CN1289940A - 通过控制曝光时间来调整图像感应电压的光学扫描器 - Google Patents

Abstract

一种通过控制感光单元的曝光时间来调整图像信号的感应电压的光学扫描器,包括:一扫描模块,包含复数个感光单元,用来对一文件进行扫描以产生相应图像信号;一冷阴极灯管,提供文件扫描所需光线;一电源装置,对冷阴极灯管提供电源。以及一电源及系统控制电路,用来控制扫描器的操作。电源及系统控制电路控制电源装置对冷阴极灯管的供电时间,以控制复数个感光单元曝光时产生的感应电荷数量,进而调整相应图像信号的感应电压。

Description

通过控制曝光时间来调整 图像感应电压的光学扫描器

本发明提供一种光学扫描器，尤指一种通过控制电源装置对冷阴极灯管的供电时间来控制感光单元曝光时所产生感应电荷数量的光学扫描器。

一般光学扫描器的扫描模块对一文件扫描后，扫描模块会输出一检测电压至一增益控制单元(gain control unit)，以使该增益控制单元调整检测电压的增益，调整后的检测电压输出至一模／数转换器，以便将该检测电压转换成一数字图像信号。

请参考图1，图1为现有光学扫描器10的功能方块图。光学扫描器10包括：一扫描模块12，用来对文件进行扫描，以产生相对应的图像信号；一冷阴极灯管16，用来提供文件扫描时所需的光线；一电源装置18，用来对冷阴极灯管16提供电源；以及一控制电路20，用来控制扫描器10的操作。

扫描模块12包括：复数个感光单元14，用来接收文件传来的光线；一移位寄存器(shift register)22，其包含有复数个呈串联排列的存储单元24以及一输出端26；一输出单元28；电连接于移位寄存器22的输出端26，用来接收复数个存储单元24内所存的感应电荷并输出一相对应的感应电压；一增益控制单元30；电连接于输出单元28，用来接收并调整输出单元28产生的感应电压；一模／数转换器(A／D Converter)32，电连接于增益控制单元30，用来接收增益控制单元30所输出的感应电压并将其转换成一数字图像信号。

扫描模块12的复数个感光单元14、移位寄存器22、以及输出单元28均设于一光电转换模块34内。复数个存储单元24的数目与复数个感光单元14的数目成一定比例，每一感光单元14电连接于一个或多个存储单元24，该存储单元24用来存储该感光单元14所产生的感应电荷，而复数个存储单元24内所存的感应电荷可顺序地向输出端26移动，以逐一输出至输出单元28。

光学扫描器10的电源装置18是不断地对冷阴极灯管16供电，而控制电路20通过控制感光单元14的曝光时间来决定感光单元14接收感应电荷的数量，然而当移位寄存器22将存储单元24传来的感应电荷输出至输出单元28时，输出单元28无法将感应电荷转换成的感应电压直接输出至模／数转换器32，从而转换成数字图像信号，所述感应电压必须先经由增益控制单元30调整其电压值大小至模／数转换器32的工作范围，因此造成光学扫描器10在电压大小的调整上所需电路的成本浪费，尤其是红(R)、绿(G)、蓝(B)三颜色以相同的曝光时间在感光单元14上所感应出来的电荷大小以及经由输出单元28将感应电荷转换成的感应电压并不一致(一般而言红色约在六、七伏特左右，绿色约在八伏特左右，蓝色约在二、三伏特左右)，使得增益控制单元30在设计上更需要再多加考虑此一因素而造成设计稍加复杂，成本当然也相对再增加一些。此外，因为感光单元14会受控制电路20的控制以决定是否接受来自冷阴极灯管16的光线并将其转换为感应电荷，因此现有技术中不论感光单元14是否处于接受曝光的状态下，电源装置18都不断地对冷阴极灯管16供电使其对感光单元14进行无效的照射，事实上也造成了电源的浪费，尤其是现有的以电荷耦合器件(CCD)为感光单元14的扫描器，因电荷耦合器件电路结构的特性之故，必须以顺序(sequential)的方式将其所接受的电荷一一转换为对等的电压后，再经由增益控制单元30及模／数转换器32传送至一存储器36中暂存以供进一步的处理，因此在相对漫长的电荷转换电压与传送过程中，大部分时间冷阴极灯管16对电荷耦合器件提供的光线都处于一种多余而浪费的状态中，特别是当扫描器市场快速向高阶高解析度产品发展时，电荷耦合器件的单元数(cells)也会跟着解析度的提高而线性增加，对于高解析度的扫描器机型，电荷耦合器件在电荷转换传送过程中所花的时间也会线性增加，相对的冷阴极灯管16所造成的电源浪费就更为严重。而在目前世界各国对电子产品的能源管理标准愈趋严格的情况下，从冷阴极灯管16省下不必要的电源浪费，也是一项极为重要的课题。

因此，本发明的主要目的在于提供一种光学扫描器，其可通过控制电源装置对冷阴极灯管的供电时间来控制感光单元曝光时所产生的感应电荷数量，以使输出单元输出的感应电压不需再经过电压增益调整，或者只需经过成本低廉、线路简单的电压增益控制单元便可直接由模／数转换器转换成数字图像信号，此外亦可通过控制电源装置对冷阴极灯管的供电时间，来防止冷阴极灯管无效照射感光单元所造成的电源浪费。

按照本发明的一种光学扫描器包括：一扫描模块，其包含有复数个可接受不同颜色光的感光单元，用来对一文件进行扫描以产生相对应的图像信号；一冷阴极灯管，用来提供对该文件扫描时所需的光线；一电源装置，用来对该冷阴极灯管提供电源；以及一电源及系统控制电路，用来控制所述扫描器及所述电源装置的操作；其中所述电源及系统控制电路根据所述复数个可接受不同颜色光的感光单元对各种颜色光的感应程度来控制所述电源装置对所述冷阴极灯管的供电时间，以控制所述复数个可接受不同颜色光的感光单元曝光时所产生的感应电荷数量。

根据本发明的一种光学扫描器的光源供电方法，所述扫描器包括：一扫描模块，其包含有复数个可接受不同颜色光的感光单元，用来对一文件进行扫描以产生相对应的图像信号；一冷阴极灯管，用来提供对所述文件扫描时所需的光线；以及一电源装置，用来对所述冷阴极灯管提供电源；所述光源供电方法包含有：根据所述复数个可接受不同颜色光的感光单元对各种颜色光的感应程度来控制所述电源装置对所述冷阴极灯管的供电时间，以控制所述复数个可接受不同颜色光的感光单元曝光时所产生的感应电荷数量。

因此，相对于现有的光学扫描器，本发明的光学扫描器不必使用增益控制单元来增益输出单元输出的感应电压，或者可使用简单的放大器来达到相同的图像感应电压调整功能，因此可以降低光学扫描器组装的成本与零件成本，同时减省为数量庞大的图像像素进行电压调整的时间。此外，电源装置是以间断性的方式对冷阴极灯管供电，因此可以节省扫描器的电能消耗。

图1为现有光学扫描器的功能方块图。

图2为本发明光学扫描器的功能方块图。

附图中符号的说明

40扫描器        42扫描模块

46冷阴极灯管    48电源装置

50电源及系统控制电路

请参考图2，图2为本发明光学扫描器40的功能方块图。光学扫描器40包括：一扫描模块42，用来对文件进行扫描，以产生相对应的图像信号；一冷阴极灯管46，用来提供文件扫描时所需的光线；一电源装置48，用来对冷阴极灯管46提供电源；以及一电源及系统控制电路50，用来控制扫描器40及电源装置48的操作。

扫描模块42包括：复数个感光单元44，用来接收文件传来的光线；一移位寄存器(shift register)52，其包含有复数个呈串联排列的存储单元54以及一输出端56；一输出单元58，电连接于移位寄存器52的输出端56，用来接收复数个存储单元54内所存的感应电荷并输出一相对应的感应电压；一模／数转换器(A／D Converter)62，电连接于输出单元58，用来接收输出单元58所输出的感应电压并转换成一数字图像信号。

扫描模块42的复数个感光单元44、移位寄存器52、以及输出单元58均设于一光电转换模块64内。复数个存储单元54的数目与复数个感光单元44的数目成一定比例，每一感光单元44电连接于一个或多个存储单元54，该存储单元54用来存储该感光单元44所产生的感应电荷，而复数个存储单元54内所存的感应电荷可顺序地向输出端56移动以逐一输出。

电源及系统控制电路50根据接收各种不同颜色光的感光单元44所需被调整的图像感应电压的倍数，来控制电源装置48对冷阴极灯管46的供电时间，以控制复数个感光单元44曝光时产生的感应电荷数量，进而使接收各种不同颜色光的感光单元44所产生的对应图像电压值范围恰巧都可落于模／数转换器62的工作电压范围之内(例如前述蓝色光的感应电压约在二、三伏特左右，而绿色光的感应电压约在八伏特左右，因此电源及系统控制电路50即可控制电源装置48对冷阴极灯管46的供电时间，使接收蓝色光的感光单元44相对于接收绿色光的感光单元44所受到的曝光时间更长，或反之使接收绿色光的感光单元44相对于接收红色光的感光单元44所受到的曝光时间更短)，因此复数个感光单元44曝光时所产生感应电荷的数量即可使输出单元58输出的感应电压不需经过如图1所示的增益控制单元来增益便可直接由模／数转换器62转换成数字图像信号，因此可以降低扫描器40组装的成本与零件成本。而且，即使在某些特殊状况之下，因为部分不同规格的感光单元的饱和电荷值可能会使该感光单元所感应的电荷值尚未能达到所需的相对电压范围即可能已经饱和，依据本发明所提出的调整方法，亦可使接收不同颜色光的感光单元所感应到的相对电压范围落在大致相同的范围，此时只要再经过一简单的单一放大倍率的电压放大器而非现有较复杂的增益控制单元，即可将电压调整到模／数转换器62的工作电压范围之内。由于数量庞大的图像像素(pixels)，在现有技术中每一点都须一一经过增益控制单元来调整其电压范围，庞大的像素在增益控制单元中所耗费的时间，相对于本发明来说，可完全略过，也可以一简单而迟延时间更短的放大器来处理电压调整问题，本发明在这一方面事实上更具有省时快速的功能。此外，由于冷阴极灯管46是以开启及关闭的方式来控制感光单元44曝光时产生的感应电荷数量，并非不断地处于开启状态，因此可以节省扫描器40的电能消耗，因目前冷阴极灯管开启(turn on)及关闭(turn off)迟延时间已可做到极为短暂，如同以发光二极体为光源的扫描器一样，可以不必有暖机时间，因此以本发明实施的扫描器，在节省成本及省电的同时，亦可达到不减缓扫描速度的效果。

相对于现有光学扫描器10，本发明的扫描器40不必使用增益控制单元来增益输出单元58输出的感应电压，或者可使用简单的放大器来达到相同的图像感应电压调整功能，因此可以降低扫描器40组装的成本与零件成本，同时减省为数量庞大的图像像素进行电压调整的时间。此外，电源装置48是以间断性的方式对冷阴极灯管46供电，因此可以节省扫描器40的电能消耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (7)

1．一种光学扫描器，其包含有：

一扫描模块，其包含有复数个可接受不同颜色光的感光单元，用来对一文件进行扫描以产生相对应的图像信号；

一冷阴极灯管，用来提供对该文件扫描时所需的光线；

一电源装置，用来对该冷阴极灯管提供电源；以及

一电源及系统控制电路，用来控制所述扫描器及所述电源装置的操作；

其中所述电源及系统控制电路根据所述复数个可接受不同颜色光的感光单元对各种颜色光的感应程度来控制所述电源装置对所述冷阴极灯管的供电时间，以控制所述复数个可接受不同颜色光的感光单元曝光时所产生的感应电荷数量。

2．如权利要求1的光学扫描器，其中所述扫描模块另包含有：

一移位寄存器(shift register)，其包含有复数个呈串联排列的存储单元以及一输出端，所述复数个存储单元的数目与所述复数个感光单元的数目成一定比例，每一感光单元电连接于一个或多个存储单元，所述存储单元用来存储所述感光单元所产生的感应电荷，所述复数个存储单元内所存的感应电荷可顺序地向所述输出端移动以逐一输出；

一输出单元，电连接于所述移位寄存器的输出端，用来接收所述复数个存储单元内所存的感应电荷并输出一相对应的感应电压；

一模／数转换器(A／D Converter)，电连接于所述输出单元，用来接收所述输出单元所输出的感应电压并将其转换成一数字图像信号；

其中所述复数个感光单元曝光时产生的感应电荷数量可使所述输出单元输出的感应电压不需经过增益便可直接由所述模／数转换器转换成数字图像信号。

3．如权利要求2的光学扫描器，其中所述扫描模块的复数个感光单元、移位寄存器、以及输出单元均设于一光电转换模块内。

4．一种光学扫描器的光源供电方法，所述扫描器包含有：

一扫描模块，其包含有复数个可接受不同颜色光的感光单元，用来对一文件进行扫描以产生相对应的图像信号；

一冷阴极灯管，用来提供对所述文件扫描时所需的光线；以及一电源装置，用来对所述冷阴极灯管提供电源；

所述光源供电方法包含有：

根据所述复数个可接受不同颜色光的感光单元对各种颜色光的感应程度来控制所述电源装置对所述冷阴极灯管的供电时间，以控制所述复数个可接受不同颜色光的感光单元曝光时所产生的感应电荷数量。

5．如权利要求4的光源供电方法，其中所述扫描器包含一电源及系统控制电路，用来控制所述扫描器及所述电源装置对所述冷阴极灯管的供电时间。

6．如权利要求5的光源供电方法，其中所述扫描模块另包含有：

一移位寄存器(shift register)，其包含有复数个呈串联排列的存储单元以及一输出端，所述复数个存储单元的数目与所述复数个感光单元的数目成一定比例，每一感光单元电连接于一个或多个存储单元，所述存储单元用来存储所述感光单元所产生的感应电荷，所述复数个存储单元内所存的感应电荷可顺序地向所述输出端移动以逐一输出；

一输出单元，电连接于所述移位寄存器的输出端，用来接收所述复数个存储单元内所存的感应电荷并输出一相对应的感应电压；

一模／数转换器(A／D Converter)，电连接于所述输出单元，用来接收所述输出单元所输出的感应电压并将其转换成一数字图像信号；

其中所述复数个感光单元曝光时所产生的感应电荷数量可使所述输出单元输出的感应电压不需经过增益便可直接由所述模／数转换器转换成数字图像信号。

7．如权利要求6的光源供电方法，其中所述扫描模块的复数个感光单元、移位寄存器、以及输出单元均设于一光电转换模块内。

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