CN210640941U - 接触式图像传感器和图像扫描装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种接触式图像传感器和图像扫描装置，其中接触式图像传感器包括框体、发光元件、光学透镜、线路板、光电转换芯片、光接收元件。光电转换芯片为多个，且所有光电转换芯片分为多行直线排列于线路板上，且每行光电转换芯片的排列方向与被扫描物体和光电转换芯片的相对运动方向垂直，光电转换芯片与线路板电连接；不同的光电转换芯片上设置有多个光接收元件，同行内的相邻两个光电转换芯片之间形成交界缝，各行光电转换芯片中的交界缝分别与相邻行的光电转换芯片上的一个或多个光接收元件对应设置。本实用新型解决现有技术中扫描出现漏点的问题。

Description

接触式图像传感器和图像扫描装置

技术领域

本实用新型涉及工业检测领域，具体而言，涉及一种接触式图像传感器和图像扫描装置。

背景技术

随着接触式图像传感器(简称CIS)应用的越来越广，在某些应用领域遇到了一些问题就显现了出来。在工业检测领域，现有CIS上的光电转换芯片(简称为IC)呈一字排列的，由于物理构造原因，前IC的最后一个光接收元件与后一个光接收元件的交接缝会超过一个光接收元件的距离，导致在扫描过程中，出现漏检的情况，影响扫描的准确度。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种接触式图像传感器和图像扫描装置，以解决现有技术中扫描出现漏点的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种接触式图像传感器，包括框体，发光元件，发光元件设置于框体内，发光元件用于产生照射被扫描物体的光；光学透镜，光学透镜设置于框体内，被扫描物体将发光元件产生的光反射后透过光学透镜；线路板，线路板设置于框体内；光电转换芯片，光电转换芯片为多个，且所有光电转换芯片分为多行直线排列于线路板上，且每行光电转换芯片的排列方向与被扫描物体和光电转换芯片的相对运动方向垂直，光电转换芯片与线路板电连接；光接收元件，光接收元件为多个，且不同的光电转换芯片上设置有多个光接收元件，光接收元件用于将透过光学透镜的光信号转换成电信号，各光电转换芯片上的多个光接收元件的排列方向与每行光电转换芯片的排列方向相同，同行内的相邻两个光电转换芯片之间形成交界缝，各行光电转换芯片中的交界缝分别与相邻行的光电转换芯片上的一个或多个光接收元件对应设置。

进一步地，所有光电转换芯片分为两行。

进一步地，各光电转换芯片上的光接收元件的个数为奇数个，相邻两行光电转换芯片之间错位一个光接收元件进行排列，光电转换芯片能够控制光接收元件以间隔输出方式输出的电信号。

进一步地，光电转换芯片还包括信号存储阵列，信号存储阵列用于接收、存储并发送光接收元件输出的电信号；移位寄存器阵列，移位寄存器阵列用于接收信号存储阵列输出的电信号；控制电路，控制电路控制电信号以间隔输出方式从移位寄存器阵列内顺次输出。

进一步地，控制电路包括启动控制元件，启动控制元件用于产生光接收元件的启动信号；时钟控制元件，时钟控制元件用于产生时钟信号，以使电信号顺次从移位寄存器阵列内输出；间隔模式控制元件，间隔模式控制元件用于产生电信号以间隔输出方式从移位寄存器阵列输出的间隔控制信号；电信号输出元件，电信号输出元件用于接收移位寄存器阵列输出的电信号并将电信号输出至模数转换装置。

进一步地，控制电路还包括电信号放大元件，电信号放大元件设置于电信号输出元件和模数转换装置之间，电信号放大元件用于增大电信号输出元件输出的电信号的电压。

进一步地，移位寄存器阵列包括组合逻辑电路，间隔模式控制元件输出的间隔控制信号作用于逻辑电路以使电信号从移位寄存器阵列以间隔输出方式输出。

进一步地，相邻两行光电转换芯片之间的距离是所需要扫描分辨率的整数倍。

进一步地，间隔输出方式是按照奇数排列的方式进行输出。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种图像扫描装置，包括上述接触式图像传感器。

应用本实用新型的技术方案，在线路板上设置多行直线排列的光电转换芯片，同行内的相邻两个光电转换芯片之间形成交界缝，各行光电转换芯片中的交界缝分别与相邻行的光电转换芯片上的一个或多个光接收元件对应，相邻行光电转换芯片上与交界缝对应的光接收元件可作为补点以替代交界缝上漏点，减少对扫描准确度的影响。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型光电转换芯片两行排列的示意图；以及

图2示出了图1中光电转换芯片的示意图；

图3示出了图1中光电转换芯片在间隔输出模式的示意图；

图4示出了图1光电转换芯片中各个元件的连接关系示意图；

图5示出了图4中光电转换芯片在间隔输出模式时的数据处理方式的示意图；

图6示出了图1中光电转换芯片的一种数据输出方式的示意图；

图7示出了图1中光电转换芯片输出数字信号数据的示意图；

图8示出了图7中数字信号数据的合成方式示意图；

图9示出了图8中数字信号数据的合成步骤示意图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、光接收元件；2、光电转换芯片；21、信号存储阵列；22、移位寄存器阵列；221、逻辑电路；222、信号选择元件；23、控制电路；231、时钟控制元件；232、启动控制元件；233、间隔模式控制元件；234、电信号输出元件；235、分辨率控制元件；236、参考电压元件；24、感光窗口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为了解决现有技术中扫描出现漏点的问题，本实用新型提供一种接触式图像传感器和图像扫描装置。具体的，图像扫描装置包括下述接触式图像传感器。

如图1至图4所示，接触式图像传感器包括框体、发光元件、光学透镜、线路板、光电转换芯片2、光接收元件1，发光元件设置于框体内，发光元件用于产生照射被扫描物体的光；光学透镜设置于框体内，被扫描物体将发光元件产生的光反射后透过光学透镜；线路板设置于框体内；所有附图中光电转换芯片2简称为IC，光电转换芯片2为多个，所有光电转换芯片2分为多行直线排列于线路板上，且每行光电转换芯片2的排列方向与被扫描物体和光电转换芯片2的相对运动方向垂直，光电转换芯片2与线路板电连接；光接收元件1为多个，且不同的光电转换芯片2上设置有多个光接收元件1，光接收元件1用于将透过光学透镜的光信号转换成电信号，各光电转换芯片2上的多个光接收元件1的排列方向与每行光电转换芯片2的排列方向相同，同行内的相邻两个光电转换芯片2之间形成交界缝，各行光电转换芯片2中的交界缝分别与相邻行的光电转换芯片2上的一个或多个光接收元件1对应设置。

在线路板上设置多行直线排列的光电转换芯片2，同行内的相邻两个光电转换芯片2之间形成交界缝，各行光电转换芯片2中的交界缝分别与相邻行的光电转换芯片2上的一个或多个光接收元件1对应，相邻行光电转换芯片2上与交界缝对应的光接收元件1可以作为补点以替代交界缝上漏点，减少对扫描准确度的影响。

在图1所示的具体实施例中，所有光电转换芯片2分为两行。通过将光电转换芯片2设置成两行，可以满足替代交界缝上漏点的要求，同时能够节约制造成本，方便后期数据合成。

具体的，各光电转换芯片2上的光接收元件1的个数为奇数个，相邻两行光电转换芯片2 之间错位一个光接收元件1进行排列，光电转换芯片2能够控制光接收元件1以间隔输出方式输出电信号。

在间隔输出模式下，各光电转换芯片2上的光接收元件1的个数为奇数个，间隔输出模式使每个光电转换芯片2的数据输出量减少了一半，输出的时间缩短了一半，提高了数据输出的速度。在确定分辨率的情况下，扫描装置的扫描速度很大程度上取决于每个光电转换芯片2的数据输出速度，光电转换芯片2采用间隔的输出模式提高了图像扫描装置的扫描速度。

如图4所示，光电转换芯片2还包括信号存储阵列21、移位寄存器阵列22、控制电路23，信号存储阵列21用于接收、存储并发送光接收元件1输出的电信号；移位寄存器阵列22用于接收信号存储阵列21输出的电信号；控制电路23控制电信号以间隔输出方式从移位寄存器阵列22内顺次输出。

在上述的实施例中，信号存储阵列21能够同时接收多个光接收元件1传输来的电信号，提高了传输速度。移位寄存器阵列22能够实现电信号的单向传输，有利于控制电路23控制移位寄存器阵列22内的电信号以间隔输出方式顺次输出。

如图4所示，控制电路23包括启动控制元件232、时钟控制元件231、间隔模式控制元件233、电信号输出元件234，启动控制元件232用于产生光接收元件1的启动信号；时钟控制元件231用于产生时钟信号，以使电信号顺次从移位寄存器阵列22内输出；间隔模式控制元件233用于产生使电信号以间隔输出方式从移位寄存器阵列22输出的间隔控制信号；电信号输出元件234用于接收移位寄存器阵列22输出的电信号并将电信号输出至模数转换装置。

本实用新型中的时钟控制元件231用于产生时钟信号，以使电信号顺次从移位寄存器阵列22内输出，在与间隔模式控制元件233配合能够更好的实现电信号以间隔输出方式从移位寄存器阵列22输出。间隔模式控制元件233能够选择电信号以正常的模式输出，使接触式图像传感器具有两种扫描模式，拓展了接触式图像传感器的功能。

本实用新型中的控制电路23还包括电信号放大元件，电信号放大元件设置于电信号输出元件234和模数转换装置之间，电信号放大元件用于增大电信号输出元件234输出电信号的电压。通过增加电信号放大元件可以提高电信号的输出电压，起到抑制噪声和排除干扰的作用。

如图4所示，控制电路23还包括分辨率控制元件235，用以选择光电转换芯片2所工作的分辨率模式。参考电压元件236，用以产生输出电信号的参考电压。

如图5所示，移位寄存器阵列22包括逻辑电路221，间隔模式控制元件233输出的间隔控制信号作用于逻辑电路221以使电信号从移位寄存器阵列22以间隔输出方式的方式输出。

可选地，逻辑电路221中设置有用于接收间隔模式控制元件233输出的间隔控制信号的信号选择元件222，图5中的Q₁、Q₂、Q₃、……Q_n-1、Q_n表示输入至移位寄存器阵列22内的电信号数据，图中FF₁、FF₂、FF₃……FF_n-1、FF_n表示移位寄存器阵列22的寄存器。

参考图5所示，在控制电路23的控制下，信号存储阵列21中的信号Q₁、Q₂、Q₃、……Q_n-1、Q_n的分别输出到移位寄存器阵列22中相对应的逻辑电路221中，当间隔模式控制元件233产生的信号无效时，光电转换芯片2工作在正常模式，信号通过信号选择元件222的通道“0”向左输出。移位寄存器阵列22在时钟控制元件231驱动下，沿向左输出光接收元件1 接收到的信号，这样在经过n个周期的时间后，寄存器内的电信号数据传输完成。当间隔模式控制元件233信号有效时，光电转换芯片2工作在间隔输出模式下，信号通过信号选择元件222的通道“1”向左输出，在此模式下的第2,4，┈，(n-1)等偶数位置寄存器内的电信号向左输出的通道断开，奇数寄存器上的信号向左传输，通过

个周期后，移位寄存器阵列22 中全部数据传输完成。在间隔输出模式下，输出的数据为正常模式的一半，同样的，输出的时间也减少一倍，提高了扫描速度。

在该实施例中，光电转换芯片2本身具有级联输出模式，即多个光电转换芯片2共用一个电信号输出元件234路线向外输出，此种模式会导致输出时间加长。为了提高数据的输出速度，如图6所示，可选地，采用每个光电转换芯片2独立向外输出的设计，即每个光电转换芯片2使用一个电信号输出元件234路线向外输出。每个光电转换芯片2上设置有用于透光的感光窗口24。

可选地，相邻两行所述光电转换芯片2之间的距离是所需要扫描分辨率的整数倍。这样的设置为了保证后期数据能够在特定的时钟周期内完成，防止发生遗漏数据的情况。间隔输出方式是按照奇数排列的方式进行输出。能够防止每行光电转换芯片的首尾出现漏点。

如图7至图8所示，提供了一种图像扫描装置的数据处理方法，图像扫描装置为上述图像扫描装置，包括步骤S1、步骤S2、步骤S3，步骤S1为多行光电转换芯片2中的第一行光电转换芯片2上的光接收元件1以间隔输出方式输出电信号；步骤S2为多行光电转换芯片2中的第二行光电转换芯片2上的光接收元件1以间隔输出方式输出电信号；步骤S3为将所述步骤S1中的所述电信号和所述步骤S2中的所述电信号分别经图像扫描装置的模数转换装置转换为两组数字信号；步骤S4为将两组数字信号进行合成。图中1、3、5……(n-2)、n代指第一行光电转换芯片2输出奇数位置的光接收元件1上的电信号数据，图中1’、3’、5’……(n-2)’、n’代指第二行光电转换芯片2输出奇数位置的光接收元件1上的电信号数据。

在该实施例中，光电转换芯片2工作在间隔输出模式，数据必须经过重新排列、合成后才能真实还原被扫描物体的图像。每个光电转换芯片2以间隔输出方式输出电信号数据，输出的电信号数据只有正常输出方式的一半，从而提高了扫描速度。

可选地，步骤S1包括步骤S11、步骤S12、步骤S13，步骤S11为光电转换芯片2的信号存储阵列21接收、存储并发送光接收元件1输出的电信号；步骤S12为光电转换芯片2的移位寄存器阵列22接收信号存储阵列21输出的电信号；步骤S13为光电转换芯片2的控制电路23控制电信号以间隔输出方式从移位寄存器阵列22内顺次输出，间隔输出方式是按照奇数排列的方式进行输出。

可选地，步骤S2的具体步骤可以参考步骤S1。因为二者仅是对不同行的光电转换芯片2 进行处理，因而就不在展开描述步骤S2的具体内容了。步骤S2与步骤S1相同。

本实用新型中的信号存储阵列21同时接收多个光接收元件1传输来的电信号，提高传输速度。移位寄存器阵列22实现电信号的单向传输，有利于控制电路23控制移位寄存器内的电信号以间隔输出方式顺次输出。奇数排列的方式进行输出可以防止每行光点转换芯片的首尾出现漏点，保证扫描的准确度。

可选地，步骤S13包括步骤S131、步骤S132、步骤S133、步骤S134，步骤S131为控制电路23的启动控制元件232产生光接收元件1的启动信号；步骤S132为控制电路23的时钟控制元件231产生时钟信号，以使电信号顺次从移位寄存器阵列22内输出；步骤S133为控制电路23的间隔模式控制元件233产生电信号以间隔输出方式从移位寄存器阵列22输出的间隔控制信号；步骤S134为控制电路23的电信号输出元件234接收移位寄存器阵列22输出的电信号并将电信号输出至模数转换装置。

本实用新型中的时钟控制元件231用于产生时钟信号，使电信号顺次从移位寄存器阵列 22内输出，在与间隔模式控制元件233配合更好的实现电信号以间隔输出方式从移位寄存器阵列22输出。

如图8所示，图像扫描装置还包括存储器，步骤S4包括步骤S41、步骤S42、步骤S43，步骤S41为存储器的奇数位存储位置存储由第一行光电转换芯片2输出的数字信号；步骤S42 为存储器的偶数位存储位置存储由第二行光电转换芯片2输出的数字信号；步骤S43为存储器输出所有存储位置的数字信号。

如图1、图7、图8、图9所示，两行光电转换芯片2之间的光孔中心间距为d，假设光电转换芯片2内部每个光孔中心间距为c，则d为c的整数倍，即d/c＝m。假设每扫描一行所需要时间为t，当经过时间t时，经过模数转换装置后的数字数据存储在存储器中，此时第一行光电转换芯片2的数据间隔存储在存储器的奇数位置。由于此时第二行光电转换芯片2没有到达被扫描物的第一行，存储器的偶数位置的数据无效，图中用字母x表示。当经过时间 mt时，此时第二行光电转换芯片2检测到被扫描物体第一行数据，经过模数转换装置转换后把存储器偶数位置上的x数据替换，当经过t时，被扫描物体第一行数据存储完成，完成第二行光电转换芯片2数据的存储。通过这种延迟存储的方式，把错位的数据在数据存储时完成数据合成。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种接触式图像传感器，其特征在于，包括：

框体；

发光元件，所述发光元件设置于所述框体内，所述发光元件用于产生照射被扫描物体的光；

光学透镜，所述光学透镜设置于所述框体内，所述被扫描物体将所述发光元件产生的光反射后透过所述光学透镜；

线路板，所述线路板设置于所述框体内；

光电转换芯片(2)，所述光电转换芯片(2)为多个，且所有所述光电转换芯片(2)分为多行直线排列于所述线路板上，且每行所述光电转换芯片(2)的排列方向与所述被扫描物体和所述光电转换芯片(2)的相对运动方向垂直，所述光电转换芯片(2)与所述线路板电连接；

光接收元件(1)，所述光接收元件(1)为多个，且不同的所述光电转换芯片(2)上设置有多个所述光接收元件(1)，所述光接收元件(1)用于将透过所述光学透镜的光信号转换成电信号，各所述光电转换芯片(2)上的多个所述光接收元件(1)的排列方向与每行所述光电转换芯片(2)的排列方向相同，同行内的相邻两个所述光电转换芯片(2)之间形成交界缝，各行所述光电转换芯片(2)中的所述交界缝分别与相邻行的所述光电转换芯片(2)上的一个或多个所述光接收元件(1)对应设置。

2.根据权利要求1所述接触式图像传感器，其特征在于，所有所述光电转换芯片(2)分为两行。

3.根据权利要求2所述接触式图像传感器，其特征在于，各所述光电转换芯片(2)上的所述光接收元件(1)的个数为奇数个，相邻两行所述光电转换芯片(2)之间错位一个所述光接收元件(1)进行排列，所述光电转换芯片(2)能够控制所述光接收元件(1)以间隔输出方式输出所述电信号。

4.根据权利要求3所述接触式图像传感器，其特征在于，所述光电转换芯片(2)还包括：

信号存储阵列(21)，所述信号存储阵列(21)用于接收、存储并发送所述光接收元件(1)输出的电信号；

移位寄存器阵列(22)，所述移位寄存器阵列(22)用于接收所述信号存储阵列(21)输出的所述电信号；

控制电路(23)，所述控制电路(23)控制所述电信号以间隔输出方式从所述移位寄存器阵列(22)内顺次输出。

5.根据权利要求4所述接触式图像传感器，其特征在于，所述控制电路(23)包括：

启动控制元件(232)，所述启动控制元件(232)用于产生所述光接收元件(1)的启动信号；

时钟控制元件(231)，所述时钟控制元件(231)用于产生时钟信号，以使所述电信号顺次从移位寄存器阵列(22)内输出；

间隔模式控制元件(233)，所述间隔模式控制元件(233)用于产生使所述电信号以间隔输出方式从所述移位寄存器阵列(22)输出的间隔控制信号；

电信号输出元件(234)，所述电信号输出元件(234)用于接收所述移位寄存器阵列(22)输出的所述电信号并将所述电信号输出至模数转换装置。

6.根据权利要求5所述接触式图像传感器，其特征在于，所述控制电路(23)还包括电信号放大元件，所述电信号放大元件设置于所述电信号输出元件(234)和所述模数转换装置之间，所述电信号放大元件用于增大所述电信号输出元件(234)输出的所述电信号的电压。

7.根据权利要求5所述接触式图像传感器，其特征在于，所述移位寄存器阵列(22)包括逻辑电路(221)，所述间隔模式控制元件(233)输出的所述间隔控制信号作用于所述逻辑电路(221)以使所述电信号从所述移位寄存器阵列(22)以间隔输出方式输出。

8.根据权利要求2所述接触式图像传感器，其特征在于，相邻两行所述光电转换芯片(2)之间的距离是所需要扫描分辨率的整数倍。

9.根据权利要求3所述接触式图像传感器，其特征在于，所述间隔输出方式是按照奇数排列的方式进行输出。

10.一种图像扫描装置，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述接触式图像传感器。

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