TW200529659A - Image sensor array with variable resolution and high-speed output - Google Patents

Description

200529659 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種用在光柵輸入掃瞄器的影像感測器 陣列。特別是，本發明係有關一種其每一個感光器都含有 自己個別的轉移電路的光敏晶片。 【先前技術】 影像感測器陣列通常包括一感光器線性陣列可爲帶影 像的文件進行光柵掃描並將由每一個感光器所觀測到的微 φ 觀影像區域轉換爲影像信號電荷。跟著積分時段，可透過 接續啓動的多工電晶體將影像信號電荷放大並以類比視訊 ~ 信號的型式傳送到共同輸出線或匯流排上。用於這種影像 、 感測器陣列的基礎電路可參見美國專利第5,081，5 3 6號文 • 件。 ' 具有感光器陣列之光敏設備的必要特性是具有多重選 擇的影像解析度。例如，假如晶片包含以1 / 6 〇 〇英吋間隔 開的一組感光器，則必要的是該晶片的操作方式爲使每一 • 對相鄰的感光器實際上當作一個感光器操作，因此該設備 的有效空間解析度爲每英吋3 0 0個光點。較低的空間解析 度會造成較小的影像檔案大小（這在某些諸如備份儲存法 、圖案或符號識別之類掃瞄狀況中是必要的）且能有利於更 高的讀取速率。本發明的說明係有關一種能以多重解析度 操作的光敏成像設備。 美國專利第5,493,335號文件中揭示了 —種具有可變 解析度特性的數位相機。係利用操縱影像感測器下游之糸爰 200529659 衝記憶體內的信號以啓動具減低解析度的模式。 結合上述文獻的美國專利第5,6 3 8，1 2 1號文件中係以 分開的線用於線性陣列內之奇數及偶數的感光器上。使用 分開的輸出線可在記錄一影像時爲每一個畫素信號提供更 長的落定時間。 美國專利第6, 169,576號文件中揭示了 一種具有可控 制解析度的C C D裝置。 【發明內容】 φ 本發明所提供的一種成像設備包括多群的感光器。第 一輸出線會接受來自第一子群之感光器的信號’而第二輸 ^ 出線會接受來自第二子群之感光器的信號。附屬於每一個 ， 感光器群的連接裝置可選擇性地將該感光器群當作一個有 效的感光器來操作。 ' 本發明所提供的一種成像設備操作方法，其中該設備 包含複數個感光器群、一第一輸出線及一第二輸出線。於 第一模式中，係將信號從該感光器群的第一子集傳送到第 ® 一輸出線上，並將信號從該感光器群的第二子集傳送到第 二輸出線上。於第二模式中，對多群感光器中的每一群感 光器而言，係將信號從該群感光器內之第一感光器傳送到 第一輸出線上，並將信號從該群感光器內之第二感光器傳 送到第二輸出線上。 【實施方式】 第1圖係用以顯示一晶片上之感光器陣列的簡略圖示 。例如可將一個或多個這種晶片1 0 〇用於諸如數位影印機 200529659 或傳真機之類用於記錄列印稿（hard-copy)影像的設備上。 這種設備中，係使帶有待記錄影像的薄片相對於晶片而運 動，晶片上的感光器會隨著時間「看到」薄片上的一系列 小區域並輸出每一個小區域的影像信號。可處理並累積各 影像信號以獲致用以描述整個記錄影像的影像資料。 基本上，晶片1 〇 0包含由各感光器構成的線性陣列； 本特別實施例中如同以下將要詳細說明的，晶片1 〇 〇包含 一由各感光器群1 〇構成的線性陣列。本實施例中’每一感 φ 光器群1 0都包含複數個感光器。取決於特別選定的操作模 式，每一感光器群1 〇都能有效地以低解析度模式當作單一 " 而相當大的感光器操作，或者替代地只要施行的是高解析 ， 度掃瞄則可造成每一群10內的複數個感光器獨立地記'錄 光並輸出信號。晶片1 〇 〇可進一步包含任何數目的接點襯 ' 墊1 0 2，以致晶片1 0 0可依需求與輔助電路進行交互作用。 第2圖係用以顯示可於第1圖之晶片上找到之某些感 光器群10的正面局部示意圖。本實施例中，每一感光器群 # 10都包含一 2x2陣列的感光器（於每一群內標示爲12a，12b， 12c和1 2d)。如同以下將要說明的’可獨立操作於每一群 1 0內的感光器1 2a，1 2b以致能沿著線性陣列的方向（第2 圖中的水平方向）提供高空間解析度。不過於低解析度掃瞄 模式中，可操作系統使得每一群10內的各個感光器12a， 1 2 b , 1 2 c和1 2 d都會在「看著」正在記錄影像內一個小區 域的掃瞄時段期間由每一群1 〇內的附屬電晶體連接在一 起而實際上形成單一的大型感光器。假如係以高解析度模 200529659 式操作感光器12a，12b則可提供600sPi(每英吋的點數）的 空間解析度，將每一群1 0內的所有感光器1 2 a，1 2 b，1 2 c 和1 2d當作一個感光器操作時則可提供(每英吋的點 數）的空間解析度。本實施例中’當以高解析度模式操作感 光器12a, 12b時，就是未用到每一群10內的感光器12c 和 1 2 d。 第2圖中各感光器12a，12b，12c和12d上的其他輸入 包含通常大約是1伏特的外部電壓ν〇ν以及「線讀出」信 Φ 號Φ LR及其互補信號Φ LR*，其中V〇V和①LR*可連接於單 一線上。取決於信號Φ L R及其互補信號Φ L R *的相¥彳數値’ — 能以群1 0內所有感光器實際上當作一個感光器運作的「低 • 解析度模式」或者以一群內之感光器12a，12b呈獨立運作 的「高解析度模式」操作該設備。 進一步可從第2圖看出，係將由各感光器輸出的信號 載入兩條視訊輸出線內，其係標示爲 V i d 〇 (視訊奇數）和 Vide(視訊偶數）之內。該信號係通過一系列可選擇性啓動 ^ 的放大器PIX1，PIX2，PIX3，PIX4等之一而輸出，每一個 放大器都可以啓動時讓信號自其中通過。 本實施例中，在高解析度模式下沿著線性陣列方向每 一其它的感光器12a都會將信號送到Vido線上，同時沿著 線性陣列方向的各感光器1 2b都會將電荷送到Vide線上。 第3圖顯示的是和各附屬放大器有關之輸入φ ΡΙΧ1, Φ MX2， Φ ΡΙΧ3, φ ΡΙΧ4的時脈順序，其中係在每一個群10內之感 光器12a將信號送到Vido線上時啓動這種奇-偶輸出作業 200529659 。依這種方式，如第2圖所示之配置可啓動有效地來自隔 行或交替性感光器子集之兩「列」t r a i n s信號的輸出。 可爲兩「列」信號施行下游倍增作用以形成更直接可 用的視訊信號。這種雙-線輸出配置屬必要的理由可參見美 國專利第5,6 3 8,1 2 1號文件中的解釋，該文件中同時教授了 施行這種系統的實際形態。簡言之，因爲必須使來自感光 器的每一個輸出信號「落定」在和所接收到光能量之真實 量額有關的最後數値上的緣故，該雙-線奇偶輸出系統使吾 φ 人能夠施行更快的整體輸出；該雙-線系統使吾人能夠在輸 出視訊時隨著時間使相鄰之奇數和偶數感光器的落定時間 ' 呈局部重疊。 • 此外，根據本實施例，該雙-線奇偶讀出配置會保持於 ‘ 定位上，同時使該設備處於每一群1〇內所有感光器12a， ' 12b，12c，12d實際上係當作一個感光器一起運作的低解析 度模式。第4圖顯示的是可啓動這種和用以控制來自奇數 及偶數群1 〇之信號輸出作業之放大器有關的低解析度模 • 式奇-偶讀出作業的時脈順序；第4圖中，可以看出放大器 PIX2和PIX3係處於操作狀態而PIX1和PIX4則否（同樣地 第2圖更右側未標示出的放大器PIX6和PIX7係處於操作 狀態而PIX5和P1X8則否）。將第4圖與第2圖作比較，可 以看出係透過放大器PIX2(以及所有偶數編號的已啓動放 大器）將各信號從該附屬感光器群1〇送到Vide線上，且係 透過放大器PIX3(以及所有奇數編號的已啓動放大器）將各 信號從該附屬感光器群1〇送到Vi do線上。因此，當該感 200529659 光器群1 〇以低解析度模式當作單一感光器操作時’仍然可 應用該兩列式奇偶輸出法。有了這種配置’本實施例可同 時以高和高解析度模式施行雙-線奇偶輸出作業° 第5圖係用以顯示一種用於操作如第2圖所示諸如 ΡΙΧ1, ΡΙΧ2，ΡΙΧ3和ΡΙΧ4之類任意四個放大器之平移暫存 器（一般標示爲20)的示意圖。圖中可以看出’第5圖之平 移暫存器的輸出即爲用於第2圖之放大器的操作信號；基 本上，對應附屬於感光器12a，12b的每一個放大器都存在 # 有一個呈正反器22形式的平移暫存器階段。與平移暫存器 的其他連接包含入和出連接SRIN和SR0UT、時脈信號Φ s ' 以及如上所述的線讀出信號Φ 和Φ LR*。第6圖和第7圖 • 分別係用以顯示在分別必要地以高解析度模式及低解析度 模式操作該設備時各畫素放大器之結果輸出的時序圖。第 6圖中，當〇LR = 0且〇LR*=l時可以看出係在該週期之內一 次啓動該群內的所有畫素放大器以啓動高解析度模式。第 7圖中，當Φ LR=1且Φ LR* = 0時，只啓動了放大器PIX2和 ^ PIX3以執行低解析度操作且並未有效地使用放大器PIX1 和P1X4。低解析度模式中，只需要一個平移暫存器階段以 操作每一個整體的群1 0。 雖則該展示實施例顯示了分別專屬於「奇」和「偶」 (亦即隔行）感光器或是沿著線性陣列方向的感光器群的兩 條輸出線，然而本發明也可應用在例如將信號從由均勻分 布之感光器構成的四個子集或是感光器群輸出到四個輸出 線上之類的架構上以便施行甚至更高速率的輸出作業。替 -10- 200529659 代地，也可使該兩條輸出線專屬於諸如對應到一線性陣列 之不同部分上、對應到不同線性陣列上以及對應到對不同 原色具光敏性的子集之類的其他型式感光器子集或感光器 群。同時，雖則上述揭示內容係針對用在列印稿掃瞄的線 性陣列作說明，然而其基礎揭示內容也可應用在數位相機 內所用的二維感光器陣列之類的裝置上。 【圖式簡單說明】 第1圖係用以顯示一晶片上之感光器陣列的簡略圖示。 第2圖係用以顯示可於第1圖之晶片上找到之某些感 光器群10的正面局部示意圖。 第3圖和第4圖顯示的是和如第2圖所示之附屬放大 器上之輸入有關的時脈順序。 第5圖係用以顯示一種用於操作如第2圖所示之任意 四個放大器之平移暫存器實施例的示意圖。 第6圖和第7圖分別係用以顯示如第2圖所示之放大 器在以高解析度及低解析度操作第5圖之設備時之結果輸 出的時序圖。 【主要元件符號說明】 10 感光器群 1 2 a 〜1 2 d 感光器 20 平移暫存器 22 正反器 100 晶片 102 接點襯墊 PIX 1 〜PIX4 放大器

Claims (1)

1. 200529659 十、申請專利範圍· 1 . 一種成像設備’包括： 複數個感光器； 一第一輸出線，係用於接收來自該感光器群之第一 子集的信號； 一第二輸出線，係用於接收來自該感光器群之第^ 子集的信號；以及 連接裝置，係附屬於每一個感光器群，以便選擇1生 • 地將該感光器群當作一個有效的感光器操作。 2 .如申請專利範圍第1項之成像設備，其中該感光器群的 ' 第一子集實質上係沿著線性陣列的方向均勻地分布。 • 3 .如申請專利範圍第2項之成像設備，其中該感光器群的 第一子集實質上係沿著線性陣列的方向與感光器群的第 二子集呈隔行配置。 4 .如申請專利範圍第1項之成像設備，其中每一個感光器 群都包含沿著線性陣列的方向配置的至少兩個感光器° ^ 5 .如申請專利範圍第1項之成像設備，其中該連接裝置包 含配置在該感光器群內兩個感光器之間的至少一個開關 〇 6 .如申請專利範圍第1項之成像設備，其中進一步包括： 高解析度裝置，係用於選擇性地將信號從每一個群 內的第一感光器傳送到第一輸出線上，並將信號從每一 個群內的第二感光器傳送到第二輸出線上。 7 .如申請專利範圍第6項之成像設備，其中該高解析度裝 -12- 200529659 置包含一具有複數個階段的平移暫存器，該感光器群內 至少兩個感光器中每一個感光器都附屬有一平移暫存器 階段。