TW530480B - Image sensor device and control method of scanner using the same - Google Patents

Description

530480 五、發明說明^ ^ 【發明說明】 [發明之技術領域] 本發明係關於影像感測器裝置及使用該影像感測器裂 置之掃描器控制方法，特別是關於可輸出不同資料量之影 像感測器裝置。 〜 [習知技術] 由於個人電腦工業的進步日新月異，CPU運算速度、 主要=憶體（RAM )、以及輔助記憶體（硬碟、光碟）容量不 ，地，升，致使電腦周邊裝置亦不斷地改良。就影像掃描( 器而言，從早期低解析度如3〇〇dpi、6〇 田 产：二3知描益以低解析度格式掃瞄文件時，其掃瞄逮 二，已經不是在於與pc連接的介面上（目前已有 =速的介面如1 394、USB2.0…等）’而 ^ 素（川⑴的影像感測器（如CCD)。因此，在於使古用了;3像 影，器即使在較低解析度掃晦 ：；度的 之整條移位暫存器（Shift Register ;==要專知晦線 間，再重新取點成較低的解析声。 ' 有貝料移出的時 不士原本一解析度即為較低解析度的掃描器。…然_ 圖。如該m所示，一般的線性影像感測裝置的架構 ^^^^(Phot〇 di〇de)n Gate)12、-移位暫存器π、浮接擴散； 第4頁 530480 五、發明說明（2) '

Diffusion Node)14、電位箝制器（clamp)15、以及輸出緩 衝放大器（Output Buffer Amp. )16。感光二極體11的數量 根據解析度的大小不同而改變，且一般解析度越高，感光 二極體的數量越多。感光二極體丨丨在曝光後，其電荷量經 由轉換邏輯閘1 2倒入移位暫存器丨3。之後，移位暫存器i 3 利用控制信號φ 1與Φ 2依序將電荷量倒入浮接擴散節點 1 4。圖2顯示控制信號φ 1、φ 2、rs、CP與輸出信號 output之時序圖。控制信號RS用來清除浮接擴散節點14之 浮接電容（Floating Capacitor)之電荷，而控制信號〇?用 來肷住電位箝制器1 5之電位。因此，該線性影像感測裝置· 1〇傳送一條掃描線所需的時間為（感光二極體u之數、 量）*(每點資料之傳送時間）。例如，對於使用在人4尺 1 2 0 0DPI的掃描器之線性影像感測裝置，其感光二極體u =數量為ιοκ。假設每點資料之傳送時間為6〇〇ns，則 掃描線所需之時間約為6ms(即1〇K*6〇〇ns)。且汐二 30 0DPI、60 0DPI或1 20 0DPI，掃描線傳送所需之時：田 同士。，此，m 2 00DPI之掃描器在6〇〇Dpi解析度掃描文件 守，，、速度就比不上最高解析度為6〇〇Dpi的掃描器。 圖3為雙移位暫存器之線性影像感測裝置 =影像感測裝置2°包含複數個感Ο 、、兩組轉換邏輯間22、22,、兩條移位暫存器23、 大哭;6 //郎點14、電位箝制器15、以及輸出緩衝放 η ?二極體η的數量根據解析度的大小不同而放改 '' 敫解析度越面，感光二極體的數量越多。該影像

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五、發明說明（3) 感測裝置20與圖1之影像感測裝置丨〇的動作原理大致相 同’主要不同點是利用兩條移位暫存器2 3、2 3，來傳送電 荷量。圖4顯示圖3之影像感測裝置2 〇的控制信號φ J、❿ 2、RS、CP與輸出信號output之時序圖。由圖4可了解到， 若圖4輸出信號0UTPUT之頻率與圖2輸出信號〇υτρυτ之頻率 相同，則圖4控制信號φ 1、φ 2的頻率為圖2控制_鲈φ 描器之線性影像感測裝置，其感光二極體丨丨之數量為 2 〇 Κ。假设每點資料之傳送時間為6 〇 〇 n s，則每條掃描線所 品之時間約為1 2 m s (即2 0 Κ * 6 0 0 n s )。且不論是掃描 3 0 0DPI、60 0DPI或1 2 0 0DPI，由於所傳送之資料量均相 同’因此每條掃描線傳送所需之時間亦相同。因此，以 240 0DPI之掃描器在6〇〇DPI解析度掃描文件時，其速度就 比不上最高解析度為6 0 0DPI的掃描器。 又” [發明概要] 一有^於上述問題，本發明之目的係提供一種可提供不 ，貧，量之影像感測器裝置，使具有該影像感測器裝置之 掃描器在掃瞄高解析度可以獲得高品質的晝質，而掃瞄 解析度亦能獲得高速掃瞄。 > 、為達成上述目的，本發明影像感測器裝置包含： 個感光二極體，藉以將所接收的光信號轉換成電信號； =轉換邏，閘，將感光二極體之電荷倒出；兩條移位暫存 器，包含第一與第二移位暫存器，並分別接收轉換邏^閘

530480 五、發明說明（4) __ $倒出的電荷，並根據控制信號依序將電荷移出；一％ :散單元，係接收第一移位暫存器與第二移位暫存器== :輕，產生電信號；一電荷控制單元，係用來控制第二蒋 曰存器之輸出電荷是否倒入浮接擴散單二移 =-輸出緩衝單元，#收電位箝制單元 ：味 輸出訊號。 I座生 [實施例] 該麥：I t Ϊ f式詳細說明本發明影像感測器裝置及使用· 々衫像感測器裝置之掃描器控制方法。 便用零 為月具雙移位暫存器之線性賴 木構圖。该線性影像感測裝置30 罝的

2 0〔夂去岡q、相，、 且0 υ /、白知綠性影像感測裝I >考圖3)類似，均包含複數個-換邏輯閘321、]?9不皮必 口以九一極體31、兩個轉 tUΓ^Γ5 "!#|1'331 ' 332 ' 杜* 柑制為15、以及輸出緩衝放大器16。兮笙- 架構與f知之相同元件的功能與架』㈣； 電冇栌制F1 Ιΐί疋，本發明線性影像感測裝置30還包含一 :何控制開關38 ’用來控制移 定：3 致能Uriable^ 了 ^心制信號㈣控制。即控制信號， SW失能（dlsablI)時電何電控導通，反之當控制信號 皆一 } H 電何控制開關38斷路。 弟一移位暫存器331的輸出 而第二移位暫存哭Μ ? ^ l 受王/予得擴政即點1 4， 曰存器332的輸出經由電荷控制開關38連接至 第7頁 530480 五、發明說明（5) 浮接擴散節點14。因此，者 時，只有第一移位斬存哭田何控制開闕38斷路（OFF) 3 31與第二移位暫存器3 3 2的電(〇 Nj，皮f 一移位暫存器 節點14。所“，*使用該線性象』=傳达至浮接擴散 掃描時，若掃描解析度為1/2解^象/測衣置30之掃描器在 荷控制開關38導通，此時可^/又二上’則掃描器將電 為1 /2解析度以下，則將 ^于斤有貧料’·若掃描解析度 掃描線可獲得-半資料，並節工省VI38二路：此，每條 圖6為電荷控制開關38斷路貝;。取時間。 Φ2以及輸出信號output的時序图ft唬CP、Φ1、 號sw為，能。此時，只有第_移回位暫存此哭t :，制信 由控制信號φ 1、Φ 2的控制依 ^ 的電荷會經 由於僅處理第一移位暫存器331 ^入/接擴散節點14。且 1、Φ2的頻率與輸出信號的頻率相同可。，因此控制信號φ 圖7為電荷控制開關38導通之控制° Φ2以及輸出信號〇υτρϋτ的時 、CP、Φ1、 號SW為致能。此時，第一：。哭 下，控制信 器332的電荷均會經由控制信號Φ1 乂:4弟二移位暫存 浮接擴散節點14。由於必須處理第—2的控制依序倒入 二移位暫存器332的電荷，因此控存器331與第 為輸出信號頻率的一半。 1、φ 2的頻率 圖8為本發明另一實施例具三 感測褒置的架構圖。該、線性影像感測裝曰置^器之線性影像 匕含兩、纟且錯開 第8頁 530480 五、發明說明（6) 上複感光一極體411、412、三組轉換邏輯閘421、 點u丄、ΐ條移位暫存器431、432、433、浮接擴散節 單元二二柑制咨15、輸出緩衝放大器16、以及電荷控制 1:1二電荷控制單元48外，其餘元件之功能與架構 電二件的功能與架構相同，不再重複說明。而 制早疋48包含電荷控制開關481、482、483、以及 移位暫存器484。電荷控制開關48 ==SW2、晴制。該實施例中，控制；： Λ ^ 2、433、484之控制信號分為兩組，第一組 冇^位^=φ 1、φ 2，而第二組為控制信號φ 3、φ 4。電· 何移，暫存器484由第一組控制信號φ1、φ2控制。電 浮接ΐ二經由，，電荷控制開_連接至 -銘= 組控制信號Φ1、。2控制。第 一移位暫存器432連接至電荷移位暫存器制弟 暫存器433經由第二電荷控制開關 == 器484。電荷移位暫存器48 :=電何移位暫存 弟二移位暫存器432與第三移位斬 存以33由弟二組控制信號φ3、φ4控制。 衫位曰 所以’當使用該線性影像感測 時，若掃描解析度為1/2解析度以上'置二之W田匕在掃描-開關481、第二電荷控制開關m 、：電^~電:控制 挪導通，此時可獲得每條掃描線H何控制開關 二帚:，解析度為1/4解析度至1/2解析度 電何開關483斷路’同時將第一電荷控制開二： 第9頁 530480 五、發明說明（7) ，，此時可獲得每條掃描線一半資料，並節省一半之資料 貝=扦間。再者’當掃描器之掃描解析度為1 / 4解析度以 :2 ’則將第-電荷控制開關481與第二電荷控制開關482 ，同柃將第二電荷控制開關4 8 3導通，此時可獲得每 條掃描線1/4資料，並節省1/4之資料讀取時間。 482 性影像感測裝置4〇之電荷控制開關481、 與483均導通之控制信號RS、CP、Φ1、φ2、φ3、φ4 以及輸出信號OUTPUT的時序圖。在此情形 SW1、SW2與SW3均為致能。& 0士③/卜&弟^號 二移位暫存器432、以及第此：二f位暫存器431、第‘ 節點14。由於必須處理依序倒入浮接擴散 存器432、以及第三移/暫、第二们立暫 控制信號Φ3、Φ4的虎頻率的1/2,而第二組 圖10 Λ 輸出信號頻率的。 圖10為圖8線性影像感測裝 481導通，同時第三電$批 〇之苐一電何控制開關 ⑶^^^控以制開關川斷路之控制信娜、 在此情形下，控制信號^為及輪t出信號0删τ的時序圖。 能。此時，僅有第_移位暫、、π匕而控制“號S W 3為失_ 號Φ1、Φ2、Φ3、Φ4的二：态431的電荷會經由控制信 由於僅需處理第一移位暫^哭依序倒入浮接擴散節點14。 制信號Φ 1、Φ 2的頻率與輪 j ^的電荷，因此第一組控 制信號Φ3、Φ4的頻率^ =山信號頻率相同，而第二組控 .....别出信號頻率的1/2。 第10頁 530480 五、發明說明（8) 483 /、甬11為圖8線性影像感測*置4〇之第三電荷控制開關 ，同時第—電荷控制開關481與第二電荷控制開關 4山82斷路之控制信號Μ、CP、Φ1、Φ2、φ3、φ4以及於 的時序圖。在此情形下，控制信麵、s;2 入電Λ會Λ由㈣信‘ 需求影裝置40可根據不同之解析度· 省資料處理時間，；高==解析度掃描狀態時，可節 線性可根據不同解析度模式提供不同資料量之 以達到低解析度高掃調 步驟S1 202 ··讀取掃描 在令/彳方法如下： 之主機讀取使用者欲掃描的解析又度係透過掃描器所連接 步驟S1 2 0 4 ··設定解狀_ ^ 產生解析度模式。當 +予取阿解析度比較，· 1 /2時，解析度模式為最高午解度大於光學最高解析度之 於光學最高解析度之1/4且；拉式；當掃描解析度大 "2解析度模式； 寺，解析度 ’析度小於等於"4時

W 第11頁 530480 五、發明說明（9) 模式為1 / 4解析度模式。 步驟S〗2〇6 :產生控制信號。係根據不同解析度模式 產生控制h號。控制信號包含控制線性影像感測裝置之移 位暫存器的控制信號、以及開關控制信號swi、sw2、 SW3、以及其他習知相關控制信號。言亥等控制信號在不同 =析度模式所需頻率已於上述之内容說明過，不再重複 =驟S1 208 ··掃描文件並傳輸資料，根據控制信號掃 描文件。此步驟與習知掃描器相同，不再重複說明。 步驟S1 2 1 0 :結束。 二乂上雖以實施例說明本發明，但並不因此限定本發明 離本發明之要旨，該行業者可進行各種 暫存；冓:亦； 位日存益的動作，但是並不限於此等控制信號，只 =控制移位暫存器之動作的信號均可應用於本發明中 以達：個電荷’亦可應用於本發明中、 530480 圖式簡單說明 【圖式之簡要說明】 圖1為習知單移位暫存器之線性旦 圖。 戍14衫像感測裝置的架構 圖2顯示圖1線性影像感測桊 RS、CP與輸出信號OUTPUT之時^圖之&制信f虎（IM、Φ2、 圖3為習知雙移位暫存哭 ' 圖。 線性影像感測裝置的架構 圖4顯示圖3線性影像感測 RS、CP與輪出信號ουτρυτ之時^圖之控制信號Φ1、Φ2、 圖5為本發明具雙移位斬 ° 架構圖。 θ 之線性影像感測裝置的 圖6顯示圖5線性影像感測裝 控制信號φ 1、φ 2、RS、CP盥於山”可工制開關斷路的 圖㈣示圖5線性影像感測 控制信號、Φ2、RS、cp與輸導通的 圖8為本發明具三移位暫存器之TPUT/，序圖。 架構圖。 線14衫像感測裝置的 圖9顯示圖8線性影像感測裝置之 … 荷控制開關均導通的控制信號φ ] 弟一、第二與第三電 CP舆輸出信號output之時;;^Φ1、Φ2、㈣、Φη 圖1 0顯示圖8線性影像感測裝置 導通，但第三電荷控制開關斷路的抑弟:電荷控制開關 3、Φ4、RS、CP 與輸出信號0UTPUT:時= 、Φ2、φ 圖11顯示圖8線性影像感測裝置之第一^ 530480 圖式簡單說明 制開關斷路，但第三電荷控制開關導通的控制信號Φ 1、 Φ2、Φ3、Φ4、RS、CP與輸出信號OUTPUT之時序圖。 圖1 2為包含可根據不同解析度模式提供不同資料量之線性 影像感測裝置的掃描器控制方法的流程圖。 【圖式編號】 3 0、4 0影像感測器裝置 31、411、412感光二極體 321、322、421、422、423 轉換邏輯閘 331、332、431、432、433 移位暫存器 38電荷控制開關 48電荷控制單元 481、482、483電荷控制開關 484電荷移位暫存器

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Claims (1)

1. 530480 六、申請專利範圍 1 1.種衫像感測器裝置，係可根據不同解析度模纟 出不同資料量，包含： 』肝啊及犋式輪 信號複數個感光二極體，藉以將所接收的光信號轉換成電 兩，轉換邏輯閘，將前述感光二極體之電荷倒出； 別接’包含第一與第二移位暫存器，並分 輯FWj出的電荷’並根據-組控制信 移位點’係接收前述第-移位暫存器與第二 秒位θ存态之電荷，並產生電信號； 讀 荷控制單元，係用來控制前 電何疋否倒入前述浮接擴散節點； 位曰存為之輸出 電位柑制單元，係接收前述浮接# ~…+ 旒，並保持其電位範圍；以及 接擴政郎點之電信 產生於：出綾衝單元，接收前述電位箝制罩-產生輸出訊號。 推制早兀之電位，並 2·如申請專利範圍第1項 :中前述電荷控制單電冇載之影像感測器裝置， = 浮接並配置於前述 丨通/且前述控制信號之頻率二前述電荷控制開關導 1/2。 羊為則34輸出訊號之頻率的 4.如申請專利範圍第3項所 ___ 、。载之影像感測器裝置， 第〗5頁 530480 六、申請專利範圍 其中當解析度模式為最高解析度之1/2時，前述電荷 開關斷路，且前述控制信號之頻率與前述輸出訊號 相同。 5· —種影像感測器裝置，係可根據 出不同資料量，包含： 个U解衍度衩式輸 荷量複數個感光二極體，藉以將所接收的光信號轉換成電 三組轉換邏輯閘，將前述感光二 三條移位暫存器，包含第一鱼、；體之電何里倒出； 器，並分別接收前述轉換邏輯閘;;倒三=存 組控制信號依序將電荷移出； 0冤何並根據兩< 二浮接擴散節點，係接收前述第一、 曰存斋之電荷，並產生電信號； 一 /、弟二移位 一電荷控制單元，係用來控制 移位暫存器之輸出電荷是否倒入前4U二與第三 唬，並保持其電位範圍；以及 妾擴政郎點之電信 輸出緩衝單元，接收前述電位 產生輸出訊號。 拆制早π之訊號，並 6 · 士申μ專利範圍第5項所 其中，電荷控制單=含“己载之影像感測器裝置，. 輪出電荷是否倒入：=接：ί:::述第-移位暫存器之 -第四移位暫存器’係用來暫存前述第二與第、 第16頁 530480 六、申請專利範圍 一第】:二且由前述第一組控制信號控制； 輸出電荷是否： = 四述第三移位暫存器之 一第二@ j 1罘四移位暫存器；以及 電何控制開關’得^ 電荷是否'入前述浮接擴散;“述弟四移位暫存器之 其中7前i : Ϊ : : ΐ圍第6項所記載之影像感測器裝置， 8.“5; = ;7體§，… 其中前述第你软 項所3己載之影像感測器裴置， 且由前收-組感光二極體之資料， 位暫存器接收另匕。：控μ ’而前述第二條與第三條移< 控制信號控制感極體之貧料，且由前述第二組 盆中=:ί專利範圍第8項所記載之影像感測器1置， 與第=最高解析度時，•述第-第二 料，且前，輸出三條移位暫存器的資 1/2，同時述4一：气制信號之頻率為前述輸出信號頻率^ 率之别述弟二組控制信號之頻率為前述輪出信號頻 二·⑹申請專利範圍第9項所記載之影像感測 中畜解析度模式設定為最高解析度之1/2時，寸' f 電荷控制開關導通，而前述第三電荷控制開 輸出第一條移位暫存器的資料，且前述第一組 =%{ 頻率與前述輸出信號頻率相同，同時前述第、一工刺秸唬之 之頻率為前述輸出信號頻率之丨/2。 —、、且控制信號 第17頁 ---—〜 530480 六、申請專利範圍 置，U·中如Λ請範圍第10項戶斤記載之影像感測器裝 第^ —二解析又拉式設定為最高解析度之1 /4時，前述 第一電何控制開關與第二電荷押制 二/ 第-組愈第-组"= 位存器的資#，且前述 同。、第一，，且技制5虎之頻率與前述輸出信號頻率相 同解析产模種::描供1"控制方法’該掃描器係使用可根據不 丨j解啊戾杈式提供不同資斜 方法包含下列步驟：…像感測器裝[該控制 頃取掃描解析度，靖敌由 設定解析产模4总4 °貝取使用者所選定之掃描解析度；罐 解析度比取的掃描解析度㈣ 測器裝置之移U存ί::::析=3生前述影像感 他相關控制信號；^ 號、開關控制信號、以及其 文*件’根據前述控制信號掃描文件。 、、共，Α.由1 申請專利範圍第12項所記載之掃描器控制方 載之影像：ϊ Γί ΐ測器裝置為申請專利範圍第1項所記 法，1專描利4圍/Γ二所記載之Λ描器控制方· 時，前述解析度模式:古.别述=學取南解析度之1 /2 度模式為1 /2解析度〜莫式取冋午斤度模式，反之，前述解析 15·如申請專利範圍第14項所記載之掃描器控制方

   第18頁 530480 六、申請專利範圍 _ 法’其中在最高解析度模式時， 且前述控制信號之頻率為前述影像二;』=致能， 頻率之1/2。 像戌測置之輸出信號 法，其中在1/2解析度模式時，前述開關控制；；：！ ，控制信號之頻率與前述影像 二失:， 頻率相同。 农罝 < 輸出^號 17.如申請專利範圍第12項所記載之掃 ^ ’其中前述影像感測器裝置為申請專利 H 載之影像感測器裝置。 弟員所Z 法，二由如專奋利範圍第17項所記載之掃描器控制方（ ''、中萄則述掃描解析度大於前述光學最高解；^ > Μ時，前述解析度模式為最高解析度模式取= 斤二 述光學最高解析度之1/4且小於等於1/2時' ^述解析度模式為1/2解析度模式，而當前述掃描解析产 小於等於1/4時，前述解析度模式為1/4解析度模式。又 1 9·如_申請專利範圍第1 8項所記載之掃描器控制方 ^ ’其中前述產生控制信號步驟中係產生：兩組移位暫存 為控制信號及三個開關控制信號。 、20·如申請專利範圍第1 9項所記載之掃描器控制方< 法二其中在最向解析度模式時，前述三個開關控制信號為 致能，且前述第一組控制信號之頻率為前述影像感測器^裝 置之輸出信號頻率之1 /2，同時前述第二組控制信號之頻 率為前述影像感測器装置之輸出信號頻率之1/4。〜八

   第19頁 530480 六、申請專利範圍 21. 如申請專利範圍第20項所記載之掃 法，其中在1/2解析度模式時，前述㈡：；控制方 能、第三開關控制信號為失能，且 工制“號致 頻率與前述影像感測器裝置之輸出信號頻率：Π，： ;ϊΐ;Γ:。信號之頻率為前述影像感測器裝… 22. 如申請專利範圍第21項所記載之掃描器，制方 ；：,；-^ --制信號之頻率與前述影像感測器装置增= 23. —種影像感測器裝置，係可根據不 輸出不同資料量，包含： J解析度杈式 荷量複數個感光二極體，藉以將所接收的光信號轉換成電 出；複數組轉換邏輯間’將前述感光二極體之電荷量倒 複數條移位暫存哭，分另|垃队 的電：、:並根據號換邏輯間所倒出 產生電J J擴散節點，係接收前述移位暫存器之電荷，並彳 電C元，係、用來控制前述移位暫存器之輪出 否倒入别述浮接擴散節點； 電位箝制單元，係接收前述浮接擴散節點之電信

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