CN102724376A

CN102724376A - 一种多分辨率接触式图像传感器及其控制方法

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Publication number: CN102724376A
Application number: CN2012102107818A
Authority: CN
Inventors: 张文波; 戚务昌; 邓娟; 刘振翔
Original assignee: Weihai Hualing Opto Electronics Co Ltd
Current assignee: Weihai Hualing Opto Electronics Co Ltd
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2012-10-10

Abstract

本发明涉及一种接触式图像传感器，具体地说是一种能够实现多分辨率工作模式且通过一个控制端即可控制多个分辨率切换的多分辨率接触式图像传感器及其控制方法，包括起支撑作用的框体，设置在框体内的光学透镜，透镜的侧面设有线性结构的光源，透镜的上方设有透明板，透镜的下方设有线路板，线路板上设有光电转换芯片以及控制电路，其中光电转换芯片与控制电路相连接，光电转换芯片位于透镜的正下方，其特征在于光电转换芯片上设有n≥2个光电转换元件，控制电路内设有使n个光电转换元件按m种模式工作的分辨率控制电路，1≤m≤n，m为整数，本发明与现有技术相比，能够显著增加扫描分辨率的多样性，提高可控性，具有广泛的应用前景。

Description

一种多分辨率接触式图像传感器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种接触式图像传感器，具体地说是一种能够实现多分辨率工作模式且通过一个控制端即可控制多个分辨率切换的多分辨率接触式图像传感器及其控制方法。

背景技术

我们知道，在图像扫描及处理领域，两个关键的技术指标是扫描速度和扫描分辨率。而目前广泛应用于图像扫描及处理领域的接触式图像传感器的扫描速度与扫描分辨率成反比，即在追求高的扫描分辨率的同时，必须以牺牲扫描速度为代价，相反亦然。另外使用高分辨率扫描后还会得到巨大的图像文档，这个巨大的图像文档在传输给计算机或者其他图像处理器时会占用较长的传输和处理时间。

目前每一个接触式传感器应用领域都追求高分辨率与高速度，但是鉴于接触式图像传感器上述的特点，只能找到分辨率与扫描速度的平衡点，不能做到两者兼顾。

目前的市场情况是，某些接触式图像传感器应用领域，追求很高的扫描画质，故选择扫描分辨率高的，扫描速度比较低的接触式图像传感器，相反地，某些领域追求高的扫描速度，对画质要求较低，故选择扫描速度高的，扫描分辨率比较低的接触式图像传感器。而有些应用领域，对高画质和高扫描速度的追求是交替出现的，就会选择更高端的扫描分辨率可控的接触式图像传感器。根据上述市场需求，现有的接触式图像传感器从分辨率可控与否的角度可分为两类，一种是分辨率固定的，一种是分辨率可控的。

现有的这两类接触式传感器，大体上可以满足市场需求，但是，由于现有的分辨率可控的接触式图像传感器，可供选择的分辨率值较少，一般有两种分辨率可互相切换。且分辨率值覆盖范围较集中，如100DPI和200DPI互相转换，300DPI和600DPI转换。不能满足市场越来越高，越来越多样化的需求。

图1是现有分辨率固定的接触式图像传感器框图，其中每个光电转换芯片均把光信号转化为电信号，并把该电信号传送至电信号输出端。其他控制信号输入端，包括启动脉冲信号输入端，时钟脉冲信号输入端和参考电平信号输入端等，这些信号均由外部设备提供，这些信号的正确提供可以保证该接触式图像传感器进行正常的扫描。这类接触式图像传感器没有分辨率控制端口，分辨率由内部的分辨率控制电路决定，故分辨率是固定的，不能按照客户的用途调整，所以适用领域具有局限性。

图2是现有分辨率可控的接触式图像传感器框图，其中光电转换芯片、电信号输出端和其他控制信号输入端的作用和工作原理同图1 所以的接触式图像传感器，此不赘述。这类接触式图像传感器与图1中所述的接触式图像传感器不同点在于，有独立的分辨率控制端口，分辨率可由外部设备设定，故分辨率是可控的，可以按照客户的用途调整，所以适用领域较上一种接触式图像传感器更广，但是由于可选择的分辨率一般只有两种，所以还是不能满足市场需求。

例如金融行业使用的清分机，需要有点数，鉴伪，分版、挑损伤券以及挑选ATM用币等多种功能，每种功能对接触式图像传感器的分辨率及扫描速度的要求均有不同。现有的单一扫描分辨率和两种扫描分辨率可控的接触式传感器已经很难满足这种需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种不仅可以控制分辨率，且只有一个控制端，且可控分辨率为多种，可选择的分辨率范围十分广泛的多分辨率接触式图像传感器及其控制方法。

本发明可以通过如下措施达到：

一种多分辨率接触式图像传感器，包括起支撑作用的框体，设置在框体内的光学透镜，透镜的侧面设有线性结构的光源，透镜的上方设有透明板，透镜的下方设有线路板，线路板上设有光电转换芯片以及控制电路，其中光电转换芯片与控制电路相连接，光电转换芯片位于透镜的正下方，其特征在于光电转换芯片上设有n≥2个光电转换元件，控制电路内设有使n个光电转换元件按m种模式工作的分辨率控制电路，1≤m≤n，m为整数。

本发明中每个光电转换元件上都设有一个扫描分辨率控制信号端，n个光电转换元件的扫描分辨率控制信号端均接入控制电路内的分辨率控制电路。

本发明中所述的分辨率控制电路可以通过选择开关来实现，具体为每个光电转换元件分别对应一组选择开关，每个光电转换元件的扫描分辨率控制信号端和与其相对应的一组选择开关相连接，根据分辨率控制电路送来的不同控制信号，选择开关完成接通或者关断，进而实现对光电转换元件工作状态的控制。

本发明中所述光电转换元件设有感光视窗、参考基准电压信号端、启动脉冲信号输入端、时钟信号输入端、图像信号输出端，分别用于收集光信号，接收参考基准电压信号，接收启动脉冲电压信号，接收时钟信号，以及向外输出图像信号。

一种如上所述多分辨率接触式图像传感器的控制方法，其特征在于通过一个控制端，控制n个光电转换元件的工作状态，使n个光电转换元件按m种组合方式进行工作，完成m个分辨率工作模式的切换，其中每种工作模式下由光电转换元件组成的光电转换单元的数量各不相同，每组光电转换单元独立完成光信号的采集、光电信号的转换和电信号的输出，1≤m≤n，m∈整数。

本发明中所述的m个分辨率工作模式，每个工作模式下的光电转换单元的数量以倍数关系存在，由此实现分辨率数量的倍数关系。

本发明可以提供一种四分辨率接触式图像传感器的控制方法，即通过一个控制端，控制n个光电转换元件实现四分辨率工作模式，通过以下措施实现：

第一工作模式，通过一个控制端即分辨率控制电路，输入指令信号一，即高电平信号，使n个光电转换芯片按m=n组光电转换单元工作，此时每个光电转换元件独立完成光信号的采集、光电信号的转换和电信号的输出，此时传感器的电输出信号SIG的总像素点数为n；

第二工作模式，通过一个控制端即分辨率控制电路，输入指令信号二，即低电平信号，每个光电转换元件对应的一组信号选择开关将会调整为相应的导通状态， n个光电转换元件按m=n/2组光电转换单元工作，即相邻的两个光电转换元件完成光信号的采集、光电信号的转换和电信号的输出光电转换元件组成一个光电转换单元，完成一组光信号的采集、光电信号的转换和电信号的输出，此时传感器的电输出信号SIG的总像素点数为n/2；

第三工作模式，通过一个控制端即分辨率控制电路，输入指令信号三，即正触发脉冲信号SI，每个光电转换元件对应的一组信号选择开关将会调整为相应的导通状态，n个光电转换元件按m=n/3组光电转换单元工作，即相邻的三个光电转换元件组成一个光电转换单元，完成一组光信号的采集、光电信号的转换和电信号的输出，此时传感器的电输出信号SIG的总像素点数为n/3；

第四工作模式，通过一个控制端即分辨率控制电路，输入指令信号四，即负触发脉冲信号-SI，每个光电转换元件对应的一组信号选择开关将会调整为相应的导通状态，n个光电转换元件按m=n/6组光电转换单元工作，即相邻的六个光电转换元件组成一个光电转换单元，完成一组光信号的采集、光电信号的转换和电信号的输出，此时传感器的电输出信号SIG的总像素点数为n/6。

本发明中当分辨率控制电路接收到错误指令信号时，停止图像扫描。

如上所述，本发明可以通过一个控制端，实现对多个分辨率的工作模式的控制，与现有技术相比，能够显著增加扫描分辨率的多样性，提高可控性，具有广泛的应用前景。

附图说明：

附图1为现有技术中接触式图像传感器原理框图。

附图2为现有技术中接触式图像传感器的第二种原理框图。

附图3为本发明结构示意图。

附图4为实施例1在VDD信号控制下向外输出的电信号波形图。

附图5为实施例1在GND信号控制下向外输出的电信号波形图。

附图6为实施例1在SI信号控制下向外输出的电信号波形图。

附图7为实施例1在-SI信号控制下向外输出的电信号波形图。

附图8为实施例2在Mode1信号控制下向外输出的电信号波形图。

附图9为实施例2在Mode2信号控制下向外输出的电信号波形图。

附图10为实施例1和实施例2中各工作模式下选择开关的状态图。

附图11为实施例3工作模式下选择开关的状态图。

附图标记：光电转换芯片1、控制电路2、光电转换元件3、分辨率控制电路4。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的说明：

实施例1：

一种能根据指令的不同，在600DPI、300DPI、200DPI、100DPI四种分辨率选择相应的分辨率进行图像扫描的四分辨率接触式图像传感器：

本发明提出了一种多分辨率接触式图像传感器，其中如图3所示，线路板上设有光电转换芯片1以及控制电路2，其中光电转换芯片1与控制电路2相连接，光电转换芯片1上设有n≥2个光电转换元件3，控制电路2内设有使n个光电转换元件按m种模式工作的分辨率控制电路4，1≤m≤n，m为整数，本发明中每个光电转换元件3上都设有一个扫描分辨率控制信号端，n个光电转换元件3的扫描分辨率控制信号端分别接入控制电路2内的分辨率控制电路4，本发明中所述的分辨率控制电路4可以通过选择开关来实现，具体为每个光电转换元件3分别对应一组选择开关，每个光电转换元件3的扫描分辨率控制信号端和与其相对应的一组选择开关相连接，根据分辨率控制电路4送来的不同控制信号，选择开关完成接通或者关断，进而实现对光电转换元件3工作状态的控制，本发明中所述光电转换元件3设有感光视窗、参考基准电压信号端、启动脉冲信号输入端、时钟信号输入端、图像信号输出端，分别与控制电路2内的其他控制电路相连接，用于收集光信号，接收参考基准电压信号，接收启动脉冲电压信号，接收时钟信号，以及向外输出图像信号。

本发明还提出了一种如上所述多分辨率接触式图像传感器的控制方法，通过一个控制端，控制n个光电转换元件3的工作状态，使n个光电转换元件3按m种组合方式进行工作，完成m个分辨率工作模式的切换，其中每种工作模式下由光电转换元件3组成的光电转换单元的数量各不相同，每组光电转换单元独立完成光信号的采集、光电信号的转换和电信号的输出，1≤m≤n，m∈整数；本发明中所述的m个分辨率工作模式，每个工作模式下的光电转换单元的数量以倍数关系存在，由此实现分辨率数量的倍数关系。

本发明中光电转换元件由感光视窗和光电转换电路组成，感光视窗用于收集光信号，光电转换电路用于将收集的光信号转换成电信号，并将转换后的电信号向外部输出；其他控制电路经由信号线2提供接触式图像传感器工作需要的启动信号，时钟控制信号和参考电压基准信号等；分辨率控制电路涉及到每个光电转换元件，每个光电转换元件都设有一组选择开关，它们在分辨率控制信号的控制下在光电转换元件的电荷输出口和光电转换芯片的电信号输出线之间接通或者断开。当分辨率控制信号端接收到不同指令信号时，经由信号传输线3，将控制指令传递给选择开关，这些选择开关会相应的选择接通或者断开，接触式图像传感器就会依照控制指令选择的分辨率工作。本实施例的特征在于通过一个控制端控制四种分辨率，工作中，当分辨率控制单元的控制端接收到不同的指令信号时，该接触式图像传感器即切换到相应的分辨率模式进行扫描。

分辨率控制电路4由多组选择开关实现，n个光电转换元件分别对应一组选择开关，当分辨率控制电路4接收到的指令（CNT）信号为图4中所示的VDD信号，即高电平时，光电转换元件3对应的一组选择开关将会全部调整为导通状态，如图10所示，此时光电转换芯片1内每个光电转换元件3都作为独立的单元采集光信号和输出电信号，该接触式图像传感器的分辨率为600DPI，假定接触式图像传感器全部光电转换元件3数为n,则此时该传感器的电输出信号（SIG）的总像素点数为n，如图4所示；

当分辨率控制电路4接收到的指令信号为图5中所示的GND信号即低电平时，光电转换元件3对应的一组选择开关将会调整为部分导通状态1，如图10所示，此时光电转换芯片1内相邻的两个光电转换元件3合并为一个单元采集光信号和输出电信号，此时该接触式图像传感器的分辨率为300DPI，该扫描分辨率模式下接触式图像传感器的电输出信号（SIG）总像素点数为n/2，如图5所示；

当分辨率控制电路4接收到的指令信号为图6中所示的SI信号时，光电转换元件3对应的一组选择开关将会调整为部分导通状态2，如图10所示，此时光电转换芯片1表面相邻的三个光电转换元件合并为一个单元采集光信号和输出信号，此时该接触式图像传感器的分辨率为200DPI，该扫描分辨率模式下接触式图像传感器的电输出信号（SIG）总像素点数为n/3，如图6所示；

当控制端接收到的指令信号为图7中所示的-SI信号时，光电转换元件对应的一组选择开关将会调整为部分导通状态3，如图10所示，此时光电转换芯片内相邻的六个光电转换元件合并为一个单元采集光信号和输出电信号，此时该传感器的分辨率为100DPI，该扫描分辨率模式下接触式图像传感器的电输出信号（SIG）总像素点数为n/6，如图7所示；本发明中当分辨率控制电路4接受到错误指令信号时，停止图像扫描。

实施例2：

一种能根据指令的不同，在600DPI、300DPI、200DPI、100DPI、50DPI五种分辨率选择相应的分辨率进行图像扫描的五分辨率接触式图像传感器：

本实施例中，600DPI、300DPI、200DPI、100DPI模式工作原理同实施例1.此不赘述。此处只介绍50DPI工作模式工作原理。

当控制端接收到的指令信号为图8中所示的Mode1信号时，光电转

换元件对应的选择开关将会调整为部分导通状态4，选择开关的导通状态如附图10中部分导通状态4所示，此时光电转换芯片内相邻的十二个光电转换元件合并为一个光电转换单元采集光信号和输出电信号，此时该传感器的分辨率为50DPI，该扫描分辨率模式下接触式图像传感器的电输出信号（SIG）总像素点数为n/12，如图8所示。

实施例3：

一种能根据指令的不同，在1200DPI、600DPI、300DPI、200DPI、100DPI、50DPI六种分辨率选择相应的分辨率进行图像扫描的六分辨率接触式图像传感器：

本实施例中，由于光电转换元件的密度是实施例1中密度的两倍，当分辨率控制电路4接收到的指令（CNT）信号为图4中所示的VDD信号，即高电平时，光电转换元件3对应的选择开关将会全部调整为导通状态，此时光电转换芯片1内每个光电转换元件3都作为独立的光电转换单元采集光信号和输出电信号，该接触式图像传感器的分辨率为1200DPI，假定接触式图像传感器全部光电转换元件3的个数为n,则此时该传感器的电输出信号（SIG）的总像素点数为n，如图4所示；

当分辨率控制电路4接收到的指令信号为图5中所示的GND信号即低电平时，光电转换元件3对应的一组选择开关将会调整为部分导通状态1，如图11所示，此时光电转换芯片1内每相邻的两个光电转换元件3合并为一个光电转换单元采集光信号和输出电信号，此时该接触式图像传感器的分辨率为600DPI，该扫描分辨率模式下接触式图像传感器的电输出信号（SIG）总像素点数为n/2，如图5所示；

当分辨率控制电路4接收到的指令信号为图6中所示的SI信号时，光电转换元件3对应的一组选择开关将会调整为部分导通状态5，如图11所示，此时光电转换芯片1内每相邻的四个光电转换元件合并为一个光电转换单元采集光信号和输出信号，此时该接触式图像传感器的分辨率为300DPI，该扫描分辨率模式下接触式图像传感器的电输出信号（SIG）总像素点数为n/4，如图6所示；

当控制端接收到的指令信号为图7中所示的-SI信号时，光电转换元件对应的选择开关将会调整为部分导通状态3，如图11所示，此时光电转换芯片内每相邻的六个光电转换元件合并为一个光电转换单元采集光信号和输出电信号，此时该传感器的分辨率为200DPI，该扫描分辨率模式下接触式图像传感器的电输出信号（SIG）总像素点数为n/6，如图7所示。

当控制端接收到的指令信号为图8中所示的Mode1信号时，光电转换元件对应的一组选择开关将会调整为部分导通状态4，如图11所示，此时光电转换芯片内每相邻的十二个光电转换元件合并为一个光电转换单元采集光信号和输出电信号，此时该传感器的分辨率为100DPI，该扫描分辨率模式下接触式图像传感器的电输出信号（SIG）总像素点数为n/12，如图8所示。

当控制端接收到的指令信号为图9中所示的Mode2信号时，光电转换元件对应的一组选择开关将会调整为部分导通状态6，如图11所示，此时光电转换芯片内每相邻的二十四个光电转换元件合并为一个光电转换单元采集光信号和输出电信号，此时该传感器的分辨率为50DPI，该扫描分辨率模式下接触式图像传感器的电输出信号（SIG）总像素点数为n/24，如图9所示。

Claims

1.一种多分辨率接触式图像传感器，包括起支撑作用的框体，设置在框体内的光学透镜，透镜的侧面设有线性结构的光源，透镜的上方设有透明板，透镜的下方设有线路板，线路板上设有光电转换芯片以及控制电路，其中光电转换芯片与控制电路相连接，光电转换芯片位于透镜的正下方，其特征在于光电转换芯片上设有n≥2个光电转换元件，控制电路内设有使n个光电转换元件按m种模式工作的分辨率控制电路，1≤m≤n，m为整数。

2.根据权利要求1所述的一种多分辨率接触式图像传感器，其特征在于每个光电转换元件上都设有一个扫描分辨率控制信号端，n个光电转换元件的扫描分辨率控制信号端分别接入控制电路内的分辨率控制电路。

3.根据权利要求1所述的一种多分辨率接触式图像传感器，其特征在于所述的分辨率控制电路通过选择开关来实现，每个光电转换芯片分别对应一组选择开关，每个光电转换芯片的扫描分辨率控制信号端和与其相对应的一组选择开关相连接。

4.根据权利要求1所述的一种多分辨率接触式图像传感器，其特征在于所述光电转换芯片设有分别用于收集光信号，接收参考基准电压信号，接收启动脉冲电压信号，接收时钟信号，以及向外输出图像信号的感光视窗、参考基准电压信号端、启动脉冲信号输入端、时钟信号输入端、图像信号输出端。

5.一种如权利要求1至4中任意一项所述的多分辨率接触式图像传感器的控制方法，其特征在于通过一个控制端，控制n个光电转换元件的工作状态，使n个光电转换元件按m种组合方式进行工作，完成m个分辨率工作模式的切换，其中每种工作模式下由光电转换元件组成的光电转换单元的数量各不相同，每组光电转换单元独立完成光信号的采集、光电信号的转换和电信号的输出，1≤m≤n，m∈整数。

6.根据权利要求5所述的一种多分辨率接触式图像传感器的控制方法，其特征在于所述的m个分辨率工作模式，每个工作模式下的光电转换单元的数量以倍数关系存在，由此实现分辨率数量的倍数关系。

7.根据权利要求5所述的一种多分辨率接触式图像传感器的控制方法，其特征在于当通过一个控制端，控制n个光电转换元件实现四分辨率工作模式，通过以下措施实现：

第一工作模式，通过一个控制端即分辨率控制电路，输入指令信号一，即高电平信号，使n个光电转换元件按m=n组光电转换单元工作，此时每个光电转换元件独立完成光信号的采集、光电信号的转换和电信号的输出，此时传感器的电输出信号SIG的总像素点数为n；

第二工作模式，通过一个控制端即分辨率控制电路，输入指令信号二，即低电平信号，每个光电转换元件对应的一组信号选择开关将会调整为相应的导通状态，n个光电转换元件按m=n/2组光电转换单元工作，即相邻的两个光电转换元件组成一个光电转换单元，完成一组光信号的采集、光电信号的转换和电信号的输出，此时传感器的电输出信号SIG的总像素点数为n/2；

第三工作模式，通过一个控制端即分辨率控制电路，输入指令信号三，即正触发脉冲信号SI，每个光电转换元件对应的一组信号选择开关将会调整为相应的导通状态， n个光电转换元件按m=n/3组光电转换单元工作，即相邻的三个光电转换元件组成一个光电转换单元，完成一组光信号的采集、光电信号的转换和电信号的输出，此时传感器的电输出信号SIG的总像素点数为n/3；

第四工作模式，通过一个控制端即分辨率控制电路，输入指令信号四，即负触发脉冲信号-SI，每个光电转换元件对应的一组信号选择开关将会调整为相应的导通状态， n个光电转换元件按m=n/6组光电转换单元工作，即相邻的六个光电转换元件组成一个光电转换单元，完成一组光信号的采集、光电信号的转换和电信号的输出，此时传感器的电输出信号SIG的总像素点数为n/6。