JP6642105B2 - 画像読取装置及び半導体装置 - Google Patents
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Description
本適用例に係る画像読取装置は、画像を読み取るための画像読取チップを含む画像読取装置であって、前記画像読取チップは、前記画像からの光を受けて光電変換する第1の受光素子を含み、第1の画素信号を生成する第1の画素部と、前記画像からの光を受けて光電変換する第2の受光素子を含み、第2の画素信号を生成する第2の画素部と、前記第1の画素部と電気的に接続され、前記第1の画素信号を増幅して第1の増幅信号を出力する第1の増幅部と、前記第2の画素部と電気的に接続され、前記第2の画素信号を増幅して第2の増幅信号を出力する第2の増幅部と、前記第1の増幅信号と前記第2の増幅信号の各々を増幅して出力する第3の増幅部と、を備え、前記画像読取チップは、第1辺と、前記第1辺よりも短い第2辺と、を含む形状であり、前記第3の増幅部は、前記第1辺に沿う方向において、前記第1の増幅部と前記第2の増幅部との間に配置されている。
上記適用例に係る画像読取装置において、前記第3の増幅部は、前記第2辺に沿う方向において、前記第1の画素部及び前記第2の画素部の少なくとも一方と重なる位置に設けられていてもよい。
上記適用例に係る画像読取装置は、前記第1辺に沿う方向において、前記第1の画素部の長さと前記第2の画素部の長さとの和は、前記第1の増幅部の長さと前記第2の増幅部の長さとの和よりも大きくてもよい。
上記適用例に係る画像読取装置において、前記第1の増幅部と前記第2の増幅部と前記第3の増幅部とは、共通のグラウンド配線に電気的に接続されていてもよい。
上記適用例に係る画像読取装置において、前記第1の増幅部と前記第3の増幅部とは隣り合って配置され、前記第2の増幅部と前記第3の増幅部とは隣り合って配置されていてもよい。
上記適用例に係る画像読取装置において、前記第1の増幅部は、第1のトランジスターを含み、前記第2の増幅部は、第2のトランジスターを含み、前記第3の増幅部は、第3のトランジスターを含み、前記第1のトランジスターと前記第2のトランジスターと前記第3のトランジスターとは、前記第1辺に沿う方向において重なる位置に設けられていてもよい。
上記適用例に係る画像読取装置において、前記第1のトランジスターの閾値電圧と、前記第2のトランジスターの閾値電圧と、前記第3のトランジスターの閾値電圧とが略等しくてもよい。
ランジスターの閾値電圧と、第3のトランジスターの閾値電圧とが略等しいので、第1のトランジスターのオフセット電圧、第2のトランジスターのオフセット電圧及び第3のトランジスターのオフセット電圧をほぼ等しくすることが可能であり、第3の増幅部の出力信号に含まれるオフセット電圧の成分を低減させることができる。その結果、本適用例に係る画像読取装置によれば、画像読取チップの出力信号のダイナミックレンジを広げることが可能となり、精度良く画像を読み取ることができる。
上記適用例に係る画像読取装置において、前記第1のトランジスターのオーバードライブ電圧と、前記第2のトランジスターのオーバードライブ電圧と、前記第3のトランジスターのオーバードライブ電圧とが略等しくてもよい。
上記適用例に係る画像読取装置において、前記第1の増幅部は、前記第1のトランジスターを含む複数のトランジスターがカスコード接続された第1のソース接地型増幅器を有し、前記第2の増幅部は、前記第2のトランジスターを含む複数のトランジスターがカスコード接続された第2のソース接地型増幅器を有し、前記第3の増幅部は、前記第3のトランジスターを含む複数のトランジスターがカスコード接続された第3のソース接地型増幅器を有してもよい。本適用例に係る画像読取装置によれば、第1の増幅部、第2の増幅部及び第3の増幅部がすべて複数のトランジスターがカスコード接続されたソース接地型増幅器であるので、第1の増幅部の増幅率、第2の増幅部の増幅率及び第3の増幅部の増幅率を増加することができる。従って、本適用例に係る画像読取装置によれば、画像読取チップの出力信号のS/Nを向上させることが可能となり、精度良く画像を読み取ることができる。
上記適用例に係る画像読取装置において、前記第3の増幅部は、照度が高いほど出力電圧が低下する特性を有してもよい。
上記適用例に係る画像読取装置は、前記第3の増幅部からの出力信号を非反転増幅して前記画像読取チップの出力信号を生成する第4の増幅部をさらに備えてもよい。
本適用例に係る半導体装置は、第1辺と、前記第1辺よりも短い第2辺と、を含む形状の半導体装置であって、光を受けて光電変換する第1の受光素子を含み、第1の画素信号を生成する第1の画素部と、光を受けて光電変換する第2の受光素子を含み、第2の画素信号を生成する第2の画素部と、前記第1の画素部と電気的に接続され、前記第1の画素信号を増幅して第1の増幅信号を出力する第1の増幅部と、前記第2の画素部と電気的に接続され、前記第2の画素信号を増幅して第2の増幅信号を出力する第2の増幅部と、前記第1の増幅信号と前記第2の増幅信号の各々を増幅して出力する第3の増幅部と、を備え、前記第3の増幅部は、前記第1辺に沿う方向において、前記第1の増幅部と前記第2の増幅部との間に配置されている。
図1は、複合機1を示した外観斜視図である。図1に示すように、複合機1は、装置本体であるプリンターユニット(画像記録装置)2と、プリンターユニット2の上部に配設されたアッパーユニットであるスキャナーユニット(画像読取装置)3と、を一体に備えている。なお、以下、図1においての前後方向をX軸方向とし、左右方向をY軸方向として説明する。
33に沿ってY軸方向に往復動する。これにより、原稿載置板上の被読取媒体(原稿)の画像を読み取るようになっている。なお、センサーユニット31は、CCD(Charge Coupled Device)ラインセンサーであってもよい。
図5は、スキャナーユニット(画像読取装置)3の機能構成を示す機能ブロック図である。図5に示される例では、スキャナーユニット(画像読取装置)3は、制御部200、アナログフロントエンド(AFE)202、赤色LED412R、緑色LED412G、青色LED412B及び複数の画像読取チップ415を含んで構成されている。前述したように、赤色LED412R、緑色LED412G及び青色LED412Bは光源412に備えられており、複数の画像読取チップ415は、モジュール基板414上に並べて配置されている。赤色LED412R、緑色LED412G及び青色LED412Bは、それぞれ複数個存在してもよい。また、制御部200及びアナログフロントエンド(AFE)202は、モジュール基板414あるいはモジュール基板414とは異なる不図示の基板に備えられている。制御部200及びアナログフロントエンド(AFE)202は、それぞれ、集積回路(IC:Integrated Circuit)で実現されてもよい。
像度は、1200dpi、600dpi、300dpiのいずれかに設定されるものとする。
図6は、画像読取チップ415の回路構成を示す図である。また、図7は、画像読取チップ415による画像の読み取り動作のタイミングを示すタイミングチャート図である。なお、図7は、スキャナーユニット(画像読取装置)3による画像の読み取りの解像度が1200dpiに設定された場合のタイミングチャート図である。
される信号の電圧は、順次、n個の選択信号SELによってn個の画像信号VDO1〜VDOnから同時に選択される2つの画像信号の平均電圧となる。また、解像度設定信号RESによって300dpiに設定されている時は、増幅回路130に入力される信号の電圧は、順次、n個の選択信号SELによってn個の画像信号VDO1〜VDOnから同時に選択される4つの画像信号の平均電圧となる。
により、CDS(Correlated Double Sampling)回路150が構成される。CDS回路150は、画素部110からの出力電圧Vpixをコンデンサー124によってノイズキャンセルし、さらに増幅する機能を果たしている。演算増幅器121の出力端子の電圧は、CDS回路150の出力電圧Vcdsとなる。
SO1〜CDSOnは、それぞれΔVpix1〜ΔVpixnに比例して上昇する。
ンデンサー122の他端、スイッチ123の他端及びNMOSトランジスター153のドレイン端子と接続されている。
器131は、電流駆動能力が高く高速動作が可能であるとともに、PMOSトランジスター群162及びNMOSトランジスター群163が無いソース接地型増幅器に比べてゲインが100倍ほど高くなるため、より精度の高い信号が得られる。
pixが大きくなるため、画像信号OSはより低い電位となっていく。これは、画像読取チップ415が、反転アンプかつプリアンプとして機能し、照度が高いほど出力電圧が低下する特性を有する増幅回路130(第3の増幅部の一例)を備え、さらに、その後段に、非反転アンプかつ出力アンプとして機能し、増幅回路130の出力信号を非反転増幅して画像読取チップ415の出力信号(画像信号OS)を生成する演算増幅器104(第4の増幅部の一例)を備えているためである。
前述の通り、演算増幅器121のオフセット電圧Vt1と演算増幅器131のオフセット電圧Vt2がほぼ等しければ、画像信号OSの電圧Vosはオフセット電圧Vtを含む項がない式(3)のように近似されるため、画像信号OSのダイナミックレンジを広くすることができる。その結果、画像読取チップ415は、より高感度に画像を読み取ることが可能になる。
び演算増幅器131に含まれる複数のMOSトランジスターの配置も工夫されている。図15は、図14の領域Mの拡大図であり、演算増幅器121に含まれる複数のMOSトランジスター及び演算増幅器131に含まれる複数のMOSトランジスターの配置が示されている。
、NMOSトランジスター153−iの少なくとも一部、NMOSトランジスター153−jの少なくとも一部及びNMOSトランジスター163−1の少なくとも一部と重なり、かつ、画像読取チップ415の第1辺X1と平行な仮想直線VL6が存在する。
以上に説明したように、本実施形態のスキャナーユニット(画像読取装置)3では、図15に示されるように、増幅回路130は、画像読取チップ415の第1辺X1に沿う方向において、n個の列処理部120に含まれる複数のMOSトランジスターと増幅回路130に含まれる複数のMOSトランジスターが一列に配置されているので、これら複数のトランジスターの製造誤差をほぼ等しくすることができる。これにより、これら複数のMOSトランジスターの閾値電圧やオーバードライブ電圧がほぼ等しくなり、n個の演算増幅器121の各々のオフセット電圧Vt1と演算増幅器131のオフセット電圧Vt2とがほぼ等しくなる。
が配置されるので、無駄なスペースを減らすことができ、画像読取チップ415のチップサイズを縮小することができる。
上記実施形態では、CDS回路150の演算増幅器121は、複数のMOSトランジスターがカスコード接続されたソース接地型増幅器であるが(図10参照)、MOSトランジスターがカスコード接続されていないソース接地型増幅器であってもよい。すなわち、図16に示されるように、演算増幅器121は、PMOSトランジスター151とNMOSトランジスター154とで構成されてもよい。NMOSトランジスター154は、ゲート端子がコンデンサー122の一端、スイッチ123の一端及びコンデンサー124の他端と接続され、ソース端子にグラウンド電位VSSが供給され、ドレイン端子がPMOSトランジスター151のドレイン端子と接続されている。また、PMOSトランジスター151は、ゲート端子にバイアス電圧Vbpが供給され、ソース端子に電源電位VDDが供給され、ドレイン端子がNMOSトランジスター154のソース端子と接続されている。
Sトランジスター154−j(第2のトランジスターの一例)とNMOSトランジスター群164のうちの1つのNMOSトランジスター164−1(第3のトランジスターの一例)とは、X軸方向において重なる位置に設けられている。換言すれば、NMOSトランジスター154−iの少なくとも一部、NMOSトランジスター154−jの少なくとも一部及びNMOSトランジスター164−1の少なくとも一部と重なり、かつ、画像読取チップ415の第1辺X1と平行な仮想直線VL7が存在する。
61…PMOSトランジスター群、162…PMOSトランジスター群、163…NMOSトランジスター群、164…NMOSトランジスター群、200…制御部、202…アナログフロントエンド(AFE)、300…電源配線、301…グラウンド配線、400…半導体基板、411…ケース、412…光源、412R…赤色LED、412G…緑色LED、412B…青色LED、413…レンズ、414…モジュール基板、415…画像読取チップ、CDSO,CDSO1〜CDSOn…CDS回路の出力信号、CLK…クロック信号、DrvR,DrvG,DrvB…駆動信号、Ib_ON…バイアス電流オン信号、L…配線領域、OE1,OE2,OE3,OE4…出力イネーブル信号、OS…画像信号、PIXO,PIXO1〜PIXOn…画素信号、READ…読み出し信号、RES…解像度設定信号、RST_COL…列リセット信号、RST_PIX…画素リセット信号、SEL,SEL1〜SEL4n…選択信号、SO,SO1,SO2,SO3,SO4…画像信号、SW1,SW2…スイッチ制御信号、TX…転送信号、Vbn1,Vbp,Vbp1,Vbp2…バイアス電圧、VDD…電源電位、VDO,VDO1〜VDOn…画像信号、VL1,VL2,VL3,VL4,VL5,VL6,VL7…仮想直線、VREF…基準電圧、VSS…グラウンド電位、X1…画像読取チップの第1辺、Y1…画像読取チップの第2辺
Claims (10)
- 画像を読み取るための画像読取チップを含む画像読取装置であって、
前記画像読取チップは、
前記画像からの光を受けて光電変換する第1の受光素子を含み、第1の画素信号を生成する第1の画素部と、
前記画像からの光を受けて光電変換する第2の受光素子を含み、第2の画素信号を生成する第2の画素部と、
前記第1の画素部と電気的に接続され、前記第1の画素信号を増幅して第1の増幅信号を出力する第1の増幅部と、
前記第2の画素部と電気的に接続され、前記第2の画素信号を増幅して第2の増幅信号を出力する第2の増幅部と、
前記第1の増幅信号と前記第2の増幅信号の各々を増幅して出力する第3の増幅部と、
を備え、
前記画像読取チップは、第1辺と、前記第1辺よりも短い第2辺と、を含む形状であり、
前記第3の増幅部は、前記第1辺に沿う方向において、前記第1の増幅部と前記第2の増幅部との間に配置されている、
ことを特徴とする画像読取装置。 - 前記第3の増幅部は、前記第2辺に沿う方向において、前記第1の画素部及び前記第2の画素部の少なくとも一方と重なる位置に設けられている、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。 - 前記第1辺に沿う方向において、前記第1の画素部の長さと前記第2の画素部の長さとの和は、前記第1の増幅部の長さと前記第2の増幅部の長さとの和よりも大きい、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像読取装置。 - 前記第1の増幅部と前記第2の増幅部と前記第3の増幅部とは、共通のグラウンド配線に電気的に接続されている、
ことを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像読取装置。 - 前記第1の増幅部と前記第3の増幅部とは隣り合って配置され、
前記第2の増幅部と前記第3の増幅部とは隣り合って配置されている、
ことを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像読取装置。 - 前記第1の増幅部は、第1のトランジスターを含み、
前記第2の増幅部は、第2のトランジスターを含み、
前記第3の増幅部は、第3のトランジスターを含み、
前記第1のトランジスターと前記第2のトランジスターと前記第3のトランジスターとは、前記第1辺に沿う方向において重なる位置に設けられている、
ことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像読取装置。 - 前記第1の増幅部は、前記第1のトランジスターを含む複数のトランジスターがカスコード接続された第1のソース接地型増幅器を有し、
前記第2の増幅部は、前記第2のトランジスターを含む複数のトランジスターがカスコード接続された第2のソース接地型増幅器を有し、
前記第3の増幅部は、前記第3のトランジスターを含む複数のトランジスターがカスコード接続された第3のソース接地型増幅器を有する、
ことを特徴とする、請求項6に記載の画像読取装置。 - 前記第3の増幅部は、照度が高いほど出力電圧が低下する特性を有する、
ことを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像読取装置。 - 前記第3の増幅部からの出力信号を非反転増幅して前記画像読取チップの出力信号を生成する第4の増幅部をさらに備える、
ことを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像読取装置。 - 第1辺と、前記第1辺よりも短い第2辺と、を含む形状の半導体装置であって、
光を受けて光電変換する第1の受光素子を含み、第1の画素信号を生成する第1の画素部と、
光を受けて光電変換する第2の受光素子を含み、第2の画素信号を生成する第2の画素部と、
前記第1の画素部と電気的に接続され、前記第1の画素信号を増幅して第1の増幅信号を出力する第1の増幅部と、
前記第2の画素部と電気的に接続され、前記第2の画素信号を増幅して第2の増幅信号を出力する第2の増幅部と、
前記第1の増幅信号と前記第2の増幅信号の各々を増幅して出力する第3の増幅部と、
を備え、
前記第3の増幅部は、前記第1辺に沿う方向において、前記第1の増幅部と前記第2の増幅部との間に配置されている、
ことを特徴とする半導体装置。
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