[發(fā)明專利]彩色圖象傳感器中光檢測(cè)器的改進(jìn)排列

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00101979.1
• 申請(qǐng)日: 2000-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN1264826A
• 公開（公告）日: 2000-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯籣忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 矽感微訊公司
• 主分類號(hào): G01J3/28
• 分類號(hào): G01J3/28;G01J3/51
• 代理公司: 上海華東專利事務(wù)所
• 代理人: 肖劍南

本發(fā)明通常涉及圖象傳感系統(tǒng)，具體涉及在彩色圖象傳感器中光檢測(cè)器的改進(jìn)排列，以使其中存儲(chǔ)緩沖器的數(shù)目減至最少，從而降低圖象傳感器的成本。

有許多應(yīng)用場(chǎng)合需要采用圖象掃描系統(tǒng)來將掃描物體轉(zhuǎn)換成一種電子格式，以便可以隨后進(jìn)行分析、打印、分送和歸檔。電子格式通常是掃描物體的一幅圖象。圖象掃描系統(tǒng)的一個(gè)典型的例子就是掃描儀，而掃描物體就是一本書或一篇文章中的一張紙。通過掃描儀，這張紙的一幅電子的或數(shù)字的圖象便產(chǎn)生了。

圖象掃描系統(tǒng)一般包含一傳感組件，用以將目標(biāo)光學(xué)地轉(zhuǎn)換成一幅圖象。在傳感組件中，用以將目標(biāo)光學(xué)地轉(zhuǎn)換成一幅圖象的關(guān)鍵元件是圖象傳感器。圖象傳感器包括一個(gè)光檢測(cè)器陣列，這些光檢測(cè)器能對(duì)照射到圖象傳感器上的光發(fā)生響應(yīng)。每一個(gè)光檢測(cè)器都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)代表了從目標(biāo)反射的光的強(qiáng)度的電子(電荷)信號(hào)。對(duì)來自各光檢測(cè)器的電子信號(hào)進(jìn)行讀出，然后通過一模擬量到數(shù)字量的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化，以產(chǎn)生目標(biāo)的數(shù)字信號(hào)或圖象。

圖象掃描系統(tǒng)中所用的圖象傳感器之一是一種線性傳感器，它包含三排光檢測(cè)器，其上分別疊置以與每一個(gè)光檢測(cè)器對(duì)正配齊的具有選擇性透光的濾光片。圖1A示出了一個(gè)示例性的線性圖象傳感器100，它包含三排光檢測(cè)器102，104，106。每一排前面均置有一種對(duì)某一特定的光譜區(qū)敏感的透光的濾光片。例如，在排號(hào)102，104和106中所有的光檢測(cè)器上均分別疊置了紅色、綠色和藍(lán)色的濾光片。因而，當(dāng)圖象傳感器100中的各光檢測(cè)器暴露于一個(gè)由白色照明光源所照亮的掃描物體時(shí)，圖象傳感器100會(huì)同時(shí)產(chǎn)生三個(gè)電子信號(hào)。

與圖象傳感器100有關(guān)的值得注意的問題之一是需要一些輔助的存儲(chǔ)緩沖器和處理裝置來重新組裝電子信號(hào)，以精確再現(xiàn)每一個(gè)對(duì)正配齊的圖象象素。參見圖1B，示出了一個(gè)簡(jiǎn)化的成像模型，其中，掃描物體110通過透鏡114由彩色圖象傳感器112形成圖象。彩色圖象傳感器112與圖象傳感器100相似，具有三排光檢測(cè)器。圖中所示的光徑表明，三排光檢測(cè)器由于在各排之間的物理間隔，它們?cè)谖锢砩喜]有對(duì)正配齊于掃描物體110中的一條掃描線。換言之，三排光檢測(cè)器看起來不是在掃描物體110中的同一條掃描線，這就是一個(gè)典型的對(duì)正配齊問題。在兩排光檢測(cè)器之間的間隔必須保留，以供讀出電路從毗連的一排中的光檢測(cè)器讀出電子信號(hào)。最后，必須要將來自各排的光檢測(cè)器的一個(gè)電子信號(hào)陣列貯存起來。這個(gè)陣列的大小正比于兩排光檢測(cè)器之間的間隔距離D。如果假定距離D為100μm(微米)，而光檢測(cè)器的高度d＝10μm，且電子信號(hào)為8畢特的數(shù)據(jù)精度，則對(duì)于一個(gè)彩色象素的存儲(chǔ)容量估計(jì)為：

8(3D)/d＝240畢特；

實(shí)際上，將一個(gè)彩色圖象傳感器設(shè)計(jì)為用于掃描規(guī)則的8×11英寸的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的紙張并不少見，因而，如果圖象傳感器的分辨率為600dpi(每英寸600點(diǎn))的話，這種傳感器一排就要包含600×8＝4800個(gè)光檢測(cè)器。換句話說，就是必須有一種容量為240×4800＝1.152Megabits(兆畢特)的存儲(chǔ)緩沖器來重新組裝這些電子信號(hào)，以產(chǎn)生對(duì)正配齊的彩色象素信號(hào)。此外，為了保持一個(gè)合理的掃描速度，通常要求存儲(chǔ)緩沖器具有高的性能。從而給圖象傳感器添加了可觀的成本。

盡管在縮短間隔距離方面存在著許多限制，但一直有人不斷努力來使上述間隔的距離減至最小。減小兩排光檢測(cè)器之間的間隔距離的方法之一是減小各光檢測(cè)器的尺寸，以使三排中每一排的相應(yīng)的各探測(cè)器能相對(duì)更靠近些。可是光檢測(cè)器尺寸的顯著減小會(huì)帶來圖象靈敏度的問題。

不論用什么方法來減小由于各排光檢測(cè)器之間存在的物理間隔所造成的對(duì)正配齊的問題，用圖1A所示的光檢測(cè)器的現(xiàn)有排列都不能消除用輔助的存儲(chǔ)緩沖器來重新組裝電子信號(hào)的要求。因而，非常需要一種彩色圖象傳感器，它只需要最小量的存儲(chǔ)緩沖器和處理裝置就能輸出一種令人滿意類型的優(yōu)質(zhì)的彩色圖象信號(hào)。隨著在這種彩色圖象傳感器中存儲(chǔ)緩沖器的減少，這種彩色圖象傳感器的成本便能夠顯著地降低。

本發(fā)明充分考慮了上述各個(gè)問題和需要，并且特別適合于掃描儀、傳真機(jī)和光拷貝機(jī)中所用的圖象傳感器。由于下面所述的特征和優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明很適合用于便攜式和平板型掃描裝置中的圖象傳感器。本發(fā)明的諸多優(yōu)點(diǎn)和好處之一是顯著地減少了對(duì)存儲(chǔ)緩沖器的需要。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)緩沖器被減少至最小數(shù)量。本發(fā)明諸多優(yōu)點(diǎn)和好處之二是當(dāng)掃描目標(biāo)是黑白色時(shí)，具有雙倍的分辨率這一固有的特色。