ信号共通出力線をＣ_HNと定義する。その後、再び共通出力線容量Ｃ_HS１０７、共通出力線容量Ｃ_HN１０８をリセットして、図示しない次の画素の光信号保持容量Ｃ_TS、ノイズ信号保持容量Ｃ_TNのデータを読み出す。
【０００９】
この動作を繰り返してすべての画素の信号を出力する。出力された信号はそれぞれボルテージホロア１１３、１１４を介して差動アンプ１１５に入力され光電変換装置の出力となる。ここで、チップ内のＦＰＮは主に各画素のバイポーラトランジスタ１０９のｈ_FEなどのバラツキに起因するものが主であり、上記のＳ−Ｎ方式により、画素ごとのｈ_FEバラツキに起因するＦＰＮを除去することが可能となる。
【００１０】
なお、ここでいうＦＰＮは暗時の固定パターンノイズのことであり、以降、ＦＰＮは暗時の固定パターンノイズと定義する。
【００１１】
以下に、従来技術におけるＦＰＮ除去について説明する。
【００１２】
図９において、光信号共通出力線１０３の信号（Ｓｏｕｔ）及びノイズ信号共通出力線１０４の信号（Ｎｏｕｔ）は次式であらわされる。
【００１３】
Ｓｏｕｔ＝（Ｖ_S×Ｃ_TS）＋（Ｖ_CHS×Ｃ_HS）／（Ｃ_TS＋Ｃ_HS）
Ｎｏｕｔ＝（Ｖ_N×Ｃ_TN）＋（Ｖ_CHR×Ｃ_HN）／（Ｃ_TN＋Ｃ_HN）
ここで、
Ｖ_N：ノイズ信号読み出し時のノイズ信号蓄積容量Ｃ_TSの電圧、
Ｖ_S：光信号読み出し時の光信号蓄積容量Ｃ_TSの電圧、
である。すなわち、光信号成分の電圧をＶ_SIGとすると、Ｖ_S＝Ｖ_SIG＋Ｖ_Nとなる。
【００１４】
（１）、（２）式において、
Ｃ_HS＝Ｃ_HN＝Ｃ_H
Ｖ_S＝Ｖ_N＝Ｖ_CT（暗時）
Ｃ_TS＝Ｃ_TN＝Ｃ_T
であるならば、上記の差分信号は
Ｓｏｕｔ−Ｎｏｕｔ＝０
となる。
【００１５】
また、Ｖ_Sが、所定の光量を受けた場合、Ｖ_S＝Ｖ_SIG＋Ｖ_Nとなることから、Ｖ_SIG＝Ｖ_SIG＋Ｖ_N−Ｖ_Nから真の光信号成文のみを読み出すことができる。したがって、仮にＶ_CTが画素ごとにばらついていたとしても、（１）、（２）式の差分信号は０となるためＦＰＮが除去できることになるとしている。
【００１６】
（従来技術２）
上記従来技術１は受光素子としてバイポーラトランジスタを用いた例であるが、バイポーラトランジスタの代わりに、ホトダイオードとＭＯＳアンプを用いた光電変換装置が、たとえば特開平９−２０５５８８号公報に提案されている。
【００１７】
この公報においては、画素ごとに設けたＭＯＳソースホロアのしきい値バラツキに起因するＦＰＮは、従来技術１のＦＰＮ除去回路を用いて低減することができることが開示されている。
【００１８】
（従来技術３）
例えば、特開平１０−１２６５７５号公報には、光源切り換え型のイメージセンサを用いた画像形成装置、制御方法及びシステムが提案されている。
【００１９】
図１１は、上記公報に掲載されている画像形成装置を示す図である。この画像形成装置は、まず、異なる波長の光を複数のＬＥＤ光源１１３，１１４，１１５から照射する。照射された画像は、読み取りセンサ１１２が読みとる場合に、画像を単一色で読みとる第１のモードと複数色で読みとる第２のモードとを、点滅モード設定レジスタ７０６が切り換える。また、光源１１３，１１４，１１５の点灯時間が点灯時間制御レジスタ７０２、点灯時間カウンタ７０３、点灯時間自動調整回路７０５により設定され、光源１１３，１１４，１１５に供給される電流が点灯電流制御回路７０７により設定される。そして、ＣＰＵがモードに応じてこれらの制御を行う。
【００２０】
（従来技術４）
さらに、解像度切り換え方式の光電変換装置については、たとえば、特開平５−２２７３６２号公報には、新規に解像度制御用のコントロール端子を設け、ユーザが利用条件にあわせて解像度を切り換えることが可能な密着型イメージセンサが提案されている。図１２は、当該公開公報に提案されている密着型イメージセンサ用集積回路の回路図である。
【００２１】
この従来技術においては、イメージセンサチップにコントロール端子（１２５）を設け、その端子にユーザが、ハイレベル又はローレベルの信号を入力することにより解像度切り換えを実現している。図１２について概略説明すれば、スタートパルスＳＩとクロックパルスＣＬＫとにより、シフトレジスタ１０４が起動されると、その出力はノアゲート１２１、アンドゲート１２０を通ってチャンネルセレクトスイッチ１０３に入力され、これをオンにし、フォトセル１０１からの信号を信号ライン１０７に取り出す。
【００２２】
ここで、コントロール信号入力端子１２５に入力する信号の”Ｈ”又は、”Ｌ”によって、アナログスイッチ１１０ａなどが切り替えられ、画像出力端子１１１に１６ドット／ミリ又は、８ドット／ミリの読み取り密度で画像信号が得られる。つまり、センサＩＣ上のフォトセル１０１ａ〜１０１ｌは常に全数が動作しているが、外部に出力画像信号を取り出す際に、コントロール信号によって一部を間引いて出力させることができるとしている。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来技術４に開示されている密着型イメージセンサの解像度切り換え方式においては、画素を読み飛ばすことにより解像度を切り換えている。そのため、解像度が通常の場合でも、解像度を半分にした場合でも、双方のクロックレートが同一の場合には、読み出し時間は変わらない。
【００２４】
仮に、受光素子が６００ｄｐｉの光学解像度で配置され、高解像度モードで６００ｄｐｉ、低解像度モードで３００ｄｐｉの解像度が得られるとすると、たとえば、６００ｄｐｉ時に６ｍｓｅｃ／ｌｉｎｅの読み取り速度が得られる場合、３００ｄｐｉ時でも６ｍｓｅｃ／ｌｉｎｅの読み取り速度となり、解像度を落としても読み取り速度が変わらない。すなわち、解像度に応じた読み取り速度を実現することができないという問題がある。
【００２５】
ここで、読み取り速度は、ほぼ容量の蓄積時間に相当する。そのため、３００ｄｐｉ時の蓄積時間は６００ｄｐｉ時の蓄積時間の約半分となる。したがって、容量に蓄積する電荷量も少ない。よって、低解像度の場合に、高解像度の場合と同様の光出力の強さを得るためには、読み出しゲインの２倍にする必要がある。
【００２６】
しかし、たとえば、容量分割による画素加算においては、２画素分割加算を行う場合、読み出しゲインの比は、
｛２Ｃ_T／（２Ｃ_T＋Ｃ_H）｝／｛Ｃ_T／（Ｃ_T＋Ｃ_H）｝
＝（Ｃ_T＋Ｃ_H）／（Ｃ_T＋Ｃ_H／２）＜２
となる。すなわち、読み出しゲインは２未満となる。
【００２７】
上記の例を一般化すると、Ｎ画素分の容量分割加算により、解像度を１／Ｎに切り換える場合には、蓄積時間が１／Ｎとなるため、解像度切り換え時においても同様の信号出力を得るためには、Ｎ倍の読み出しゲインが必要となるが、読み出しゲインの比は、
｛ＮＣ_T／（ＮＣ_T＋Ｃ_H）｝／｛Ｃ_T／（Ｃ_T＋Ｃ_H）｝
＝（Ｃ_T＋Ｃ_H）／（Ｃ_T＋Ｃ_H／Ｎ）＜Ｎ
となり、Ｎ倍の読み出しゲインを得ることはできない。
【００２８】
また、従来技術３は、解像度切り換えモードのないイメージセンサユニットの制御系であるが、この制御系に解像度切り換え時を含むすべての動作モードにおいておのおののパラメータを制御する場合、システムが複雑となり、コストの高いものとなってしまう。
【００２９】
すなわち、従来技術においては、安価に、解像度切り換え時に同等の光出力信号レベルを得ることができる画像読み取り装置を提供することができない場合があった。
【００３０】
そこで、本発明は、解像度を切り換え時に、解像度に応じた読み取り速度を実現し、かつ読み取り速度を速めても光電変換信号の出力レベルの低下を防止するイメージセンサユニット及びそれを用いた画像読み取り装置を提供することを課題とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、本発明は、原稿に光を照射する光照射手段と、前記原稿からの光を入射する第１の解像度で配置された複数の光電変換手段を有する光電変換装置と、を備えるイメージセンサユニットにおいて、第１の解像度と前記第１の解像度の１／Ｎ（Ｎは自然数）である第２の解像度とを切り換える解像度切り換え手段と、前記解像度に応じて前記光照射手段の照射光量を制御する光量制御手段と、を備え、前記光電変換装置は、前記光電変換手段からノイズ信号を読み出して保持するノイズ信号保持手段と、前記光電変換手段から光信号を読み出して保持する光信号保持手段と、前記ノイズ信号保持手段から出力される複数のノイズ信号をノイズ信号共通出力線に読み出す第１読み出し手段と、前記光信号保持手段から出力される複数の光信号を光信号共通出力線に読み出す第２読み出し手段と、前記ノイズ信号と前記光信号との差分をとる差分手段と、を備え、前記解像度切り換え手段は、前記第１読み出し手段及び前記第２読み出し手段により、前記第１の解像度と前記第２の解像度とを切り換え、前記ノイズ信号保持手段は容量値Ｃ _ＴＮの容量を備え、前記光信号保持手段は容量値Ｃ _ＴＳの容量を備え、かつ、Ｃ _ＴＮ＝Ｃ _ＴＳ＝Ｃ _Ｔであり、前記ノイズ信号共通出力線は容量値Ｃ _ＨＮの寄生容量を備え、前記光信号共通出力線は容量値Ｃ _ＨＳの寄生容量を備え、かつ、Ｃ _ＨＮ＝Ｃ _ＨＳ＝Ｃ _Ｈであり、さらに、前記第１の解像度のときの前記光照射手段の光量をＬ _１とし、前記第２の解像度のときの前記光照射手段の光量をＬ _２とした場合、前記Ｌ _１と前記Ｌ _２の比は、
【数１】

である。
【００３２】
また、本発明は、光電変換装置及び光量制御手段に解像度を切り換える解像度切り換え信号を供給するセンサ駆動手段と、前記光電変換手段から出力される光信号を処理する信号処理手段と、を備える画像読み取り装置において、前記光量制御手段は、前記解像度切り換え信号により前記解像度に応じて光照射手段の照射光量を制御し、前記光電変換装置は、前記光電変換手段からノイズ信号を読み出して保持するノイズ信号保持手段と、前記光電変換手段から光信号を読み出して保持する光信号保持手段と、前記ノイズ信号保持手段から出力される複数のノイズ信号をノイズ信号共通出力線に読み出す第１読み出し手段と、前記光信号保持手段から出力される複数の光信号を光信号共通出力線に読み出す第２読み出し手段と、前記ノイズ信号と前記光信号との差分をとる差分手段と、を備え、前記第１読み出し手段及び前記第２読み出し手段により、前記第１の解像度と前記第２の解像度とを切り換え、前記ノイズ信号保持手段は容量値Ｃ _ＴＮの容量を備え、前記光信号保持手段は容量値Ｃ _ＴＳの容量を備え、かつ、Ｃ _ＴＮ＝Ｃ _ＴＳ＝Ｃ _Ｔであり、前記ノイズ信号共通出力線は容量値Ｃ _ＨＮの寄生容量を備え、前記光信号共通出力線は容量値Ｃ _ＨＳの寄生容量を備え、かつ、Ｃ _ＨＮ＝Ｃ _ＨＳ＝Ｃ _Ｈであり、さらに、前記第１の解像度のときの前記光照射手段の光量をＬ _１とし、前記第２の解像度のときの前記光照射手段の光量をＬ _２とした場合、前記Ｌ _１と前記Ｌ _２の比は、Ｎ＝第１の解像度／第２の解像度とした場合、
【数２】

である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１は、本発明の第１の実施形態におけるイメージセンサユニットの回路ブロック図である。図２は、本実施形態イメージセンサユニットの断面図である。図３は、図１に用いる光電変換装置の回路ブロック図である。図４は、図３における８ビット分のシフトレジスタと受光素子との回路ブロック図である。図５は、光電変換装置内の４画素分の受光素子の等価回路図である。図６は、図４の動作を示すタイミングチャートである。
【００３４】
図１において、イメージセンサユニット２００は、セラミック実装基板３２上に光電変換装置１−１〜１−１５を１５チップ、インライン状にマルチ実装して構成されるイメージセンサモジュールと、光源となるＬＥＤ２０２，２０２’及び２０２''と、光量制御手段２０１，２０１’及び２０１''とを備えている。なお、本実施形態においては、ＬＥＤとして赤色２０２、緑色２０２’及び青色２０１''の３種類を設けている。
【００３５】
また、光量制御手段２０１及び２０１’,２０１''は、２系統の電流源回路２０４及び２０４’と、電流源回路２０４及び２０４’に接続された抵抗２０７及び２０７’と、抵抗２０７に接続されたアナログスイッチ２０５と、インバータ２０６とを備えている。
【００３６】
なお、図示していないが、電流源回路２０４及び２０４’はイメージセンサユニットの外部でＯＮ／ＯＦＦが制御される構成としている。また、電流源回路２０４及び抵抗２０７によって駆動電流Ｉ₂が各ＬＥＤ２０２、２０２’及び２０２”に出力され、電流源回路２０４’及び抵抗２０７’によって、駆動電流Ｉ₁及び駆動電流Ｉ₂が各ＬＥＤ２０２、２０２’及び２０２”に出力される。
【００３７】
したがって、高解像度モード時には、アナログスイッチ２０５がオフ状態となり、各ＬＥＤ２０２、２０２’及び２０２”は駆動電流Ｉ₁によって発光する。また、低解像度モード時にはアナログスイッチ２０５がオン状態となり、各ＬＥＤ２０２、２０２’及び２０２”は駆動電流Ｉ₁＋Ｉ₂によって発光する。
【００３８】
図２は、イメージセンサユニットの断面図である。光透過性の支持体３６と、支持体３６に赤色・緑色・青色の光を照射するＬＥＤ光源３５と、原稿からの反射光を集光し受光素子表面で結像させるレンズアレイ３４と、レンズアレイ３４により集光された反射光を光電変換するセラミック基板３２上の光電変換装置１と、光電変換装置１の保護のため、シリコーン樹脂などからなるチップコート剤３３と、筐体３７とを設けている。これらを組み立てることにより密着型イメージセンサを構成している。
【００３９】
図３は、上記のイメージセンサモジュールのうち、２チップ分の光電変換装置の回路ブロックを示す。
【００４０】
光電変換装置１，１’には、それを駆動するクロックＣＬＫ、スタートパルスＳＰ及び解像度切り換え信号ＭＯＤＥが共通接続されている。また、ラインセンサの読み出しスタート信号ＳＩがイメージセンサチップ１に入力されている。解像度切り換え信号ＭＯＤＥがハイレベルの場合には、高解像度モード６００ｄｐｉの解像度が得られる構成としている。また、ローレベルの場合には、低解像度モード３００ｄｐｉの解像度が得られる構成としている。
【００４１】
さらに、光電変換装置１，１’は、４ｂｉｔの遅延を有するプレシフトレジスタ２，２’と、シフトレジスタ３，３’と、３４４ビットの受光素子アレイ４，４’と、タイミング発生回路５，５’と、信号出力アンプブロック６，６とを備えている。ここで、シフトレジスタ３，３’は、４ビット分のシフトレジスタブロック１１を備えている。
【００４２】
また、受光素子アレイ４、４’で受光された画像信号は、シフトレジスタ３，３’のシフト信号によって、オン／オフするスイッチを介して、信号出力線に読み出され、信号出力アンプブロック６、６’で増幅される。そうして、タイミング発生回路５、５’の制御信号によってスイッチングされて信号出力Ｖｏｕｔとして出力される。
【００４３】
信号出力アンプブロック６、６’は、解像度切り換え信号（ＭＯＤＥ）線と接続されている。信号出力アンプブロック６、６’は、ＭＯＤＥ信号により切り換えられる解像度に応じて、増幅率を変化させる手段を備えている。
【００４４】
また、高解像度モード時のスタート信号９−１，９’−１及び低解像度時のスタート信号９−２，９’−２を、スタート信号切り換え手段１０，１０’を用いて選択することにより、次チップスタート信号９，９’が得られる構成としている。また、次チップスタート信号９、９’は、各光電変換装置１、１’のビットが読み出しを終了するときよりＮビット前（Ｋ−Ｎビット）時の信号を、シフトレジスタ３、３’の最終レジスタの手前Ｎビット部分から次チップのスタート信号として出力する。
【００４５】
また、クロック信号ＣＬＫとスタートパルス信号ＳＰとで駆動されるタイミング発生回路５、５’により、受光素子４、４’を駆動するパルス及びシフトレジスタ３、３’を駆動する駆動パルス７、７’及び８、８’が生成される。スタートパルス信号ＳＰが各イメージセンサチップに共通に接続されているのは、各イメージセンサチップの動作開始の同期をとるためである。
【００４６】
図４は、８ビット分のシフトレジスタと受光素子との回路ブロック図である。シフトレジスタは、４ビットを１ブロックとするシフトレジスタブロック１１に備えられている。すなわち、シフトレジスタブロック１１は、Φ１同期の１ビットシフトレジスタ１２−１〜１２−４と、Φ２同期の１ビットシフトレジスタ１３−１〜１３−４及びモード信号を切り換えるアナログスイッチＳ１１〜Ｓ１７，Ｓ２１〜Ｓ２７とを備えている。
【００４７】
また、シフトレジスタブロック１１は、読み出しパルス線Φａ１〜Φｄ１を介して、受光素子ａ１〜ｄ１と図示しない信号出力線間の各スイッチ制御端子と接続されている。
【００４８】
図５は、図４における受光素子４画素分の等価回路を示す図面である。図５の各々の受光素子ａ１〜ｄ１は、光電変換手段となるホトダイオードＰＤａ〜ＰＤｄと、読み出しスイッチＭ１ａ〜Ｍ１ｄと、信号転送スイッチＭ２ａ〜Ｍ２ｄと、ＭＯＳソースホロアＭ３ａ〜Ｍ３ｄと、光電変換手段をリセットする手段であるリセットスイッチＭ４ａ〜Ｍ４ｄと、一時的に電荷を蓄積する蓄積容量Ｃａ〜Ｃｄとを備えている。
【００４９】
各々の受光素子ａ１〜ｄ１の信号出力は、共通信号線１４に出力される。そして、信号出力アンプブロック６で増幅されて、出力端子Ｖｏｕｔから出力される。本実施形態において、信号出力アンプブロック６は、共通出力線１４の出力をインピーダンス変換する入力バッファアンプ６−１と、反転端子に抵抗を並列接続し、非反転端子から入力バッファアンプ６−１の出力を入力し増幅するゲインアンプ６−２とを備える。
【００５０】
以下、本実施形態の動作について説明する。図５に示す各受光素子ａ１〜ｄ１において、ホトダイオードＰＤａ〜ＰＤｄにて光電変換により生成した光キャリアは、ＭＯＳソースホロアＭ３ａ〜Ｍ３ｄで電荷は電圧に変換され、信号転送パルスΦＴにて全画素一致にて蓄積容量Ｃａ〜Ｃｄに転送される。つづいて、シフトレジスタ１１から順次ハイとなる読み出しパルスΦａ１〜Φｄ１によって、順次読み出しスイッチＭ１ａ〜Ｍ１ｄをオン状態にし、共通信号線１４に信号電圧が容量分割として読み出される。
【００５１】
本実施形態においては、高解像度モード時には読み出しパルスΦａ１〜Φｄ１は順次オンしていくが、低解像度モード時には、隣接する２ビット、すなわちシフトレジスタ１１から走査するΦａ１とΦｂ１とが同時にオンし、つづいてΦｃ１とΦｄ１とが同時にオンする構成となる。
【００５２】
したがって、低解像度モードにおいては２画素の容量分割加算により、信号電圧を高解像度モード時より大きくすることが可能となる。なお、上記の容量分割加算については、たとえば、特開平４−４６８２号公報に開示されている。
【００５３】
つぎに、図４、図６を用いてシフトレジスタ部の動作を説明する。図４において、ＭＯＤＥ信号がハイレベルの場合は、Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ２６、Ｓ２７のアナログスイッチがオフ状態となり、一方、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５がオン状態となる。
【００５４】
したがって、解像度切り換えのない、通常のシフトレジスタ動作となり、各受光素子ａ１〜ｄ１用の読み出し制御パルスΦａ１からΦｄ２までは時系列的に順次オン状態となる。なお、図４においては、画像信号の出力線を図示していないが、制御パルスΦａ１からΦｄ２による順次ハイとなるのに同期して、各受光素子ａ１からｄ２の受光電荷が信号出力線に出力される。
【００５５】
つぎに、ＭＯＤＥ信号がローレベルの場合は、Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ２６、Ｓ２７のアナログスイッチがオン状態となり、一方、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５がオフ状態となる。したがって、シフトレジスタ１２−１にシフトパルスが入力されると、シフトレジスタ１２−１からΦａ１とΦｂ１とがΦ１同期で出力され、受光素子ａ１とｂ１との信号を同時に読み出す。
【００５６】
つづいて、シフトパルスは、アナログスイッチＳ１１を介してシフトレジスタ１３−２に入力され、シフトレジスタ１３−２からΦｃ１とΦｄ１とが、Φ２同期で出力され、受光素子ｃ１とｄ１との信号を同時に読み出す。低解像度読み出しのモードの場合も、図示しない出力線に受光素子ａ１とｂ１、ｃ１とｄ１、ａ２とｂ２、ｃ２とｄ２、というように対の受光素子の加算電荷が順次読み出される。
【００５７】
このとき、シフトレジスタ１３−１及びシフトレジスタ１２−２は、シフトパルスが入力されないため動作しない。同様に、シフトレジスタ１２−３からΦａ２とΦｂ２とが、Φ１同期で出力され、受光素子ａ２とｂ２との信号を同時に読み出し、シフトレジスタ１３−４からΦｃ２とΦｄ２とがΦ２同期で出力され、受光素子ｃ２とｄ２との信号を同時に読み出す。
【００５８】
以上の動作のタイミングチャートを図６に示す。図６において、クロック信号ＣＬＫと、同期信号Φ１，Φ２が高解像度モードと低解像度モードとに共通に供給され、スタート信号ＳＲがハイとなると共に高解像度モードと低解像度モードとのそれぞれの画像信号出力が得られる。図６より、同一のクロックレートにおいて、低解像度モードにおいては、高解像度モード時の２倍の読み出し速度で読み出すことが可能であることがわかる。
【００５９】
つぎに、次チップスタート信号の切り換え手段について説明する。図３において、プレシフトレジスタ２、２’は、たとえば、４ビットの遅延を有するため、４ビット前の信号を次チップのスタート信号として出力しなければならない。したがって、高解像度モードの場合には、光電変換装置１、１’は、たとえば、それぞれ３４４ビットの信号を備えるため、３４１ビット目のシフトレジスタ信号９−１、９’−１を次チップスタート信号として用いる。
【００６０】
また、低解像度モードにおいては、２画素加算信号が１ビットとなるため、光電変換装置１、１’は等価的に１７７ビットの信号を出力することになる。したがって、受光素子換算で３３７ビット目のシフトレジスタ信号９−２、９’−２を次チップスタート信号として用いる。すなわち、次チップスタート信号を切り換えるスタート信号切り換え手段を設けることにより、解像度を切り換えても光電変換装置１、１’の継ぎ目の部分において画素信号は連続性を保つことができる。
【００６１】
なお、本実施形態においては、光電変換装置のビット数を３４４ビットとしたが、４の倍数のビット数であれば幾つでも構わない。また、解像度も［高解像モード／低解像モード］が［６００ｄｐｉ／３００ｄｐｉ］の場合に限らず、たとえば、［４００ｄｐｉ／２００ｄｐｉ］などの解像度でも構わない。
【００６２】
さらに、本実施形態は高解像度モードと低解像度モードの解像度比が２倍の場合を示したが、たとえば、６画素を１ブロックとし、光電変換装置の画素数を６の倍数とすることで、［６００ｄｐｉ／２００ｄｐｉ］の切り換えのように、解像度比を３倍に設定することもできる。
【００６３】
また、シフトレジスタ駆動パルスを、２つとして説明しているが、これに限られるものではなくシフトレジスタの構成を変えることにより、たとえば、３つのシフトレジスタ駆動パルスでは、低解像度が選択された場合には隣り合う３つの受光素子を加算して読み出すようにすることもできる。
【００６４】
ここで、図５に示した、蓄積容量Ｃａ〜Ｃｄの容量値Ｃ_Tと共通出力線１４の容量値Ｃ_Hとは、
Ｃ_T＝２．０ｐＦ
Ｃ_H＝３．０ｐＦ
という値を用いており、したがって、容量分割比は、
高解像度モード時（ＭＯＤＥ＝Ｈｉ）とき
Ｃ_T／（Ｃ_T＋Ｃ_H）＝２／（２＋３）＝０．４００
低解像度モード時（ＭＯＤＥ＝Ｌｏ）とき
２Ｃ_T／（２Ｃ_T＋Ｃ_H）＝２×２／（２×２＋３）＝０．５７１
となる。
【００６５】
したがって、高解像度モード時（ＭＯＤＥ＝Ｈｉ）のＬＥＤの駆動電流Ｉ₁による発光量及び低解像度モード時（ＭＯＤＥ＝Ｌｏ）のＬＥＤの駆動電流Ｉ₁＋Ｉ₂による発光量を、それぞれＬ₆₀₀、Ｌ₃₀₀とすると、容量分割比の値から、
Ｌ₃₀₀／Ｌ₆₀₀＝２／（０．５７１／０．４００）≒１．４
なる光量比が得られるようにＬＥＤ駆動電流Ｉ１、Ｉ２を設定することにより、低解像度モード時と高解像度モード時とのそれぞれにおける、光量と容量分割比との積の比は約２倍となるため、クロックレート一定の場合には、低解像度モード時の蓄積時間が高解像度モード時の１／２となっても、同等の信号レベルを得ることができる。
【００６６】
本実施形態においては、あらかじめ所望の電流値に設定された定電流源回路を２系統設け、電流を追加する手段を示したが、たとえば、可変電流電源回路を用いて電流値を変化させてもよいし、２系統の定電流源回路を切り換える手法を用いてもよい。
【００６７】
本実施形態においては、解像度を６００ｄｐｉ／３００ｄｐｉとしているが、たとえば、４００ｄｐｉ／２００ｄｐｉなどの解像度でもよい。さらに、本実施形態は高解像度モードと低解像度モードの解像度比が２倍の場合を示したが、たとえば、６画素を１ブロックとし、光電変換装置の画素数を６の倍数とすることで、６００ｄｐｉ／２００ｄｐｉの切り換えのように、解像度比を３倍に設定することもできる。
【００６８】
また、イメージスキャナや、ファクシミリ、電子複写機として、複数の解像度のいずれかを選択する選択スイッチと、密着型イメージセンサを読み出す方向を主走査方向とし、その主走査方向に垂直な方向を副走査方向として、機構的に副走査方向にも画像原稿に対応して走査走査回路と、２次元状の読み取り信号を得て、この読み取り信号に応じて光学感光体に露光する露光装置とを設けることにより、複数の解像度に応じて被転写紙に転写することができ、機能的な自由度を増加することができる。
【００６９】
また、本実施形態は光源切り換え型カラー密着型イメージセンサを例として示したが、光源切り換え型に限らず、通常のカラー／白黒の密着型イメージセンサに適用することもできる。さらに、密着型イメージセンサに限らず、光電変換装置と光源を含むイメージセンサユニットであれば、その効果を発揮できる。
【００７０】
本実施形態に示すような構成により、イメージセンサユニットの外部においてはＬＥＤの点灯開始／終了のみを制御するだけで、解像度切り換えに伴う新たな制御を追加しなくとも、解像度によらず、同等の出力信号レベルを得ることができる。
【００７１】
［実施形態２］
本実施形態においては、光量制御手段２０１をイメージセンサユニットの外部に設けた画像読み取り装置の一例を示す。
【００７２】
図７は、本発明の第２の実施形態における画像読み取り装置のブロック図である。図８は、図７における光電変換装置１の４画素分の受光素子の等価回路図である。
【００７３】
図７に示す、画像読み取り装置２１５のイメージセンサユニット２００’は、光量制御手段２０１（図１）をイメージセンサユニット２００’の外部に設けたこと、イメージセンサユニット用いる光電変換装置１の読み出し方式、以外は、実施形態１と同様である。
【００７４】
図７において、イメージセンサユニット２００’は、光電変換装置１及びＬＥＤ２０２，２０２’及び２０２''を備えている。イメージセンサユニット２００’は、センサ駆動信号線２１０及び解像度制御信号線２１１を介してセンサ駆動手段と接続されている。
【００７５】
また、イメージセンサユニット２００’は、出力端子Ｖｏｕｔ及びセンサ出力信号線２１３を介して信号処理手段と接続されている。さらに、イメージセンサユニット２００’のＬＥＤ２０２，２０２’及び２０２''は、光量制御手段２０１’と接続されている。また、光量制御手段２０１’とセンサ駆動手段とは、ＬＥＤ点滅制御信号線を介して接続されている。
【００７６】
センサ駆動手段から、クロック信号及びスタート信号等がセンサ駆動信号線２１０及び解像度制御信号線２１１を介して、イメージセンサユニット２００’に供給される。イメージセンサユニット２００’は、これらの信号により動作が制御される。また、イメージセンサユニット２００’の出力信号は、センサ出力信号線２１３を介して、信号処理手段に出力される。信号処理手段は、たとえばＡ／Ｄ変換、シェーディング補正、ダーク補正、γ補正、色合成等の処理を加えて、最終的な画像信号を出力する。
【００７７】
また、光量制御手段２０１’は、センサ駆動手段から解像度制御信号線２１１を介して供給される解像度制御信号により、解像度に応じた電流信号を点灯制御信号線２１４を介して点滅制御信号として、ＬＥＤ２０２，２０２’及び２０２''に出力することにより光量を切り換える。
【００７８】
なお、本実施形態における光量制御手段２０１’には、ＬＥＤ２０２，２０２’及び２０２''を駆動する回路ブロックが含まれており、たとえば、実施形態１と同様の構成をしたものを用いている。
【００７９】
図８は、受光素子４画素分の等価回路である。各々の受光素子ａ１〜ｄ１は、光電変換手段となるホトダイオードＰＤａ〜ＰＤｄ、読み出しスイッチＭ１ａＳ〜Ｍ１ｄＳ及びＭ１ａＮ〜Ｍ１ｄＮ、光信号転送スイッチＭ２ａＳ〜Ｍ２ｄＳ、ノイズ信号転送スイッチＭ２ａＮ〜Ｍ２ｄＮ、ＭＯＳソースホロアＭ３ａ〜Ｍ３ｄ、光電変換手段をリセットする手段であるリセットスイッチＭ４ａ〜Ｍ４ｄ、一時的に光信号を蓄積する光信号蓄積容量ＣａＳ〜ＣｄＳ、ノイズ信号を蓄積するノイズ蓄積容量ＣａＮ〜ＣｄＮとを備えている。
【００８０】
おのおのの受光素子の光信号出力及びノイズ信号出力は光信号共通出力線１４−１、及びノイズ信号共通出力線１４−２に出力され、信号出力アンプブロック６で増幅されて出力端子Ｖｏｕｔより出力される。
【００８１】
信号出力アンプブロック６は、光信号共通出力線１４−１及びノイズ信号共通出力線１４−２の出力をインピーダンス変換する入力バッファアンプ６−１と、２つの入力バッファアンプ６−１の出力の差をとる差動アンプ６−４と、差動アンプ６−４の出力を増幅するゲインアンプ６−２とを備えている。
【００８２】
各受光素子ａ１〜ｄ１に光が入射すると、ホトダイオードＰＤａ〜ＰＤｄは、そ光を光電変換して光信号出力及びノイズ信号出力として、ＭＯＳソースホロアＭ３ａ〜Ｍ３ｄに出力する。ＭＯＳソースホロアＭ３ａ〜Ｍ３ｄは、電荷を電圧に変換して、信号転送パルスΦＴＳ及び信号転送パルスΦＴＮにて、全画素一括で蓄積容量ＣａＳ〜ＣｄＳ及び蓄積容量ＣａＮ〜ＣｄＮに転送する。
【００８３】
つづいて、シフトレジスタ１１から順次ハイとなる読み出しパルスΦａ１〜Φｄ１によって、順次読み出しスイッチＭ１ａＳ〜Ｍ１ｄＳ及びＭ１ａＮ〜Ｍ１ｄＮをオン状態にして、光信号共通信号線１４−１及びノイズ信号共通信号線１４−２に、光信号電圧及びノイズ信号電圧が読み出される。
【００８４】
読み出された光信号電圧及びノイズ信号電圧は、各々の入力バッファアンプ６−１により、インピーダンス変換される。そして、差動アンプ６−４において、光信号出力電圧からノイズ信号出力電圧を差分され、ゲインアンプ６−２で差動アンプ６−４の出力を増幅して、出力端子Ｖｏｕｔより出力される。
【００８５】
本実施形態においては、各々の受光素子ａ１〜ｄ１に光信号蓄積容量ＣａＳ、ノイズ信号蓄積容量ＣａＮを設け、さらにその差分処理を差動アンプ６−４にて行っているため、各画素に設けたＭＯＳソースホロアＭ３ａのしきい値バラツキに起因するＦＰＮ抑制することができる。
【００８６】
なお、本実施形態においては、蓄積容量の容量値、ノイズ信号共通出力線１４−２の容量値及び光信号共通出力線１４−１の容量値、ゲインアンプ（６−２）の抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３については、実施形態１と同様の定数を用いている。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態の画像読み取り装置は、解像度切り換え制御信号ＭＤＯＥを用いて解像度切り換えを行う場合には、解像度に応じてＬＥＤ２０２，２０２’及び２０２''の光量を、光電変換装置の感度変化分に対応した最適値に制御することが可能となるため、ＬＥＤの発光量を制御を簡便にすることができる。
【００８８】
加えて、たとえばイメージセンサユニットの出力を、Ａ／Ｄ変換装置等を用いて信号処理を行う場合においても、Ａ／Ｄ変換装置の入力レンジを解像度によらず一定で使用することができるため、安価な画像読み取り装置を提供することができる。
【００８９】
また、本実施形態は、光源切り換え型カラーイメージセンサを用いた画像読み取り装置を例として示したが、光源切り換え型に限らず、通常のカラー／白黒のイメージセンサを用いた場合でも有効である。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のイメージセンサユニットは、解像度を切り換える解像度切り換え手段を有する光電変換装置と、光電変換装置に光を照射する光照射手段と、光照射手段の照射光量を制御する光量制御手段を備える。したがって、解像度を切り換え時に、解像度に応じた読み取り速度を実現し、かつ読み取り速度を速めても光電変換信号の出力レベルの低下を防止し、加えて安価なイメージセンサユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１のイメージセンサユニットの回路ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１のイメージセンサユニットの断面図である。
【図３】本発明の実施形態１における光電変換装置の回路ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態１における８ビット分のシフトレジスタと受光素子の回路ブロック図である。
【図５】本発明の実施形態１における受光素子の等価回路図（４画素分）である。
【図６】本発明の実施形態１におけるシフトレジスタと受光素子との回路動作を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態における画像読み取り装置のブロック図である。
【図８】図７における光電変換装置１の４画素分の受光素子の等価回路図である。
【図９】従来技術１の光電変換装置の等価回路図である。
【図１０】従来技術１の光電変換装置のタイミングチャートである。
【図１１】従来技術３における密着型イメージセンサ用集積回路の回路図である。
【図１２】従来技術４における密着型イメージセンサ用集積回路の回路図である。
【符号の説明】
１、１’ 光電交換装置
２、２’ プレシフトレジスタ
３、３’ シフトレジスタ
４、４’ 受光素子アレイ
５、５’ タイミング発生回路
６、６’ 信号出力アンプブロック
６−１入力バッファアンプ
６−２、６−２ゲインアンプ
６−３ゲイン可変手段
６−４差動アンプ
６−５スイッチ手段
７、７’ シフトレジスタ駆動パルス（Φ１）
８、８’ シフトレジスタ駆動パルス（Φ２）
９、９’ 次チップスタート信号線
９−１、９−１’ 高解像モード時スタート信号線
９−２、９−２’ 低解像モード時スタート信号線
１０、１０’ スタート信号切り替え手段
１１シフトレジスタブロック（４ビット分）
１２−１〜１２−４’ Φ１同期１ビットシフトレジスタ
１３−１〜１３−４’ Φ２同期１ビットシフトレジスタ
１４共通信号線
１４−１光信号共通信号線
１４−２ノイズ信号共通信号線
１５共通信号線リセットスイッチ
１５−１光信号共通信号線リセットスイッチ
１５−２ノイズ信号共通信号線リセットスイッチ
３２セラミック基板
３３チップコート剤
３４レンズアレイ
３５ＬＥＤ光源
３６支持体
３７筐体
ａ１〜ｄ２受光素子
Φａ１〜Φｄ２ａ１〜ｄ２読み出しパルス
Ｍ１ａ〜Ｍ１ｄ読み出しスイッチ
Ｍ４ａ〜Ｍ４ｄリセットスイッチ
ＰＤａ〜ＰＤｄホトダイオード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image reading apparatus such as a facsimile, an image scanner, a digital copying machine, and the like, and an image sensor unit used therefor, and in particular, an image sensor unit including a photoelectric conversion apparatus having a resolution switching function and a light source, and a light source of the image reading apparatus. This is related to the control of the light emission amount.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the field of photoelectric conversion devices, in addition to CCD, BASIS provided with bipolar transistors as amplification elements in each pixel, and amplification type photoelectric conversion devices provided with MOS transistors as amplification elements in each pixel (for example, JP-A-1- 154678) and the like have been proposed. In such an amplification type photoelectric conversion device, there is a problem that variation of amplification elements provided in each pixel becomes fixed pattern noise (hereinafter referred to as FPN). Various proposals have been made.
[0003]
(Prior art 1)
As one of the FPN removal methods, a method of correcting the variation of the amplification elements by taking the difference between the optical signal (S signal) and the dark signal (N signal) has been proposed. This FPN correction method is shown in FIGS.
[0004]
9 is a circuit diagram for one bit of a one-dimensional photoelectric conversion device having a photoelectric conversion device in each pixel, and FIG. 10 is a timing chart thereof (Television Society Vol. 47, No 9 (1993) pp. 1180).
[0005]
The circuit operation shown in FIG. 9 and FPN removal will be described. First, the optical signal holding capacitor C_TS101, noise signal holding capacity C_TN102 is reset, and then, a charge corresponding to the amount of light is received by the base of the bipolar transistor 109 as a sensor. Then, after accumulation of the received charge is completed, an optical signal including noise is converted into an optical signal holding capacitor C._TS101.
[0006]
Subsequently, the bipolar transistor 109 is reset, and the noise signal is converted into a noise signal holding capacitor C._TN102. Then, the sensor reset operation is performed again to start the accumulation operation. Further, the shift register starts scanning during the accumulation operation.
[0007]
First, after the optical signal common output line 103 and the noise signal common output line 104 are first reset using the

reset MOSs

105 and 106, the optical signal holding capacitor C_TS101, noise signal holding capacity C_TN102 data to the

common output lines

103 and 104, respectively._HS107, common output line capacitance C_HNThe data is output in capacity division with 108.
[0008]
Here, the common output line capacitance C_HS107, C_HNReference numeral 108 denotes the capacitance of each common output line._HSNoise signal common output line C_HNIt is defined as After that, again the common output line capacitance C_HS107, common output line capacitance C_HN108 is reset, and the optical signal holding capacitor C of the next pixel (not shown)_TS, Noise signal holding capacity C_TNRead the data.
[0009]
This operation is repeated to output signals for all pixels. The output signals are input to the differential amplifier 115 via the

voltage followers

113 and 114, respectively, and become the output of the photoelectric conversion device. Here, the FPN in the chip is mainly the h of the bipolar transistor 109 of each pixel._FEThis is mainly caused by variations such as h._FEIt becomes possible to remove the FPN caused by the variation.
[0010]
Here, FPN is dark fixed pattern noise, and hereinafter, FPN is defined as dark fixed pattern noise.
[0011]
Hereinafter, the FPN removal in the prior art will be described.
[0012]
In FIG. 9, the signal (Sout) of the optical signal common output line 103 and the signal (Nout) of the noise signal common output line 104 are expressed by the following equations.
[0013]
Sout = (V_S× C_TS) + (V_CHS× C_HS) / (C_TS+ C_HS)
Nout = (V_N× C_TN) + (V_CHR× C_HN) / (C_TN+ C_HN)
here,
V_N: Noise signal storage capacity C when reading noise signal_TSVoltage,
V_S: Optical signal storage capacity C when reading optical signal_TSVoltage,
It is. That is, the voltage of the optical signal component is V_SIGV_S= V_SIG+ V_NIt becomes.
[0014]
In the equations (1) and (2),
C_HS= C_HN= C_H
V_S= V_N= V_CT(Dark)
C_TS= C_TN= C_T
The above difference signal is
Sout-Nout = 0
It becomes.
[0015]
Also, V_SWhen a predetermined amount of light is received, V_S= V_SIG+ V_NBecause it becomes V_SIG= V_SIG+ V_N-V_NOnly the true optical signal composition can be read out. Therefore, suppose V_CTIs different from pixel to pixel, the difference signal in equations (1) and (2) is 0, so FPN can be removed.
[0016]
(Prior art 2)
Although the prior art 1 is an example using a bipolar transistor as a light receiving element, a photoelectric conversion device using a photodiode and a MOS amplifier instead of the bipolar transistor is proposed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-205588.
[0017]
In this publication, it is disclosed that the FPN caused by the threshold variation of the MOS source follower provided for each pixel can be reduced by using the FPN removal circuit of Prior Art 1.
[0018]
(Prior art 3)
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-126575 proposes an image forming apparatus, a control method, and a system using a light source switching type image sensor.
[0019]
FIG. 11 is a diagram showing an image forming apparatus described in the above publication. The image forming apparatus first irradiates light of different wavelengths from a plurality of LED

light sources

113, 114, 115. When the reading sensor 112 reads the irradiated image, the blinking mode setting register 706 switches between a first mode for reading the image with a single color and a second mode for reading with a plurality of colors. The lighting times of the

light sources

113, 114, and 115 are set by the lighting time control register 702, the lighting time counter 703, and the lighting time automatic adjustment circuit 705, and the current supplied to the

light sources

113, 114, and 115 is the lighting current control circuit 707. Is set by Then, the CPU performs these controls according to the mode.
[0020]
(Prior art 4)
Further, regarding a resolution switching type photoelectric conversion device, for example, JP-A-5-227362 has a new control terminal for resolution control, and the user can switch the resolution according to usage conditions. Type image sensors have been proposed. FIG. 12 is a circuit diagram of an integrated circuit for a contact image sensor proposed in the publication.
[0021]
In this prior art, the image sensor chip is provided with a control terminal (125), and the user switches the resolution by inputting a high level or low level signal to the terminal. Referring to FIG. 12, when the shift register 104 is activated by the start pulse SI and the clock pulse CLK, the output is input to the channel select switch 103 through the NOR gate 121 and the AND gate 120, and is turned on. Then, the signal from the photocell 101 is taken out to the signal line 107.
[0022]
Here, the analog switch 110a or the like is switched by “H” or “L” of the signal input to the control signal input terminal 125, and the image output terminal 111 has a reading density of 16 dots / mm or 8 dots / mm. An image signal is obtained. That is, all the photocells 101a to 101l on the sensor IC are always operating, but when the output image signal is taken out to the outside, a part can be thinned out by the control signal and output.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the resolution switching method of the contact image sensor disclosed in the above-described prior art 4, the resolution is switched by skipping pixels. Therefore, even when the resolution is normal or when the resolution is halved, the reading time does not change when both clock rates are the same.
[0024]
If the light receiving element is arranged at an optical resolution of 600 dpi and a resolution of 600 dpi is obtained in the high resolution mode and 300 dpi in the low resolution mode, for example, a reading speed of 6 msec / line is obtained at 600 dpi, even at 300 dpi. The reading speed is 6 msec / line, and the reading speed does not change even if the resolution is lowered. That is, there is a problem that the reading speed corresponding to the resolution cannot be realized.
[0025]
Here, the reading speed substantially corresponds to the storage time of the capacity. Therefore, the accumulation time at 300 dpi is about half of the accumulation time at 600 dpi. Therefore, the amount of charge accumulated in the capacitor is small. Therefore, in order to obtain the same light output intensity in the case of low resolution as in the case of high resolution, it is necessary to double the readout gain.
[0026]
However, for example, in pixel addition by capacitive division, when performing two-pixel division addition, the ratio of readout gain is:
{2C_T/ (2C_T+ C_H)} / {C_T/ (C_T+ C_H)}
= (C_T+ C_H) / (C_T+ C_H/ 2) <2
It becomes. That is, the read gain is less than 2.
[0027]
To generalize the above example, since the accumulation time is 1 / N when the resolution is switched to 1 / N by capacity division addition for N pixels, the same signal output is obtained even when the resolution is switched. Requires a N times read gain, but the read gain ratio is
{NC_T/ (NC_T+ C_H)} / {C_T/ (C_T+ C_H)}
= (C_T+ C_H) / (C_T+ C_H/ N) <N
Thus, it is impossible to obtain a read gain of N times.
[0028]
Prior art 3 is a control system for an image sensor unit that does not have a resolution switching mode. However, when the control system controls each parameter in all operation modes including the resolution switching mode, the system becomes complicated and costly. Will be expensive.
[0029]
That is, in the prior art, there has been a case where it is not possible to provide an image reading apparatus that can obtain an equivalent optical output signal level at the time of resolution switching at low cost.
[0030]
Therefore, the present invention provides an image sensor unit that realizes a reading speed corresponding to the resolution when switching the resolution and prevents a decrease in the output level of the photoelectric conversion signal even when the reading speed is increased, and an image reading apparatus using the image sensor unit It is an issue to provide.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a photoelectric conversion apparatus having a light irradiation means for irradiating light on a document and a plurality of photoelectric conversion means arranged at a first resolution for receiving light from the document. An image sensor unit comprising: a resolution switching unit that switches between a first resolution and a second resolution that is 1 / N (N is a natural number) of the first resolution; and the light irradiation according to the resolution. A light amount control means for controlling the irradiation light amount of the meansThe photoelectric conversion device outputs a noise signal holding unit that reads and holds a noise signal from the photoelectric conversion unit, an optical signal holding unit that reads and holds an optical signal from the photoelectric conversion unit, and an output from the noise signal holding unit First readout means for reading out the plurality of noise signals to the noise signal common output line, second readout means for reading out the plurality of optical signals output from the optical signal holding means to the optical signal common output line, and the noise signal Difference means for taking a difference between the optical signal and the optical signal, and the resolution switching means switches between the first resolution and the second resolution by the first readout means and the second readout means, The noise signal holding means has a capacitance value C _TN The optical signal holding means has a capacitance value C. _TS With a capacity of C _TN = C _TS = C _T The noise signal common output line has a capacitance value C. _HN The optical signal common output line has a capacitance value C. _HS Of parasitic capacitance and C _HN = C _HS = C _H Furthermore, the light quantity of the light irradiation means at the first resolution is L ₁ And the light amount of the light irradiation means at the second resolution is L ₂ If L ₁ And said L ₂ The ratio of
[Expression 1]

It is.
[0032]
The present invention also provides,lightElectric conversion deviceLightIn the image reading apparatus, comprising: a sensor driving unit that supplies a resolution switching signal for switching the resolution to the amount control unit; and a signal processing unit that processes an optical signal output from the photoelectric conversion unit. The irradiation light quantity of the light irradiation means is controlled according to the resolution by the resolution switching signal.The photoelectric conversion device outputs a noise signal holding unit that reads and holds a noise signal from the photoelectric conversion unit, an optical signal holding unit that reads and holds an optical signal from the photoelectric conversion unit, and an output from the noise signal holding unit First readout means for reading out the plurality of noise signals to the noise signal common output line, second readout means for reading out the plurality of optical signals output from the optical signal holding means to the optical signal common output line, and the noise signal And a difference means for taking a difference between the optical signal and the first readout means and the second readout means to switch between the first resolution and the second resolution, and the noise signal holding means Capacity value C _TN The optical signal holding means has a capacitance value C. _TS With a capacity of C _TN = C _TS = C _T The noise signal common output line has a capacitance value C. _HN The optical signal common output line has a capacitance value C. _HS Of parasitic capacitance and C _HN = C _HS = C _H Furthermore, the light quantity of the light irradiation means at the first resolution is L ₁ And the light amount of the light irradiation means at the second resolution is L ₂ If L ₁ And said L ₂ The ratio is N = first resolution / second resolution,
[Expression 2]

It is.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a circuit block diagram of an image sensor unit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the image sensor unit of the present embodiment. FIG. 3 is a circuit block diagram of the photoelectric conversion device used in FIG. FIG. 4 is a circuit block diagram of the shift register and the light receiving element for 8 bits in FIG. FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the light receiving elements for four pixels in the photoelectric conversion device. FIG. 6 is a timing chart showing the operation of FIG.
[0034]
In FIG. 1, an image sensor unit 200 includes an image sensor module configured by multi-mounting 15 chips of photoelectric conversion devices 1-1 to 1-15 on a ceramic mounting substrate 32, an LED 202 serving as a light source, 202 'and 202' 'and light quantity control means 201, 201' and 201 '' are provided. In the present embodiment, three types of LEDs, red 202, green 202 'and blue 201' ', are provided as LEDs.
[0035]
The light quantity control means 201 and 201 ′ and 201 ″ are connected to the two

current source circuits

204 and 204 ′, the

resistors

207 and 207 ′ connected to the

current source circuits

204 and 204 ′, and the resistor 207. The analog switch 205 and the inverter 206 are provided.
[0036]
Although not shown, the current source circuits 204 and 204 'are configured to be turned on / off outside the image sensor unit. Further, the driving current I is generated by the current source circuit 204 and the resistor 207.₂Is output to each of the

LEDs

202, 202 'and 202 ", and the drive current I is output by the current source circuit 204' and the resistor 207 '.₁And drive current I₂Is output to each

LED

202, 202 'and 202 ".
[0037]
Accordingly, in the high resolution mode, the analog switch 205 is turned off, and each

LED

202, 202 'and 202 "₁To emit light. In the low resolution mode, the analog switch 205 is turned on, and each of the

LEDs

202, 202 'and 202 "has a drive current I.₁+ I₂To emit light.
[0038]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the image sensor unit. A light transmissive support 36; an LED light source 35 that irradiates the support 36 with red, green, and blue light; a lens array 34 that collects reflected light from the original and forms an image on the surface of the light receiving element; and a lens A photoelectric conversion device 1 on a ceramic substrate 32 that photoelectrically converts reflected light collected by the array 34, a chip coating agent 33 made of silicone resin or the like, and a housing 37 are provided to protect the photoelectric conversion device 1. ing. A close contact image sensor is constructed by assembling them.
[0039]
FIG. 3 shows a circuit block of a photoelectric conversion device for two chips in the image sensor module.
[0040]
A clock CLK, a start pulse SP, and a resolution switching signal MODE for driving the

photoelectric conversion devices

1 and 1 ′ are commonly connected. A line sensor read start signal SI is input to the image sensor chip 1. When the resolution switching signal MODE is at a high level, the resolution of the high resolution mode 600 dpi is obtained. Further, in the case of the low level, the resolution of the low resolution mode 300 dpi is obtained.
[0041]
Further, the

photoelectric conversion devices

1 and 1 ′ include a pre-shift register 2 and 2 ′ having a delay of 4 bits, a

shift register

3 and 3 ′, a 344-bit light

receiving element array

4 and 4 ′, a timing generation circuit 5, 5 'and signal output amplifier blocks 6 and 6. Here, the

shift registers

3 and 3 ′ include a 4-bit shift register block 11.
[0042]
The image signals received by the light receiving

element arrays

4 and 4 ′ are read out to the signal output line via the switch that is turned on / off by the shift signals of the

shift registers

3 and 3 ′, and the signal output amplifier block 6 is read out. , 6 '. Then, it is switched by the control signal of the timing generation circuits 5 and 5 'and output as the signal output Vout.
[0043]
The signal output amplifier blocks 6, 6 'are connected to a resolution switching signal (MODE) line. The signal output amplifier blocks 6, 6 'are provided with means for changing the amplification factor according to the resolution switched by the MODE signal.
[0044]
Further, by selecting the start signals 9-1 and 9′-1 in the high resolution mode and the start signals 9-2 and 9′-2 in the low resolution using the start signal switching means 10 and 10 ′, The next chip start signals 9, 9 ′ are obtained. Further, the next chip start signals 9 and 9 ′ are signals N bits before (K−N bits) from the time when the bits of the

photoelectric conversion devices

1 and 1 ′ finish reading, and the

shift registers

3 and 3 ′ A start signal for the next chip is output from the N bits before the last register.
[0045]
The

timing generation circuits

5 and 5 ′ driven by the clock signal CLK and the start pulse signal SP are used to drive the

light receiving elements

4 and 4 ′ and drive pulses 7 and 7 ′ that drive the

shift registers

3 and 3 ′. And 8, 8 'are generated. The reason why the start pulse signal SP is commonly connected to each image sensor chip is to synchronize the operation start of each image sensor chip.
[0046]
FIG. 4 is a circuit block diagram of an 8-bit shift register and a light receiving element. The shift register is provided in the shift register block 11 having 4 bits as one block. That is, the shift register block 11 includes 1-bit shift registers 12-1 to 12-4 synchronized with φ1, 1-bit shift registers 13-1 to 13-4 synchronized with φ2, and analog switches S11 to S17, S21 that switch mode signals. To S27.
[0047]
The shift register block 11 is connected to each switch control terminal between the light receiving elements a1 to d1 and a signal output line (not shown) via read pulse lines Φa1 to Φd1.
[0048]
FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit for four pixels of the light receiving element in FIG. Each of the light receiving elements a1 to d1 in FIG. 5 resets photodiodes PDa to PDd serving as photoelectric conversion means, readout switches M1a to M1d, signal transfer switches M2a to M2d, MOS source followers M3a to M3d, and photoelectric conversion means. Reset switches M4a to M4d, and storage capacitors Ca to Cd for temporarily storing charges.
[0049]
The signal output of each of the light receiving elements a1 to d1 is output to the common signal line 14. Then, it is amplified by the signal output amplifier block 6 and outputted from the output terminal Vout. In the present embodiment, the signal output amplifier block 6 includes an input buffer amplifier 6-1 that converts the impedance of the output of the common output line 14, a resistor connected in parallel to the inverting terminal, and a non-inverting terminal to the input buffer amplifier 6-1. And a gain amplifier 6-2 for inputting and amplifying the output.
[0050]
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described. In each of the light receiving elements a1 to d1 shown in FIG. 5, the photocarriers generated by photoelectric conversion by the photodiodes PDa to PDd are converted into voltages by the MOS source followers M3a to M3d, and all the pixels coincide with each other by the signal transfer pulse ΦT. Are transferred to the storage capacitors Ca to Cd. Subsequently, the read switches M1a to M1d are sequentially turned on by the read pulses Φa1 to Φd1 that sequentially become high from the shift register 11, and the signal voltage is read to the common signal line 14 as capacity division.
[0051]
In the present embodiment, the read pulses Φa1 to Φd1 are sequentially turned on in the high resolution mode, but in the low resolution mode, adjacent two bits, that is, Φa1 and Φb1 scanned from the shift register 11 are simultaneously turned on. Thus, Φc1 and Φd1 are turned on simultaneously.
[0052]
Therefore, in the low resolution mode, the signal voltage can be made larger than that in the high resolution mode by the capacity division addition of two pixels. The above capacity division addition is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-4682.
[0053]
Next, the operation of the shift register unit will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, when the MODE signal is at a high level, the analog switches S11, S21, S16, S17, S26, and S27 are turned off, while S12, S13, S14, S15, S22, S23, S24, and S25 are set. Turns on.
[0054]
Accordingly, a normal shift register operation without switching the resolution is performed, and the read control pulses Φa1 to Φd2 for the light receiving elements a1 to d1 are sequentially turned on in time series. In FIG. 4, although the output line of the image signal is not shown, the received light charges of the respective light receiving elements a1 to d2 are output to the signal output line in synchronization with the sequential increase by the control pulses Φa1 to Φd2. Is done.
[0055]
Next, when the MODE signal is at a low level, the analog switches S11, S21, S16, S17, S26, and S27 are turned on, while S12, S13, S14, S15, S22, S23, S24, and S25 are turned off. It becomes a state. Therefore, when a shift pulse is input to the shift register 12-1, Φa1 and Φb1 are output from the shift register 12-1 in synchronization with Φ1, and signals from the light receiving elements a1 and b1 are read simultaneously.
[0056]
Subsequently, the shift pulse is input to the shift register 13-2 via the analog switch S11, Φc1 and Φd1 are output from the shift register 13-2 in synchronization with Φ2, and the signals of the light receiving elements c1 and d1 are simultaneously transmitted. read out. Also in the low-resolution reading mode, the added charges of the pair of light receiving elements are sequentially read out to output lines (not shown) such as the light receiving elements a1 and b1, c1 and d1, a2 and b2, and c2 and d2.
[0057]
At this time, the shift register 13-1 and the shift register 12-2 do not operate because no shift pulse is input. Similarly, Φa2 and Φb2 are output from the shift register 12-3 with Φ1 synchronization, the signals of the light receiving elements a2 and b2 are read simultaneously, and Φc2 and Φd2 are output from the shift register 13-4 with Φ2 synchronization, The signals from the light receiving elements c2 and d2 are read out simultaneously.
[0058]
A timing chart of the above operation is shown in FIG. In FIG. 6, the clock signal CLK and the synchronization signals Φ1 and Φ2 are supplied in common to the high resolution mode and the low resolution mode, the start signal SR becomes high, and the image signals in the high resolution mode and the low resolution mode respectively. Output is obtained. As can be seen from FIG. 6, at the same clock rate, in the low resolution mode, it is possible to read at twice the reading speed as in the high resolution mode.
[0059]
Next, the means for switching the next chip start signal will be described. In FIG. 3, the pre-shift registers 2 and 2 'have a delay of 4 bits, for example, so that a signal of 4 bits before must be output as a start signal for the next chip. Therefore, in the case of the high resolution mode, since the

photoelectric conversion devices

1 and 1 ′ each include, for example, a 344-bit signal, the shift register signals 9-1 and 9′-1 of the 341-bit are used as the next chip start signal. Used as
[0060]
In addition, in the low resolution mode, since the two-pixel addition signal is 1 bit, the

photoelectric conversion devices

1 and 1 ′ equivalently output a 177-bit signal. Therefore, the shift register signals 9-2 and 9'-2 of the 337 bit in terms of the light receiving element are used as the next chip start signal. That is, by providing start signal switching means for switching the next chip start signal, the pixel signal can be kept continuous at the joint portion of the photoelectric conversion devices 1 and 1 'even when the resolution is switched.
[0061]
In the present embodiment, the number of bits of the photoelectric conversion device is 344 bits, but any number of bits may be used as long as the number of bits is a multiple of four. Further, the resolution is not limited to [600 dpi / 300 dpi] [high resolution mode / low resolution mode], and may be a resolution of [400 dpi / 200 dpi], for example.
[0062]
Furthermore, although this embodiment showed the case where the resolution ratio of a high resolution mode and a low resolution mode was 2 times, for example, by making 6 pixels into 1 block and making the number of pixels of the photoelectric conversion device a multiple of 6, It is also possible to set the resolution ratio to 3 times, as in switching of [600 dpi / 200 dpi].
[0063]
Further, although two shift register drive pulses have been described, the present invention is not limited to this. For example, when a low resolution is selected for three shift register drive pulses by changing the configuration of the shift register. It is also possible to add and read out three adjacent light receiving elements.
[0064]
Here, the capacitance value C of the storage capacitors Ca to Cd shown in FIG._TAnd the capacitance value C of the common output line 14_HIs
C_T= 2.0pF
C_H= 3.0pF
Therefore, the capacity division ratio is
In high resolution mode (MODE = Hi)
C_T/ (C_T+ C_H) = 2 / (2 + 3) = 0.400
In low resolution mode (MODE = Lo)
2C_T/ (2C_T+ C_H) = 2 × 2 / (2 × 2 + 3) = 0.571
It becomes.
[0065]
Therefore, the LED drive current I in the high resolution mode (MODE = Hi)₁LED emission current and LED drive current I in low resolution mode (MODE = Lo)₁+ I₂The amount of light emitted by₆₀₀, L₃₀₀Then, from the value of the capacity division ratio,
L₃₀₀/ L₆₀₀= 2 / (0.571 / 0.400) ≒ 1.4
By setting the LED drive currents I1 and I2 so as to obtain a light quantity ratio, the product ratio of the light quantity and the capacity division ratio in each of the low resolution mode and the high resolution mode is approximately doubled. Therefore, when the clock rate is constant, the same signal level can be obtained even when the accumulation time in the low resolution mode is ½ that in the high resolution mode.
[0066]
In the present embodiment, two constant current source circuits that are set in advance to a desired current value are provided and a means for adding current is shown. However, for example, even if a variable current power supply circuit is used to change the current value, Alternatively, a method of switching between two constant current source circuits may be used.
[0067]
In the present embodiment, the resolution is 600 dpi / 300 dpi, but it may be a resolution of 400 dpi / 200 dpi, for example. Furthermore, although this embodiment showed the case where the resolution ratio of a high resolution mode and a low resolution mode was 2 times, for example, by making 6 pixels into 1 block and making the number of pixels of the photoelectric conversion device a multiple of 6, It is also possible to set the resolution ratio to 3 times, such as switching between 600 dpi / 200 dpi.
[0068]
In addition, as an image scanner, facsimile, or electronic copying machine, a selection switch for selecting one of a plurality of resolutions and a direction in which a contact image sensor is read out are set as a main scanning direction, and a direction perpendicular to the main scanning direction is sub-scanned. As a direction, a scanning scanning circuit corresponding to an image original in the sub-scanning direction mechanically and an exposure device that obtains a two-dimensional reading signal and exposes the optical photosensitive member in accordance with the reading signal are provided. Thus, the image can be transferred to a transfer paper according to a plurality of resolutions, and the functional freedom can be increased.
[0069]
In the present embodiment, the light source switching type color contact image sensor is shown as an example. However, the present invention is not limited to the light source switching type, and can be applied to a normal color / monochrome contact image sensor. Furthermore, not only the contact image sensor but also an image sensor unit including a photoelectric conversion device and a light source can exhibit the effect.
[0070]
With the configuration shown in the present embodiment, only the lighting start / end of the LED is controlled outside the image sensor unit, and it is the same regardless of the resolution without adding new control accompanying resolution switching. An output signal level can be obtained.
[0071]
[Embodiment 2]
In the present embodiment, an example of an image reading apparatus in which the light amount control unit 201 is provided outside the image sensor unit is shown.
[0072]
FIG. 7 is a block diagram of an image reading apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of the light receiving elements for four pixels of the photoelectric conversion device 1 in FIG.
[0073]
The image sensor unit 200 ′ of the image reading device 215 shown in FIG. 7 includes a light amount control unit 201 (FIG. 1) provided outside the image sensor unit 200 ′, a reading method of the photoelectric conversion device 1 using the image sensor unit, Other than the above, the second embodiment is the same as the first embodiment.
[0074]
In FIG. 7, the image sensor unit 200 ′ includes the photoelectric conversion device 1 and

LEDs

202, 202 ′, and 202 ″. The image sensor unit 200 ′ is connected to sensor driving means via a sensor driving signal line 210 and a resolution control signal line 211.
[0075]
The image sensor unit 200 ′ is connected to signal processing means via the output terminal Vout and the sensor output signal line 213. Further, the LEDs 202, 202 'and 202' 'of the image sensor unit 200' are connected to the light quantity control means 201 '. Further, the light quantity control unit 201 ′ and the sensor driving unit are connected via an LED blinking control signal line.
[0076]
A clock signal, a start signal, and the like are supplied from the sensor driving means to the image sensor unit 200 ′ via the sensor driving signal line 210 and the resolution control signal line 211. The operation of the image sensor unit 200 'is controlled by these signals. The output signal of the image sensor unit 200 ′ is output to the signal processing unit via the sensor output signal line 213. The signal processing means performs processing such as A / D conversion, shading correction, dark correction, γ correction, and color synthesis, and outputs a final image signal.
[0077]
Further, the light quantity control unit 201 ′ uses the resolution control signal supplied from the sensor driving unit via the resolution control signal line 211 to generate a current signal corresponding to the resolution as a blinking control signal via the lighting control signal line 214, and the LED 202. , 202 ′ and 202 ″ to switch the light quantity.
[0078]
Note that the light quantity control unit 201 ′ in this embodiment includes a circuit block that drives the

LEDs

202, 202 ′, and 202 ″. For example, a light amount control unit 201 ′ having the same configuration as that of the first embodiment is used.
[0079]
FIG. 8 is an equivalent circuit for four pixels of the light receiving element. Each of the light receiving elements a1 to d1 includes photodiodes PDa to PDd serving as photoelectric conversion means, readout switches M1aS to M1dS and M1aN to M1dN, optical signal transfer switches M2aS to M2dS, noise signal transfer switches M2aN to M2dN, and MOS source followers M3a to M3d. Reset switches M4a to M4d which are means for resetting the photoelectric conversion means, optical signal storage capacitors CaS to CdS for temporarily storing optical signals, and noise storage capacitors CaN to CdN for storing noise signals.
[0080]
The optical signal output and noise signal output of each light receiving element are output to the optical signal common output line 14-1 and noise signal common output line 14-2, amplified by the signal output amplifier block 6 and output from the output terminal Vout. The
[0081]
The signal output amplifier block 6 includes an input buffer amplifier 6-1 for impedance conversion of outputs of the optical signal common output line 14-1 and the noise signal common output line 14-2, and a difference between outputs of the two input buffer amplifiers 6-1. And a gain amplifier 6-2 for amplifying the output of the differential amplifier 6-4.
[0082]
When light enters each of the light receiving elements a1 to d1, the photodiodes PDa to PDd photoelectrically convert the light and output it to the MOS source followers M3a to M3d as optical signal outputs and noise signal outputs. The MOS source followers M3a to M3d convert electric charges into voltages and transfer them to the storage capacitors CaS to CdS and the storage capacitors CaN to CdN in a lump for all the pixels using the signal transfer pulse ΦTS and the signal transfer pulse ΦTN.
[0083]
Subsequently, the read switches M1aS to M1dS and M1aN to M1dN are sequentially turned on by the read pulses Φa1 to Φd1 that sequentially become high from the shift register 11, and the optical signal common signal line 14-1 and the noise signal common signal line 14- 2, the optical signal voltage and the noise signal voltage are read out.
[0084]
The read optical signal voltage and noise signal voltage are impedance-converted by each input buffer amplifier 6-1. Then, in the differential amplifier 6-4, the noise signal output voltage is differentiated from the optical signal output voltage, the output of the differential amplifier 6-4 is amplified by the gain amplifier 6-2, and is output from the output terminal Vout.
[0085]
In the present embodiment, each of the light receiving elements a1 to d1 is provided with the optical signal storage capacitor CaS and the noise signal storage capacitor CaN, and the differential processing is performed by the differential amplifier 6-4. Further, it is possible to suppress the FPN due to the threshold variation of the MOS source follower M3a.
[0086]
In the present embodiment, the capacitance value of the storage capacitor, the capacitance value of the noise signal common output line 14-2, the capacitance value of the optical signal common output line 14-1, the resistance value R1 of the gain amplifier (6-2), For R2 and R3, the same constants as in the first embodiment are used.
[0087]
As described above, when the resolution is switched using the resolution switching control signal MDOE, the image reading apparatus according to the present embodiment changes the light amounts of the

LEDs

202, 202 ′ and 202 ″ according to the resolution. Therefore, it is possible to control the light emission amount of the LED easily.
[0088]
In addition, for example, even when the output of the image sensor unit is subjected to signal processing using an A / D converter or the like, the input range of the A / D converter can be used constant regardless of the resolution. An inexpensive image reading apparatus can be provided.
[0089]
In the present embodiment, the image reading apparatus using the light source switching type color image sensor is shown as an example. However, the present invention is not limited to the light source switching type, but is effective even when a normal color / monochrome image sensor is used.
[0090]
【The invention's effect】
As described above, the image sensor unit of the present invention includes a photoelectric conversion device having a resolution switching unit that switches resolution, a light irradiation unit that irradiates light to the photoelectric conversion device, and a light amount that controls an irradiation light amount of the light irradiation unit. Control means are provided. Therefore, at the time of switching the resolution, a reading speed corresponding to the resolution is realized, and even if the reading speed is increased, the output level of the photoelectric conversion signal is prevented from being lowered, and in addition, an inexpensive image sensor unit can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram of an image sensor unit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the image sensor unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit block diagram of the photoelectric conversion device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit block diagram of an 8-bit shift register and a light receiving element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram (for four pixels) of the light receiving element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a timing chart showing circuit operations of the shift register and the light receiving element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram of an image reading apparatus according to a second embodiment of the present invention.
8 is an equivalent circuit diagram of light receiving elements for four pixels of the photoelectric conversion device 1 in FIG. 7;
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of the photoelectric conversion device of Prior Art 1.
FIG. 10 is a timing chart of the photoelectric conversion device of the prior art 1;
FIG. 11 is a circuit diagram of an integrated circuit for a contact image sensor according to Prior Art 3.
12 is a circuit diagram of an integrated circuit for a contact image sensor according to Conventional Technology 4. FIG.
[Explanation of symbols]
1, 1 'photoelectric exchange device
2,2 'preshift register
3, 3 'shift register
4, 4 'light receiving element array
5, 5 'timing generation circuit
6, 6 'signal output amplifier block
6-1 Input buffer amplifier
6-2, 6-2 Gain amplifier
6-3 Gain variable means
6-4 Differential amplifier
6-5 Switch means
7, 7 'Shift register drive pulse (Φ1)
8, 8 'Shift register drive pulse (Φ2)
9, 9 'Next chip start signal line
9-1, 9-1 'Start signal line in high resolution mode
9-2, 9-2 'Start signal line in low resolution mode
10, 10 'start signal switching means
11 Shift register block (4 bits)
12-1 to 12-4 'Φ1 synchronous 1-bit shift register
13-1 to 13-4 'Φ2 synchronous 1-bit shift register
14 Common signal line
14-1 Optical signal common signal line
14-2 Noise signal common signal line
15 Common signal line reset switch
15-1 Optical signal common signal line reset switch
15-2 Noise signal common signal line reset switch
32 Ceramic substrate
33 Chip coating agent
34 Lens array
35 LED light source
36 Support
37 housing
a1 to d2 light receiving element
Φa1-Φd2 a1-d2 readout pulse
M1a to M1d readout switch
M4a to M4d reset switch
PDa to PDd photodiode

Claims

A light irradiation means for irradiating the document with light;
In an image sensor unit comprising: a photoelectric conversion device having a plurality of photoelectric conversion means arranged at a first resolution for incident light from the document;
Resolution switching means for switching between the first resolution and a second resolution that is 1 / N (N is a natural number) of the first resolution;
A light amount control means for controlling an irradiation light amount of the light irradiation means according to the resolution;
Equipped with a,
The photoelectric conversion device
Noise signal holding means for reading and holding a noise signal from the photoelectric conversion means;
An optical signal holding unit that reads and holds an optical signal from the photoelectric conversion unit;
First reading means for reading a plurality of noise signals output from the noise signal holding means to a noise signal common output line;
Second reading means for reading a plurality of optical signals output from the optical signal holding means to an optical signal common output line;
Difference means for taking a difference between the noise signal and the optical signal,
The resolution switching means switches between the first resolution and the second resolution by the first reading means and the second reading means,
The noise signal holding means has a capacitance of a capacitance value C _TN , the optical signal holding means has a capacitance of a capacitance value C _TS , and C _TN = C _TS = C _T ;
The noise signal common output line has a parasitic capacitance with a capacitance value C _HN , the optical signal common output line has a parasitic capacitance with a capacitance value C _HS , and C _HN = C _HS = C _H ,
Furthermore, if the quantity of the light irradiation unit of time of the first resolution and L _1, the amount of the light irradiation means when said second resolution was L _2,
The ratio between L ₁ and L ₂ is

An image sensor unit, characterized in that it.

The light quantity of the light irradiation means at the first resolution is L ₁ ,
The amount of the light irradiation unit during the second resolution when the L _2, the image sensor unit according to claim 1, characterized in that the L _2> L _1.

The light irradiation unit includes an image sensor unit according to claim 1 or 2, characterized in that an LED.

Sensor driving means for supplying a resolution switching signal for switching the resolution to the photoelectric conversion device and the light amount control means;
Signal processing means for processing an optical signal output from the photoelectric conversion means;
In an image reading apparatus comprising:
The light amount control means controls the irradiation light quantity of the light irradiation means according to the resolution by the resolution switching signal ,
The photoelectric conversion device reads and holds a noise signal from the photoelectric conversion means, and a noise signal holding means;
An optical signal holding unit that reads and holds an optical signal from the photoelectric conversion unit;
First reading means for reading a plurality of noise signals output from the noise signal holding means to a noise signal common output line;
Second reading means for reading a plurality of optical signals output from the optical signal holding means to an optical signal common output line;
Difference means for taking a difference between the noise signal and the optical signal,
Switching between the first resolution and the second resolution by the first reading means and the second reading means,
The noise signal holding means has a capacitance of a capacitance value C _TN , the optical signal holding means has a capacitance of a capacitance value C _TS , and C _TN = C _TS = C _T ;
The noise signal common output line has a parasitic capacitance with a capacitance value C _HN , the optical signal common output line has a parasitic capacitance with a capacitance value C _HS , and C _HN = C _HS = C _H ,
Furthermore, if the quantity of the light irradiation unit of time of the first resolution and L _1, the amount of the light irradiation means when said second resolution was L _2,
The ratio of the _{L 1} and the _{L 2} is, when N = first resolution / second resolution,

Image reading apparatus, characterized in that it.

The light quantity of the light irradiation means at the first resolution is L ₁ ,
5. The image reading apparatus according to claim 4 , wherein L ₂ > L ₁ when the light amount of the light irradiation unit at the second resolution is L ₂ .

The light irradiation means, the image reading apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that an LED.