CN2331026Y - Cmos光学扫描装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型作为一种CMOS光学扫描装置,是利用彩色互补金属氧化半导体影像感应器,以读取影像资料,更进一步集成光学电路系统与逻辑电路系统。CMOS影感应组合装置乃结合一时序控制装置,一彩色互补金属氧化半导体影像感应元件,一类比/数位转换装置,一存储装置,及一资料传输介面控制装置,而成为一集成的集成电路。

Description

CMOS光学扫描装置

本实用新型涉及一种CMOS光学扫描装置，尤指一种应用线型的彩色互补金属氧化半导体影像感应器(CMOS Imager)作为影像读取装置的光学扫描器。

一般平台式的光学扫描器大多采用电荷耦合影像感应器(Charge CoupledDevice Imager，以下简称CCD影像感应器)作为读取影像资料的元件，主要因为CCD影像感应器所读取的影像品质较好且稳定。然而，由于CCD影像感应器须由透镜聚焦，所以有光程的限制，而使得扫描器的体积大，重量重，不易携带，且内部系统复杂，校正不易。

近年来扫描器的技术便不断地针对CCD影像感应器的种种缺点加以改良，例如，请参考公告编号306650申请案号84209308的“平台式影像扫描装置”，其以接触式影像感应器(Contact Image Sensor，以下简称CIS影像感应器)取代CCD影像感应器以简化扫描器的内部结构，并缩小扫描器的体积。然而，CIS影像感应器因解晰度不佳，而且景深短，影像品质不易控制，所以扫描的影像品质不如CCD影像感应器，所以目前仍然无法完全取代CCD影像感应器。

CCD影像感应器除了具有上述的缺点外，另一缺点是系统集成不易。由于CCD影像感应器使用NMOS的制程技术，而目前的光学扫描装置内部的逻辑电路元件欲以互补金属氧化半导体(CMOS)的制程技术制造，因此，两者难以集成于同一制程技术中。

本实用新型的主要目的在于利用一彩色线型互补金属氧化半导体影像感应器(CMOS Imager，以下简称彩色线型CMOS影像感应器)，以读取影像资料，更有利于集成光学电路系统与逻辑电路系统，从而降低生产制造的成本。

本实用新型的另一目的在于提出一种解晰度高且系统集成度高的影像读取装置，以取代CCD影像感应器的功能，而能广泛应用于光学扫描器。

本实用新型的目的是这样实现的，一种CMOS光学扫描装置，该装置至少包含一机台，一传动装置，及电动机，其特征在于，包含：一文件承载装置，位于该机台的上方，用以放置文件；一下灯管承载装置，位于该文件承载装置的下方，并连接该传动装置，用以提供该文件的光源；一CMOS影像感应组合装置，位于该下灯管承载装置的下方，用以读取文件的影像资料；及当该电动机启动时，带动该传动装置，并同时使该下灯管承载装置从文件的一端移动到另一端，以完成文件的曝光。

一种CMOS影像感应组合装置，装设于光学扫描器中，用以读取影像，及该光学描述器至少包含一文件承载装置，一灯管，一电动机、及传动装置，其特征在于，它包含：一时序控制装置，用以输出读/写控制信号及传输读取信号；一彩色互补金属氧化半导体影像感应元件，系依据该传输读取信号，输出色彩信号；一类比/数位转换装置，用以输入该色彩信号并输出数位之色彩信号；一存储装置，依据该读/写控制信号，储存该数位的色彩信号及系统参数资料；一资料传输介面控制装置，依据该读/写控制信号，读取该存储装置中的色彩信号，并输出至电脑主机。

由于采用了上述的技术解决方案，利用一彩色线型互补金属氧化半导体影像感应器，以读取影像资料，更有利于集成光学电路系统与逻辑电路系统，从而降低生产制造的成本。

下面结合本实用新型的实施例附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的彩色CMOS影像感应器的电路图。

图2为本实用新型的彩色CMOS影像感应器的组合集成电路的功能方块图。

图3A为本实用新型之最佳实施例的俯视图。

图3B为本实用新型之最佳实施例的剖面示意图。

图3C为本实用新型之最佳实施例的侧视图。

CMOS影像感应器一般常应用于数位相机或小型的视讯会议的镜头部份，其采用的影像感应器为面型的CMOS影像感应器(Area CMOS Imager)，以快速截取影像。由于目前的扫描器难以提供均匀一致的光源，而必须采用灯管提供照明，因此本实用新型将彩色CMOS影像感应器改为线型的(linear)，而非面型的，以利于应用在扫描器上。

如图1所示，彩色的线型CMOS影像感应器主要由光感元件(PhotoCell)11,12,13，暂存器14,15,16，及放大器(amplifier)17所组成。光感元件11,12,13，因各别镀上不同之色彩而形成不同的滤色装置，因此可输出不同颜色的影像信号。光感元件11,12,13，所提供的图素(pixels)则依据解晰度的不同而改变，例如300dpi A4大小的影像，其图素则为2700个图素。光感元件11、12,13接收到光的信号时，便会依照红绿蓝颜色的设定而产生不同强度的电压。当电压累积到一定的程度后，便储存在暂存器(Register)14,15,16中，等待时序控制电路(Pixel Read Out Timing Control Circuit)18输出读取的信号，电压才分别由暂存器14,15,16输出。为使杂信号降低并提高影像的品质，电压在由暂存器14,15,16读取时，须先经过一放大器17，以将信号增强。由于这些电压信号为类比信号，必须再经过类比/数位信号转换器(A/D Converter)才能转变为数位信号，以供影像软件作进一步的处理。

彩色的线型CMOS影像感应器与系统电路集成的最佳实施例请参照图2。此组合的CMOS集成电路(Integrated Circuit)包含：彩色CMOS影像感应元件21，类比/数位转换装置22，存储装置23，时序控制装置24，及资料传输介面控制装置25。

彩色CMOS影像感应元件21(Color Linear CMOS Imager)接受到光的信号后，会依照时序控装置24(System Timing and Memory Access Controller)的传输读取信号27，在适当的时序时，将红绿蓝的色彩信号输出至类比/数位转换装置22(A/D Converter)。然后，类比/数位转换装置22会依照参考电压信号28及时序控装置24所提供的PGA,ADC参数29，转换该色彩信号为数位信号，并输出至存储装置23中。此存储装置23可为SRAM或DRAM，可储存像及系统设定参数。

时序控制装置24可应用一单纯的状态控制机(state machine)，或可用一微处理器(Microprocessor)配合可涂改式只读存储器(EEPROM)或快闪可涂改式只读存储器(Flash EPRM)去实现，以使扫描器的控制更具弹性。时序控制装置24主要负责系统的时序及对于存储装置23的读/写控制。在系统控制方面，如输出控制信号至灯管开关242以控制光源的曝光时间，及输出控制信号至电动机241以控制其运动。在影像读取方面，时序控制装置24主要输出传输及读取信号27至彩色CMOS影像感应元件21，并输出读/写控制信号30至存储装置23，以读/写资料。存储装置23依据读/写控制信号30而将资料由存储器位址汇流排(memory address bus)32输出至时序控制装置24。

资料传输介面控制装置25负责利用传输协定在扫描器与电脑主机26间传送资料。资料传输介面控制装置25依据读/写控制信号31将资料由时序控制装置24经由资料汇流排(data bus)33及外接线路34传输至一电脑主机26。

在实施上，以上的装置可有几种可能的组合模式，如彩色CMOS影像感应元件21可与时序控制装置24集成为一个单元。彩色CMOS影像感应元件21，时序控制装置24，及存储装置23也可集成为一个单元。类比/数位信号转换装置22，彩色CMOS影像感应元件21，及时序控制装置24亦可集成为一个单元。其组合的模式端视实际需要而定，不限定于图2的组合方式。而且，本实用新型之彩色的线型CMOS影像感应器可应用在任何适用CCD影像感应器的扫描器中，如已知的馈纸式，及平台式扫描器等。

彩色的线型CMOS影像感应装置与系统电路集成后形成一个集成电路，如图3A所示。图3A及图3C为一应用本实用新型之扫描器的俯视图及侧视图。图3A主要包含一上灯管承载装置31以扫描穿透稿；一下灯管承载装置32以扫描反射稿；一文件承载装置38，以放置文件；一CMOS影像感应组合电路33，以读取影像资料；CMOS影像感应组合电路33上方有一透明的窗口，材质为玻璃或压克力(未示于图)，下方则有电路的接脚。CMOS影像感应组合电路33的前方则有一透镜34，以将文件的影像聚焦于CMOS影像感应组合电路33。

应用CMOSE影像感应组合电路33的成像原理与CCD影像感应器相同，参照图3B。当扫描反射稿时，反射稿35放置于文件承载装置38上，下灯管承载装置32的光源照射到反射稿35，反射的影像经镜片组36,37再经由透镜34的聚焦而投射在CMOS影像感应组合电路33，以将文件的影像转换为数位信号。扫描穿透稿时则光源来自上灯管承载装置31。当电动机(未示于图)接受到CMOS影像感应组合电路33所输出之控制信号时，便驱动传动装置(未示于图)而同时带动下灯管承载装置32或上灯管承载装置31由文件承载装置38的一端移动到另一端，以将文件逐步曝光，完成整件文件的扫描。

所以，本实用新型CMOS光学扫描装置，系利用一彩色的线型CMOS影像感应器，以读取文件之影像资料。它主要包含一文件承载装置，一光源，一镜片组，一CMOS影像感应组合装置，一电动机，及传动装置。当电动机启动时，便带动传动装置，并同时使光源从文件的一端移动到另一端，以完成文件的曝光。CMOS影像感应组合装置乃结合一时间序控制装置，一彩色互补金属氧化半导体影像感应元件，一数比/数位转换装置，一存储装置，及一资料传输介面控制装置，而成为一集成的集成电路。

彩色的线型CMOS影像感应器除了能提供优良的影像品质外，更主要是能集成系统电路元件，使系统电路元件的数目减少，而以集成的IC作大量的生产，如此不但可大幅降低成本，更有利于产品的集成，提高可靠度，使产品的体积缩小。若以目前的制程技术而言，CMOS的制程可制作0.5microm以下的IC。如此，则一方面可大幅改善CMOS Imager内光学感知元件的影像输出不一致的问题(photoresponse non-uniformity)；另一方面更可减少红绿蓝三个色彩通道之间的线差(line distance)。如此，可使每片晶圆可制作更多的集成电路，进而降低生产成本。况且，目前台湾并不生产CCD影像感应器，支援厂商提供的CCD影像感应器产品由于规格不尽相同，常使系统电路的集成更加困难。应用本实用新型之彩色CMOS影像感应器便可解决系统电路集成的问题。

以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，且已达广泛之实用功效，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims (14)

1．一种CMOS光学扫描装置，该装置至少包含一机台，一传动装置，及电动机，其特征在于，包含：

一文件承载装置，位于该机台的上方，用以放置文件；

一下灯管承载装置，位于该文件承载装置的下方，并连接该传动装置，用以提供该文件的光源；

一CMOS影像感应组合装置，位于该下灯管承载装置的下方，用以读取文件的影像资料；及

当该电动机启动时，带动该传动装置，并同时使该下灯管承载装置从文件的一端移动到另一端，以完成文件的曝光。

2．如权利要求1所述的一种CMOS光学扫描装置，其特征在于，更包含：

一反射镜组，位于所述的机台内，用以将文件的影像反射至上述的CMOS影像感应组合装置。

3．如权利要求1所述的一种CMOS光学扫描装置，其特征在于，更包含：

一上灯管承载装置，位于所述的文件承载装置的上方，并连接所述的传动装置，用以提供穿透稿的光源。

4．如权利要求1所述的一种CMOS光学扫描装置，其特征在于，其中所述的CMOS影像感应组合装置包含：

一时序控制装置，用以输出读/写控制信号及传输读取信号；

一彩色互补金属氧化半导体影像感应元件，其依据该传输读取信号，输出色彩信号；

一类比/数位转换装置，用以输入该色彩信号并输出数位之色彩信号；

一存储装置，依据该读/写控制信号，储存该数位之色彩信号及系统参数资料；

一资料传输介面控制装置，依据该读/写控制信号，读取该存储装置中的色彩信号，并输出该色彩信号至电脑主机。

5．如权利要求4所述的一种CMOS光学扫描装置，其特征在于，其中所述的资料传输介面控制装置为一微处理机及可涂改式只读存储器。

6．如权利要求4项所述的一种CMOS光学扫描装置，其特征在于，其中所述的资料传输介面控制装置为一状态控制机。

7．如权利要求4所述的一种CMOS光学扫描装置，其特征在于，其中所述的时序控制装置输出一控制信号至所述的电动机，用以控制其运动。

8．如权利要求4所述的一种CMOS光学扫描装置，其中上述的时序控制装置输出一控制信号至一灯管开关，用以控制上述的上灯管承载装置及下灯管承载装置的曝光时间。

9．如权利要求1所述的一种CMOS光学扫描装置，更包含：

一透镜，位于上述的CMOS影像感应组合装置的前方，用以将文件的影像聚焦于所述的彩色互补金属氧化半导体影像感应元件。

10．一种CMOS影像感应组合装置，装设于光学扫描器中，用以读取影像，及该光学描述器至少包含一文件承载装置，一灯管，一电动机、及传动装置，其特征在于，它包含：

一时序控制装置，用以输出读/写控制信号及传输读取信号；

一彩色互补金属氧化半导体影像感应元件，系依据该传输读取信号，输出色彩信号；

一类比/数位转换装置，用以输入该色彩信号并输出数位之色彩信号；

一存储装置，依据该读/写控制信号，储存该数位的色彩信号及系统参数资料；

一资料传输介面控制装置，依据该读/写控制信号，读取该存储装置中的色彩信号，并输出至电脑主机。

11．如权利要求10项所述的一种CMOS影像感应组合装置，其特征在于，其中所述的资料传输介面控制装置为一微处理器及可涂改式只读存储器。

12．如权利要求10所述的一种CMOS影像感应组合装置，其特征在于，其中所述的资料传输介面控制装置为一状态控制机。

13．如权利要求10所述的一种CMOS影像感应组合装置，其特征在于，其中上述的时序控制装置输出一控制信号至所述的电动机，用以控制其运动。

14．如权利要求10所述的一种CMOS影像感应组合装置，其特征在于，其中所述的时序控制装置输出一控制信号至一灯管开关，用以控制所述的灯管的曝光时间。

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