JP6665712B2 - 画像読取装置及び半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像読取装置及び半導体装置に関する。
コンタクトイメージセンサーを用いた画像読取装置(スキャナー等)や、これに印刷機能を加えたコピー機や複合プリンターなどが開発されている。画像読取装置に用いられるコンタクトイメージセンサーとしては、半導体基板に設けられたフォトダイオードを用いる構成が用いられている。スキャナー等の画像読取装置は、1又は複数のフォトダイオードを有する画素部が1方向に多数並んで配置されたセンサーチップを複数個有している。
例えば、特許文献1には、複数のセンサーチップから光電変換信号を順次読み出し、各センサーチップが、読み出しを開始する所定時間前から読み出しを終了するまでの間のみ出力動作を可能とする画像読取装置が開示されている。
特開2001−156989号公報
特許文献1に記載の画像読取装置によれば、無駄な消費電力を抑制することによって低消費電力化を促進することができる。しかしながら、特許文献1に記載の画像読取装置では、出力動作の停止以外による省電力化は考慮されておらず、改善の余地がある。
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、低消費電力化が可能な画像読取装置及び半導体装置を提供することができる。
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本適用例に係る画像読取装置は、画像を読み取るための複数の画像読取チップを含む画像読取装置であって、前記複数の前記画像読取チップの各々は、前記画像からの光を受けて光電変換する受光素子を含む画素部と、前記受光素子による光電変換に基づいて生成された電荷を転送するための転送制御信号を生成する昇圧回路と、転送された前記電荷に基づいて画像信号を生成して出力する読み出し回路と、を有し、前記昇圧回路が、前記画素部の前記受光素子が前記光を受ける期間及び前記受光素子による光電変換に基づいて生成された前記電荷が転送される期間は動作し、他の前記画像読取チップの前記読み出し回路が前記画像信号を出力する期間は動作を停止する。
本適用例に係る画像読取装置では、複数の画像読取チップの各々において、他の画像読取チップの読み出し回路が画像信号を出力する期間は昇圧回路の動作が停止するので、複数の画像読取チップの各々を効率よく動作させることができる。従って、本適用例に係る画像読取装置によれば、複数の画像読取チップの全体の消費電流(消費電流の総和)を削減することができ、低消費電力化が可能である。
[適用例2]
上記適用例に係る画像読取装置において、前記複数の前記画像読取チップの各々は、前記読み出し回路が、前記画像信号を出力する期間のみ動作してもよい。
本適用例に係る画像読取装置では、複数の画像読取チップの各々において、読み出し回路は、画像信号を出力しない期間は動作が停止するので、複数の画像読取チップの各々をさらに効率よく動作させることができる。従って、本適用例に係る画像読取装置によれば、複数の画像読取チップの消費電流の総和をさらに削減することができ、さらなる低消費電力化が可能である。
[適用例3]
上記適用例に係る画像読取装置において、前記複数の前記画像読取チップの各々は、前記画素部が、前記転送制御信号に基づいて導通するか否かを切り替えるスイッチを含み、前記受光素子による光電変換に基づいて生成された前記電荷は、前記スイッチを介して転送されてもよい。
本適用例に係る画像読取装置では、複数の画像読取チップの各々において、他の画像読取チップの読み出し回路が画像信号を出力する期間は昇圧回路の動作が停止するので、転送制御信号が生成されず、画素部も動作を停止する。従って、本適用例に係る画像読取装置によれば、複数の画像読取チップの各々を効率よく動作させることができるため複数の画像読取チップの消費電流の総和を削減することができ、低消費電力化が可能である。
[適用例4]
上記適用例に係る画像読取装置において、前記複数の前記画像読取チップの各々は、前記読み出し回路が、他の前記画像読取チップの前記読み出し回路が前記画像信号を出力する期間は動作を停止してもよい。
本適用例に係る画像読取装置では、複数の画像読取チップの各々において、他の画像読取チップの読み出し回路が画像信号を出力する期間は読み出し回路の動作が停止するので、複数の画像読取チップの各々を効率よく動作させることができる。従って、本適用例に係る画像読取装置によれば、複数の画像読取チップの消費電流の総和を削減することができ、低消費電力化が可能である。
[適用例5]
上記適用例に係る画像読取装置において、前記複数の前記画像読取チップの各々は、入力端子に供給されるクロック信号に基づいて動作し、前記昇圧回路及び前記読み出し回路がともに動作を停止する期間は、前記クロック信号の伝搬が停止されてもよい。
本適用例に係る画像読取装置では、複数の画像読取チップの各々において、昇圧回路及び読み出し回路がともに動作を停止する期間は入力端子に供給されるクロック信号の内部回路への伝搬が停止されるので、クロック信号の伝搬に必要な大きな消費電流を削減することができる。従って、本適用例に係る画像読取装置によれば、複数の画像読取チップの消費電流の総和をさらに削減することができ、さらなる低消費電力化が可能である。
[適用例6]
上記適用例に係る画像読取装置において、前記複数の前記画像読取チップの各々は、前記読み出し回路が、転送された前記電荷に基づく信号を前記画素部から読み出すための駆動信号を生成する画素駆動回路と、前記画像信号を生成して出力する出力回路と、を有してもよい。
本適用例に係る画像読取装置では、複数の画像読取チップの各々において、他の画像読取チップの画素駆動回路と出力回路が動作する期間は昇圧回路の動作が停止するので、複数の画像読取チップの各々を効率よく動作させることができる。従って、本適用例に係る画像読取装置によれば、複数の画像読取チップの消費電流の総和を削減することができ、低消費電力化が可能である。
[適用例7]
本適用例に係る半導体装置は、光を受けて光電変換する受光素子を含む画素部と、前記受光素子による光電変換に基づいて生成された電荷を転送するための転送制御信号を生成する昇圧回路と、転送された前記電荷に基づいて画像信号を生成して出力する読み出し回路と、制御信号が入力される入力端子と、を含み、前記昇圧回路は、前記入力端子に前記制御信号が入力されてから所定期間は動作し、前記画像信号の出力が終了した後の期間は動作を停止する。
本適用例に係る半導体装置では、画像信号の出力が終了した後の期間は昇圧回路の動作が停止するので、複数の画像読取チップの各々を効率よく動作させることができる。従って、本適用例に係る半導体装置によれば、複数の画像読取チップの消費電流の総和を削減することができ、低消費電力化が可能である。
本実施形態に係る複合機を示した外観斜視図である。 スキャナーユニットの内部構造を示した斜視図である。 イメージセンサーモジュールの構成を模式的に示す分解斜視図である。 画像読取チップの配置を模式的に示す平面図である。 スキャナーユニットの機能構成例を示す図である。 画像読取チップの機能ブロック図である。 制御回路の構成例を示す図である。 画素部の構成を示す図である。 画像読取チップの各信号のタイミングチャート図である。 m個の画像読取チップの各々の信号波形及び消費電流の変化の概要を示すタイミングチャート図である。 1ライン分の画像の読み取り期間におけるm個の画像読取チップの消費電流の総和の変化の概要を示す図である。 第2実施形態における制御回路の構成例を示す図である。 第2実施形態におけるm個の画像読取チップの各々の信号波形及び消費電流の変化の概要を示すタイミングチャート図である。 第2実施形態において1ライン分の画像の読み取り期間におけるm個の画像読取チップの消費電流の総和の変化の概要を示す図である。 第3実施形態における画像読取チップの機能ブロック図である。 第3実施形態における制御回路の構成例を示す図である。 第3実施形態におけるm個の画像読取チップの各々の信号波形及び消費電流の変化の概要を示すタイミングチャート図である。 第3実施形態において1ライン分の画像の読み取り期間におけるm個の画像読取チップの消費電流の総和の変化の概要を示す図である。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
以下、添付した図面を参照して、本発明の画像読取装置を適用した複合機(複合装置)1について説明する。
1.第1実施形態
1−1.複合機の構造
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。
一方、図1に示すように、プリンターユニット2は、枚葉の記録媒体(印刷用紙や単票紙)を送り経路に沿って送る搬送部(不図示)と、送り経路の上方に配設され、記録媒体にインクジェット方式で印刷処理を行う印刷部(不図示)と、前面に配設されたパネル形式の操作部63と、搬送部、印刷部および操作部63を搭載した装置フレーム(不図示)と、これらを覆う装置ハウジング65と、を備えている。装置ハウジング65には、印刷を終えた記録媒体が排出される排出口66が設けられている。また、図示省略するが、後面下部には、USBポートおよび電源ポートが配設されている。すなわち、複合機1は、USBポートを介してコンピューター等に接続可能に構成されている。
スキャナーユニット3は、後端部のヒンジ部4を介してプリンターユニット2に回動自在に支持されており、プリンターユニット2の上部を開閉自在に覆っている。すなわち、スキャナーユニット3を回動方向に引き上げることで、プリンターユニット2の上面開口部を露出させ、当該上面開口部を介して、プリンターユニット2の内部が露出させる。一方、スキャナーユニット3を回動方向に引き降ろし、プリンターユニット2上に載置することで、スキャナーユニット3によって当該上面開口部を閉塞する。このように、スキャナーユニット3を開放することで、インクカートリッジの交換や紙詰まりの解消等が可能な構成となっている。
図2は、スキャナーユニット3の内部構造を示した斜視図である。図1および図2に示されるように、スキャナーユニット3は、筐体であるアッパーフレーム11と、アッパーフレーム11に収容された画像読取部12と、アッパーフレーム11の上部に回動自在に支持された上蓋13と、を備えている。図2に示すように、アッパーフレーム11は、画像読取部12を収容する箱型の下ケース16と、下ケース16の天面を覆う上ケース17と、を備えている。上ケース17には、ガラス製の原稿載置板(原稿台;不図示)が広く配設されており、被読取面を下にした被読取媒体(原稿)をこれに載置する。一方、下ケース16は、上面を開放した浅い箱状に形成されている。
図2に示されるように、画像読取部12は、ラインセンサー方式のセンサーユニット31と、センサーユニット31を搭載したセンサーキャリッジ32と、Y軸方向に延在し、センサーキャリッジ32をスライド自在に支持するガイド軸33と、センサーキャリッジ32をガイド軸33に沿って移動する自走式のセンサー移動機構34と、を備えている。センサーユニット31は、X軸方向に延在したCMOS(Complementary metal−oxide−semiconductor)ラインセンサーであるイメージセンサーモジュール41を有し、モーター駆動のセンサー移動機構34により、ガイド軸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。
図3は、イメージセンサーモジュール41の構成を模式的に示す分解斜視図である。図
3に示される例では、イメージセンサーモジュール41は、ケース411、光源412、レンズ413、モジュール基板414および画像を読み取るための画像読取チップ415(半導体装置)を含んで構成されている。光源412、レンズ413および画像読取チップ415は、ケース411とモジュール基板414との間に収容されている。ケース411にはスリットが設けられている。光源412は、例えば、R,G,Bの各発光ダイオード(LED:Light emitting diode)を有し、R,G,Bの各発光ダイオード(赤色LED、緑色LED、青色LED)を高速に切り換えながら順番に発光させる。光源412が発する光は当該スリットを介して被読取媒体へ照射され、被読取媒体からのは当該スリットを介してレンズ413に入力される。レンズ413は、入力された光を画像読取チップ415へと導く。
図4は、画像読取チップ415の配置を模式的に示す平面図である。図4に示されるように、複数(m個)の画像読取チップ415が、モジュール基板414上に1次元方向(図4においてはX軸方向)に並べて配置されている。各画像読取チップ415は、一列に配置された多数の受光素子を有しており(図6、図8参照)、各画像読取チップ415が有する受光素子の密度が高いほど、画像を読み取る解像度が高いスキャナーユニット3(画像読取装置)を実現することができる。また、画像読取チップ415の数が多いほど、大きな画像も読み取り可能なスキャナーユニット3(画像読取装置)を実現することができる。
1−2.スキャナーユニット(画像読取装置)の機能構成
図5は、スキャナーユニット(画像読取装置)3の機能構成例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m個の画像読取チップ415(415−1〜415−m)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。
制御部200は、一定の周期Tで赤色LED412Rに対して一定の露光時間Δtだけ駆動信号DrvRを供給し、赤色LED412Rを発光させる。同様に、制御部200は、周期Tで緑色LED412Gに対して露光時間Δtだけ駆動信号DrvGを供給して緑色LED412Gを発光させ、周期Tで青色LED412Bに対して露光時間Δtだけ駆動信号DrvBを供給して青色LED412Bを発光させる。制御部200は、周期Tの間に、赤色LED412R、緑色LED412G及び青色LED412Bを排他的に1つずつ順番に発光させる。
また、制御部200は、m個の画像読取チップ415(415−1〜415−m)に対して、クロック信号CLK及び解像度設定信号RESを共通に供給する。クロック信号CLKはm個の画像読取チップ415の動作クロック信号であり、m個の画像読取チップ415の各々はクロック信号CLKに基づいて動作する。また、解像度設定信号RES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を設定するための信号である。解像度設定信号RESがアクティブ(本実施形態ではハイレベル)の期間におけるクロック信号CLKの立ち上がりエッジの数によって、解像度が設定される。本実施形態では、解像度設定信号RESがアクティブ(ハイレベル)の期間におけるクロック
信号CLKの立ち上がりエッジの数が2,4,8の場合に、それぞれ、300dpi,600dpi,1200dpiの各解像度が設定されるものとする。
各画像読取チップ415−j(j=1〜m)は、各受光素子が被読取媒体に形成されている画像からの光を受けた後、チップイネーブル信号ENj(本実施形態ではハイパルス信号)を受けると、クロック信号CLKに同期して、各受光素子が受けた光に基づき、解像度設定信号RESによって設定された解像度の画像情報を有する画像信号SOを生成し、出力する。本実施形態では、制御部200は、赤色LED412R、緑色LED412G又は青色LED412Bを発光させた後、一定時間(画像読取チップ415−1が画像信号SOの出力を終了するまでの時間)アクティブ(ハイレベル)となるチップイネーブル信号EN1を生成し、画像読取チップ415−1に供給する。また、画像読取チップ415−j(j=1〜m)は、画像信号SOの出力を終了する少し前にチップイネーブル信号ENj+1(ハイパルス信号)を生成し、画像読取チップ415−j+1に供給する。これにより、赤色LED412R、緑色LED412G又は青色LED412Bが発光した後、m個の画像読取チップ415(415−1〜415−m)が順番に画像信号SOを出力することになる。画像読取チップ415の詳細な回路構成及び動作については後述する。
アナログフロントエンド(AFE)202は、m個の画像読取チップ415(415−1〜415−m)が順番に出力する画像信号SOを受け取り、各画像信号SOに対して、増幅処理やA/D変換処理を行って、各受光素子の受光量に応じたデジタル値を含むデジタル信号に変換し、各デジタル信号を順番に制御部200に送信する。
制御部200は、アナログフロントエンド(AFE)202から順番に送信される各デジタル信号を受け取って、イメージセンサーモジュール41が読み取った画像情報を生成する。
1−3.画像読取チップの構成及び動作
図6は、画像読取チップ415の機能ブロック図である。図6に示される画像読取チップ415は、制御回路100、昇圧回路111、画素駆動回路112、n個の画素部110及び出力回路120を備えている。画像読取チップ415は、2つの電源端子VDP,VSPからそれぞれ電源電圧VDD(例えば3.3V)及び電源電圧VSS(例えば0V)が供給され、3つの入力端子IP1,IP2,IP3から入力されるチップイネーブル信号EN_I(図5のチップイネーブル信号EN1〜ENmのいずれか)、解像度設定信号RES及びクロック信号CLKと、基準電圧供給端子VRPから供給される基準電圧VREFとに基づいて動作する。
チップイネーブル信号EN_I、解像度設定信号RES及びクロック信号CLKは、それぞれ入力バッファー113,114,115を介して制御回路100に入力される。制御回路100は、チップイネーブル信号EN_I、解像度設定信号RES及びクロック信号CLKに基づいて、昇圧回路111、画素駆動回路112、n個の画素部110及び出力回路120の動作や出力バッファー116の動作を制御する。具体的には、制御回路100は、昇圧回路111を制御する制御信号CPC、画素駆動回路112を制御する制御信号DRC、出力回路120に含まれるCDS(Correlated Double Sampling)回路121を制御する制御信号CDSC、出力回路120に含まれる増幅回路122を制御するサンプリング信号SMP、画素部110を制御する画素選択信号SEL0、リセット信号RST及び第2転送制御信号Tx2(Tx2a,Tx2b,Tx2c,Tx2d)及び出力バッファー116を制御するチップイネーブル信号EN_Oを生成する。制御回路100の具体的な回路構成及び動作については後述する。
昇圧回路111は、制御回路100からの制御信号CPCに基づいて、電源電圧VDDを昇圧し、昇圧された電源電圧をハイレベルとする第1転送制御信号Tx1を生成する。第1転送制御信号Tx1は、露光時間Δtの間に受光素子による光電変換に基づいて生成された電荷(受光素子に蓄積された電荷)を転送するための制御信号であり、n個の画素部110に共通に供給される。
画素駆動回路112は、制御回路100からの制御信号DRCに基づいて、n個の画素部110を駆動する駆動信号Drvを生成する。n個の画素部110は1次元方向に並んで設けられており、駆動信号Drvは、駆動信号線311によってn個の画素部110に転送される。そして、i番目(iは1〜nのいずれか)の画素部110は、駆動信号Drvがアクティブ(ハイレベル)、かつ、画素選択信号SELi−1がアクティブ(ハイレベル)のときに、画素選択信号SELiをアクティブ(ハイレベル)にして出力信号(画素信号)を出力する。画素選択信号SELiはi+1番目の画素部110に出力される。
n個の画素部110は、被読取媒体に形成されている画像からの光を受けて光電変換する受光素子を含み、それぞれ、第1転送制御信号Tx1、第2転送制御信号Tx2、画素選択信号SEL(SEL0〜SELn−1のいずれか)、リセット信号RST及び駆動信号Drvに基づき、受光素子が露光時間Δtの間に受けた光に応じた電圧の画素信号を出力する。n個の画素部110から出力される出力信号(画素信号)は、出力信号線301によって順番に出力回路120に転送される。n個の画素部110はすべて同じ構成であり、具体的な回路構成及び動作については後述する。
出力回路120は、n個の画素部110のそれぞれが出力する画素信号に対して所定の信号処理を行って画像信号SOを生成し、出力する。本実施形態では、出力回路120は、CDS回路121及び増幅回路122を備えている。
CDS回路121には、出力信号線301を介して、n個の画素部110からそれぞれ出力される画素信号を順番に含む画像信号Voが入力され、制御回路100からの制御信号CDSCに基づいて動作する。CDS回路121は、n個の画素部110が有する増幅トランジスターの特性ばらつきにより発生し、画像信号Voに重畳されている雑音を、基準電圧VREFを基準とする相関二重サンプリングによって除去する。すなわち、CDS回路121は、n個の画素部110から出力された出力信号(画素信号)に含まれるノイズを低減するノイズ低減回路である。
増幅回路122は、CDS回路121によって雑音が除去された信号をサンプリング信号SMPに基づいてサンプリングし、サンプリングした信号を増幅して画像信号SOを生成する。すなわち、増幅回路122は、n個の画素部110から出力された出力信号(画素信号)を増幅する増幅回路である。前述の通り、画像信号SOは出力端子OP1を介して画像読取チップ415から出力され、アナログフロントエンド(AFE)202に供給される(図5参照)。
なお、画素駆動回路112と出力回路120とを有する回路は、画素部110において、受光素子による光電変換に基づいて生成され、第1転送制御信号Tx1及び第2転送制御信号Tx2によって転送された電荷に基づいて、画像信号SOを生成して出力する読み出し回路130として機能する。
制御回路100は、出力回路120からの画像信号SOの出力が終了する少し前に、ハイパルス信号であるチップイネーブル信号EN_O(図5のチップイネーブル信号EN2〜ENm+1のいずれか)を生成し、出力バッファー116を介して出力端子OP2から次段の画像読取チップ415に出力する。その後、制御回路100は、出力回路120に
画像信号SOの出力を停止させて出力端子OP1をハイインピーダンスにする。
図7は、制御回路100の構成例を示す図である。図7に示されるように、制御回路100は、タイミング信号生成回路101、昇圧制御回路102、画素駆動制御回路103、CDS制御回路104、増幅制御回路105、イネーブル制御回路106及び出力終了判断回路107を備えている。また、制御回路100は、NOT回路141及び4つのAND回路142,143,144,145を備えている。
タイミング信号生成回路101は、クロック信号CLKの立ち上がりのタイミングで解像度設定信号RESをサンプリングし、サンプリングした解像度設定信号RESがハイレベルである場合、連続してハイレベルの解像度設定信号RESをサンプリングする回数をカウントする。そして、タイミング信号生成回路101は、カウント値が2であれば300dpi、カウント値が4であれば600dpi、カウント値が8であれば1200dpiの各解像度を示すビットデータを解像度設定レジスター(不図示)に保持する。
また、タイミング信号生成回路101は、クロック信号CLKで動作する不図示のタイマー(カウンター)を有し、解像度設定レジスターに保持されているビットデータと当該タイマーの値に基づき、タイミング信号TMCP,TMDR,TMCDS,TMAMPを生成する。
また、タイミング信号生成回路101は、チップイネーブル信号EN_I(ハイパルス)を受けて、一定時間アクティブ(本実施形態ではハイレベル)となる画素選択信号SEL0を生成し、1番目の画素部110に出力する。
また、タイミング信号生成回路101は、画素選択信号SEL0を出力した後、所定のタイミングで、n個の画素部110に蓄積される電荷を初期化するリセット信号RSTを生成する。本実施形態では、n個の画素部110には、リセット信号RSTが共通して供給される。そのため、画像読取チップ415は、n個の画素部110にリセット信号RSTを転送するための制御信号線300を備えている。
昇圧制御回路102は、タイミング信号TMCPを受けて、所定のタイミングで昇圧回路111を制御するための制御信号CPCXを出力する。例えば、昇圧制御回路102が出力する制御信号は、昇圧回路111による昇圧用のクロック信号であってもよい。
画素駆動制御回路103は、タイミング信号TMDRを受けて第2転送制御信号Tx2を生成する。本実施形態では、第2転送制御信号Tx2は、4つの信号Tx2a,Tx2b,Tx2c,Tx2dで構成されており、解像度設定レジスターに保持されているビットデータに応じて、アクティブ(本実施形態ではハイレベル)となる信号が変わる。具体的には、当該ビットデータが1200dpiの解像度を示すときは、第2転送制御信号Tx2は、クロック信号CLKの1周期において信号Tx2aのみがアクティブ(ハイレベル)となり、次の1周期は信号Tx2bのみがアクティブ(ハイレベル)となり、さらに次の1周期は信号Tx2cのみがアクティブ(ハイレベル)となり、さらに次の1周期は信号Tx2dのみがアクティブ(ハイレベル)となる。また、当該ビットデータが600dpiの解像度を示すときは、第2転送制御信号Tx2は、クロック信号CLKの1周期において2本の信号Tx2a,Tx2bのみが同時にアクティブ(ハイレベル)となり、次の1周期は2本の信号Tx2c,Tx2dのみが同時にアクティブ(ハイレベル)となる。また、当該ビットデータが300dpiの解像度を示すときは、第2転送制御信号Tx2は、クロック信号CLKの1周期において4本の信号Tx2a,Tx2b,Tx2c,Tx2dが同時にアクティブ(ハイレベル)となる。
また、画素駆動制御回路103は、タイミング信号TMDRを受けて、所定のタイミングで画素駆動回路112を制御するための制御信号DRCXを出力する。
CDS制御回路104は、タイミング信号TMCDSを受けて、所定のタイミングでCDS回路121を制御するための制御信号CDSCXを出力する。
増幅制御回路105は、タイミング信号TMAMPを受けて、所定のタイミングで増幅回路122を制御するためのサンプリング信号SMPXを出力する。
イネーブル制御回路106は、タイミング信号TMENを受けて、所定のタイミングでチップイネーブル信号EN_Oを生成する。
出力終了判断回路107は、タイミング信号生成回路101が有する解像度設定レジスターに保持されているビットデータとタイマーの値に基づき、読み出し回路130(出力回路120)からの画像信号SOの出力が終了したか否かを判断し、終了したと判断した場合にアクティブ(本実施形態ではハイレベル)となる終了信号ENDを出力する。また、出力終了判断回路107は、解像度設定信号RESのパルスが入力されると、終了信号ENDを非アクティブ(ローレベル)にする。すなわち、本実施形態では、終了信号ENDは、解像度設定信号RESのパルスが入力されてから画像信号SOの出力が終了するまでの間は非アクティブ(ローレベル)となり、画像信号SOの出力が終了してから次の解像度設定信号RESのパルスが入力されるまでの間はアクティブ(ハイレベル)となる。
NOT回路141は、出力終了判断回路107が出力する終了信号ENDの論理レベルを反転したイネーブル信号ENBを出力する。従って、イネーブル信号ENBは、解像度設定信号RESのパルスが入力されてから画像信号SOの出力が終了するまでの間はハイレベルとなり、画像信号SOの出力が終了してから次の解像度設定信号RESのパルスが入力されるまでの間はローレベルとなる。
AND回路142は、昇圧制御回路102が出力する制御信号CPCXとイネーブル信号ENBとの論理積の信号を出力し、AND回路142の出力信号が制御信号CPCとして昇圧回路111に供給される。
AND回路143は、画素駆動制御回路103が出力する制御信号DRCXとイネーブル信号ENBとの論理積の信号を出力し、AND回路143の出力信号が制御信号DRCとして画素駆動回路112に供給される。
AND回路144は、CDS制御回路104が出力する制御信号CDSCXとイネーブル信号ENBとの論理積の信号を出力し、AND回路144の出力信号が制御信号CDSCとしてCDS回路121に供給される。
AND回路145は、増幅制御回路105が出力するサンプリング信号SMPXとイネーブル信号ENBとの論理積の信号を出力し、AND回路145の出力信号がサンプリング信号SMPとして増幅回路122に供給される。
そして、イネーブル信号ENBがハイレベルの間、すなわち、解像度設定信号RESのパルスが入力されてから画像信号SOの出力が終了するまでの間、制御信号CPCX、制御信号DRCX、制御信号CDSCX及びサンプリング信号SMPXがそれぞれAND回路142、AND回路143、AND回路144及びAND回路145を伝搬して、制御信号CPC、制御信号DRC、制御信号CDSC及びサンプリング信号SMPとなるので、昇圧回路111及び読み出し回路130(画素駆動回路112及び出力回路120)が
動作する。逆に、イネーブル信号ENBがローレベルの間、すなわち、画像信号SOの出力が終了してから次の解像度設定信号RESのパルスが入力されるまでの間、制御信号CPC、制御信号DRC、制御信号CDSC及びサンプリング信号SMPはすべてローレベルに固定されるため、昇圧回路111及び読み出し回路130(画素駆動回路112及び出力回路120)が動作を停止する。
換言すれば、昇圧回路111及び読み出し回路130は、解像度設定信号RES(「制御信号」の一例)が入力されてから所定期間(画像信号SOの出力が終了するまでの期間)は動作し、画像信号SOの出力が終了した後の期間は動作を停止する。
図8は、画素部110(i番目の画素部110)の構成を示す図である。図8に示されるように、画素部110は、4個の受光素子PD1,PD2,PD3,PD4を備えている。すなわち、画素部110は、4画素を含んでいる。
受光素子PD1,PD2,PD3,PD4は、光(本実施形態では、被読取媒体に形成されている画像からの光)を受けて電気信号に変換(光電変換)する。本実施形態では、受光素子PD1,PD2,PD3,PD4は、フォトダイオードで構成されており、アノードは接地されている。受光素子PD1のカソードはNMOSトランジスターM11のソースと接続され、受光素子PD2のカソードはNMOSトランジスターM12のソースと接続され、受光素子PD3のカソードはNMOSトランジスターM13のソースと接続され、受光素子PD4のカソードはNMOSトランジスターM14のソースと接続されている。
NMOSトランジスターM11のドレインはNMOSトランジスターM21のソースと接続され、NMOSトランジスターM12のドレインはNMOSトランジスターM22のソースと接続され、NMOSトランジスターM13のドレインはNMOSトランジスターM23のソースと接続され、NMOSトランジスターM14のドレインはNMOSトランジスターM24のソースと接続されている。4つのNMOSトランジスターM11,M12,M13,M14の各ゲートには、第1転送制御信号Tx1が供給される。従って、NMOSトランジスターM11,M12,M13,M14は、第1転送制御信号Tx1に基づいて導通するか否かを切り替えるスイッチとして機能する。
4つのNMOSトランジスターM21,M22,M23,M24の各ドレインは、NMOSトランジスターM3のソース、NMOSトランジスターM4のゲート及び容量C0の一端と共通に接続されている。容量C0の他端は接地されている。NMOSトランジスターM21のゲートには信号Tx2aが供給され、NMOSトランジスターM22のゲートには信号Tx2bが供給され、NMOSトランジスターM23のゲートには信号Tx2cが供給され、NMOSトランジスターM24のゲートには信号Tx2dが供給される。
NMOSトランジスターM3のドレインには電源電圧が供給され、NMOSトランジスターM3のゲートにはリセット信号RSTが供給される。
NMOSトランジスターM4のドレインには電源電圧が供給され、NMOSトランジスターM4のソースは、NMOSトランジスターM5のドレインと接続されている。
NMOSトランジスターM5のソースは、出力信号線301に接続され、NMOSトランジスターM5のゲートには、フリップフロップ(F/F)の出力信号(画素選択信号SELi)が供給される。
フリップフロップ(F/F)は、画素選択信号SELi−1と駆動信号Drvが入力さ
れ、駆動信号Drvの立ち上がりエッジで画素選択信号SELi−1を取り込んで遅延させた画素選択信号SELi出力する。なお、画素選択信号SELiは、不図示の遅延回路を介してフリップフロップ(F/F)の非同期リセット信号となる。そのため、画素選択信号SELiは、アクティブ(ハイレベル)になった後、所望の時間が経過後に非アクティブ(ローレベル)に戻る。
このように構成されたi番目の画素部110は、以下のように動作する。まず、露光時間Δtにおいて、第1転送制御信号Tx1、第2転送制御信号Tx2(TX2a,TX2b,TX2c,TX2d)、画素選択信号SELi−1、駆動信号Drvはすべて非アクティブ(ローレベル)であり、受光素子PD1,PD2,PD3,PD4は、受けた光に応じた電荷(負の電荷)を蓄積する。
次に、第1転送制御信号Tx1のみがアクティブ(ハイレベル)となり、4つのNMOSトランジスターM11,M12,M13,M14がすべてオンする。これにより、受光素子PD1による光電変換に基づいて生成された電荷(受光素子PD1に蓄積された電荷(負の電荷))は、NMOSトランジスターM11を介して、NMOSトランジスターM11のドレインとNMOSトランジスターM21のソースとの接続ノードに形成された中間蓄積容量C1(不図示)に転送されて蓄積される。また、受光素子PD2による光電変換に基づいて生成された電荷(受光素子PD2に蓄積された電荷(負の電荷))は、NMOSトランジスターM12を介して、NMOSトランジスターM12のドレインとNMOSトランジスターM22のソースとの接続ノードに形成された中間蓄積容量C2(不図示)に転送されて蓄積される。また、受光素子PD3による光電変換に基づいて生成された電荷(受光素子PD3に蓄積された電荷(負の電荷))は、NMOSトランジスターM13を介して、NMOSトランジスターM13のドレインとNMOSトランジスターM23のソースとの接続ノードに形成された中間蓄積容量C3(不図示)に転送されて蓄積される。また、受光素子PD4による光電変換に基づいて生成された電荷(受光素子PD4に蓄積された電荷(負の電荷))は、NMOSトランジスターM14を介して、NMOSトランジスターM14のドレインとNMOSトランジスターM24のソースとの接続ノードに形成された中間蓄積容量C4(不図示)に転送されて蓄積される。
次に、第1転送制御信号Tx1が非アクティブ(ローレベル)になり、画素部110に供給される駆動信号Drvは、クロック信号CLKの半周期毎に、アクティブ(ハイレベル)と非アクティブ(ローレベル)を繰り返す。
また、クロック信号CLKの1周期毎に、リセット信号RSTが一定時間アクティブ(ハイレベル)になる。これにより、NMOSトランジスターM3がオンして容量C0が初期化され、容量C0には一定量の電荷(正の電荷)が蓄積される。また、クロック信号CLKの1周期毎に、リセット信号RSTが非アクティブ(ローレベル)に戻った後、第2転送制御信号Tx2を構成する4つの信号Tx2a,Tx2b,Tx2c,Tx2dの少なくとも1つが一定時間アクティブ(ハイレベル)となる。
具体的には、解像度が1200dpiに設定されているときは、まず、クロック信号CLKの1周期において、信号Tx2aのみが一定時間アクティブ(ハイレベル)となる。次に、クロック信号CLKの1周期において、信号Tx2bのみが一定時間アクティブ(ハイレベル)となる。次に、クロック信号CLKの1周期において、信号Tx2cのみが一定時間アクティブ(ハイレベル)となる。次に、クロック信号CLKの1周期において、信号Tx2dのみが一定時間アクティブ(ハイレベル)となる。4つの信号Tx2a,Tx2b,Tx2c,Tx2dはこれを繰り返す。
また、解像度が600dpiに設定されているときは、まず、クロック信号CLKの1
周期において、2つの信号Tx2a,Tx2bのみが同時に一定時間アクティブ(ハイレベル)となる。次に、クロック信号CLKの1周期において、2つの信号Tx2c,Tx2dのみが同時に一定時間アクティブ(ハイレベル)となり、これを繰り返す。
また、解像度が300dpiに設定されているときは、クロック信号CLKの1周期において、4つの信号Tx2a,Tx2b,Tx2c,Tx2dは同時に一定時間アクティブ(ハイレベル)となり、これを繰り返す。
そして、4つの信号Tx2a,Tx2b,Tx2c,Tx2dの少なくとも1つが一定時間アクティブ(ハイレベル)となると、4つのNMOSトランジスターM21,M22,M23,M24の少なくとも1つがオンし、容量C0に蓄積された一定量の電荷(正の電荷)が、中間蓄積容量C1,C2,C3,C4の少なくとも1つに蓄積された電荷(負の電荷)の分だけ減少する。
また、画素信号の読み出し対象の画素部110では、画素選択信号SELi−1が一定時間アクティブ(ハイレベル)となり、リセット信号RSTが非アクティブ(ローレベル)に戻った後、画素選択信号SELiが一定時間アクティブ(ハイレベル)となる。
これにより、NMOSトランジスターM5がONし、容量C0に蓄積された電荷に応じて、NMOSトランジスターM4を流れる電流が変化する。これにより、NMOSトランジスターM4のソース電位が変化し、画素部110から、NMOSトランジスターM4のソース電位に応じた電圧の画素信号が出力信号線301に出力される。
一方、画素信号の読み出し対象でない画素部110では、画素選択信号SELi−1は非アクティブ(ローレベル)を維持するため、画素選択信号SELiもローレベルである。従って、NMOSトランジスターM5はオフしており、画素部110から画素信号は出力されない。
なお、4つのNMOSトランジスターM11,M12,M13,M14のゲート信号には、電荷転送を短時間で効率よく行うため、昇圧回路111の出力が用いられている。
図9は、画像読取チップ415の各信号のタイミングチャート図である。なお、図9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300dpiに設定された場合のタイミングチャート図である。
図9に示されるように、まず、クロック信号CLKの2周期の間、解像度設定信号RESがハイレベルとなる。そして、露光時間Δtが経過すると、以降、各画素部110には300dpiでの各種の信号が供給される。
まず、クロック信号CLKの数周期の間、第1転送制御信号Tx1がアクティブ(ハイレベル)になる。
次に、チップイネーブル信号EN_I(ハイパルス)が入力されると、クロック信号CLKの1周期の間、画素選択信号SEL0がアクティブ(ハイレベル)になる。
次に、クロック信号CLKの半周期の間、駆動信号Drvがアクティブ(ハイレベル)となり、第1転送制御信号Tx1及び画素選択信号SEL0がともに非アクティブ(ローレベル)になる。また、少し遅れてリセット信号RSTが短い時間アクティブ(ハイレベル)となる。
次に、リセット信号RSTが非アクティブ(ローレベル)に戻った後、第2転送制御信号Tx2を構成する4つの信号Tx2a,Tx2b,Tx2c,Tx2dのすべてが、クロック信号CLKが次に立ち下がるまでアクティブ(ハイレベル)となる。また、画素選択信号SEL1がアクティブ(ハイレベル)となり、これにより、1番目の画素部110からの画素信号が出力信号線301に出力され、画像信号Voがこの画素信号に応じた電圧になる。この画像信号Voは、出力回路120で信号処理され、サンプリング信号SMPの立ち下がりに同期して画像信号SOが1番目の画素信号に対応する電圧となる。
次に、クロック信号CLKの半周期の間、駆動信号Drvがアクティブ(ハイレベル)となり、画素選択信号SEL1が非アクティブ(ローレベル)になる。また、少し遅れてリセット信号RSTが短い時間アクティブ(ハイレベル)となる。
次に、リセット信号RSTが非アクティブ(ローレベル)に戻った後、4つの信号Tx2a,Tx2b,Tx2c,Tx2dのすべてが、クロック信号CLKが次に立ち下がるまでアクティブ(ハイレベル)となる。また、画素選択信号SEL2がアクティブ(ハイレベル)となり、これにより、2番目の画素部110からの画素信号が出力信号線301に出力され、画像信号Voがこの画素信号に応じた電圧になる。この画像信号Voは、出力回路120で信号処理され、サンプリング信号SMPの立ち下がりに同期して画像信号SOが2番目の画素信号に対応する電圧となる。
次に、クロック信号CLKの半周期の間、駆動信号Drvがアクティブ(ハイレベル)となり、画素選択信号SEL2が非アクティブ(ローレベル)になる。また、少し遅れてリセット信号RSTが短い時間アクティブ(ハイレベル)となる。
以降は、同様に、画像信号SOは、サンプリング信号SMPの立ち下がりに同期して、3番目〜n番目までの画素信号に応じた電圧となる。
また、画像信号SOの出力(n番目の画素信号に応じた電圧の出力)が終了する少し前に、チップイネーブル信号EN_O(ハイパルス)が出力され、画像信号SOの出力が終了すると、出力端子OP1がハイインピーダンスになる。
1−4.画像読取装置(画像読取チップ)の消費電流
図10は、第1実施形態における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中におけるm個の画像読取チップ415−1〜415−mの各々の信号波形及び消費電流の変化の概要を示すタイミングチャート図である。図10では、m個の画像読取チップ415−1、415−2、・・・、415−mがチップ1、チップ2、・・・チップmと表記されている。
前述の通り、画像読取チップ415−1〜415−mの各々において、昇圧回路111及び読み出し回路130(画素駆動回路112及び出力回路120)は、イネーブル信号ENBがハイレベルの間は動作し、イネーブル信号ENBがローレベルの間は動作を停止する。
図10に示されるように、画像読取チップ415−1(チップ1)における昇圧回路111及び読み出し回路130は、画像信号SOの出力が終了してから次に解像度設定信号RESが入力されるまでの間、すなわち、画像読取チップ415−2〜415−m(チップ2〜チップm)が順次画像信号SOを出力する間、動作を停止するので、この期間の画像読取チップ415−1(チップ1)の消費電流は小さくなる。同様に、画像読取チップ415−2(チップ2)における昇圧回路111及び読み出し回路130は、画像信号SOの出力が終了してから次に解像度設定信号RESが入力されるまでの間、すなわち、画
像読取チップ415−3〜415−m(チップ3〜チップm)が順次画像信号SOを出力する間、動作を停止するので、この期間の画像読取チップ415−2(チップ2)の消費電流は小さくなる。画像読取チップ415−3〜415−m(チップ3〜チップm)についても同様であるから、画像読取チップ415−1の消費電流が最も小さく、画像読取チップ415−2の消費電流が次に小さく、画像読取チップ415−mの消費電流が最も大きくなる。
図11は、1ライン分の画像の読み取り期間におけるm個の画像読取チップ415−1〜415−mの消費電流の総和の変化の概要を示す図である。図11において、横軸は時間であり、縦軸は消費電流である。
図11において破線で示されるように、仮にm個の画像読取チップ415−1〜415−mの各々における昇圧回路111及び読み出し回路130が常に動作した場合には、消費電流の総和はIでほぼ一定である。これに対して、図11において実線で示されるように、第1実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3では、画像の読み取りが開始された直後は、m個の画像読取チップ415−1〜415−mの各々における昇圧回路111及び読み出し回路130がすべて動作しているので消費電流の総和はIであるが、時間が進むにつれて動作を停止する昇圧回路111及び読み出し回路130の数が増えていくので、消費電流の総和は階段状にIまで減少する。このように、本実施形態によれば、消費電流の低減効果が得られ、画像読取チップ415の数(画素数)が多くなるほど消費電流の低減効果が大きくなる。例えば、A4サイズに対応可能なスキャナーユニット(画像読取装置)3では十数個の画像読取チップ415が使用され、A3サイズに対応可能なスキャナーユニット(画像読取装置)3ではさらに多くの画像読取チップ415が使用されため、大幅な消費電流の削減が可能である。
1−5.作用効果
以上に説明したように、第1実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3では、m個の画像読取チップ415−1〜415−mの各々において、読み出し回路130が画像信号の出力を終了した後の期間は、昇圧回路111及び読み出し回路130の動作が停止する。さらに、昇圧回路111の動作が停止すると第2転送制御信号Tx2が生成されず、n個の画素部110も動作を停止する。従って、第1実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3あるいは画像読取チップによれば、m個の画像読取チップ415−1〜415−mの各々を効率よく動作させることができるので、m個の画像読取チップ415−1〜415−mの消費電流の総和を削減することができ、低消費電力化が可能である。そして、低電力化が可能であるため、USB(Universal Serial Bus)給電による動作やモバイル用途に利用可能なスキャナーユニット(画像読取装置)3を実現することも可能である。
また、第1実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3では、m個の画像読取チップ415−1〜415−mの各々において、出力終了判断回路107が画像信号SOの出力が終了したか否かを判断し、終了したと判断した場合に画素部110、昇圧回路111及び読み出し回路130の動作が停止するので、画素部110、昇圧回路111及び読み出し回路130の動作を停止させるための制御信号がチップの外部から入力される必要がない。そのため、外部部品の追加、基板の配線変更、基板のサイズの増大などに起因する開発費や開発期間の増加を抑えることができる。また、画素部110、昇圧回路111及び読み出し回路130の動作を停止させるために必要な回路の総面積は非常に小さいので、m個の画像読取チップ415−1〜415−mの各々のサイズを増加させずに実現することも可能である。
また、第1実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3では、低消費電力
化が可能であるので、削減される電力を用いて、紙の挿入を常時検知するなどの別の機能を追加することも可能であり、例えば高機能や高信頼性を実現することも可能である。
2.第2実施形態
以下、第2実施形態の複合機1について、第1実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、第1実施形態と重複する説明を省略し、主に第1実施形態と異なる内容について説明する。
第2実施形態の複合機1の構造は第1実施形態(図1〜図4)と同様であるため、その図示及び説明を省略する。また、第2実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3の機能ブロック図は、第1実施形態(図5)と同様であるため、その図示及び説明を省略する。また、第2実施形態における画像読取チップ415の機能ブロック図は第1実施形態(図6)と同様であるため、その図示及び説明を省略する。ただし、第2実施形態における画像読取チップ415における制御回路100の構成が第1実施形態と異なる。
図12は、第2実施形態における制御回路100の構成例を示す図である。図12に示されるように、第2実施形態における制御回路100は、第1実施形態における制御回路100(図7)に対して、出力終了判断回路107が動作終了判断回路108に置き換えられ、かつ、動作開始判断回路109及びNOT回路146が付加されている。
動作終了判断回路108は、タイミング信号生成回路101が有するタイマーの値に基づき、解像度設定信号RESのパルスが入力されてから、少なくとも制御回路100から第2転送制御信号Tx2が出力されるまでの期間を含む所定期間が経過したか否かを判断し、経過したと判断した場合にアクティブ(本実施形態ではハイレベル)となる終了信号END1を出力する。
また、動作終了判断回路108は、タイミング信号生成回路101が有する解像度設定レジスターに保持されているビットデータとタイマーの値に基づき、読み出し回路130(出力回路120)からの画像信号SOの出力が終了したか否かを判断し、終了したと判断した場合にアクティブ(本実施形態ではハイレベル)となる終了信号END2を出力する。
動作開始判断回路109は、解像度設定信号RESのパルスが入力されると、動作終了判断回路108に開始信号ST1を出力する。動作終了判断回路108は、開始信号ST1を受けると終了信号END1を非アクティブ(ローレベル)にする。すなわち、本実施形態では、終了信号END1は、解像度設定信号RESのパルスが入力されてから所定期間は非アクティブ(ローレベル)となり、当該所定期間が経過してから次の解像度設定信号RESのパルスが入力されるまでの間はアクティブ(ハイレベル)となる。
また、動作開始判断回路109は、チップイネーブル信号EN_I(ハイパルス信号)が入力されると、動作終了判断回路108に開始信号ST2を出力する。動作終了判断回路108は、開始信号ST2を受けると終了信号END2を非アクティブ(ローレベル)にする。すなわち、本実施形態では、終了信号END2は、チップイネーブル信号EN_I(ハイパルス信号)が入力されてから画像信号SOの出力が終了するまでの間は非アクティブ(ローレベル)となり、画像信号SOの出力が終了してから次のチップイネーブル信号EN_I(ハイパルス信号)が入力されるまでの間はアクティブ(ハイレベル)となる。
NOT回路141は、動作終了判断回路108が出力する終了信号END1の論理レベ
ルを反転したイネーブル信号ENB1を出力する。従って、イネーブル信号ENB1は、解像度設定信号RESのパルスが入力されてから所定期間はハイレベルとなり、当該所定期間が経過してから次の解像度設定信号RESのパルスが入力されるまでの間はローレベルとなる。
NOT回路146は、動作終了判断回路108が出力する終了信号END2の論理レベルを反転したイネーブル信号ENB2を出力する。従って、イネーブル信号ENB2は、チップイネーブル信号EN_I(ハイパルス信号)が入力されてから画像信号SOの出力が終了するまでの間はハイレベルとなり、画像信号SOの出力が終了してから次のチップイネーブル信号EN_I(ハイパルス信号)が入力されるまでの間はローレベルとなる。
AND回路142は、昇圧制御回路102が出力する制御信号CPCXとイネーブル信号ENB1との論理積の信号を出力し、AND回路142の出力信号が制御信号CPCとして昇圧回路111に供給される。
AND回路143は、画素駆動制御回路103が出力する制御信号DRCXとイネーブル信号ENB2との論理積の信号を出力し、AND回路143の出力信号が制御信号DRCとして画素駆動回路112に供給される。
AND回路144は、CDS制御回路104が出力する制御信号CDSCXとイネーブル信号ENB2との論理積の信号を出力し、AND回路144の出力信号が制御信号CDSCとしてCDS回路121に供給される。
AND回路145は、増幅制御回路105が出力するサンプリング信号SMPXとイネーブル信号ENB2との論理積の信号を出力し、AND回路145の出力信号がサンプリング信号SMPとして増幅回路122に供給される。
そして、イネーブル信号ENB1がハイレベルの間、すなわち、解像度設定信号RESのパルスが入力されてから所定期間、制御信号CPCXがAND回路142を伝搬して制御信号CPCとなるので、昇圧回路111が動作する。逆に、イネーブル信号ENB1がローレベルの間、すなわち、当該所定期間が経過してから次の解像度設定信号RESのパルスが入力されるまでの間、制御信号CPCはローレベルに固定されるため、昇圧回路111が動作を停止する。換言すれば、昇圧回路111は、入力端子IP2に解像度設定信号RES(「制御信号」の一例)が入力されてから所定期間は動作し、画像信号SOの出力が終了した後の期間は動作を停止する。
また、イネーブル信号ENB2がハイレベルの間、すなわち、チップイネーブル信号EN_I(ハイパルス信号)が入力されてから画像信号SOの出力が終了するまでの間、制御信号DRCX、制御信号CDSCX及びサンプリング信号SMPXがそれぞれAND回路143、AND回路144及びAND回路145を伝搬して、制御信号DRC、制御信号CDSC及びサンプリング信号SMPとなるので、読み出し回路130(画素駆動回路112及び出力回路120)が動作する。逆に、イネーブル信号ENB2がローレベルの間、すなわち、画像信号SOの出力が終了してから次のチップイネーブル信号EN_I(ハイパルス信号)が入力されるまでの間、制御信号DRC、制御信号CDSC及びサンプリング信号SMPはすべてローレベルに固定されるため、読み出し回路130(画素駆動回路112及び出力回路120)が動作を停止する。
図13は、第2実施形態における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中におけるm個の画像読取チップ415−1〜415−mの各々の信号波形及び消費電流の変化の概要を示すタイミングチャート図である。図13では、m個の画像読取
チップ415−1、415−2、・・・、415−mがチップ1、チップ2、・・・チップmと表記されている。
前述の通り、画像読取チップ415−1〜415−mの各々において、昇圧回路111は、イネーブル信号ENB1がハイレベルの間は動作し、イネーブル信号ENB1がローレベルの間は動作を停止する。また、読み出し回路130(画素駆動回路112及び出力回路120)は、イネーブル信号ENB2がハイレベルの間は動作し、イネーブル信号ENB2がローレベルの間は動作を停止する。
図13に示されるように、画像読取チップ415−1〜415−m(チップ1〜チップm)における昇圧回路111は、解像度設定信号RESが入力されてから所定期間は動作する。すなわち、昇圧回路111は、少なくとも、画素部110の受光素子PD1,PD2,PD3,PD4が光を受ける期間及び受光素子PD1,PD2,PD3,PD4による光電変換に基づいて生成された電荷が第1転送制御信号Tx1によって転送される期間は動作する。
また、画像読取チップ415−1〜415−m(チップ1〜チップm)における昇圧回路111は、解像度設定信号RESが入力されてから所定期間を経過した後、次に解像度設定信号RESが入力されるまでの間、動作を停止する。従って、図13に示されるように、画像読取チップ415−1の昇圧回路111は、少なくとも、他のm−1個の画像読取チップ415−2〜415−mの読み出し回路130が画像信号SOを出力する期間は動作を停止する。同様に、画像読取チップ415−2の昇圧回路111は、少なくとも、他のm−1個の画像読取チップ415−1,415−3〜415−mの読み出し回路130が画像信号SOを出力する期間は動作を停止し、画像読取チップ415−mの昇圧回路111は、少なくとも、他のm−1個の画像読取チップ415−1〜415−(m−1)の読み出し回路130が画像信号SOを出力する期間は動作を停止する。このように、画像読取チップ415−1〜415−m(チップ1〜チップm)における昇圧回路111は、画像信号SOが出力される間ずっと動作を停止するので、画像読取チップ415−1〜415−m(チップ1〜チップm)の消費電流が低減される。
また、画像読取チップ415−1〜415−m(チップ1〜チップm)の各々における読み出し回路130は、チップイネーブル信号EN_I(ハイパルス信号)が入力されてから画像信号SOの出力が終了するまでの間、すなわち、他のm−1個の画像読取チップ415の読み出し回路130が画像信号SOを出力する期間は動作を停止し、画像信号SOを出力する期間のみ動作するので、画像読取チップ415−1〜415−m(チップ1〜チップm)の消費電流が大きく低減される。
図14は、第2実施形態において1ライン分の画像の読み取り期間におけるm個の画像読取チップ415−1〜415−mの消費電流の総和の変化の概要を示す図である。図14において、横軸は時間であり、縦軸は消費電流である。なお、破線は、第1実施形態における消費電流の総和の変化の概要(図11参照)を示している。
図14において実線で示されるように、第2実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3では、画像の読み取りが開始された直後から、m個の画像読取チップ415−1〜415−mの各々における読み出し回路130(昇圧回路111と比較して消費電流が相当大きい)は排他的に動作する(同時に複数の読み出し回路130が動作しない)ため(図13参照)、消費電流の総和はほぼ一定の電流値Iを維持する。このように、第2実施形態によれば、第1実施形態よりも消費電流の低減効果が得られ、画像読取チップ415の数(画素数)が多くなるほど消費電流の低減効果が大きくなる。
以上に説明した第2実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3によれば、第1実施形態と同様の効果を奏する。
また、第2実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3では、m個の画像読取チップ415−1〜415−mにおいて、他の画像読取チップ415の読み出し回路130が画像信号SOを出力する期間は画素部110、昇圧回路111及び読み出し回路130の動作が停止するので、m個の画像読取チップ415−1〜415−mにおいて、の各々を効率よく動作させることができる。さらに、第2実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3では、m個の画像読取チップ415−1〜415−mにおいて、読み出し回路130は、画像信号SOを出力しない期間は動作が停止するので、m個の画像読取チップ415−1〜415−mの各々をさらに効率よく動作させることができる。従って、第2実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3によれば、m個の画像読取チップ415−1〜415−mの消費電流の総和を第1実施形態よりもさらに削減することができ、さらなる低消費電力化が可能である。
また、第2実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3では、m個の画像読取チップ415−1〜415−mの各々において、動作終了判断回路108が解像度設定信号RESのパルスが入力されてから所定期間が経過したか否かを判断し、経過したと判断した場合に画素部110及び昇圧回路111の動作が停止するので、画素部110及び昇圧回路111の動作を停止させるための制御信号がチップの外部から入力される必要がない。また、動作終了判断回路108が画像信号SOの出力が終了したか否かを判断し、終了したと判断した場合に読み出し回路130の動作が停止するので、読み出し回路130の動作を停止させるための制御信号がチップの外部から入力される必要がない。そのため、外部部品の追加、基板の配線変更、基板のサイズの増大などに起因する開発費や開発期間の増加を抑えることができる。また、画素部110、昇圧回路111及び読み出し回路130の動作を停止させるために必要な回路の総面積は非常に小さいので、m個の画像読取チップ415−1〜415−mの各々のサイズを増加させずに実現することも可能である。
3.第3実施形態
以下、第3実施形態の複合機1について、第1実施形態又は第2実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、第1実施形態又は第2実施形態と重複する説明を省略し、主に第1実施形態又は第2実施形態と異なる内容について説明する。
第3実施形態の複合機1の構造は第1実施形態(図1〜図4)と同様であるため、その図示及び説明を省略する。また、第3実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3の機能ブロック図は、第1実施形態(図5)と同様であるため、その図示及び説明を省略する。
図15は、第3実施形態における画像読取チップ415の機能ブロック図である。図15に示されるように、第3実施形態における制御回路100は、第1実施形態における画像読取チップ415(図6)に対して、入力バッファー115がAND回路117に置き換えられている。そして、AND回路117は、入力端子IP3に入力されるクロック信号CLKと制御回路100から出力されるイネーブル信号CLKENとの論理積の信号であるクロック信号CLK1を出力する。従って、イネーブル信号CLKENがハイレベルのときはクロック信号CLKがAND回路117を伝搬してクロック信号CLK1となり、イネーブル信号CLKENがローレベルのときはクロック信号CLK1がローレベルに固定される。
このクロック信号CLK1は、制御回路100の動作クロック信号となる。従って、制
御回路100は、イネーブル信号CLKENがハイレベルのときはクロック信号CLK1に基づいて動作し、イネーブル信号CLKENがローレベルのときは動作を停止する。
図16は、第3実施形態における制御回路100の構成例を示す図である。図16に示されるように、第3実施形態における制御回路100は、第2実施形態における制御回路100(図12)に対して、OR回路147が付加されている。
OR回路147は、イネーブル信号ENB1とイネーブル信号ENB2との論理和の信号を出力し、OR回路147の出力信号がイネーブル信号CLKENとしてAND回路117(図15参照)に供給される。このイネーブル信号CLKENは、イネーブル信号ENB1及びイネーブル信号ENB2の一方又は両方がハイレベルのときはハイレベルとなり、イネーブル信号ENB1及びイネーブル信号ENB2の両方がローレベルのときはローレベルとなる。すなわち、イネーブル信号CLKENは、解像度設定信号RESのパルスが入力されてから所定期間(昇圧回路111が動作する期間)及びチップイネーブル信号EN_I(ハイパルス信号)が入力されてから画像信号SOの出力が終了するまでの間(読み出し回路130が動作する期間)はハイレベルとなり、AND回路117によりクロック信号CLK1としてクロック信号CLKが伝搬する。逆に、昇圧回路111及び読み出し回路130がともに動作を停止する期間は、AND回路117によりクロック信号CLKのクロック信号CLK1への伝搬が停止される。
図17は、第3実施形態における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中におけるm個の画像読取チップ415−1〜415−mの各々の信号波形及び消費電流の変化の概要を示すタイミングチャート図である。図17では、m個の画像読取チップ415−1、415−2、・・・、415−mがチップ1、チップ2、・・・チップmと表記されている。
第2実施形態と同様、画像読取チップ415−1〜415−mの各々において、昇圧回路111は、イネーブル信号ENB1がハイレベルの間は動作し、イネーブル信号ENB1がローレベルの間は動作を停止する。また、読み出し回路130(画素駆動回路112及び出力回路120)は、イネーブル信号ENB2がハイレベルの間は動作し、イネーブル信号ENB2がローレベルの間は動作を停止する。
さらに、第3実施形態では、イネーブル信号CLKENがローレベル(イネーブル信号ENB1及びイネーブル信号ENB2がともにローレベル)の間はクロック信号CLKがAND回路117にのみ入力されるため、画像読取チップ415−1〜415−m(チップ1〜チップm)の消費電流が大きく低減される。
図18は、第3実施形態において1ライン分の画像の読み取り期間におけるm個の画像読取チップ415−1〜415−mの消費電流の総和の変化の概要を示す図である。図18において、横軸は時間であり、縦軸は消費電流である。なお、破線は、第2実施形態における消費電流の総和の変化の概要(図14参照)を示している。
図18において実線で示されるように、第3実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3では、画像の読み取りが開始された直後から、m個の画像読取チップ415−1〜415−mの各々において、読み出し回路130が排他的に動作し(同時に複数の読み出し回路130が動作せず)(図17参照)、かつ、昇圧回路111及び読み出し回路130がともに動作を停止する期間は、クロック信号CLKが伝搬しないため、消費電流の総和は電流値Iよりも小さいほぼ一定の電流値Iを維持する。このように、第3実施形態によれば、第2実施形態よりも消費電流の低減効果が得られ、画像読取チップ415の数(画素数)が多くなるほど消費電流の低減効果が大きくなる。
以上に説明した第3実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3によれば、第2実施形態と同様の効果を奏する。
また、第3実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3では、m個の画像読取チップ415−1〜415−mにおいて、画素部110、昇圧回路111及び読み出し回路130が動作を停止する期間は入力端子IP2に供給されるクロック信号CLKの制御回路100への伝搬が停止されるので、クロック信号CLKの伝搬に必要な大きな消費電流を削減することができる。従って、第3実施形態におけるスキャナーユニット(画像読取装置)3によれば、m個の画像読取チップ415−1〜415−mの消費電流の総和を第2実施形態よりもさらに削減することができ、さらなる低消費電力化が可能である。
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれら本実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。例えば、上記の各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
1…複合機、2…プリンターユニット、3…スキャナーユニット、4…ヒンジ部、11…アッパーフレーム、12…画像読取部、13…上蓋、16…下ケース、17…上ケース、31…センサーユニット、32…センサーキャリッジ、33…ガイド軸、34…センサー移動機構、41…イメージセンサーモジュール、63…操作部、65…装置ハウジング、66…排出口、100…制御回路、101…タイミング信号生成回路、102…昇圧制御回路、103…画素駆動制御回路、104…CDS制御回路、105…増幅制御回路、106…イネーブル制御回路、107…出力終了判断回路、108…動作終了判断回路、109…動作開始判断回路、110…画素部、111…昇圧回路、112…画素駆動回路、113,114,115…入力バッファー、116…出力バッファー、117…AND回路、120…出力回路、121…CDS回路、122…増幅回路、130…読み出し回路、141…NOT回路、142,143,144,145…AND回路、146…NOT回路、147…OR回路、200…制御部、202…アナログフロントエンド(AFE)、300…制御信号線、301…出力信号線、311…駆動信号線、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、415,415−1〜415−m…画像読取チップ、IP1,IP2,IP3…入力端子、OP1,OP2…出力端子、VDP,VSP…電源端子、VRP…基準電圧供給端子、C0,C1,C2,C3,C4…容量、PD1,PD2,PD3,PD4…受光素子、M11,M12,M13,M14…NMOSトランジスター、M21,M22,M23,M24…NMOSトランジスター、M3,M4,M5…NMOSトランジスター、CLK…クロック信号、CDSC…制御信号、CDSCX…制御信号、CPC…制御信号、CPCX…制御信号、DRC…制御信号、DRCX…制御信号、Drv…駆動信号、DrvR,DrvG,DrvB…駆動信号、EN1〜ENm+1,EN_I,EN_O…チップイネーブル信号、ENB…イネーブル信号、END…終了信号、END1…終了信号、END2…終了信号、RES…解像度設定信号、RST…リセット信号、SEL0〜SELn…画素選択信号、SMP…
サンプリング信号、ST1…開始信号、ST2…開始信号、TMAMP…タイミング信号、TMCDS…タイミング信号、TMCP…タイミング信号、TMDR…タイミング信号、TMEN…タイミング信号、Tx1…第1転送制御信号、Tx2…第2転送制御信号、Tx2a,Tx2b,Tx2c,Tx2d…信号、Vo…画像信号、SO…画像信号、VDD,VSS…電源電圧、VREF…基準電圧

Claims (7)

  1. 画像を読み取るための複数の画像読取チップを含む画像読取装置であって、
    前記複数の前記画像読取チップの各々は、
    前記画像からの光を受けて光電変換する受光素子を含む画素部と、
    前記受光素子による光電変換に基づいて生成された電荷を転送するための転送制御信号を生成する昇圧回路と、
    転送された前記電荷に基づいて画像信号を生成して出力する読み出し回路と、
    を有し、
    前記昇圧回路が、
    前記画素部の前記受光素子が前記光を受ける期間及び前記受光素子による光電変換に基づいて生成された前記電荷が転送される期間は動作し、
    他の前記画像読取チップの前記読み出し回路が前記画像信号を出力する期間は動作を停止する、
    ことを特徴とする画像読取装置。
  2. 前記複数の前記画像読取チップの各々は、
    前記読み出し回路が、
    前記画像信号を出力する期間のみ動作する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
  3. 前記複数の前記画像読取チップの各々は、
    前記画素部が、前記転送制御信号に基づいて導通するか否かを切り替えるスイッチを含み、
    前記受光素子による光電変換に基づいて生成された前記電荷は、前記スイッチを介して転送される、
    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。
  4. 前記複数の前記画像読取チップの各々は、
    前記読み出し回路が、
    他の前記画像読取チップの前記読み出し回路が前記画像信号を出力する期間は動作を停止する、
    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。
  5. 前記複数の前記画像読取チップの各々は、
    入力端子に供給されるクロック信号に基づいて動作し、
    前記昇圧回路及び前記読み出し回路がともに動作を停止する期間は、前記クロック信号の伝搬が停止される、
    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。
  6. 前記複数の前記画像読取チップの各々は、
    前記読み出し回路が、
    転送された前記電荷に基づく信号を前記画素部から読み出すための駆動信号を生成する画素駆動回路と、前記画像信号を生成して出力する出力回路と、を有する、
    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。
  7. 光を受けて光電変換する受光素子を含む画素部と、
    前記受光素子による光電変換に基づいて生成された電荷を転送するための転送制御信号を生成する昇圧回路と、
    転送された前記電荷に基づいて画像信号を生成して出力する読み出し回路と、
    制御信号が入力される入力端子と、を含み、
    前記昇圧回路は、
    前記入力端子に前記制御信号が入力されてから所定期間は動作し、前記画像信号の出力が終了した後の期間は動作を停止する、
    ことを特徴とする半導体装置。
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