CN100418344C - 具有双面扫描功能的影像撷取装置及应用该装置的方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有双面扫描功能的影像撷取装置及应用该装置的方法,用以扫描待扫描文件。第一影像传感器是用以感测待扫描文件第一面资料的第一光讯号,并将所产生对应第一模拟信号的讯号电荷以单位量分散输出。第二影像传感器是用以感测待扫描文件第二面资料的第二光讯号,并将所产生对应第二模拟信号的讯号电荷以单位量分散输出。特殊应用集成电路依据影像传感器的曝光时间与讯号电荷的移位输出时间来控制第一影像传感器及第二影像传感器的曝光时序。多任务器对单位量的第一模拟信号或第二模拟信号交互选择,并经由模拟数字转换器的转换,特殊应用集成电路将第一数字信号及第二数字信号依序以单位量交互输出。
Description
技术领域
本发明涉及一种影像撷取装置及应用该装置的方法,尤其涉及一种具有双面扫描功能的影像撷取装置。
技术背景
随着扫描仪的日新月异,使用者对扫描影像的质量的要求也随之提高。近年来更由于扫描技术的成熟及高速传输接口的兴起,让扫描仪深入了影像工作及家庭使用者,普及的程度较过去几年大为提高。扫描仪的主要功能是进行影像撷取,将纸本文件的内容藉由扫描的方式转换成电子文件,以方便使用者传播、整理或保存。扫描仪的发展除了朝增加分辨率方面以提高扫描质量之外,随着自动馈纸技术及双面影像撷取技术的引入与发展,在扫描速度的提升上也不断的研发创新。
请参照图1,绘示传统上具有双面扫描功能的扫描仪的系统方块图。传统上具有双面扫描功能的扫描仪是采用两套扫描模块,分别配置于透光平板的上下两侧,以同时对于放置在透光平板上的文件进行双面扫描(One Pass Duplex Scanning)动作。如图1所示,第一套扫描模块是配置于透光平板下侧且装设于扫描仪本体100中,用以扫描文件的第一面资料,包括:第一影像传感器112、第一模拟数字转换器(A/D converter)114及第一内存116。第二套扫描模块配置于透光平板上侧且装设于自动走纸装置(AutomaticDocument Feeder,ADF)200中,用以扫描文件的第二面资料,包括:第二影像传感器212、第二模拟数字转换器214及第二内存216。
当进行影像撷取时,自动走纸装置200带动该待扫描文件通过扫描仪本体100内的第一影像传感器112及自动走纸装置200的第二影像传感器212之间,使得第一影像传感器112及第二影像传感器212可同时感测到待扫描文件的双面资料。第一影像传感器112及第二影像传感器212感测对应第一面资料及第二面资料所产生的模拟信号分别经由第一模拟数字转换器114及第二模拟数字转换器214转换成为可数字化处理的数字信号。
现有资料输出方式是由特殊应用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit,ASIC)102先处理第一面资料的数字信号,并通过总线104将处理完的第一面资料的数字信号传送给计算机系统106。在此过程中,第二模拟数字转换器214所转换的第二面资料的数字信号是先暂存在第二内存216;等到第一面数据处理完,再对暂存在第二内存216的第二面资料的数字信号进行处理。如此,在两套扫描模块中,用以暂存扫描资料的内存必然要达到能储存一页以上的资料量,不但扫描速度未能增加,反而致使成本提高。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的就是提供一种具有双面扫描功能的影像撷取装置,可经由影像传感器的曝光时序控制及分布式传输资料的方法来减少电子组件的个数,进而降低成本。
根据本发明的目的,提出一种具有双面扫描功能的影像撷取装置,用以扫描待扫描文件,该待扫描文件包括第一面资料及第二面资料,影像撷取装置包括:第一影像传感器、第二影像传感器、多任务器、模拟数字转换器、特殊应用集成电路及内存。第一影像传感器是用以感测第一面资料的由数个单位量构成的第一光讯号的一单位量,得到对应第一光讯号的单位量的第一讯号电荷,第一讯号电荷依序地从第一影像传感器移位输出,并产生相对应的第一模拟信号。第二影像传感器是用以感测第二面资料的由数个单位量构成的第二光讯号的一单位量,得到对应第一光讯号的单位量的第一讯号电荷,第一讯号电荷依序地从第一影像传感器移位输出,并产生相对应的第二模拟信号。多任务器用以交互选择单位量的第一模拟信号或第二模拟信号。模拟数字转换器将选定的单位量的第一模拟信号转换为单位量的第一数字信号,或将选定的单位量的第二模拟信号转换为单位量的第二数字信号。特殊应用集成电路依据第一影像传感器、第二影像传感器的曝光时间与第一讯号电荷、第二讯号电荷的移位输出时间来控制第一影像传感器及第二影像传感器的曝光时序,并使得第一数字信号及第二数字信号依序以单位量交互输出。内存是用以暂存第一数字信号或第二数字信号。
附图简要说明
图1是传统上具有双面扫描功能的扫描仪的系统方块图;
图2是依照本发明一种具有双面扫描功能的影像撷取装置的系统方块图;
图3是影像传感器的动作方式示意图;
图4A是依照本发明第一实施例的具有双面扫描功能的影像撷取装置的曝光时序控制的示意图;
图4B是依照本发明第二实施例的具有双面扫描功能的影像撷取装置的曝光时序控制的示意图;和
图4C是依照本发明第三实施例的具有双面扫描功能的影像撷取装置的曝光时序控制的示意图。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂,下文特举一较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下。
具体实施方式
请参照图2,其绘示依照本发明一种具有双面扫描功能的影像撷取装置的系统方块图。如图2所示,具有双面扫描功能的影像撷取装置包括:第一影像传感器312、第二影像传感器412、多任务器310、模拟数字转换器314、特殊应用集成电路302及内存316。第一影像传感器312是装设于扫描仪本体300中,而第二影像传感器312是装设于自动走纸装置(Automatic Document Feeder,ADF)400中。当进行影像撷取时,自动走纸装置400带动待扫描文件通过扫描仪本体300内的第一影像传感器312及自动走纸装置400内的第二影像传感器412,使得第一影像传感器312及第二影像传感器412可感测到待扫描文件的双面资料。第一影像传感器312感测第一面资料的第一光讯号,并将所产生的第一模拟信号以单位量分散输出;第二影像传感器412感测第二面资料的第二光讯号,并将所产生的第二模拟信号以单位量分散输出。
本发明是采分布式输出资料,由特殊应用集成电路302对第一影像传感器312及第二影像传感器412进行曝光时序控制。所谓分布式输出是指将第一影像传感器312及第二影像传感器412所撷取到的模拟信号以每单位量交互输出,而输出的单位量可以扫描线(line)为单位。多任务器310是用以交互选择传输单位量的第一模拟信号或第二模拟信号至模拟数字转换器314,再由模拟数字转换器314将接收的单位量的第一模拟信号转换为单位量的第一数字信号,或将接收的单位量的第二模拟信号转换为单位量的第二数字信号。特殊应用集成电路302是控制第一影像传感器312及第二影像传感器412的曝光时序,并使得第一数字信号及第二数字信号依序以单位量交互输出。最后,再利用总线304将处理完毕的数字信号馈入计算机系统306。而内存316是用以暂存第一数字信号或第二数字信号,是作为资料缓冲区(buffer)之用,如总线304的传输速度大于或等于光讯号转换为模拟讯号并传输至模拟数字转换器314的速度,则甚至可以不需内存来作暂存或资料缓冲区。和现有的资料输出方式相比,本发明的分布式输出是先由特殊应用集成电路302对第一影像传感器312及第二影像传感器412进行曝光时序控制,让第一面资料及第二面资料的模拟讯号依序以单位量交互输出,因而不需于同时撷取双面资料后提供暂存一页以上的资料量的内存。因此本发明可相对地减少甚至不需要对于暂存扫描资料的内存容量配置,同时不需使用两个模拟数字转换器,成本可以大幅降低。
请参照图3,其所绘示是影像传感器的动作方式示意图。影像传感器是用以接收光讯号并感测光讯号的大小,以产生相对应该光讯号的模拟信号;图3是以电荷耦合组件(Charge-CoupledDevice,CCD)感测装置作为本发明的影像传感器,其动作方式如下述。CCD感测装置502主要包括有光感测组件(photo sensor)组506、移位闸(shift gate)508以及CCD移位缓存器(shiftregi ster)510。以供作2400dpi(dots per inch)分辨率使用的CCD感测装置502为例说明。若CCD感测装置502可用以感测8英时(inches)宽的文件,则其光感测组件组506包括有2400×8=19200个光感测组件,图中仅显示出8个,例如是光感测组件D1~D8,用以将所感测的光讯号转换成讯号电荷。光感测组件可为感光二极管(photo diode)。移位闸508是用以控制讯号电荷的传送。当光感测组件的曝光时间完成之后,移位闸508将会被导通,以使讯号电荷得以转移至CCD移位缓存器510。CCD移位缓存器510可为双相位(two phases)CCD移位缓存器510,用以感测8英时宽文件的2400dpiCCD移位缓存器510是包括有38400个CCD组件,图中仅显示出16个,例如是光感测组件D1~D8所对应的CCD组件E1~E8与E1’~E8’,其是交错配置,且分别由相位讯号F1与F2所控制。然后,藉由相位讯号F1与F2的控制,储存于CCD组件中的讯号电荷将循序地(sequentially)输出(shift out)。其中,图3仅以19200个光感测组件中的8个光感测组件D1~D8为例做说明,其是可分别产生讯号电荷S1~S8,讯号电荷S1~S8是可转移至CCD组件E1~E8。控制电路504是用以将控制CCD移位缓存器510所输出的讯号电荷S依序地储存于电容C中以得到模拟的输出讯号。
为了让第一影像传感器312及第二影像传感器412所对应的第一面资料及第二面资料的模拟讯号依序以单位量交互输出,本发明针对第一影像传感器312及第二影像传感器412进行曝光时序控制;控制的方式是依照光感测组件的曝光时间与讯号电荷的移位输出时间两者的关系而定。
请参照图4A,绘示依照本发明第一实施例的具有双面扫描功能的影像撷取装置的曝光时序控制的示意图。第一实施例的影像撷取装置,其感测组件的曝光时间(t0)等于两倍的讯号电荷的移位输出时间(s0),亦即t0=2s0。当进行影像撷取时,第一光机A0及第二光机B0内的第一影像传感器312及第二影像传感器412分别以单位量感测待扫描文件的双面资料,并由特殊应用集成电路302对第一影像传感器312及第二影像传感器412进行曝光时序控制,使得第一面资料及第二面资料的模拟讯号能依序以单位量交互输出。首先,第一影像传感器312于T0=0开始先对第一面资料的1st单位量的第一光讯号进行曝光,第二影像传感器412接着于T0=s0对第二面资料的1st单位量的第二光讯号开始曝光。当T0=t0时,第一影像传感器312完成1st单位量的第一光讯号的曝光,并开始将1st单位量的第一讯号电荷A01移位输出,且继续对第一面资料的2nd单位量的第一光讯号进行曝光。当T0=t0+s0时,第一影像传感器312完成1st单位量的第一讯号电荷A01的移位输出,此时,第二影像传感器412恰完成1st单位量的第二光讯号的曝光,于是第二影像传感器412紧接着将1st单位量的第二讯号电荷B01移位输出,且继续对第二面资料的2nd单位量的第二光讯号进行曝光。当T0=2t0时,第二影像传感器412完成1st单位量的第二讯号电荷B01的移位输出,且第一面资料的2nd单位量的第一光讯号恰完成曝光动作,于是第一影像传感器312紧接着将2nd单位量的第一讯号电荷A12移位输出,且继续进行下一单位量光讯号的曝光。
在第一实施例中,影像撷取装置的感测组件的曝光时间(t0)等于两倍的讯号电荷的移位输出时间(s0),所以一单位量的光讯号的曝光时间恰可移位输出两单位量的讯号电荷。在此情况下,第一影像传感器312及第二影像传感器412分别持续地对单位量的第一光讯号及第二光讯号进行曝光,且能够让单位量的第一讯号电荷及第二讯号电荷不间断地依序交互输出而不需暂存于内存中。
请参照图4B,绘示依照本发明第二实施例的具有双面扫描功能的影像撷取装置的曝光时序控制的示意图。第二实施例的影像撷取装置,其感测组件的曝光时间(t1)大于两倍的讯号电荷的移位输出时间(s1),亦即t1>2s1。当进行影像撷取时,第一光机A1及第二光机B1内的第一影像传感器312及第二影像传感器412分别以单位量感测待扫描文件的双面资料,并由特殊应用集成电路302对第一影像传感器312及第二影像传感器412进行曝光时序控制,使得第一面资料及第二面资料的模拟讯号能依序以单位量交互输出。首先,第一影像传感器312于T1=0开始先对第一面资料的1st单位量的第一光讯号进行曝光,第二影像传感器412接着于T1=s1对第二面资料的1st单位量的第二光讯号开始曝光。当T1=t1时,第一影像传感312完成1st单位量的第一光讯号的曝光,并开始将1st单位量的第一讯号电荷A11移位输出,且继续对第一面资料的2nd单位量的第一光讯号进行曝光。当T1=t1+s1时,第一影像传感器312完成1st单位量的第一讯号电荷A11的移位输出,此时,第二影像传感器412恰完成1st单位量的第二光讯号的曝光,于是第二影像传感器412紧接着将1st单位量的第二讯号电荷B11移位输出,且继续对第二面资料的2nd单位量的第二光讯号进行曝光。当T1=t1+2s1时,第二影像传感器412完成1st单位量的第二讯号电荷B11的移位输出,然而第一面资料的2nd单位量的第一光讯号及第二面资料的2nd单位量的第二光讯号都尚未完成曝光动作,因此,在T1=[t1+2s1,2t1]的间并无任何讯号电荷移位输出。直到T1=2t1,第一影像传感器312完成第一面资料的2nd单位量的第一光讯号的曝光,才开始将2nd单位量的第一讯号电荷A12移位输出,且继续进行下一单位量光讯号的曝光。
在第二实施例中,影像撷取装置的感测组件的曝光时间(t1)大于两倍的讯号电荷的移位输出时间(s1),所以一单位量的光讯号的曝光时间足以移位输出两单位量的讯号电荷。在此情况下,第一影像传感器312及第二影像传感器412分别持续地对单位量的第一光讯号及第二光讯号进行曝光,并于T1=[nt1,nt1+s1]之间将nth单位量的第一讯号电荷A1n移位输出,在T1=[nt1+s1,nt1+2s1]的间将nth单位量的第二讯号电荷B1n移位输出,而在T1=[nt1+2s1,(n+1)t1]之间并无任何讯号电荷移位输出,亦即需等待t1-2s1的时间才能将(n+1)th单位量的第一讯号电荷A1(n+1)移位输出。
请参照图4C,绘示依照本发明第三较佳实施例的具有双面扫描功能的影像撷取装置的曝光时序控制的示意图。第三较佳实施例的影像撷取装置,其感测组件的曝光时间(t2)小于两倍的讯号电荷的移位输出时间(s2),亦即t2<2s2。当进行影像撷取时,第一光机A2及第二光机B2内的第一影像传感器312及第二影像传感器412分别以单位量感测待扫描文件的双面资料,并由特殊应用集成电路302对第一影像传感器312及第二影像传感器412进行曝光时序控制,使得第一面资料及第二面资料的模拟讯号能依序以单位量交互输出。首先,第一影像传感器312于T2=0开始先对第一面资料的1st单位量的第一光讯号进行曝光,第二影像传感器412接着于T2=s2对第二面资料的1st单位量的第二光讯号开始曝光。当T2=t2时,第一影像传感器312完成1st单位量的第一光讯号的曝光,并开始将1st单位量的第一讯号电荷A21移位输出。为了让单位量的第一讯号电荷及第二讯号电荷依序交互输出,第一影像传感器312并未立刻接续下一单位量光讯号的曝光,而是在等待2s2-t2的时间后,于T2=2s2再继续对第一面资料的2nd单位量的第一光讯号进行曝光。当T2=t2+s2时,第一影像传感器312完成1st单位量的第一讯号电荷A21的移位输出,此时,第二影像传感器412恰完成1st单位量的第二光讯号的曝光,于是第二影像传感器412紧接着将1st单位量的第二讯号电荷B21移位输出。同样地,第二影像传感器412并未立刻接续下一单位量光讯号的曝光,而是在等待2s2-t2的时间后,于T2=3s2再继续对第二面资料的2nd单位量的第二光讯号进行曝光,使得单位量的第一讯号电荷及第二讯号电荷能不间断地依序交互输出。当T2=t2+2s2时,第二影像传感器412完成1st单位量的第二讯号电荷B21的移位输出。此时,第一面资料的2nd单位量的第一光讯号恰完成曝光动作,于是第一影像传感器312紧接着将2nd单位量的第一讯号电荷A22移位输出。
在第三较佳实施例中,影像撷取装置的感测组件的曝光时间(t2)小于两倍的讯号电荷的移位输出时间(s2),所以一单位量的光讯号的曝光时间无法将两单位量的讯号电荷移位输出。在此情况下,通过特殊应用集成电路302对第一影像传感器312及第二影像传感器412进行曝光时序控制,分别于T2=[t2+(m-1)s2,(m+1)s2]之间及T2=[t2+ms2,(m+2)s2]之间暂停进行曝光,如此能够让单位量的第一讯号电荷及第二讯号电荷不间断地依序交互输出,且不需暂存于内存中。亦即,第一影像传感器312在T2=t2+(m-1)s2完成mth单位量的第一光讯号的曝光,经由2s2-t2的等待时间后,于T2=(m+1)s2再继续对第一面资料的(m+1)th单位量的第一光讯号进行曝光。同样地,第二影像传感器412在T2=t2+ms2完成mth单位量的第二光讯号的曝光,经由2s2-t2的等待时间后,于T2=(m+2)s2再继续对第二面资料的(m+1)th单位量的第二光讯号进行曝光。
ASIC的曝光时序控制方式,可藉由一电子快门(photo shutteror electric shutter or clear gate)512装置来控制影像传感器的曝光开始时间。如图3所示,该电子快门512的原理即为在光感测组件D1~D8上再装设相位讯号F1与F2。当还未开始曝光时,相位讯号为一正电压,使光感测组件无法累积电荷;在曝光开始时,相位讯号为-负电压,光感测组件开始累积电荷。或者是未开始曝光时,该电子快门512被控制为接地状态,使光感测组件无法累积电荷,在曝光开始时,电子快门转为不接地状态,光感测组件开始累积电荷。此外,若在图3中的光感测组件D1~D8的另一侧加装一类似移位匣的组件512,连接于控制电路504,亦可执行上述的曝光时序控制。
由于光感测组件朝向体积小的设计,使得曝光面积变小,且为了达到所需的曝光效果,必须使曝光时间增加。尤其,对于高分辨率扫描仪而言,曝光时间长才是让扫描速度无法突破的原因所在,而曝光时间的长短尚与灯管亮度、光感测组件的感光度及系统需求有关,惟传统上采用两套扫描装置并无法改善高分辨率扫描仪的曝光时间长的状况,仅徒增成本而不会提高扫描速度。
本发明上述实施例所揭露的具有双面扫描功能的影像撷取装置可通过对影像传感器进行曝光时序控制及采用分布式传输资料,让第一面资料及第二面资料依序以单位量交互输出第一数字信号及第二数字信号,因而不需另配置用以暂存扫描资料的内存,同时不需使用两个模拟数字转换器。尤其,在第一实施例或第二实施例中,光讯号的曝光时间(t)等于或大于两倍的讯号电荷的移位输出时间(s),能够在完全不影响扫描速度的情况下,减少电子组件的配置,进而降低成本。
综上所述,虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何熟习此技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰,因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的范围为准。
图式标号说明
100、300:扫描仪本体
102、302:特殊应用集成电路
104、304:总线
106、306:计算机系统
112、312:第一影像传感器
114:第一模拟数字转换器
116:第一内存
200、400:自动走纸装置
212、412:第二影像传感器
214:第二模拟数字转换器
216:第二内存
310:多任务器
314:模拟数字转换器
316:内存
512:电子快门
Claims (16)
1. 一种具有双面扫描功能的影像撷取装置,用以扫描一待扫描文件,所述待扫描文件包括一第一面资料及一第二面资料,其特征在于,所述影像撷取装置包括:
一第一影像传感器,用以对所述第一面资料的由数个单位量构成的第一光讯号的一单位量进行曝光,得到对应所述第一光讯号的所述单位量的一第一讯号电荷,所述第一讯号电荷依序地从所述第一影像传感器移位输出,产生相对应的一第一模拟信号;
一第二影像传感器,用以对所述第二面资料的由数个单位量构成的第二光讯号的一单位量进行曝光,得到对应所述第二光讯号的所述单位量的一第二讯号电荷,所述第二讯号电荷依序地从第二影像传感器移位输出,产生相对应的一第二模拟信号;
一多任务器,用以交互选择所述第一模拟信号或所述第二模拟信号;
一模拟数字转换器,用以将选定的所述第一模拟信号转换为一第一数字信号,或将选定的所述第二模拟信号转换为一第二数字信号;以及
一特殊应用集成电路,用以依据所述第一影像传感器、第二影像传感器的曝光时间与所述第一讯号电荷、第二讯号电荷的移位输出时间来控制所述第一影像传感器及所述第二影像传感器的曝光时序,并使得所述第一数字信号及所述第二数字信号依序交互输出。
2. 如权利要求1所述的影像撷取装置,其特征在于,所述曝光时间等于两倍的所述移位输出时间。
3. 如权利要求2所述的影像撷取装置,其特征在于,所述第一影像传感器及所述第二影像传感器分别持续地对所述第一光讯号及所述第二光讯号以所述单位量进行曝光,直至所述第一面资料与所述第二面资料被撷取完毕。
4. 如权利要求1所述的影像撷取装置,其特征在于,所述曝光时间大于两倍的所述移位输出时间。
5. 如权利要求4所述的影像撷取装置,其特征在于,所述第一影像传感器及所述第二影像传感器分别持续地对所述第一光讯号及所述第二光讯号以所述单位量进行曝光,直至所述第一面资料与所述第二面资料被撷取完毕。
6. 如权利要求1所述的影像撷取装置,其特征在于,所述曝光时间小于两倍的所述移位输出时间。
7. 如权利要求6所述的影像撷取装置,其特征在于,所述第一影像传感器及所述第二影像传感器分别间隔地对所述单位量的所述第一光讯号及所述第二光讯号以所述单位量进行曝光。
8. 如权利要求1所述的影像撷取装置,其特征在于,所述单位量是为一扫描线。
9. 如权利要求1所述的影像撷取装置,其特征在于,所述第一影像传感器是装设于一扫描仪本体。
10. 如权利要求1所述的影像撷取装置,其特征在于,所述第二影像传感器是装设于一自动走纸装置。
11. 如权利要求1所述的影像撷取装置,其特征在于,所述第一影像传感器及所述第二影像传感器皆是为电荷耦合组件感测装置。
12. 一种利用曝光时序控制的影像撷取方法,用以双面扫描一待扫描文件的一第一面资料及一第二面资料,其特征在于,所述方法包括:
依据一曝光时间与一移位输出时间,分别对所述第一面资料的由数个单位量构成的第一光讯号的一单位量进行曝光及所述第二面资料的由数个单位量构成的第二光讯号的一单位量进行曝光;
将所述单位量的第一光讯号及所述单位量的第二光讯号分别转换成一第一讯号电荷及一第二讯号电荷;
将所述第一讯号电荷及所述第二讯号电荷分别转换成一第一模拟讯号及一第二模拟讯号,所述移位输出时间系为移位输出所述第一讯号电荷、所述第二讯号电荷的时间;
依序交互将所述第一模拟讯号及所述第二模拟讯号转换为对应的一第一数字信号及一第二数字信号;及
依据所述曝光时间与所述第一讯号电荷、第二讯号电荷的移位输出时间来控制曝光时序,从而依序交互输出所述第一数字信号及所述第二数字信号。
13. 如权利要求12所述的影像撷取方法,其特征在于,所述单位量是为一扫描线。
14. 如权利要求12所述的影像撷取方法,其特征在于,所述曝光时间等于两倍的所述移位输出时间。
15. 如权利要求12所述的影像撷取方法,其特征在于,所述曝光时间大于两倍的所述移位输出时间。
16. 如权利要求12所述的影像撷取方法,其特征在于,所述曝光时间小于两倍的所述移位输出时间。
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