CN1158844C - 图像传感器芯片以及安装了该芯片的图像读取装置 - Google Patents

图像传感器芯片以及安装了该芯片的图像读取装置 Download PDF

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Abstract

1个图像传感器芯片(A)的读取像素数N是由公式N＝n·K决定的(不包括16的倍数)。其中n是指对由复数受光元件(2)所输出的复数图像信号进行以块为单位的电平修正时，一块的图像信号数。k是指满足0＜(n·k-γ·p)＜n条件的最小整数。γ是指以所定单位长度上读取像素数作为解像度的大小。p是指被要求复数读取幅的最小差，也就是上记单位长度为基准单位所换算的值。复数个图像传感器芯片排成1列使用时，对于所定读取幅图像传感器芯片(A)的富余比例为一定。

Description

图像传感器芯片以及安装了该芯片的图像读取装置
技术领域
本发明是关于作为图像读取装置部件被使用的图像传感器芯片以及安装了本芯片的图像读取装置的发明。
背景技术
图像传感器芯片是有一定方向的细长矩形，而且具有在其表层部分嵌入具备光电变换机能的复数受光元件的构造。上述各受光元件为了能够受光而具有受光面，在受光面受光后能够输出相应于受光量大小的不同电平的图像信号。上述受光面是图像传感器芯片读取像素的部分，在图像传感器芯片的长边方向按一定间隔列状排列。
上述图像传感器芯片的全长尺寸从几mm到十几mm之间，如果仅使用一个上述图像传感器芯片，不可能读取比之面积大的原稿。因此，上述图像传感器芯片作为图像读取装置部件被实际使用时，要求复数个图像传感器芯片排成1列。
像这样使用复数个图像传感器芯片的场合，由于各个图像传感器芯片制造上的差别，图像读取装置的透镜和上述图像传感器芯片位置关系的差别而引起即使在复数受光元件接受同一光量光时，也存在产生图像信号输出电平的不同的情况。因此，在使用复数个图像传感器芯片读取图像时，为了不使复数受光元件各自输出的图像信号电平不均一出现，有必要进行图像信号电平修正处理。但是，如果对于复数受光元件各自输出的图像信号全部进行修正处理，这个处理就变得非常繁杂。因此，作为对上述图像信号进行修正处理的简单手段，比如把8个受光元件作为一块，以其中之一个受光元件所输出的图像信号为基准，将一块8个受光元件所输出的图像信号一起进行修正处理。
另外，原来，1个图像传感器芯片嵌入的受光元件数，即读取像素数，传统的是16的倍数，比如，32个，64个，128个。如果是这样的数，在1个图像传感器芯片中嵌入的受光元件数正好可以以8为单位分成复数块，对上述图像信号修正处理。
可是，上述图像传感器芯片也存在以下问题点
即，使用排成1列复数个图像传感器芯片读取原稿图像时，这些复数个图像传感器芯片的图像读取幅(这是与复数个图像传感器芯片的全体的长度大致相等的长度)与实际原稿幅比较，有必要带有适度的富余。这时因为，如果上述图像读取幅与实际原稿幅比较有太大的富余，图像传感器芯片就会产生浪费的同时，图像读取装置全体也变得无用的大型化了。另外，如果上述图像读取幅的富余较小时，原稿的安装位置稍微失常的话，就不能读取原稿的侧面部分了。在此，上述图像读取幅适度的富余是指原稿幅较小时被要求较小的尺寸。与之相反，原稿幅较大时被要求较大的尺寸。这是因为，在精密的读取小原稿时，原稿在主扫描方向上(读取像素的列方向)不易产生很大的位置误差。而在读取大原稿时原稿在主扫描方向上容易产生很大的位置误差。
可是，以往对于上述的要求不能适当的对应。更加具体地说，以原来图像传感器芯片为例，其全长约10.84mm，解像度是11.8dot/mm，读取像素数128。使用这种图像传感器芯片对于复数的要求读取幅有表1的数据。
                                   表1
  要求读取幅(mm) 必要芯片数   芯片全长La(mm)   富余份额Lb(mm) 富余份额比例R(％)
  25.4(1英寸)     3     32.52     7.12     28.05
  50.8(2英寸)     5     54.21     3.41     6.71
  76.2(3英寸)     8     86.73     10.53     13.82
  101.6(4英寸)     10     108.42     6.82     6.71
  127(5英寸)     12     130.10     3.10     2.44
  152.4(6英寸)     14     162.62     10.22     6.71
  177.8(7英寸)     17     184.31     6.51     3.66
  203.2(8英寸)     19     205.99     2.79     1.37
  215.9(8.5英寸)     20     216.83     0.93     0.43
  254(10英寸)     24     260.20     6.20     2.44
另外，以其他的图像传感器芯片为例，其全长约8mm，解像度是8dot/mm，读取像素数64。使用这种图像传感器芯片有表2的数据。
                                       表2
  要求读取幅(mm)   必要芯片数   芯片全长La(mm)   富余份额Lb(mm) 富余份额比例R(％)
  25.4(1英寸)     4     32     6.60     25.98
  50.8(2英寸)     7     56     5.20     10.24
  76.2(3英寸)     10     80     3.80     4.99
  101.6(4英寸)     13     104     2.40     2.36
  127(5英寸)     16     128     1.00     0.79
  152.4(6英寸)     20     160     7.60     4.99
  177.8(7英寸)     23     184     6.20     3.49
  203.2(8英寸)     26     208     4.80     2.36
  215.9(8.5英寸)     27     216     0.10     0.05
  254(10英寸)     32     256     2.00     0.79
可以从表1和表2看到，在以往，为了满足要求读取幅S，使得图像传感器芯片并列使用情况下，要求读取幅S和所定数图像传感器芯片全长尺寸La的差，即图像传感器芯片富余份额Lb，随着要求读取幅S的值不断增加而逐渐变小。另外，富余份额Lb的比例R(R＝Lb/S)的值也逐渐变小。象这样使用原来的图像传感器芯片时，就会变成与上述的要求完全相反的状态，很难设定与要求读取幅S相应的图像传感器芯片富余份额Lb的适当值。其结果，要想节约图像传感器芯片为必要最小个数时，由于上述富余份额Lb太小，在原稿只有微小位置差的情况下就很难适当地读取原稿图像。为了解决这个问题，而必须使用多个图像传感器芯片，使得成本上升，招致整个图像读取装置大型化。
发明内容
本发明的目的是提供一种消解或减轻上述问题的图像传感器芯片。
本发明的其他目的是提供安装这种图像传感器芯片的图像读取装置。
本发明的第一目的是提供一种图像传感器芯片，其特征在于所述图像传感器芯片具备复数个带有光电转换机能的受光元件，并且这些受光元件各自的受光面由复数读取像素构成，这些复数读取像素在芯片表面按一定间距排列；
每1个图像传感器芯片的读取像素数N由公式N＝n·k决定并且是除去16的倍数的值；
n是指对分别由复数的受光元件所输出的复数图像信号进行以块为单位的电平修正时，一块的图像信号数；
k是满足0＜(n·k-γ·p)＜n条件的最小整数；
γ是指以所定单位长度上读取像素数作为解像度的大小；
p是指被要求复数读取幅的最小差，也就是上记单位长度为基准单位所换算的值。
上述图像传感器芯片作为半导体芯片具有细长矩形的形状，上记受光元件在所述半导体芯片的纵方向上被排列嵌入。
另外，可以在所述图像传感器芯片中嵌入使上记受光元件动作用电路。
另外，上述图像传感器芯片，最好是，n为8mm，γ为11.8dot/mm，读取像素数N为152。
另外，上述图像传感器芯片，最好是，n为8mm，γ为8dot/mm，读取像素数N为104。
本发明的第二个目的是提供图像读取装置，其特征在于它包括下记部件：
图像传感器芯片具备复数个带有光电转换机能的受光元件，并且这些受光元件各自的受光面由复数读取像素构成，这些复数读取像素在芯片表面按一定间距排列的复数个图像传感器芯片、搭载这些列状排列的图像传感器芯片的基板、照射原稿读取线领域的光源和从该光源所发出的光经上记原稿表面反射聚焦于上记复数读取像素用的透镜；
上记各图像传感器芯片的读取像素数N由公式N＝n·k决定并且是除去16的倍数的值；
n是指对由复数的受光元件所输出的复数图像信号进行以块为单位的电平修正时，一块的图像信号数；
k是满足0＜(n·k-γ·p)＜n条件的最小整数；
γ是指以所定单位长度上读取像素数作为解像度的大小；
p是指被要求复数读取幅的最小差，也就是上记单位长度为基准单位所换算的值。
在本发明中，对于每个图像传感器芯片的读取像素数N是满足以上条件式的值，可以得到以下效果。
第一，在把复数个图像传感器芯片按一列排列，任意设定复数要求读取幅时，如果设定读取幅为P的整数倍，那么即使任意设置复数要求读取幅，而且只要使用最少个数的图像传感器芯片，就可以保证对于要设定读取幅的图像传感器芯片的实际读取幅富余份额比例一定。因此，在本发明既可以在原稿幅较小时，图像传感器芯片的富余份额较小，也可以在原稿幅较大时，图像传感器芯片的富余份额较大。所以在本发明与以往的不同，对于所希望读取幅复数个图像传感器芯片按1列排列使用时，不会产生图像传感器芯片个数和长度的多余浪费，成本降低，并且可以谋求图像传感器芯片的图像读取装置小型化。另外，由于能够设定适当的图像传感器芯片读取幅富余份额，也就极力防止了由原稿位置误差引起的原稿图像读取困难。
第二，因为读取像素数N是在块为单位进行图像信号电平修正时，一块图像信号数的整数倍，所以对于上记图像信号的电平修正，就能够把一个图像传感器芯片输出的复数图像信号在不产生小数的整数区分下进行电平修正。因此，本发明即使是复数个图像传感器芯片并列使用时，比如没有必要把2个图像传感器芯片各自的受光元件输出的复数图像信号组成一个进行修正。因此，与原装置比较，不会产生不利于图像信号电平修正的结果。
附图说明
下面对附图进行简单说明
图1是表示适用于本发明的图像传感器芯片一例的俯视图。
图2是图1所表示图像传感器芯片简略电路图。
图3是设置图1所表示图像传感器芯片电路基板的俯视图。
图4是由图1所表示图像传感器芯片所构成图像读取装置简略剖面图。
关于本发明的特点和优点，在以下说明本发明实施例时，将会更加明了。
具体实施方式
以下，参照图说明本发明实施例。
图1所示图像传感器芯片A整体的俯视形状是有一定方向的细长矩形半导体芯片，比如在硅制薄板1上嵌入N个(与此相关后述)受光元件2以及使受光元件动作的电路。各个受光元件2是由具备光电变换机能的光电晶体管构成，带有俯视矩形的受光面20。此受光面20用于读取像素，在基板1的长边方向按间距L排成1列。图像传感器芯片A的表面覆盖着绝缘保护膜(图示略)。只是在保护膜上设有与受光面20同大小的窗口，受光面20就是通过这些窗口感光。在保护膜表面，还设有复数个图像传感器芯片A内的电路与外部连接用的焊点部3。
图2简略说明了图像传感器芯片A的电路构成。图像传感器芯片A带有构成N个受光元件2的光电晶体管Tr，连接这些光电晶体管Tr发射极的FET，放大来自FET电流的放大器OP，N字节的移位记存器19，焊点VDD，焊点GND，焊点AO，焊点SI，焊点CLK，以及焊点SO。这些焊点分散在复数个焊点部3，焊点VDD提供5V电压。焊点GND接地。焊点CLK输入8MHz的时钟信号，焊点SI输入串行信号。焊点AO输出对应于光电晶体管Tr受光量的串行模拟信号。焊点SO输出串行输出信号。
在上述电路构成中，首先由焊点SI输入串行输入信号，移位寄存器19依次设置N个FET状态为ON。于是N个光电晶体管Tr存储的电荷依次放电，并由放大器OP放大从焊点AO串行输出。根据移位寄存器19的动作第N个最后的光电晶体管Tr输出图像信号后，焊点SO将输出串行输出信号。图像传感器芯片A由这一连的重复动作而构成。
下面，说明图像传感器芯片A的读取像素数N。
首先读取像素数N由公式N＝n·k求得。n是指对由复数的受光元件2所输出的复数图像信号进行以块为单位的电平修正时，一块的图像信号数。此n的数值与以往同样比如设为8。
k是指满足0＜(n·k-γ·p)＜n条件的最小整数。γ是图像传感器芯片A的解像度，即是指所定单位长度上的读取像素数。例如，复数受光面20的间距为0.085mm时，解像度γ是11.8dot/mm，1英寸单位上解像度γ是300dpi(dpi是dot/英寸的略称)，P是指被要求复数读取幅的最小差。更具体地说，最小差P是根据顾客的希望或图像读取装置生产厂家的产品种类所决定的值，也是使用复数个图像传感器芯片A设定各种读取幅时，复数个读取幅的差中的最小值。例如，后述表3所示，采用图像传感器芯片A设定复数要求读取幅S为25.4mm(英寸)，50.8mm(2英寸)，76.2mm(3英寸)…203.2mm(8英寸)，215.9mm(8.5英寸)，254mm(10英寸)的情况下，最小差P值是12.7mm(1/2英寸)。但是要注意，此最小差P是采用解像度γ的单位长度(1英寸)为基准单位按英寸基础换算的值。例，其具体数值为1/2英寸。
在上述条件下，γ·P＝300×(1/2)＝150。这个γ·P值相当于对读取复数要求读取幅的最小差值P所必要的读取像素数。另外，满足0＜(n·k-γ·p)＜n条件最小整数k的值在n＝8，γ·P＝150时k为19。因此将此k值代入公式N＝n·k，N＝152。即图像传感器芯片A嵌入152个受光元件2，其读取像素数N是152。结果，图像传感器芯片A的全长尺寸是12.874mm。
下面，就图像传感器芯片A的使用法和作用加以说明。
首先，图3所示，将复数个图像传感器芯片A按一列排在电路基板4。在其表面形成了将复数个图像传感器芯片A的焊点部3导通用的布线模式(图示略)，为了将复数个图像传感器芯片A互相连接，这些焊点部3通过电路基板4的布线模式经由比如金线连接(图示略)。另一方面，在电路基板4配备的图像传感器芯片A个数可对应于成为组装对象的图像读取装置所要求的读取幅大小，任意选择。具体的如表3所示
                                       表3
    要求读取幅S(mm) 必要芯片数   芯片全长La(mm)   富余份额Lb(mm)   富余份额的比例(％)
    25.4(1英寸)     2     25.75     0.35     1.37
    50.8(2英寸)     4     51.50     0.70     1.37
    76.2(3英寸)     6     77.25     1.05     1.37
    101.6(4英寸)     8     103.00     1.40     1.37
    127(5英寸)     10     128.74     1.74     1.37
    152.4(6英寸)     12     154.49     2.09     1.37
    177.8(7英寸)     14     180.24     2.44     1.37
    203.2(8英寸)     16     205.99     2.79     1.37
    215.9(8.5英寸)     17     218.86     2.96     1.37
    254(10英寸)     20     257.49     3.49     1.37
由表3可知，要求读取幅S为25.4mm(1英寸)时，用2个图像传感器芯片A。此时2个图像传感器芯片A的全长La为25.75mm，对应要求读取幅S的图像传感器芯片A全长La的富余份额Lb约为0.35mm。此时富余份额的比例R约为1.37％。与此相对，要求读取幅S随着50.8mm，76.2mm，25.4mm(1英寸)逐渐变大，对应要求读取幅S的图像传感器芯片A的富余份额Lb也逐渐变大，可其富余份额的比例R还是与要求读取幅S为25.4mm(1英寸)时同样约为1.37％。更进一步，要求读取幅S为215.9mm，要求读取幅S按12.7mm(1/2英寸)间隔变更时，其富余份额的比例R还是约为1.37％。
像这样，使用复数个图像传感器芯片A满足预先所希望的要求读取幅S时，无论要求读取幅S如何，只要保证超过其要求读取幅S的最小个数图像传感器芯片A，就能保持富余份额的比例R为恒定。因此，就可避免图像传感器芯片A使用个数的浪费。此外，如果富余份额的比例R一定，在要求读取幅S小的时候，富余份额Lb也可缩小，从而可以进一步减少图像传感器芯片A读取领域的浪费。相反，在要求读取幅S大的时候，富余份额Lb也可变大，因此作为读取对象的原稿在主扫描方向上即使略有位置误差也能正确的读取原稿全体图像。
将图像传感器芯片A  给予与不同于以上条件比如解像度γ为203dpi(8dot/mm)，n及p的值同上，n＝8，p＝1/2英寸(12.7mm)时，γ·P＝101.5，k＝13。图像传感器芯片A的读取像素数N为N＝8·13＝104。此时芯片长是13mm。采用此种图像传感器芯片对应各种要求读取幅时，如表4。
                                      表4
  要求读取幅S(mm)   必要芯片数   芯片全长La(mm)   富余份额Lb(mm) 富余份额的比例(％)
  25.4(1英寸)     2     26.00     0.60     2.36
  50.8(2英寸)     4     52.00     1.20     2.36
  76.2(3英寸)     6     78.00     1.80     2.36
  101.6(4英寸)     8     104.00     2.40     2.36
  127(5英寸)     10     130.00     3.00     2.36
  152.4(6英寸)     12     156.00     3.60     2.36
  177.8(7英寸)     14     182.00     4.20     2.36
  203.2(8英寸)     16     208.00     4.80     2.36
  215.9(8.5英寸)     17     221.00     5.10     2.36
  254(10英寸)     20     260.00     6.00     2.36
由表4可知，此时若要求读取幅S是复数个要求读取幅最小差p(p＝1/2英寸)的整数倍，图像传感器芯片的富余份额Lb的比例R在任何时均为2.36％。因此，要求读取幅S小时富余份额Lb可缩小，同时随着要求读取幅S大时富余份额Lb可逐渐变大。
下面，说明采用图像传感器芯片A制成的图像读取装置的构成。
图4所示图像读取装置B，基本结构与以往的装置同样，即在箱50上面装有透明板51，透明板51表面所定线状领域是图像读取领域52。在与图像读取领域52相对位置上，设有按副扫描方向移送原稿59用的压纸卷筒滚轴6。箱50内设有照射图像读取领域52的光源比如利用LED的光源53的同时，还在图像读取领域52下设有聚光用透镜54。透镜54是由将原稿图像正立等倍成像的复数个自聚焦透镜连接组成。带有复数个图像传感器芯片A的电路基板4设置在箱50的底部，这些复数个图像传感器芯片A配置在透镜54的正下方。
在图像读取装置B，由光源53所发出的光照到图像读取领域52，经原稿59表面反射，反射光通过聚焦透镜54聚焦到复数个图像传感器芯片A的各受光面20。然后，从复数个图像传感器芯片A输出与各受光面20的受光量相应的不同电平的串行图像信号。
在图像读取装置B中，如果采用上述的图像传感器芯片A，就可以避免使用多余的图像传感器芯片A。因此，在缩短电路基板4长度的同时，透镜54和箱50的大小也可变小。其结果使得图像读取装置B小型化，降低了成本。
由复数个图像传感器芯片A输出的复数图像信号按每8个为一块汇总进行电平修正，调整输出电平。另外各图像传感器芯片A的读取像素数N比如是152，104等，都是8的倍数。所以上述的图像信号电平修正均可适用于各图像传感器芯片A。更具体地说，在读取像素数N为152时，1个图像传感器芯片A输出152个图像信号可等分成19块，也就没有必要跨2个芯片进行修正处理。比如，在对2个图像传感器芯片A各自输出复数图像信号分块修正时，由于图像传感器芯片A制造上的不同，以及和透镜54位置关系的不同，会引起不能适当地进行电平修正的情况，因此，要求在同一图像传感器芯片进行图像信号电平修正。对此，按上述的构成，就可以正确对应。
在本发明中，图像传感器芯片和图像读取装置各部分的具体结构并不限于上述形态，可自由变更。
比如，在本发明中，γ，n，P的具体数值可选择不同于上述的值。
另外，在本发明中，解像度γ和要求读取幅最小差P的值不一定是英寸级。比如，复数要求读取幅为100mm，150mm，200mm，按50mm的间隔，这个50mm也可以作为解像度γ和要求读取幅最小差P的单位长度。此时采用50mm为解像度γ的单位读取像素数，并且复数要求读取幅最小差P为50mm时，可将最小差P的值换算为1。
在以往，1个图像传感器芯片的读取像素数为16的倍数，而在本发明中，读取像素数N为除去16的倍数。

Claims (6)

1.一种图像传感器芯片(A)，其特征在于所述图像传感器芯片(A)具备复数个带有光电转换机能的受光元件(2)，并且这些受光元件(2)各自的受光面(20)由复数读取像素构成，这些复数读取像素在芯片表面按一定间距排列；
每1个图像传感器芯片的读取像素数N由公式N＝n·k决定并且是除去16的倍数的值；
n是指对分别由复数的受光元件(2)所输出的复数图像信号进行以块为单位的电平修正时，一块的图像信号数；
k是满足0＜(n·k-γ·p)＜n条件的最小整数；
γ是指以所定单位长度上读取像素数作为解像度的大小；
p是指被要求复数读取幅的最小差，也就是上记单位长度为基准单位所换算的值。
2.根据权利要求1所述的图像传感器芯片(A)，上述图像传感器芯片作为半导体芯片(A)具有细长矩形的形状，上记受光元件(2)在所述半导体芯片(A)的纵方向上被排列嵌入。
3.根据权利要求2所述的图像传感器芯片，在所述图像传感器芯片中嵌入使上记受光元件(2)动作用电路。
4.根据权利要求1所述的图像传感器芯片，其n为8，γ为11.8dot/mm，上记读取像素数N为152。
5.根据权利要求1所述的图像传感器芯片，其n为8，γ为8dot/mm，上记读取像素数N为104。
6.一种图像读取装置，其特征在于包括下记部件：
图像传感器芯片具备复数个带有光电转换机能的受光元件(2)，并且这些受光元件(2)各自的受光面(20)由复数读取像素构成，这些复数读取像素在芯片表面按一定间距排列的复数个图像传感器芯片(A)、搭载这些列状排列的图像传感器芯片(A)的基板(4)、照射原稿(59)读取线领域(52)的光源(53)和从该光源(53)所发出的光经上记原稿表面反射聚焦于上记复数读取像素用的透镜(54)；
上记各图像传感器芯片(A)的读取像素数N由公式N＝n·k决定并且是除去16的倍数的值；
n是指对由复数的受光元件所输出的复数图像信号进行以块为单位的电平修正时，一块的图像信号数；
k是满足0＜(n·k-γ·p)＜n条件的最小整数；
γ是指以所定单位长度上读取像素数作为解像度的大小；
p是指被要求复数读取幅的最小差，也就是上记单位长度为基准单位所换算的值。
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