模擬信號緩衝器以及圖像讀取裝置的製作方法

2023-05-29 00:12:01 3

專利名稱：模擬信號緩衝器以及圖像讀取裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及具備光電變換元件的圖像讀取裝置，進而詳細涉及模擬信號緩衝器， 該模擬信號緩衝器可以阻止過電流以及逆電流流入進行模擬電信號A/D轉換的模擬信號處理電路以及電耦合器件圖象傳感器(以下稱為CCD)。
背景技術：
在數碼複印機等成像裝置中，當掃描光學系統對原稿進行曝光掃描之後，CCD等光電轉換元件將獲得的反射光轉換為模擬電信號，在各種模擬處理之後該模擬電信號被A/D 轉換為數位訊號，從而生成圖像數據。該模擬電信號的各種處理以及A/D轉換處理通常由被稱之為模擬前端(AFE)的集成電路(IC)來進行。通過一般的AC結合CXD的輸出被輸入AFE，輸出電壓中的AC成分變化被傳送到 AFE之中。此時，AFE的輸入電壓需要保持在最大規定範圍之內。在常時動作中上述要求可以滿足，但是在電源接通時，因發生過大電壓，可能超過上述最大規定範圍。圖6顯示了電源接通時的CXD輸出電壓的變化。如圖6所示，隨著電源接通引起 CXD電源電壓(Vccd)上升，C⑶輸出電壓(Vout)超過CXD通常的偏離水準達到Vccd附近。 而後，在解除復位的時刻，CCD輸出電壓瞬間下降到GND附近。該CCD輸出電壓變化的原因在於，當電源尚未接通時，CCD內部的光電變換元件中因暗電流而蓄積電荷，該電荷在解除復位的同時放出，從而發生電壓下降。在解除復位時發生電壓下降之後，CCD的輸出電壓 Vout恢復到通常的偏離水準並保持穩定。上述CCD輸出電壓急劇升降的現象會大幅度增加對AFE設備構成危險，可能發生破壞或降低設備特性。為了解決該問題，專利文獻1(JP2007-214688A號公報)公開了延遲電路的設置結構，該延遲電路用於推遲電源接通，以避免CCD輸出電壓被突然施加到AFE。上述專利文獻1公開的技術方案雖然能夠避免CXD的過大電壓對AFE造成損傷的危險性，但卻不能夠防止上述CCD輸出電壓的下降可能引起的逆電流的發生，該逆電流會破壞模擬信號緩衝器內部的電晶體等電子元件或CCD。

發明內容
為了解決上述問題，本發明提供一種既能夠防止過電流流入AFE，同時又能夠避免逆電流流入CCD的模擬信號緩衝器、以及具備該模擬信號緩衝器的成像裝置。也就是說，本發明提供的模擬信號緩衝器連接在將光學圖像轉換為模擬信號的光電轉換元件與將模擬信號轉換為數位訊號的模擬信號處理電路之間，其中具備逆電流阻止電路裝置，用於阻止光電轉換元件的輸出電壓下降時在模擬信號緩衝器內發生的逆電流。本發明的模擬信號緩衝器包括具有NPN型電晶體的第一緩衝裝置和具有PNP型電晶體的第二緩衝裝置，逆電流阻止電路裝置以連接在第一緩衝裝置的電晶體的基極和發射極之間的二極體構成。此外，該電路裝置還可以以連接在第一緩衝裝置的電晶體的基極和發射極之間的二極體以及電阻構成，或者，以一端連接第一緩衝裝置中的電晶體的發射極、且另一端接地的電阻構成。上述模擬信號緩衝器不但能夠阻止過電流流入AFE，同時還能夠阻止逆電流流入CXD。進而，本發明還提供一種成像裝置，該成像裝置不但能夠阻止過電流流入AFE，還能夠阻止逆電流流入(XD。


圖1是本實施方式的圖像讀取裝置的示意圖。圖2是本實施方式的傳感器電路板組件的示意圖。圖3是一例本實施方式的傳感器電路板組件的電路結構的示意圖。圖4是另一例本實施方式的傳感器電路板組件的電路結構的示意圖。圖5是另一例本實施方式的傳感器電路板組件的電路結構的示意圖。圖6是電源接通時C⑶輸出電壓變化的示意圖。標記說明100圖像讀取裝置，110掃描儀主機，111接觸玻璃，112白基準板，113滑架，114光源，115反射鏡，116滑架，117反射鏡，118反射鏡，119透鏡組件，120CXD(電耦合器件圖象傳感器)，121傳感器電路板組件，130蓋，140原稿
具體實施例方式以下詳細說明本發明的實施方式，但是，本發明並不局限於該實施方式。圖1是本實施方式的圖像讀取裝置的示意圖。該圖像讀取裝置例如構成為用於多功能印表機中的圖像讀取裝置，其中包括掃描儀主體110、蓋130。掃描儀主機110包括接觸玻璃111、白基準板112、第一滑架113、第二滑架116、透鏡組件119、(XD120、以及傳感器電路板組件121。接觸玻璃111是用於放置需要掃描的原稿140的玻璃板，來自第一滑架113的掃
描光隔著接觸玻璃111照射原稿。白基準板112位於與接觸玻璃111相鄰接，在讀取原稿
140的圖像之前受到掃描光照射，檢測該光量和色彩的變化等，以在掃描處理中進行各種補 m
te ο第一滑架113是發射掃描光的移動滑架，其中包括光源114以及反射鏡115等元件。第一滑架113—邊在副掃描方向(A方向)上移動一邊以掃描光照射原稿140。第二滑架116也是移動滑架，其將第一滑架113的掃描光反射到透鏡組件119中，其中包括反射鏡 117和118。與第一滑架113相同，第二滑架117也是一邊在副掃描方向上移動，一邊以掃描光照射透鏡組件119。透鏡組件119用於接受從第二滑架116入射的掃描光，使該掃描光在(XD120上成像。(XD120檢測通過透鏡組件119在其受光平面上成像的光圖像的明暗，將其轉換為電荷量，生成模擬電信號。該CCD120被搭載在傳感器電路板組件121上，關於該傳感器電路板組件121將在以下詳述。圖2是本實施方式的傳感器電路板組件121的示意圖。該傳感器電路板組件121 包括(XD120、模擬信號緩衝器210、模擬信號處理電路AFE220。模擬信號緩衝器210用於暫時保存(XD120輸出的模擬電信號，並送往AFE220。第一緩衝器212是處理(XD120的輸出信號並將該輸出信號送往第二緩衝器216的緩衝電路， 其中包括NPN型電晶體。第一緩衝器212還包括保護電路214，該保護電路214用於阻止 CCD120的輸出電壓Vout下降所引起的逆電流。第二緩衝器216用於處理第一緩衝器212 輸出的輸出信號，並將該輸出信號送往AFE220，其中包括PNP型電晶體。AFE220是用於將經由模擬信號緩衝器210收到的模擬圖像數據轉換成數字圖像數據的電路。如圖2所示，CCD120的輸出信號作為模擬信號緩衝器210的輸出信號輸入 AFE220。圖3是本實施方式的一例傳感器電路板組件的電路結構300的示意圖。以下參考圖3說明模擬信號緩衝器310、320的電路結構。第一緩衝器310包括電晶體311、二極體312、電阻313、314、以及電容315。電晶體311為NPN電晶體，第一緩衝器310的電源電壓Vefl施加於集電極。二極體Deb312的一端連接電晶體311的基極以及發射極。本實施方式中的二極體Deb312耐壓性能優選為約幾十伏特以上。電阻Rlb313連接在(XD330與電晶體311之間。電阻Rle314的一端連接電晶體 311的發射極，另一端接地。電容315的一端連接在電阻Rlb313與電晶體311之間，另一端接地。第二緩衝器320包括電晶體321、電阻322、323、324、電容325、以及結合電容326。 電晶體321為PNP型電晶體，第二緩衝器320的電源電壓Vef2施加於發射極。電阻R2b322 連接在第一緩衝器310與電晶體321之間。電阻R2e323連接在電晶體321的發射極與第二緩衝器320的電源之間。電阻R2c3M的一端連接電晶體321的集電極，另一端接地。電容325的一端連接在電阻R2b322與電晶體321之間，另一端接地。結合電容326的一端連接在電晶體321的發射極與電阻R2e323之間，另一端連接AFE340。(XD330的輸出信號通過第一緩衝器310的電阻Rlb313輸入電晶體311的基極，並從連接電晶體311的發射極的電阻Rle314的一端送往第二緩衝器320。而後，(XD330的輸出信號經由第二緩衝器320的電阻R2b322輸入電晶體321的基極，並從連接電晶體321的發射極的電阻R2e323的一端輸出，經由結合電容3 送往AFE340。圖3中的虛線箭頭顯示因(XD330的輸出電壓Vout下降而產生的電流。本實施方式中以二極體Deb312構成保護電路，用於阻擋並吸收因CCD330的輸出電壓Vout下降而產生的對於電晶體311的逆偏壓，從而阻止逆電流流入電晶體311以及CCD330。本實施方式中在(XD330的電源接通之後輸出電壓變的過大時，第二緩衝部320的電阻R2c3M使得第二緩衝器320的電流暫時達到飽和，用以限制電流流入AFE340。圖4是本實施方式的另一例傳感器電路板組件的電路結構400的示意圖。以下參考圖4說明本實施方式的模擬信號緩衝器即第一緩衝器410的電路結構。關於第二緩衝器 420的電路結構與參考圖3所說明的第二緩衝器的電路結構相同，在此省略說明。第一緩衝器410包括電晶體411、二極體412、電阻413、414、415、以及電容416。電晶體411為NPN型電晶體，第一緩衝器410的電源電壓Vefl施加於集電極。二極體Deb412 的一端連接電晶體411的基極以及發射極。電阻Rlb413連接在(XD430與電晶體411之間。電阻Rle414連接在電晶體411 的基極與二極體Deb412的陰極之間。電阻Rle415的一端連接在電晶體411的發射極，另一端接地。電容416的一端連接在電阻Rlb413與電晶體411的基極之間，另一端接地。圖4中的虛線箭頭顯示因(XD430的輸出電壓Vout下降而產生的電流。本實施方式以二極體Deb412和電阻Rbd414構成保護電路，在這種情況下，即便二極體Deb412的耐壓性較差，也能夠藉助於電阻Rbd414來阻止經由二極體Deb412流向CCD430的電流Iccd。圖5是本實施方式的一例傳感器電路板組件的電路結構500的示意圖。以下參考圖5說明模擬信號緩衝器510的電路結構。關於第二緩衝器520的電路結構與參考圖3所說明的第二緩衝器的電路結構相同，在此省略說明。第一緩衝器510包括電晶體511、二極體512、電阻513、514、515、以及電容516。電晶體511為NPN型電晶體，第一緩衝器510的電源電壓Vefl施加於集電極。二極體De512 的一端連接電晶體511的發射極。電阻R11d513連接在(XD530與電晶體511之間。電阻 Reg514的一端連接在電晶體511的發射極與二極體De512的陽極之間，另一端接地。電阻 Rle515位於電晶體511的發射極一方並連接二極體512，其另一端接地。電容516的一端連接在電阻R113513與電晶體511的基極之間，另一端接地。本實施方式中為了使得電流經由電晶體511流向二極體De512，優選電阻Reg514 的阻抗值大於二極體De512的阻抗值。而且優選二極體De512耐壓性能約為幾十伏特以上。圖5中的虛線箭頭顯示因(XD530的輸出電壓Vout下降而產生的電流。本實施方式中以二極體De512和電阻Reg514構成保護電路，用於讓因(XD530的輸出電壓Vout下降而產生的逆電流leg從該保護電路中流出。為此，需要使得電晶體511保持基極電壓Vlb 大於發射極電壓Vle的狀態，以阻止逆電流流入電晶體511和CCD530。以上對本實施方式進行了說明，但是這些實施方式並不對本發明產生限制，對於這些實施方式的改良、增添、或刪除等、或者其他實施方式，只要是在技術人員能夠聯想到的範圍之內的改進，而且起到本發明的作用或效果，無論其形態如何，都屬於本發明的範
權利要求
1.一種模擬信號緩衝器，連接在光電轉換元件和模擬信號處理電路之間，該光電轉換元件用於將原稿的光電圖像轉換成模擬信號，該模擬信號處理電路用於將該模擬信號轉換為數位訊號，該模擬信號緩衝器包括具有NPN型電晶體的第一緩衝裝置、以及具有PNP型電晶體的第二緩衝裝置，其特徵在於，所述第一緩衝裝置包括逆電流阻止電路裝置，該逆電流阻止電路裝置用於阻止所述光電轉換元件的輸出電壓下降時發生在所述模擬信號緩衝器內部的逆電流。
2.根據權利要求1所述的模擬信號緩衝器，其中，所述逆電流阻止電路裝置以二極體構成，該二極體連接在所述第一緩衝裝置中的電晶體的基極和發射極之間。
3.根據權利要求1所述的模擬信號緩衝器，其中，所述逆電流阻止電路裝置以二極體和電阻構成，該二極體連接在所述第一緩衝裝置中的電晶體的基極和發射極之間。
4.根據權利要求1所述的模擬信號緩衝器，其中，所述逆電流阻止電路裝置以電阻構成，該電阻的一端連接所述第一緩衝裝置中的電晶體的發射極，另一端接地。
5.根據權利要求1 4中任意一項所述的模擬信號緩衝器，其中，所述第二緩衝裝置包括電流飽和阻抗，當所述光電轉換元件的輸出電壓過大時，該電流飽和阻抗使得該第二緩衝裝置中的電流達到飽和。
6.一種圖像讀取裝置，其中包括根據權利要求1 5所述的模擬信號緩衝器。
全文摘要
本發明涉及模擬信號緩衝器以及具有該模擬信號緩衝器的圖像讀取裝置。其目的在於避免在光電元件的輸出電壓下降時發生在模擬信號緩衝器內部的逆電流。本發明的模擬信號緩衝器連接在將光學圖像轉換為模擬信號的光電轉換元件、和將模擬信號轉換為數位訊號的模擬信號處理電路之間，該模擬信號緩衝器包括具有NPN型電晶體的第一緩衝裝置、以及具有PNP型電晶體的第二緩衝裝置，該第一緩衝裝置包括逆電流阻止電路裝置，該逆電流阻止電路裝置用於阻止光電轉換元件的輸出電壓下降時發生在模擬信號緩衝器內部的逆電流。
文檔編號H04N1/028GK102316236SQ20111017786
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月29日 優先權日2010年7月6日
發明者中澤政元, 紺野吉男 申請人:株式會社理光