CN102193657A

CN102193657A - 感测装置

Info

Publication number: CN102193657A
Application number: CN2010101288770A
Authority: CN
Inventors: 陈世煌
Original assignee: Silicon Optronics Inc
Current assignee: Silicon Optronics Inc
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2030-03-04
Also published as: CN102193657B

Abstract

本发明公开了一种感测装置，用以在多个连续的感测期间下操作，其包括一红色发光源、一绿色发光源、一蓝色发光源、以及驱动单元。驱动单元不同时地驱动红色发光源、绿色光源、以及蓝色发光源以分别发射一红色光、一绿色光、及一蓝色光至目标物。在每一感测期间中，驱动单元驱动绿色发光源两次、驱动红色发光源一次、且驱动蓝色发光源一次。本发明产生的信号可具有贝尔图数据格式。

Description

感测装置

技术领域

本发明涉及一种感测装置，特别是涉及一种感测装置，其依特定顺序触发三原色光源发光，并通过具有两个存储列的暂存器来存储感测三原色所获得的信号，以使得由该暂存器读出的信号具有贝尔图(Bayer Pattern)数据格式。

背景技术

现有的线性感测装置是在连续的感测期间中操作，以感测目标物的图像。以往的技术是在每一感测期间中，感测装置的驱动单元驱动红色光源、绿色光源、以及蓝色光源各一次，以分别发射红色光、绿色光、及蓝色光至目标物。感测装置的感测单元根据目标物被照射红色光、绿色光、及蓝色光而反射的光线来产生多个红色信号、多个绿色信号、以及多个蓝色信号。

一般的图像处理芯片大多数图像传感器皆采用一种叫做贝尔图(Bayerpattern)的数据格式。所谓贝尔图的数据格式是指数据分成两个连续的群组，其中一群组是多个红色信号与多个绿色信号交错配置，而另一群组是多个绿色信号与多个蓝色信号交错配置。因此当上述线性感测装置应用于数字图像处理设备时，后端的读出单元则接收到来自感测装置的多个红色信号、多个绿色信号、以及多个蓝色信号后，且需通过复杂程序来安排红色信号、绿色信号、以及蓝色信号的配置顺序，以使得信号配置符合贝尔图数据格式。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种感测装置，用以在多个连续的感测期间下操作，其包括一红色发光源、一绿色发光源、一蓝色发光源、以及驱动单元。驱动单元不同时地驱动红色发光源、绿色光源、以及蓝色发光源以分别发射一红色光、一绿色光、及一蓝色光至目标物。在每一感测期间中，驱动单元驱动绿色发光源两次、驱动红色发光源一次、且驱动蓝色发光源一次。

在一些实施例中，在每一感测期间，驱动单元依序地驱动红色发光源一次、驱动绿色发光源两次、且驱动蓝色发光源一次。

本发明的感测装置更包括感测单元及具有两存储列的暂存器。感测单元根据目标物被红色光、绿色光、及蓝色光照射而反射的光线来产生多个红色信号、多个第一绿色信号、多个第二绿色信号、以及多个蓝色信号。暂存器是用以存储所述多个红色信号、所述多个第一绿色信号、所述多个第二绿色信号、以及所述多个蓝色信号或是所述多个红色信号、所述多个第一绿色信号、所述多个第二绿色信号、以及所述多个蓝色信号的衍生信号。通过控制暂存器的写入与读取顺序，使得自暂存器读出的信号具有贝尔图(BayerPattern)数据格式。

附图说明

图1表示根据本发明实施例的感测装置；

图2表示根据本发明一实施例的三色光源的发光状态、信号传输状态、以及相关的信号时序图；

图3表示图1的感测装置中读出单元的一实施例；

图4表示根据本发明另一实施例的三色光源的发光状态、信号传输状态、以及相关的信号时序图；

图5表示根据本发明又一实施例的三色光源的发光状态、信号传输状态、以及相关的信号时序图；以及

图6表示图1的感测装置中读出单元的另一实施例。

【主要附图标记说明】

图1：

1～感测装置； 10～导光板；

11～柱状镜头； 12～感测单元；

13～驱动单元； 14～读出单元；

15～目标物； 120₁-120_N～感测单元；

RL～红色光源； GL～绿色光源；

BL～蓝色光源； AR1-ARn～红色信号；

AG11-AG1n～第一绿色信号；

AG21-AG2n～第二绿色信号；

AB1-ABn～蓝色信号；

SR、SG、SB～驱动信号；

图2：

LED_R～红色光源的发光状态；

LED_G1、LED_G2～绿色光源的发光状态；

LED_B～蓝色光源的发光状态；

SIG～由感测单元至读出单元的信号传输状态；

TD1、TD2～感测期间；FS～触发信号；

P_R1、P_G11、P_G21、P_B1、P_R2、P_G12、P_G22、P_B2～触发信号的脉冲；

Vout_R～红色信号输出至读出单元的期间；

Vout_G1～第一绿色信号输出至读出单元的期间；

Vout_G2～第二绿色信号输出至读出单元的期间；

Vout_B～蓝色信号输出至读出单元的期间；

Vsync～读出信号；P1、P2～读出信号的脉冲；

ST1、ST2、ST3～存储期间；

图3：

30～模拟数字转换器；31～暂存器；

310～第一存储列；311～第二存储列；

DR1-DRn～数字红色信号；

DG11-DG1n～第一数字绿色信号；

DG21-DG2n～第二数字绿色信号；

DB1-DBn～数字蓝色信号；

图6

60～暂存器；61～模拟数字转换器；

610～第一存储列；611～第二存储列。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、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。

图1表示根据本发明实施例的感测装置。参阅图1，感测装置1包括红色光源RL、绿色光源GL、蓝色光源BL、导光板10、柱状镜头11、感测单元12、驱动单元13、以及读出单元14。感测单元12具有多个感测单元120₁-120_N。驱动单元13分别通过驱动信号SR、SG、以及SB来驱动红色光源RL、绿色光源GL、及蓝色光源BL。当感测装置1对一目标物进行影响感测时，感测装置1在多个连续的感测期间下操作。在每一感测期间中，驱动单元13不同时地通过驱动信号SR、SG、以及SB来驱动红色光源RL、绿色光源GL、及蓝色光源BL以分别通过导光板10发射红色光、绿色光、及蓝色光至目标物15。而感测单元12则根据目标物15被照射红色光、绿色光、及蓝色光而产生对应的信号。

根据本发明实施例，在每一感测期间中，驱动单元13不同时地驱动红色光源RL一次、绿色光源GL两次、及蓝色光源BL一次。然而，驱动单元13驱动红色光源RL、绿色光源GL、及蓝色光源BL的顺序依系统需求来决定，且驱动单元13不以连续两次驱动绿色光源GL为限。根据图2的实施例，是以于每一感测期间中，驱动单元13依序地且不同时地驱动红色光源RL一次、绿色光源GL两次、及蓝色光源BL一次为例来说明，其中，驱动单元13是连续两次驱动绿色光源GL。在图2中，“LED_R”表示红色光源RL的发光状态，其中，斜线所标记的期间是红色光源RL被驱动单元13驱动以发射红色光的期间；“LED_G1”及“LED_G2”是表示绿色光源GL的发光状态，其中，LED_G1的斜线所标记的期间是在每一感测期间中绿色光源GL第一次被驱动单元13驱动以发射绿色光的期间，而LED_G2的斜线所标记的期间是在每一感测期间中绿色光源GL第二次被驱动单元13驱动以发射绿色光的期间；“LED_B”是表示蓝色光源BL的发光状态，其中，斜线所标记的期间是蓝色光源BL被驱动单元13驱动以发射蓝色光的期间。根据图2可得知，驱动单元13驱动红色光源RL、绿色光源GL、及蓝色光源BL的顺序为，先驱动红色光源RL一次，接着第一次驱动绿色光源GL，再来第二次驱动绿色光源GL，最后驱动蓝色光源BL一次。

参阅图1及图2，“SIG”表示由感测单元12至读出单元14的信号传输状态。以下将以在感测期间DT1内驱动单元13的操作为例来说明。在感测期间DT1中，当驱动单元13驱动红色光源RL发射红色光至目标物15时，目标物15会将红色光反射，且感测单元12的感测单元120₁-120_N则感测反射回的红色光，并由感测单元12产生多个红色信号AR1-ARn。感测单元12接着根据触发信号FS的脉冲P_R1来将红色信号AR1-ARn输出至读出单元14。在图2中，信号传输状态“SIG”中由Vout_R所标记的期间是表示感测单元12将红色信号AR1-ARn输出至读出单元14的期间。

在感测期间DT1中，在驱动单元13完成驱动红色光源RL后，驱动单元13第一次驱动绿色光源GL发射绿色光至目标物15。此时，目标物15会将绿色光反射，且感测单元12的感测单元120₁-120_N则感测反射回的绿色光，并由感测单元12产生多个第一绿色信号AG11-AG1n。感测单元12接着根据触发信号FS的脉冲P_G11来将第一绿色信号AG11-AG1n输出至读出单元14。在图2中，信号传输状态“SIG”中由Vout_G1所标记的期间是表示感测单元12将驱动单元13第一次驱动绿色光源GL所产生的第一绿色信号AG11-AG1n输出至读出单元14的期间。

在感测期间DT1中，在驱动单元13完成第一次驱动绿色光源GL后，驱动单元13第二次驱动绿色光源GL发射绿色光至目标物15。此时，目标物15会将绿色光反射，且感测单元12的感测单元120₁-120_N则感测反射回的绿色光，并由感测单元12产生多个第二绿色信号AG21-AG2n。感测单元12接着根据触发信号FS的脉冲P_G21来将第二绿色信号AG21-AG2n输出至读出单元14。在图2中，信号传输状态“SIG”中由Vout_G2所标记的期间是表示感测单元12将驱动单元13第二次驱动绿色光源GL所产生的第二绿色信号AG21-AG2n输出至读出单元14的期间。

接着，在感测期间DT1中，在驱动单元13完成第二次驱动绿色光源GL后，驱动单元13驱动蓝色光源BL发射蓝色光至目标物15。此时，目标物15会将蓝色光反射，且感测单元12的感测单元120₁-120_N则感测反射回的蓝色光，并由感测单元12产生多个蓝色信号AB1-ABn。感测单元12接着根据触发信号FS的脉冲P_B1来将蓝色信号AB1-ABn输出至读出单元14。在图2中，信号传输状态“SIG”中由Vout_B所标记的期间是表示感测单元12将蓝色信号AB1-ABn输出至读出单元14的期间。

参阅图3，读出单元14包括模拟数字转换器30以及暂存器31，其中，暂存器31具有第一存储列310以及第二存储列311。同时参阅图1及图3，模拟数字转换器30将来自检测单元12的红色信号AR1-ARn、第一绿色信号AG11-AG1n、第二绿色信号AG21-AG2n、以及蓝色信号AB1-ABn分别转换为数字格式，以分别产生多个数字红色信号DR1-DRn、多个第一数字绿色信号DG11-DG1n、多个第二数字绿色信号DG21-DG2n、以及多个数字蓝色信号DB1-DBn。

参阅图2，在介于触发信号FS的脉冲P_R1与P_G21之间的第一存储期间内ST1，检测单元12依序地输出红色信号AR1-ARn及第一绿色信号AG11-AG1n。因此，在第一存储期间内ST1，对应红色信号AR1-ARn的数字红色信号DR1-DRn被存储至第一存储列310，而对应第一绿色信号AG11-AG1n的第一数字绿色信号DG11-DG1n被存储至第二存储列311。之后，在介于触发信号FS的脉冲P_G21与脉冲P_R2间的第二存储期间ST2内，暂存器31依据读出信号Vsync的脉冲P1而将数字红色信号DR1-DRn与第一数字绿色信号DG11-DG1n输出。换句话说，在第二存储期间ST2内，数字红色信号DR1-DRn与第一数字绿色信号DG11-DG1n依据脉冲P1而自暂存器31读出。在此实施例中，数字红色信号DR1-DRn与第一数字绿色信号DG11-DG1n依特定顺序自暂存器31读出，使得输出数据格式为“DR1，DG11，DR2，DG12，......DRn，DG1n”，且其对应于感测期间TD的感测操作。

根据上述，在第二存储期间ST2内，数字红色信号DR1-DRn与第一绿色信号AG11-AG1n依据脉冲P1而自暂存器31读出。同时，在第二存储期间ST2内，检测单元12依序地输出第二绿色信号AG21-AG2n及蓝色信号AB1-ABn，且对应第二数字绿色信号DG21-DG2n被存储至第一存储列310，而对应的数字蓝色信号DB1-DBn被存储至第二存储列311。之后，在介于触发信号FS的下一脉冲P_R与F_G2之间的第三存储期间ST3内，暂存器31依据读出信号Vsync的脉冲P2而将第二数字绿色信号DG21-DG2n与数字蓝色信号DB1-DBn输出。换句话说，在第三存储期间ST3内，第二数字绿色信号DG21-DG2n与数字蓝色信号DB1-DBn依据脉冲P2而自暂存器31读出。在此实施例中，第二数字绿色信号DG21-DG2n与数字蓝色信号DB1-DBn依特定顺序自暂存器31读出，使得输出数据格式为“DG21，DB1，DG22，DB2，......DG2n，DBn”，且其对应于感测期间TD的感测操作。

因此，根据上述方式，会产生对应于每一感测期间的输出数据DR1，DG11，DR2，DG12，......DRn，DG1n”与“DG21，DB1，DG22，DB2，......DG2n，DBn”。通过感测单元12在多个的感测期间的感测操作，自暂存器31读出的多个交错的输出数据“DR1，DG11，DR2，DG12，......DRn，DG1n”与“DG21，DB1，DG22，DB2，......DG2n，DBn”则具有贝尔图(Bayer pattern)的数据格式。

在本发明的实施例中，数字红色信号DR1-DRn与第二数字绿色信号DG21-DG2n存入至与读出自第一存储列310的方式与顺序，以及第一数字绿色信号DG11-DG1n与数字蓝色信号DB1-DBn存入至与读出自第二存储列311的方式与顺序可依据设计者或系统需求来决定。只要是能使得在第二存储期间ST2内，自暂存器31读出的数字红色信号DR1-DRn与第一数字绿色信号DG11-DG1n能具有数据格式“DR1，DG11，DR2，DG12，......DRn，DG1n”，且能使得在第三存储期间ST3内，自暂存器31读出的第二数字绿色信号DG21-DG2n与数字蓝色信号DB1-DBn具有数据格式“DG21，DB1，DG22，DB2，......DG2n，DBn”的写入与读出方式和顺序，都能选择应用于本发明的暂存器31。例如，对于数字红色信号DR1-DRn与第一数字绿色信号DG11-DG1n的写入与读出，数字红色信号DR1-DRn依序写入至第一存储列310，且第一数字绿色信号DG11-DG1n依序写入至第二存储列311，此外，交错读取第一存储列310与第二存储列311使得读出的数据格式为“DR1，DG11，DR2，DG12，......DRn，DG1n”。

图2的实施例是以在每一感测期间内，驱动单元13先驱动红色光源RL一次，接着第一次驱动绿色光源GL，再来第二次驱动绿色光源GL，最后驱动蓝色光源BL一次为例。在其他实施例中，在每一感测期间内，驱动单元13可先第一次驱动绿色光源GL，接着驱动红色光源RL一次，再来第二次驱动绿色光源GL，最后驱动蓝色光源BL一次，如图4所示。感测单元12根据触发信号FS的脉冲P_G1来将第一绿色信号AG11-AG1n输出至读出单元14的模拟数字转换器30，且根据触发信号FS的脉冲P_R来将红色信号AR1-ARn输出至读出单元14的模拟数字转换器30。对应的第一数字绿色信号DG11-DG1n与数字红色信号DR1-DRn接着依据脉冲P1而依特定顺序自暂存器31读出，使得输出数据格式为“DG11，DR1，DG12，DR2，......DG1n，DRn，”。此外，感测单元12根据触发信号FS的脉冲P_G2来将第二绿色信号AG21-AG2n输出至读出单元14的模拟数字转换器30，且根据触发信号FS的脉冲P_B来将蓝色信号AB1-ABn输出至读出单元14的模拟数字转换器30。对应的第二数字绿色信号DG21-DG2n与数字蓝色信号DB1-DBn接着依据脉冲P2而依特定顺序自暂存器31读出，使得输出数据格式为“DG21，DB1，DG22，DB2，......DG2n，DBn”。通过感测单元12在多个的感测期间的感测操作，自暂存器31读出的多个交错的输出数据“DG11，DR1，DG12，DR2，......DG1n，DRn，”与“DG21，DB1，DG22，DB2，......DG2n，DBn”则具有贝尔图的数据格式。

在另一其他实施例中，驱动单元13可先第一次驱动绿色光源GL，接着驱动红色光源RL一次，再来驱动蓝色光源BL一次，最后第二次驱动绿色光源GL，如图5所示。感测单元12根据触发信号FS的脉冲P_G1来将第一绿色信号AG11-AG1n输出至读出单元14的模拟数字转换器30，且根据触发信号FS的脉冲P_R来将红色信号AR1-ARn输出至读出单元14的模拟数字转换器30。对应的第一数字绿色信号DG11-DG1n与数字红色信号DR1-DRn接着依据脉冲P1而依特定顺序自暂存器31读出，使得输出数据格式为“DG11，DR1，DG12，DR2，，......DG1n，DRn，”。此外，感测单元12根据触发信号FS的脉冲P_B来将蓝色信号AB1-ABn输出至读出单元14的模拟数字转换器30，且根据触发信号FS的脉冲P_G2来将第二绿色信号AG21-AG2n输出至读出单元14的模拟数字转换器30。对应的数字蓝色信号DB1-DBn与第二数字绿色信号DG21-DG2n接着依据脉冲P2而依特定顺序自暂存器31读出，使得输出数据格式为“DB1，DG21，DB2，DG22，......DBn，DG2n”。通过感测单元12在多个的感测期间的感测操作，自暂存器31读出的多个交错的输出数据“DG11，DR1，DG12，DR2，......DG1n，DRn”与“DB1，DG21，DB2，DG22，......DBn，DG2n”则具有贝尔图的数据格式。

在图3的实施例中，读出单元14先将来自检测单元12的红色信号AR1-ARn、第一绿色信号AG11-AG1n、第二绿色信号AG21-AG2n、以及蓝色信号AB1-ABn分别转换为数字格式，再存入暂存器31中对应的第一存储列310以及第二存储列311。在其他实施例中，读出单元14先将来自检测单元12的红色信号AR1-ARn、第一绿色信号AG11-AG1n、第二绿色信号AG21-AG2n、以及蓝色信号AB1-ABn存入一暂存器中，待之后自暂存器读出后再转换为数字格式。参阅图6，读出单元14包括暂存器60及模拟数字转换器61。与图3的暂存器31相同，暂存器60也包括第一存储列610与第二存储列611。暂存器60来自检测单元12的红色信号AR1-ARn、第一绿色信号AG11-AG1n、第二绿色信号AG21-AG2n、以及蓝色信号AB1-ABn存入至暂存器60中，待之后自暂存器60读出后再由模拟数字转换器61转换为数字格式。

在图6的实施例中，信号写入至暂存器60且自暂存器60读出信号的方式及时序与图2相同，而不同之处在于写入暂存器60的信号为模拟信号。因此，通过感测单元12在多个的感测期间的感测操作，自暂存器60读出的多个交错的输出数据“AR1，AG11，AR2，AG12，......ARn，AG1n”与“AG21，AB1，AG22，AB2，......AG2n，ABn”则具有贝尔图的数据格式。之后，经由模拟数字转换器61执行模拟数字转换后所获得的多个交错的输出数据“DR1，DG11，DR2，DG12，......DRn，DG1n”与输出数据“DG21，DB1，DG22，DB2，......DG2n，DBn”也具有贝尔图的数据格式。

本发明虽以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求的范围为准。

Claims

1.一种感测装置，用以在多个连续的感测期间下操作，包括：

一红色发光源；

一绿色发光源；

一蓝色发光源；以及

一驱动单元，用以不同时地驱动该红色发光源、该绿色光源、以及该蓝色发光源以分别发射一红色光、一绿色光、及一蓝色光至一目标物；

其中，在每一该感测期间中，该驱动单元驱动该绿色发光源两次、驱动该红色发光源一次、且驱动该蓝色发光源一次。

2.根据权利要求1所述的感测装置，更包括：

一感测单元，用以根据该目标物被照射该绿色光两次而反射的光线来分别产生多个第一绿色信号以及多个第二绿色信号、根据该标物被照射该红色光一次而反射的光线来产生多个红色信号、根据该目标物被照射该蓝色光一次而反射的光线来产生多个蓝色信号。

3.根据权利要求2所述的感测装置，更包括：

一模拟数字转换器，用以将所述多个第一绿色信号、所述多个第二绿色信号、所述多个红色信号、以及所述多个蓝色信号分别转换为多个第一数字绿色信号、多个第二数字绿色信号、多个数字红色信号、以及多个数字蓝色信号；以及

一暂存器，具有一第一存储列以及一第二存储列；

其中，在一第一存储期间，该第一存储列存储所述多个数字红色信号，且该第二存储列存储所述多个第一数字绿色信号；以及

其中，在一第二存储期间，该第一存储列存储所述多个第二数字绿色信号，且该第二存储列存储所述多个数字蓝色信号。

4.根据权利要求3所述的感测装置，

其中，在该第二存储期间，所述多个数字红色信号自该第一存储列读出，且所述多个第一数字绿色信号自该第二存储列读出；以及

其中，在一第三存储期间，所述多个第二数字绿色信号自该第一存储列读出，且所述多个数字蓝色信号自该第二存储列读出。

5.根据权利要求4所述的感测装置，其中，于该第二存储期间自该暂存器读出的所述多个数字红色信号及所述多个第一数字绿色信号与于该第三存储期间自该暂存器读出的所述多个数字蓝色信号及所述多个第二数字绿色信号具有贝尔图数据格式。

6.根据权利要求2所述的感测装置，更包括：

一暂存器，具有一第一存储列以及一第二存储列；

其中，在一第一存储期间，该第一存储列存储所述多个红色信号，且该第二存储列存储所述多个第一绿色信号；以及

其中，在一第二存储期间，该第一存储列存储所述多个第二绿色信号，且该第二存储列存储所述多个蓝色信号。

7.根据权利要求5所述的感测装置，

其中，在该第二存储期间，所述多个红色信号自该第一存储列读出，且所述多个第一绿色信号自该第二存储列读出；以及

其中，在一第三存储期间，所述多个第二绿色信号自该第一存储列读出，且所述多个蓝色信号自该第二存储列读出。

8.根据权利要求5所述的感测装置，更包括：

一模拟数字转换器，耦接该暂存器，用以将读出自该暂存器的信号转换为数字类型。

9.根据权利要求5所述的感测装置，其中，于该第二存储期间自该暂存器读出的所述多个数字红色信号及所述多个第一数字绿色信号与于该第三存储期间自该暂存器读出的所述多个数字蓝色信号及所述多个第二数字绿色信号具有贝尔图数据格式。

10.根据权利要求1所述的感测装置，其中，在每一该感测期间中，该驱动单元依序地驱动该红色发光源一次、驱动该绿色发光源两次、且驱动该蓝色发光源一次。

11.根据权利要求1所述的感测装置，其中，在每一该感测期间中，该驱动单元依序地第一次驱动该绿色发光源、驱动该红色发光源一次、第二次驱动该绿色发光源、且驱动该蓝色发光源一次。

12.根据权利要求1所述的感测装置，其中，在每一该感测期间中，该驱动单元依序地第一次驱动该绿色发光源、驱动该红色发光源一次、驱动该蓝色发光源一次、且第二次驱动该绿色发光源。