专利名称：图像扫描装置以及在图像扫描装置中的电路板的制作方法
图像扫描装置以及在图像扫描装置中的电路板技术领域
本发明总的发明构思总体地涉及一种图像扫描装置以及在该图像扫描装置中的电路板，更具体地，涉及在电路板上设置和使用图像传感器、控制电路和存储器的图像扫描装置以及在该图像扫描装置中的电路板。
背景技术：
图像扫描装置是扫描诸如文件、图片、胶片等的原始图像并将原始图像转换成数字数据的装置。在这种情况下，数字数据显示在计算机的监视器上，或者通过打印机来打印以被产生为输出图像。图像扫描装置的示例包括扫描仪、复印机、传真机、通过一个装置综合地实现以上几种装置的功能的多功能外围设备(MFP)等。
更具体地，图像扫描装置使用诸如互补金属氧化物(CMOS)图像传感器(CIS)或者电荷耦合器件(CCD)的器件来扫描原始图像，并且使用扫描信号来操作数据以形成与原始图像相同的图像。
然而，传统的图像扫描装置通过导线或柔性扁平电缆(FFC)将由图像传感器扫描的图像信号传输到控制电路。如果图像扫描装置使用导线或者FFC，则阻抗根据物理距离而变化。此外，导线或FFC起到天线的作用并因此产生辐射噪声，诸如电磁干扰(EMI)等。发明内容
本总的发明构思提供一种图像扫描装置以及在该图像扫描装置中的电路板，该图像扫描装置在电路板上设置并使用图像传感器、控制电路和存储器。
本总的发明构思的附加示范实施方式将在随后的描述中部分地阐述，并将部分地由该描述而变得显然，或者可以通过实践本总的发明构思而习知。
本总的发明构思的上述和/或其他的特征及应用可以通过一种图像扫描装置实现，该图像扫描装置包括发光器，用于辐照光到原始图像上；图像传感器，由从原始图像反射的光来扫描原始图像的图像信息；图像处理器，对于由图像传感器扫描的信号执行图像处理；以及存储器，用于存储即将被图像处理的数据，其中图像传感器、图像处理器和存储器设置在一个电路板上。
图像传感器、图像处理器和存储器可以设置在电路板的上表面上。
图像传感器可以设置在电路板的上表面上，图像处理器和存储器可以设置在电路板的下表面上。
图像传感器可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)和电荷耦合器件(CXD)中的至少一个。
图像扫描装置还可以包括模拟前端(AFE)电路，该模拟前端电路用于将由图像传感器扫描的信号转换为数字信号并将数字信号提供到图像处理器。
图像扫描装置还可以包括通信接口单元，该通信接口单元用于数字地输出由图像处理器处理的数据。
图像扫描装置还可以包括发光二极管(LED)驱动集成电路(IC)，该发光二极管驱动集成电路用于控制供应到发光器的电力并且设置在电路板上。
图像扫描装置还可以包括用于使原始图像经过图像传感器的马达和用于控制供应到马达的电力的马达驱动IC，其中马达驱动IC设置在电路板上。
本总的发明构思的上述和/或其他的特征及应用还可以通过一种在图像扫描装置中的电路板来实现，该电路板包括传感器电路，用于扫描原始图像的图像信息；图像处理器电路，对于由传感器电路扫描的信号执行图像处理；以及存储器电路，用于存储即将被图像处理的数据，其中构成图像处理器电路和存储器电路的部件固定在电路板的表面上。
构成传感器电路的部件与构成图像处理器电路和存储器电路的部件可以设置在电路板的不同表面上。
传感器电路可以包括CIS和CXD中的至少一个。
存储器电路可以包括快闪存储器和动态随机存取存储器(DRAM)。
电路板还可以包括AFE电路，该AFE电路用于将由传感器电路扫描的信号转换成数字信号并将数字信号提供到图像处理器电路。
构成传感器电路和AFE电路的部件可以设置在电路板的表面上。
电路板还可以包括通信电路，该通信电路用于数字地输出由图像处理器电路处理的数据。
电路板还可以包括用于控制供应到发光器的电力的LED驱动IC和用于控制供应到马达的电力的马达驱动ic，其中构成LED驱动IC、马达驱动IC、图像处理器电路和存储器电路的部件固定在电路板的表面上。
在另一特征中，电路板包括有图像形成装置的接收原始图像的扫描器，该电路板包括第一表面，具有形成在其上的导电信号迹线(signal trace)；图像处理器，设置在第一表面上并且具有连接到信号迹线的输出以向其输出时钟信号；以及图像传感器，具有连接到信号迹线以接收时钟信号的输入并且基于时钟信号扫描原始图像的图像信息。
通过以下结合附图对示范实施方式的描述，本总的发明构思的这些和/或其他的示范实施方式将变得明显并更易于理解，附图中
图1是示出根据示范实施方式的图像扫描装置的结构的方框图2A是根据本总的构思的示范实施方式的扫描器的透视图2B是根据示范实施方式的图2A的扫描器的方框图3是示出根据示范实施方式的图像扫描装置的电路板的示意图4A是示出根据另一示范实施方式的图像扫描装置中的电路板的上表面的示意图4B是示出根据另一示范实施方式的图像扫描装置中的电路板的下表面的示意图4C是示出根据另一示范实施方式的图像扫描装置中的电路板的上表面的示意图4D是示出根据另一示范实施方式的图像扫描装置中的电路板的下表面的示意图5(a)和5(b)是示出根据柔性扁平电缆(FFC)屏蔽条件传输的时钟信号的图形；以及
图6(a)和6(b)是示出根据FFC屏蔽条件的阈值电平的保持时间的图形。
具体实施方式
现在将详细参照本总的发明构思的实施方式，其示例在附图中示出，其中相似的附图标记始终指代相似的元件。下面通过参照附图描述实施方式从而解释本总的发明构 )思ο
图1是示出根据示范实施方式的图像扫描装置100的结构的方框图。这里，图像扫描装置100可以是扫描仪、复印机、传真机、通过一装置综合地实现以上几种装置的功能的多功能外围设备(MFP)、和/或3维(3D)扫描仪。
参照图1，图像扫描装置100包括但不限于通信接口单元110、用户接口单元120、 存储单元130、马达140、发光器150、扫描器160和控制器170。
通信接口单元110可以用于将图像扫描装置100连接到外部设备。例如，图像扫描装置100可以连接到终端设备(未示出)，诸如个人计算机(PC)、笔记本PC、个人数字助理(PDA)、数字摄像机等，并将由图像扫描装置100扫描的图像传输到终端设备。此外，通信接口单元110可以通过局域网(LAN)、互联网和/或通用串行总线(USB)端口连接到终端设备。
用户接口单元120接收扫描命令。扫描命令可以例如由用户启动。用户接口单元 120包括多个功能键(未示出)，用户能够通过多个功能键来设定和/或选择由图像扫描装置100支持的各种功能。用户接口单元120还可以包括显示器(未示出)以显示由图像扫描装置100提供的各种信息。用户接口单元120可以实现为像触摸板等一样同时实现输入和输出的控制面板，和/或可以实现为在其中集成了鼠标和监视器的装置。扫描命令可以通过用户接口单元120接收和/或可以通过通信接口单元110从终端设备来接收。
存储单元130存储扫描的图像。更具体地，存储单元130存储由扫描器160扫描的图像，这在后文更详细地描述。存储单元130可以实现为图像扫描装置100的内部存储介质和/或外部存储介质。外部存储介质可以包括，但不限于，包括USB存储器的可移动磁盘、连接到主机的存储介质、通过网络连接的网络服务器等。在至少一个示范实施方式中， 存储单元130被描述为安装在扫描器160外部的元件；然而，应理解，存储单元130可以是安装在扫描器160内部的元件。
马达140使得原始图像经过扫描器160。更具体地，如果扫描命令从用户经过用户接口单元120和/或通信接口单元110输入，则马达140移动原始图像或移动扫描器160 以使原始图像经过扫描器160。
发光器150辐照光到原始图像上。更具体地，发光器150辐照根据驱动集成电路 (IC)沈0的发光二极管(LED)的工作脉冲(即，驱动信号)预设的光量，这将在后文描述。 这里，使用脉冲宽度调制(PWM)方法开启/关闭发光器150，从而辐照必要量的光到原始图像上。发光器150可以实现为诸如发光二极管(LED)、有源矩阵有机发光二极管(AMOLED) 等的光源。LED在本示范实施方式中用作光源，但是冷阴极荧光灯(CCFL)也可以用作光源。
扫描器160扫描原始图像。更具体地，扫描器160包括内部图像传感器161、传感器接触单元162和透镜单元(未示出)，该透镜单元接收从原始图像反射的光并将光聚焦在内部图像传感器161上。传感器160还从聚焦在内部图像传感器上的光来扫描原始图像的图像信息。后文将参照图2至图4来描述扫描器160的具体结构和操作。
控制器170控制图像扫描装置100的元件。更具体地，如果扫描命令(或复印命令)通过通信接口单元110或用户接口单元120输入，则控制器170控制马达140以使原始图像经过扫描器160。控制器170还控制发光器150和扫描器160，以在原始图像经过扫描器160时辐照光到原始图像上并扫描辐照的光。
在图1中，马达140和发光器150被描述为与扫描器160分开安装的元件。然而， 应理解，马达140和发光器150可以被包括在扫描器160中。
现在将参照图2A和图2B描述扫描器160的详细结构和功能。
图2A和图2B是示出图1的扫描器160的图形。更具体地，图2A是示出扫描器 160的外形的透视图，图2B是示出图2A的扫描器160的侧面的方框图。
参照图2B，扫描器160包括图像传感器161、传感器接触单元162、图像处理器163 和存储器164。然而，除了图像传感器161、图像处理器163和存储器164之外，扫描器160 还可以包括其他元件。
图像传感器161设置在电路板168上并且从原始图像反射的光来扫描原始图像的图像信息。图像传感器161可以实现为互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS) 或电荷耦合器件(CXD)。传感器接触单元162包括设置在电路板168上的导电接触165以及诸如导线166的导电元件，该导电元件具有连接到图像传感器161的一端和连接到接触 165的相反端。接触165与存储器164和图像处理器163电通信以在其间通信数据，如后文更详细地论述。
图像处理器163对于扫描的信号执行图像处理。更具体地，图像处理器163设置在电路板168上并使用通过图像传感器161接收的信号来形成扫描的图像。
图像处理器163还与接触165电通信以控制图像传感器161的操作。更具体地， 如果原始图像被图像传感器检测到，例如如果原始图像位于图像传感器161上，则图像处理器163控制图像传感器161以执行扫描操作。图像处理器163还控制马达140和发光器 150。后文将参照图3描述图像处理器163的控制马达140和发光器150的操作。
存储器164还与接触165电通信，并且存储即将被图像处理的数据。更具体地， 存储器164可以包括第一存储单元和第二存储单元，第一存储单元存储对于由图像处理器 163执行的处理图像必要的程序，第二存储单元存储由图像传感器161扫描的信号和/或由图像处理器163处理的数据。存储器164的第一存储单元可以包括快闪存储器，存储器 164的第二存储单元可以包括但不限于动态随机存取存储器(DRAM)、非易失性存储器和固态驱动(SSD)存储器。
如上所述的图像传感器161、图像处理器163、存储器164和接触165可以设置在电路板168上，如图2B所示。
如上所述，根据本示范实施方式的图像扫描装置100在电路板168上实现图像传感器161、图像处理器163、存储器164和接触165，使得其每个可以经由例如形成在电路板 168上的导电信号迹线(signal trace) 169而彼此电通信。信号迹线169可以使用例如蚀刻工艺形成，使得整个信号迹线169形成为与电路板168在一起。因此，可以代替用于将图像传感器161和图像处理器163彼此连接的元件，诸如导线或柔性扁平电缆(FFC)。由于去除了诸如导线或FFC的元件，所以即使以高速扫描图像，时钟信号、与图像扫描有关的信号等也可以稳定地通信。此外，可以去除由导线或FFC产生的诸如电磁干扰(EMI)等的辐射噪声。
现在将参照图3描述根据本示范实施方式的图像扫描装置100中的电路板200的详细结构。
图3是示出根据示范实施方式的图像扫描装置中的电路板200的图形。
电路板200是其上安装有构成图像传感器161、图像处理器163和存储器164的部件的印刷电路板(PCB)。这里，电路板200可以是仅在其一侧上包括导电层的单侧PCBjn 图3所示。现在将描述实现为单侧PCB的电路板200的示范实施方式，后文将参照4描述实现为双侧PCB的电路板200的示范实施方式。
参照图3，电路板200包括传感器电路210、模拟前端(AFE)电路220、图像处理器电路230、存储器电路M0、驱动器模块M5以及通信电路270，驱动器模块245包括马达驱动集成电路(IC) 250和发光二极管(LED)驱动IC 2600
传感器电路210扫描原始图像的图像信息。更具体地，传感器电路210执行图2B 的传感器161的功能并包括感测元件观0，诸如CMOS CIS或CCD。传感器电路210的感测元件280 ( S卩，CMOS CIS或(XD)设置在电路板200的上表面上。
AFE电路220将由传感器电路210扫描的信号转换成数字信号。更具体地，感测元件观0 (即，CCD或数字CMOS CIS)将扫描的信号转换成数字信号并输出数字信号。将理解，如果感测元件280是CCD，则CCD将扫描的信号转换成模拟信号并且输出模拟信号。替换地，如果感测元件280是CMOS CIS,则CMOS CIS使用AFE电路220将扫描的信号转换成数字信号并将数字信号传输到图像处理器电路230。
图像处理器电路230关于扫描的信号执行图像处理。更具体地，图像处理器电路 230执行图2B的图像处理器163的功能。
图像处理器电路230还控制驱动器电路M5以产生分别控制马达140和发光器 150的驱动信号。更具体地，图像处理器电路230输出控制信号到马达驱动IC 250。基于该控制信号，马达驱动IC 250产生马达驱动信号，该马达驱动信号调整供应到马达140的电力。因此，可以控制被传感器电路210检测的原始图像的移动速度、位置等。
类似地，图像处理器电路230输出控制信号以控制发光器150。基于该控制信号， LED驱动IC 260产生发光器驱动信号，该发光器驱动信号调整供应到发光器150的电力。 因此，可以控制辐照到原始图像上的光量。
存储器电路240储存即将被图像处理的数据。更具体地，存储器电路240包括第一存储单元241和第二存储单元M2。在图4B示出的至少一个示范实施方式中，第一存储单元是快闪存储器M1，第二存储单元是DRAM 2420快闪存储器241存储对于图像处理器电路230执行处理图像所必需的一个或多个程序，DRAM 242存储由图像传感器电路210扫描的信号和/或由图像处理器电路230处理的数据。
马达驱动IC 250控制供应到马达140的电力。更具体地，在图像处理器电路230 的控制下，马达驱动IC 250控制供应到马达140的电力，从而控制在图像传感器电路210上的原始图像的运动速度、位置等。
LED驱动IC 260控制供应到发光器150的电力。更具体地，在图像处理器电路230 的控制下，LED驱动IC 260采用脉冲宽度调制(PWM)方法控制发光器150的光量。
通信电路270数字地输出由图像处理器电路230处理的数据。更具体地，通信电路270可以包括，但不限于，将图像处理器电路230连接到安装在外面的控制器170或连接到外部设备的连接器，诸如USB连接器。
如图3所示，在根据至少一个示范实施方式的图像扫描装置中的电路板200将构成图像传感器电路210、图像处理器电路230和存储器电路MO的部件固定在其上表面上。 电路板200使用PCB图案将这些部件彼此连接以稳定地提供时钟信号和与图像扫描相关的信号到每个部件。例如，图像处理器电路和存储器电路可以固定在电路板的表面上。在另一示例中，LED驱动IC、马达驱动IC、图像处理器电路和存储器电路可以固定在电路板的表面上。因此，如果电路板200实现为单侧板，则进一步降低了图像扫描装置的制造成本。
图4A和图4B是示出在根据另一示范实施方式的图像扫描装置中的电路板200’ 的图形。更具体地，图4A和图4B涉及如以上参照图2A和2B所述的构成图像传感器161、 图像处理器163和存储器164的部件设置在双侧PCB上的示范实施方式。
参照图4A和图4B，电路板200’包括传感器电路210、AFE电路220、图像处理器电路230、存储器电路M0、驱动模块M5、通信电路270以及CXD观0，驱动模块245包括马达驱动IC 250和LED驱动IC 260
更具体地，传感器电路210、AFE电路220、通信电路270和CCD 280设置在电路板 200，的上表面上，图像处理器电路230、存储器电路MO以及包括马达驱动IC 250和LED 驱动IC 260的驱动模块245设置在电路板200’的下表面上。AFE电路220与设置在电路板200’的上表面上的传感器电路210和设置在电路板200’的下表面上的图像处理器电路 230电通信。AFE电路220接收由感测电路210扫描的模拟扫描信号，并将模拟扫描信号转换为数字扫描信号。然后，数字扫描信号从AFE电路220输出到图像处理器电路230。因此，基于由设置在上表面上的传感器电路210所产生的扫描信号，图像处理器电路230可以产生控制信号以控制存储器电路MO以及包括马达驱动IC 250和LED驱动IC 260的驱动模块M5。
此外，电路板200’的下表面包括形成在其上的导电信号迹线169，如上所述。图像处理器电路230包括连接到信号迹线的输出，以向其输出时钟信号。存储器电路240与信号迹线电通信以存储即将被图像处理的图像数据。此外，驱动模块包括连接到信号迹线的输入以从图像处理器接收控制信号。因此，即使以高速扫描图像，时钟信号、与图像扫描相关的信号等也可以稳定地使用和通信。此外，可以去除由导线或FFC产生的诸如电磁干扰 (EMI)等的辐射噪声。
如图4A和图4B所示，除了占据上表面的相对宽的区域的传感器电路210之外，电路板200’可以在其下表面上形成电路。因此，电路板200’的尺寸比图3的电路板200的尺寸减小得更多。
在至少一个示范实施方式中，传感器电路210、AFE电路220、通信电路270和CXD 280设置在图4A和图4B中的电路板200，的上表面上。然而，除了传感器电路210之外的其他元件可以设置在电路板200 ’的下表面上，或者所有电路元件可以如图3所示设置在电路板200’的上表面上。
如参照图2至图4所述，与扫描器160相应的元件实现在一个电路板上。然而，如图1所示的元件可以一起设置在一个电路板上。
参照图4C 和图 4D，图 4A-4B 中示出的 CCD 280 用 CMOS CIS 280，代替，CMOS CIS 观0’输出数字扫描信号而不是模拟扫描信号，如上所述。此外，由于CMOS CIS观0’直接输出数字扫描信号，所以AFE电路220被去除，CMOS CIS 280'与设置在电路板200’的下表面上的图像处理器电路230电通信。因此，图像处理器电路230直接从CMOS CIS观0’接收数字扫描信号，并如上所述地控制存储器电路对0、马达驱动IC 250和LED驱动IC 2600
图5(a)和图5(b)是示出根据FFC屏蔽条件所传输的时钟信号的波形的图形。更具体地，图5(a)是示出时钟信号的波形的图形，该时钟信号通过图像传感器161测量并且被传输到屏蔽的FFC电缆；图5(b)为示出时钟信号的波形的图形，该时钟信号通过图像传感器161测量并且被传输到未屏蔽的FFC电缆。
如果使用未屏蔽的FFC，稍微失真的时钟信号被传输到图像传感器，如图5(b)所示。然而，未屏蔽的FFC电缆作为天线工作，并因此产生电磁干扰(EMI)辐射噪声。
参照图5(a)，如果屏蔽的FFC用于降低EMI辐射噪声，则产生了具有比图5 (b)的未屏蔽时钟信号更加失真的信号的时钟信号，然后该时钟信号被传输到图像传感器。因此， 使用屏蔽的FCC电缆或未屏蔽的FCC电缆提供了不期望的结果，也就是在屏蔽的FCC电缆的情况下的EMI辐射噪声，或者在未屏蔽的FCC电缆的情况下的不可靠失真信号。
参照图6(a)和图6(b)，示出了根据FFC屏蔽条件的阈值电平的保持时间。如图所示，根据屏蔽条件，信号的可靠性随着信号的保持容限的减小而降低。因此，传统的图像扫描装置具有对于数据扫描易损坏的结构。
如上所述，如果传统的图像扫描装置以高速操作，则难以同时控制EMI辐射噪声和信号的失真。
然而，在根据本发明总的发明构思的至少一个示范实施方式的图像扫描装置以及在该图像扫描装置中的电路板中，图像传感器、图像处理器和存储器设置在一个电路板上。 此外，图像传感器、图像处理器和存储器采用PCB图案(例如，信号迹线169)来彼此连接。 因此，时钟信号和与图像扫描相关的信号被稳定地提供到图像传感器、图像处理器和存储器中的每个。
尽管已经示出并描述了本总的发明构思的不同示范实施方式，但是本领域技术人员将理解，可以在这些示范实施方式中进行改变而不脱离本总的发明构思的原理和精神， 本总的发明构思的范围在权利要求书及其等同物中限定。
本申请要求于2010年12月21日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请 No. 10-2010-0131737的优先权，其公开内容通过引用整体结合于此。
权利要求
1.一种图像扫描装置，包括 发光器，用于辐照光到原始图像上；图像传感器，由从所述原始图像反射的光来扫描所述原始图像的图像信息； 图像处理器，对于由所述图像传感器扫描的信号执行图像处理；和存储器，用于存储即将被图像处理的数据，其中，所述图像传感器、所述图像处理器和所述存储器设置在一个电路板上。
2.如权利要求1所述的图像扫描装置，其中所述图像传感器、所述图像处理器和所述存储器设置在所述电路板的上表面上。
3.如权利要求1所述的图像扫描装置，其中所述图像传感器设置在所述电路板的上表面上，所述图像处理器和所述存储器设置在所述电路板的下表面上。
4.如权利要求1所述的图像扫描装置，其中所述图像传感器是互补金属氧化物半导体图像传感器和电荷耦合器件中的至少一个。
5.如权利要求1所述的图像扫描装置，还包括模拟前端电路，该模拟前端电路用于将由所述图像传感器扫描的信号转换为数字信号并将该数字信号提供到所述图像处理器。
6.如权利要求1所述的图像扫描装置，还包括通信接口单元，该通信接口单元用于数字地输出由所述图像处理器处理的数据。
7.如权利要求1所述的图像扫描装置，还包括发光二极管驱动集成电路，该发光二极管驱动集成电路用于控制供应到所述发光器的电力并且设置在所述电路板上。
8.如权利要求1所述的图像扫描装置，还包括 马达，使所述原始图像经过所述图像传感器；和马达驱动集成电路，控制供应到所述马达的电力， 其中所述马达驱动集成电路设置在所述电路板上。
9.一种在图像扫描装置中的电路板，包括 传感器电路，用于扫描原始图像的图像信息；图像处理器电路，对于由所述传感器电路扫描的信号执行图像处理；和存储器电路，用于存储即将被图像处理的数据，其中所述图像处理器电路和所述存储器电路固定在所述电路板的表面上。
10.如权利要求9所述的电路板，其中构成所述传感器电路的部件与构成所述图像处理器电路和所述存储器电路的部件设置在所述电路板的不同表面上。
11.如权利要求9所述的电路板，其中所述传感器电路包括互补金属氧化物半导体图像传感器和电荷耦合器件中的至少一个。
12.如权利要求9所述的电路板，还包括模拟前端电路，该模拟前端电路用于将由所述传感器电路扫描的信号转换成数字信号并将该数字信号提供到所述图像处理器电路。
13.如权利要求9所述的电路板，其中所述传感器电路和所述模拟前端电路设置在所述电路板的表面上。
14.如权利要求9所述的电路板，还包括通信电路，该通信电路用于数字地输出由所述图像处理器电路处理的数据。
15.如权利要求9所述的电路板，还包括发光二极管驱动集成电路，用于控制供应到发光器的电力；和马达驱动集成电路，用于控制供应到所述马达的电力，其中所述发光二极管驱动集成电路、所述马达驱动集成电路、所述图像处理器电路和所述存储器电路固定在所述电路板的表面上。
全文摘要
本发明提供一种图像扫描装置以及在图像扫描装置中的电路板。该图像扫描装置包括发光器，辐照光到原始图像上；图像传感器，由从原始图像反射的光来扫描原始图像的图像信息；图像处理器，对于由图像传感器扫描的信号执行图像处理；以及存储器，存储即将被图像处理的数据。图像传感器、图像处理器和存储器可以设置在图像扫描装置中的一个电路板上。
文档编号H04N1/00GK102547046SQ20111026527
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月8日 优先权日2010年12月21日
发明者孙景显, 玄皓日 申请人:三星电子株式会社