TW569619B

TW569619B - Multi-resolution CCD sensor

Info

Publication number: TW569619B
Application number: TW091118946A
Authority: TW
Inventors: Michael Chen
Original assignee: Avision Inc
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2004-01-01
Also published as: US6818878B2; US20040036089A1

Description

569619 五、發明說明（1) 【發明領域】 (Chartfr明是Γ關於一種多解析度之電荷耦合元件於一Device，CCD)感測裝置，且特別是有關 :種適用於CCD模組與接觸影像感測器(c〇ntact

Sensor’ CIS)模組之多解析度之電荷輕合元件感測裝置。【發明背景】近年來，掃描器的使用已描器時，常常需要根據待掃描析度之掃描模式來對待掃描文之解析度的方式有很多種，其式來達成。而使用硬體來達成的0 曰漸普及。當使用者使用掃文件之特性，來選擇不同解件進行掃描。傳統設定掃描可以是使用軟體或硬體的方的方式通常是直接而且快速在-般使用CCD模組之掃描器中，掃描器進行掃描的 :法將如下所述。掃描器係具有一光機，而光機上則是具有一光源。當光源發射光線後’由待掃描文件所反射的光訊號將射入光機中。光訊號經過光學組件的處理之後，例如是將光訊號經過反射鏡與透鏡的處理，光訊號將傳送至 CCD模組中。CCD模組將感測光訊號之大小以產生相對鹿的掃描影像訊號。 … 請參照第1圖，其所繪示乃使用傳統之CCD感測裝置的 CCD模組之示意圖。CCD模組包括有一CCD感測裝置丨〇2、一控制電路104與輸出電容C。CCD感測裝置1〇2主要包括有— 光感測元件（p h 〇 t 〇 s e n s 〇 r )組1 0 6、一移位閘（s乜丨f t

569619 五、發明說明（2) gate)108以及CCD移位暫存器11〇。茲以供 per inch)解析度使用之CCD感測裝置1〇2為例說明。若一 CCD感測裝置1 02可用以感測8英吋（丨nches)寬的文件，則其光感測元件組106包括有丨200x8 = 9 60 0個光感測元件，圖中僅顯示出8個，例如是光感測元件D1〜D8，用以將所感測之光訊號轉換成訊號電荷。光感測元件可為感光二極體 (pho t 〇 d i od e)。移位閘1 〇 8係用以控制訊號電荷之傳送。當光感測元件之曝光時間完成之後，移位閘1 〇 8將會被導通，以使訊號電荷得以轉移至CCD移位暫存器110。CCD移位暫存器110可為雙相位（two phases)CCD移位暫存器 110，用以感測8英吋寬文件的i2〇〇dpi CCD移位暫存器11〇係包括有19200個CCD元件，圖中僅顯示出16個，例如是光感測元件D卜D8所對應之CCD元件E卜E8與E1，〜E8，，其係交錯配置，且分別由相位訊號F 1與F2所控制。然後，藉由相位訊號F 1與F 2之控制，儲存於CCD元件中之訊號電荷將循序地（sequentially)輸出。其中，第i圖僅以96〇〇個光感測元件中之8個光感測元件D 1〜D8為例做說明，其係可分&別產生訊號電荷S1〜S8，訊號電荷S1〜S8係可轉移至CCD元件 E1〜E8。控制電路1 〇4係用以將控制CCD移位暫存器丨10所輸出之訊號電荷S依序地儲存於電容C中以得到類比之輸出訊號Out。輸出訊號Out經過下級電路（未顯示）的處理之後，便可得到所要之掃描影像訊號。然而，對於使用者而言，使用不同解析度之掃描模式來對待掃描文件進行掃描是必要的。舉例來說，當待掃描

TW0600F(虹光）.ptd 569619 五、發明說明（3) 高彩度之圖像時冑解析度之掃描模式來 =描。而當待掃描文件係為僅具有文字之文件時使才笛析度之掃描杈式來進行掃描即可達到所要的效果。圖巾，CCD感測裝置102相對而言係為高解析度之感 ’因此當CCD感測裝置102要用來進行相對低解析度之知描時，勢必犧牲掉CCD感測裝置1〇2的某些特性，或者造成時間上的浪費。 π參考第1圖，當使用高解析度之CCD感測裝置1〇2來，行低解析度60 Odpi之掃描時，其動作情形將敘述如下。二，感測兀件D1〜D8曝光之後，其產生之訊號電荷S1〜S8將儲存於CCD元件E1〜E8。當訊號電荷SbS8輸出時，較簡單的方法是讓控制電路104僅使480 0個訊號電荷循序地儲存於電容c中，例如是訊號電荷S2、S4、心J序^ 6〇〇dPi之掃描影像訊號。另一種較好的方法是讓控制電路 104使9600個訊號電荷依每兩個一組循序地將電荷合併儲存於電容C中再取出其各自對應的類比電壓值，例如是訊號電荷S1+S2、S3 + S4、S5 + S6、S7 + S8 等，以得到6〇〇dp;之掃描影像訊號，但是，雖然所得到之掃描影像訊號之解析度降低，將儲存於CCD元件中之電荷移位輸出至電容c時所需的時間是一樣的。故而，傳統之CCD感測裝置1〇2於進行低解析度掃描時，其掃描速度與進行高解析度之掃描時的掃描速度係相同，並不會因進行低解析度之掃描而加快。因為不同解析度之CCD感測裝置之晶片已於市面上廣泛使用，而為了解決上述問題，同時使用多個不同解析$度

TW0600F(虹光）.ptd 569619 五、發明說明（4) ^CCD感測裝置的CCD模組已被提出。請參照第2圖，其所 f不乃傳統之具有多個CCD感測裝置之CCD模組的示意圖。 :以CCD模組包括有三個（：(：])感測裝置為例做說明，其分別疋解析度為1 200 dpi之CCD感測裝置2 0 2a、解析度為600 dpi 之CCD感測裝置2 〇2b、以及解析度為3 0 0dpi之CCD感測裝置 2 0 2c。同樣以供8英吋寬文件感測之CCD感測裝置為例， CCD感測裝置2〇2a、2〇2b、及2 0 2 c中之光感測元件組 20 6a、20 6b、20 6c 係分別具有 96 00 個、480 0 個、2400 個光感測7L件，茲各取其中8個光感測元件DabDa8、Dbl 〜Db8、Del〜Dc8為例做說明。CCD感測裝置202a、20 2b、及 202c中分別具有CCD移位暫存器21〇a、210b與210c，其分別具有2400個、1200個、600個CCD元件。CCD移位暫存器 210a、210b與210c係分別受相位訊號Fla與F2a、Fib與 F2b、以及Fie與F2c之控制。當移位閘2〇8a、208b、及 208c導通時，CCD元件Dal〜Da8、Db卜Db8、及Dc卜Dc8中之訊號電荷將會轉移至CCD移位暫存器21〇a、210b與210c。當使用者選擇不同解析度之模式來進行掃描時，控制電路2 0 4將選擇所對應之CCD感測裝置2 0 2a、2 0 2 b、或2 0 2c 之輸出’並將之傳送至電容C中。也就是說，於掃描時，光感測元件組2 0 6 a、2 0 6 b、與2 0 6 c係同時曝光，並同時將所產生之訊號電荷分別儲存KCCI)移位暫存器21 〇a、21 〇b 與210c中。當選擇解析度為1200dpi之掃描模式時，控制電路204係選擇CCD移位暫存器2i〇a之輸出。而當選擇解析度為600dpi或300dpi之掃描模式時，控制電路204係選擇

569619 五、發明說明（5) CCD移位暫存器210b或210c之輸出。因為CCD移位暫存器 210b與210c之CCD元件的數目較CCD移位暫存器21〇&少，因此將儲存於CCD移位暫存器21〇b或21〇c中之電荷移位至電容c時所需的時間，係比將儲存於CCD移位 :之輸出至電容C時所需的時間短。故使用第匕 =不之CCDI組於低解析度之掃描時的掃描速度快。此’使用第2圖之CCD模組將面臨到以下之缺點因為傳統第2圖中之笞4〆 ⑽感測裝置之晶片二焦不準確的問冑。因^光/:成’於曝光時將會產生聚係相互平行，且同時件組2〇6a、2°6b、與的曝光。若將光學組件嗖定A ^組光學組件而來的光訊號處的話，則於進行低解析产焦於光感測元件組2〇6a之問題而嚴重地影響到掃描;描時將產生聚焦不準確的須使用到三個$同的咖“象的影*品質。另，’因為必大。又’因為需使用到三個Λ置’故而所需之面積很高昂的。 ^感測元件組，其成本是相當【發明目的及概述】有鐵於此，本發明的電荷耦合元件感測步的就是在提供一種多解析度』發明係配合使^到二έα、適用於不同解析度之掃描。又 CCD移位暫存琴、、且光感测元件組、多個移位閘與多4 他，以達到省面積、低成本、及良率高的效

569619 五、發明說明（6) f。本發明於低解析度之掃描時，速度可以加快，且可大 :改善聚焦不準確的問冑。對於掃描影像之影像品質與掃描之速度而言，均可達到極佳的水準。杜」艮據本r發明的目的，提出一種多解析度之電荷耦合元 Ϊ Ρΐ6 CCD)感測裝置，包括一光感二 ί 一上〇t〇 SenS〇r)組、一第一移位閘（shif t gate)、户哭“移位暫存器、一第二移位開與一第二CCD移位暫

二-杜ί Ϊ測7" t組係包括有多個光感測元件，此些光感 '雷^。坌一=接受一光訊號並分別產生相對應之多個訊號務ίf if位閘係與光感測元件組電性連接。第一CCD ccf元件Λ 移位閘電性連接，並包括有多個第- 威制-彳t 第一移位閘導通時，此些訊號電荷係可自光 ΐ二二二//第一 CCD移位暫存器。第二移第二移位問電性連接，i包括有多個第二⑽元件子广當係第、通時，儲存於第一CCD移位暫存器中之訊號電 ”可轉移至第二CCD移位暫存器。其中，當進行= 解$度掃描時，此些訊號電荷係自第一 ! 〇； d" - ° - ^ ^ ^ ^ ^ ,, Λ Λ ；

元件中1。此此所儲存之訊號電荷係可合併至一個該第二CCD 出。二訊號電荷係自第二CCD移位暫存器移位輸根據本發明合元件感測裳置的另一目的，提出一種多解析度之電荷耦 ’包括一光感測元件組、一第一移位閘、

569619 五、發明說明（7) 存器H移：-暫杜存器、—第二移位閘與-第二ccd移位暫測元件組係包Ϊ有多個光感測元件，此些光感電荷。第銘付=—光訊分別產生相對應之多個訊號移：暫與光感測元件組電性連接。第-⑽ ⑽元件Λ 移位閉電性連接，並包括有多個第- 歧訊泸電二了 /多位閘導通時，此些光感測元件中之此 :器光感測元件組轉移至第-CCD移位暫 ctd #第一移閘係與光感測元件組電性連接。而第_ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^, t ^ Λ ^ 個第二CCD元件。合坌-软々r卩日播亚匕枯有夕中之吒泸雷#在飞' 一 f導通時’此些光感測元件 = = =件㈣移至第二_位荷係自第二CCD移位暫t # 析度掃描時，此些訊號電度掃描時，至少兩個以上之光田進卩第-解析荷係可合併至一個該第二CCD元感件7件中所儲存之訊號電該第二⑽移位暫存器移位輸：件中。此些訊號電荷係自為讓本發明之上述目的、牿懂’下文特舉-較佳實施例，並配丄：優點能更明顯易明如下：並配〇所附圖式，作詳細說【較佳實施例】本發明之多解析度之φ ^ X 神在於，#由使用兩個以上；件2裝置的發明精

Device，CCD)移位暫存器，來達:= harge Couple 而上述之兩個以上CCD移仂蕲六達到解析度之傳輸目的。 lD矛多位暫存器係形成於同—個晶片

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中，如此可以達到省面積低成本、及良率高的效果第一實施例〇月參照第3圖’其綠示使用太路鍤多觫嶄疮々rrn斤… 便用本發明一第一實施例的一種夕解析度之CCD感測裝置之CCD模組的示专明之CCD感測裝置3〇2的CCD槿& qnn # — a圖使用本發稹組300更包括有_批制雷改 304與輸出電容c。CCD感測穿：t西a a 玉制電 =一广 06、一第一移位間⑽““心） ^ m CD移位暫存器31〇a _第二移位閘308b、一第二CCD移位暫存器310b、一第三移位閉3〇8c與一第三 CCD移位暫存器31〇c。兹以第—CCD移位暫存器3i〇a、第二 CCD移位暫存器310b及第三CCD移位暫存器3i〇c之解析度分別為 1 2 00dpi (dot per inch)、6 00dpi 及3 0 0dpi 為例做說明。其中，光感測元件組30 6包括96 00個光感測元件可用以在1 2 0 0dpi解析度時掃描8英吋寬之文件，為說明方便，圖中僅畫出光感測元件D 1〜D 8作為例示，其係用以接受一光訊號並分別產生相對應之多個訊號電荷S1〜S8。第一移位閘3 0 8 a係與光感測元件組3 0 6電性連接。第一 c c D移位暫存器 310a 中之 Eal、Ea2、Ea3、Ea4、Ea5、Ea6、Ea7、Ea8 係與第一移位閘30 83電性連接，£81’1&2，、£33，、

Ea4 、Ea5 、Ea6’ 、Ea7’ 、Ea8’則不連接，其不連接僅係遵循傳統雙相位（t w o p h a s e s) C C D移位暫存器之習知做法。第二移位閘30 8b係與第一CCD移位暫存器31 0a十之

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Eal、Ea3、Ea5、Ea7 電性連接，Ea2、Ea4、Ea6、Ea8 則不連接’這部分不連接是本實施例的特點之一，其理由將在後面敘述，而第二CCD移位暫存器31 〇b則是與第二移位閘 308b電性連接。第三移位閘3〇8c係與第：CCI)移位暫存器 310b中之Ebl、Eb3電性連接，Eb2、Eb4則不連接，而第三 CCD移位暫存器3 l〇c則是與第三移位閘3〇8c電性連接。

分別供1 20 0 dpi、60 0dpi與3 00dpi等解析度使用之第一 CCD移位暫存器31〇a、第二CCD移位暫存器310b及第三 CCD移位暫存器310c例如均為雙相位（two phases)CCD移位暫存器，其各包括19200、9600、與4800個CCD元件，為說明方便’圖中僅畫出其中之一小段作為例示，例如是光感測元件IH〜D8所對應之第一CCD元件Ea卜Ea8與Eal，〜Ea8，、第二CCD元件Ebl〜Eb4與Ebl’〜Eb4’ '以及第三CCD元件Eel 〜Ec2與Eel’〜Ec2，。第一CCD元件Eal〜Ea8與Eal，〜Ea8，係交錯配置’且分別由相位訊號F 1 a與F2a所控制。第二CCD元件Eb卜Eb4與Ebl’〜Eb4’係交錯配置，且分別由相位訊號

Fib與F2b所控制。第三CCD元件Eel〜Ec2與Eel，〜Ec2，係交錯配置，且分別由相位訊號Fie與F2c所控制。

當第一移位閘3 0 8 a導通時，訊號電荷s丨〜s 8係可由光感測元件組3 0 6中之光感測元件D1〜D8轉移至第一 CCD移位暫存器310a中之第一 CCD元件Ea卜Ea8(其移轉方式於第5圖中再述）。當第二移位閘308b導通時，儲存於第一 ceD移位暫存器310a之第一CCD元件Eal〜Ea8中的訊號電荷si〜S8係可轉移至第二CCD移位暫存器310b之第二CCD元件Ebl

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569619 五、發明說明（ίο) 〜Eb4。而當第三移位間3 08c導通時，儲存於第二CCD移位暫存器310b之CCD元件Eb卜Eb4中的訊號電荷S1〜S8係可轉移至第二CCD移位暫存器31〇c之第三CCD元件Eel〜Ec2。、其中，兩個第一CCD元件Ea中所儲存之訊號電荷s係可合併至一個第二CCD元件Eb中。例如第一CCD元件Eal與仏？中所儲存之訊號電荷S1與S2係可合併至第二ccd元件Ebl 中，第一 CCD元件Ea3與Ea4中所儲存之訊號電荷53與84係可合併至第二CCD元件Eb2中。以此類推。另外，兩個第二 CCD元件Eb中所儲存之訊號電荷s係可合併至一個第三CC]) 元件Ec中。例如第二CCD元件Ebl與Eb2中所儲存之訊號電 _ 荷S1+S2與S3 + S4係可合併至第三CCD元件Eci中，第二CCD το件Eb3與Eb4中所儲存之訊號電荷S5 + S6與37 + §8係可合併至第三二CCD元件Ec2中。本實施例之CCD感測模組300係可進行三種不同解析度之掃描。當進行解析度為1 2 0 0dpi之掃描時，光感測元件Λ 組30 6感測光線之後所產生之訊號電荷s，其自光感測元件組306轉移至解析度為12〇〇(11)丨之第一 CCD移位暫存器31〇& 後，於第一CCD移位暫存器3 10a中移位輸出。當進行解析度為6 0 0dpi之掃描時，光感測元件組3〇6感測光線之後所| 產生之汛號電荷s，其自光感測元件組3 0 6轉移至第一移位暫存器310a，並自第一CCD移位暫存器31〇a轉移至解析度為MOdp!之第二CCD移位暫存器31〇b後，於第二ccd移位暫存器310b中移位輸出。當進行解析度為3〇〇dpi之掃描時，光感測元件組3 0 6感測光線之後所產生之訊號電荷s，

569619 五、發明說明（11) 第一CCD移位暫存器310a轉移至第二CCD移位暫存器η 再J位暫存器31 °b轉移至解析度為30 0dpi之第 :輸出。而控制電路304則是根據掃描中移，接收從CCD移位暫存器310a、31〇1)或31 $ = :號並將之儲存於輸出電容c中，以得到所要= 路佈：ίΠ’其所繪示乃第3圖之CCD感測裝置之電 ::”(Layout)。移位閘308a、3_與308。係可由具導電之夕晶矽（PoiysUicon)來達成。在佈局上，第一，=30仏係與光感測元件組3〇6和第一c 部分重叠’以達到當第—移位閉3〇8a ，==; 地〜訊Λ電荷可以轉移至第一CCD元件Ea的目的、。同Γ 移位暫存器_亦有部L上第/，31〇a和第二CCD ccd移位暫存器310b和第三^ f ς，位閘308c與第二疊，讓第二移位閘3〇8b盘第：移位門子：31〇C亦：部分重電荷得以轉移。、第—移位_8。於導通時，訊號請參照第5圖，其所終+充田、，“

11 ^ ^ 〇 Λν. Λ r ^ ^ 0 "CCD ^ "J 調整控制第一移位開308 a使；二以合併，必須藉由 308c之控制訊號G1 、G2盘G3以及相付甲〇8b與第二移位閘與F2b、以及Flc與F2c之I3/關號與心、Fib 、吋序關係，方可達到目的。第5圖

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係以當要進行解析度為6 0 0dpi時之掃描為例◊其號電荷合併的動作係敘述如下。、、之訊首先，於時間區段Ti之間，控制訊號G1轉為第—古準VH1以使移位閘3 08a導通，而相位訊號^亦轉為^ 位準VH2，使訊號電荷5得以由光感測元件組3〇6轉移至一 CCD移位暫存器310a，例如訊號電荷^與“將由元件Μ與D2轉移至第一CCD元件Eal與—。因為訊號= 係為負電荷，所以第二高位準VH2須為正電壓，以號電荷S。 1 m

接著，於時間區段T2之間，控制訊號G1係轉為第一位準VL1，以使移位閘30 8a不導通，而控制訊號G2則轉為_ 第-高位準VH1，以使移位閘3〇8b導通。相位訊號⑴係轉為第二低位準VL2，且相位訊號Flb則轉為第二高位準 VH2，使部分之訊號電荷s得以由第一 CCD移位暫存器31 轉移至第二CCD移位暫存器3l〇b，以本實施例而言，訊號

電荷S1、S3、S5、S7 將由第一CCD 元件Eal、Ea3、Ea5、 Ea7分別轉移至第二CCD元件Ebl、Eb2、Eb3、Eb4中，但是因為第一移位閘3〇8b與第一 CCD移位暫存器3i〇a中之 Ea2、Ea4、Ea6、Ea8並無電性連接，因此在]^2、Ea4、 Ea6、Ea8中之訊號電荷S2、S4、S6、S8並不會跟隨著轉移至第二CCD移位暫存器310b中，相反的，在此同時本實施例係讓相位訊號F2a轉為一第二高位準VH2，以便讓原來儲存在Ea2、Ea4、Ea6、Ea8的訊號電荷S2、S4、S6、S8分別移轉到Eal’ 、Ea3’ 、Ea5，、Ea7，。

569619 五、發明說明（13) 然後，於時間區段T3之間，控制訊號G2轉為第一低位準V L1 ’以使移位閘3 〇 8 b不導通，而相位訊號F 2 a與F 1 a則分別轉為第二低位準VL2與第二高位準VH2，以使尚儲存於第一CCD移位暫存器310a之訊號電荷s再向右移位。亦即使上述已經移轉到Eal’ 、Ea3，、Ea5，、Ea7，的訊號電荷S2、 S4、S6、S8 再分別移轉至Eal、Ea3、Ea5、Ea7。之後，於時間區段T4之間，控制訊號G2轉為第一高位準VH1以使移位閘3〇8b導通。而相位訊號Fla係轉為第二低位準VL2 ’且相位訊號pi b則轉為第二高位準VH2，使第一 CCD移位暫存器3 l〇a中剩餘的訊號電荷轉移至第二CCD移位暫存器310b，亦即使已經移轉到第一CCd元件Eal、Ea3、 Ea5、Ea7中之訊號電荷S2、S4、S6、S8轉移至第二CCD元件Ebl、Eb2、Eb3、Eb4 中。此時，第二CCD 元件Ebl、

Eb2、Eb3、Eb4中將分別儲存有訊號電荷S1 + S2、S3 + S4、 S5 + S6、S7 + S8。如此，訊號電荷si與S2係已被合併至第二 CCD元件Ebl中、訊號電荷S3與S4係已被合併至第二CCD元件Eb2中、訊號電荷S5與S6係已被合併至第二CCD元件Eb3 中、訊號電荷S7與S8係已被合併至第二CCD元件Eb4中。於時間區段T4之後，每兩個第一CCd元件Ea中之訊號電荷，係已被合併至一個第二C CD元件Eb中，所以，於接下來之時間區段T5中，只要將控制訊號G2轉為第一低位準VL1 ，以使移位閘3 0 8 b不再導通，並讓相位訊號f 2 b與F 1 b交替地在第二高位準VH2與第二低位準VL2之間轉換，即可將儲存於第二CCD移位暫存器310b中之訊號電荷移位輸出至輸出

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來產生600dpi之影像資料電容C中，以得到輸出訊號〇 ut 訊號。上述過程當中，因CCD移位暫存器31〇c並未使用到，因此了以簡單的將控制訊號G 2持續維持在第一低位準y L 1 即可阻止任何訊號電荷移轉到CCD移位暫存器^。中。而與CCD移位暫存器310c相對應的相位訊號nc、F2c則因不涉及真正的訊號電荷之移轉、且有移位閘3 〇 8 c的阻隔，因此可以簡單的任其交替地在第二高位準VH2與第二低位準 VL2之間轉換即可（此為一般最通用的CCD相位訊號）。

而進行解析度為30 0 dpi之掃描的動作原理亦近似於解析度為600dpi之掃描，只要將儲存於第二CCD移位暫存器 310p中之訊號電荷再兩兩合併，並儲存於第三CCD移位暫存器中，將之移位輸出，即可得到3 0 0dpi之影像資料訊號0 如此一來，於進行低解析度6〇〇dpi之掃描時，於CCD 移位暫存器3 10b中，要將Eb中的訊號電荷移位輸出僅需經過9 60 0個CCD元件Eb，其所需之時間，係小於進行高解析度1 2 0 0 dpi掃描時，因需經過丨92 0 0個^!)元件Ea所需花費的電荷移位輸出時間。而進行低解析度30〇dpi之掃描時、，於CCD移位暫存器310c中，要將Ec中的訊號電荷移位輪出僅需經過480 0個CCD元件Ec，其所需之時間，係小於進行解析度6 0 0dpi掃描時，因需經過9 6 0 0個CCD元件Eb所需花費的電荷移位輸出時間。所以，使用本發明之CC])感測裝置於低解析度之掃描時，其掃描速度可以增快。

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五、發明說明（15) 而且，使用本發明之CCD感測裝置，對Rgb三原色中的同一種顏色頻道（channel)而言，不管掃描時之解析度為何，均使用同一組光感測元件組3 0 6，相較於第2圖所示習知技藝同一顏色頻道當要使用不同解析度掃描時，Z須使用不同位置的感測元件組2 0 6。所以，本發明將不會有' 如傳統作法般之聚焦不準確而影響到掃描影像之品質的

對包含RGB三原色的整體CCD感測裝置而言，也因為本發明所需之晶片寬度（即第3圖中光感測元件組3 〇 β到c c I)移位暫存器310c之距離）遠比第2圖之傳統CCD感測裝置之寬度（即第2圖中光感測元件組20 6c到CCD移位暫存器2 1〇a之距離）還窄’因此在不同顏色頻道（channels)間的聚隹進確性問題，也顯然大為改善。 ^ 更進一步地，因為本發明僅使用到一組光感測元件組，所需之元件係比第2圖之傳統的CCD感測裝置少很多。故而可以節省CCD感測裝置之晶片所需之面積，並且降低成本’同時因為晶片的面積縮小之故，故而其良率亦會因此而提高。

本發明雖以將CCD感測裝置使用於CCI)模組中為例做說明’然而其並不足以限制本發明。在接觸影像感測器 (Contact Image Sensor，CIS)之接觸式影像掃描器所使用之CIS模組中，亦可使用到本發明之0(：1)感測裝置。CIS 模組與CCD模組最大的不同是，CIS模組係直接接觸於放置待掃描文件的玻璃下方來接收待掃描文件所反射之光訊

TW0600F(虹光）.ptd 569619 五、發明說明（16) 2赛:二/。1 S模組亦是需要使用到光感測元件來感測伞一 rrnh : 存來儲存訊號電荷，其亦可以是傕田一 dD感測裝置夾殪a认 .. , \ 1史用 _ m 來違成的。所以，本發明之CCD感测裝罢可使用於C I S模組之中。 ^〜裝置更甚且，雖然本發明係以CCD移位暫存器分別為 Pi、、60 0dpi及30 0dpi為例做說明，然而實際發明時並不侷限於此。亦可根據實際需要來選擇其他度之CCD移位暫存器，此均在本發明之範圍之内。、斤第二實施例请參照第6圖，其繪示使用本發明一第二實施例的一種多解析度之CCD感測裝置之CCD模組的示意圖。cCD感裝置6 0 2與第3圖之CCD感測裝置3 02最大的不同是，第一= 位閘6 0 8a與第二移位閘6〇8b係分別與光感測元件組6〇6電性連接。光感測元件組6 〇 6所產生之訊號電荷係可藉由第一移位閘6 08a轉移至第一CCD移位暫存器61〇a，或是藉由第二移位閘608b轉移至第二CCD移位暫存器61〇b。而第三移位閘6 0 8 c係同樣地與第二C C D移位暫存器6 1 〇 b電性連接’以使第二CCD移位暫存器6 1 0 b中之訊號電荷得以轉移至第三CCD移位暫存器61 0c中。而第6圖之CCD感測裝置之佈局圖係如第7圖所示。請參照第8圖，其所繪示乃用以控制第6圖之CCD感測裝置的訊號波形圖。茲以進行解析度為6〇〇dpi之掃描時為例做說明。與第一實施例不同的是，光感測元件組6 〇 6所

TW0600F(虹光）.ptd 569619 五、發明說明（ΙΌ

產生之訊號電荷係可直接轉移至解析度為6 0 0dpi之第二 CCD移位暫存器6 1 〇 b中，而不需如同第一實施例，需先將訊號電荷轉移至第一CCD移位暫存器310a，再將之轉移至第二CCD移位暫存器3l〇b。於第8圖中，首先，於時間區段 T1’之間’控制訊號G2轉為第一高位準VH1以使移位閘6 08b 導通。相位訊號Fib與相位訊號F 2b係均轉為第二高位準 VH2 ’使所有之訊號電荷s得以由光感測元件組6 〇6轉移至第二CCD移位暫存器610b，例如是訊號電荷S1將由光感測兀件D1轉移至第二CCD元件Eb][，而訊號電荷S2將由光感測元件D2轉移至第二CCI)元件Ebl，。然後，於時間區段T2，之間，控制訊號G2轉為第一低位準VL1以使移位閘608b不導通，而相位訊號Fib係維持於第二高位準VH2，而相位訊號f2b則是轉為第二低位準. VL2 ’以使儲存於第二CCD元件Eb’中之訊號電荷向右平移至第了CCD元件Eb中，以使訊號電荷合併。例如第二CCD元件以1中之訊號電荷S2係向右平移至第二CCD元件Ebl中，此時原本儲存於第二CCD元件Ebl中之訊號電荷S1係與平移而來的訊號電荷S2合併，並儲存於第二CCD元件Ebl中。

,後’因為第二CCD元件Eb與Eb’中之訊號電荷，係已被合併至第二CCD元件Eb中，所以，於接下來之時間區段 T 3,之間， a ’只要讓相位訊號F2b與Fib交替地轉為第二高位 = VH2 ’即可將儲存於第二CCD移位暫存器61 Ob中之訊號電何S移位輪出至輸出電容ε中，以得到輸出訊號〇ut，來產生6 0 0 d p 1之影像資料訊號。

569619 五、發明說明（18) 第三實施例明參照第9圖’其繪不使用本發明_第三實施例的一種多解析度之CCD感測裝置之CCD模組的示意圖。CCD感測裝置902與第3圖之CCD感測裝置302最大的不同是，不需使用到CCD移位暫存器31 〇b與移位閘30 8c，即可達到解析度為1 2 0 0 dpi、6 0 0 dpi與30 0dpi之掃描的目的。又本發明之第三實施例的CCD感測裝置9〇2包括有光感測元件組906、移位閘908a與9 08b、以及分別供丨2〇〇dpi與 30 0dpi解析度使用之CCD移位暫存器910a與91〇c。 ” 本發明之第二實施例之特徵在於，於供12〇Qdpi解析度使用之CCD移位暫存器910a中，僅CCD元件Eal、Ea5 '

Ea9…Ea(l + 4P)與移位閘908b電性連接（p為正整數），雨第 9圖僅繪示出CCD元件Eal與Ea5與移位閘9〇8b電性相連之形。月其中，當進行解析度為1200 dpi之掃描時，訊號電荷 S1至S8係均自CCD移位暫存器910a移位輸出。而當進行解析度為6 0 0dpi之掃描時，首先，針對半數之CCD元件中所儲存之訊號電荷，將兩個CCD元件Ea中所儲存之訊號電荷合併至-個CCD元件Ec中，並自CCD移位暫存器91Gc進行第一次的移位輸出以得到第一影像資料訊號。例如是將ccd 元件Eal、Ea2中所儲存之訊號電荷S1與“合併至c(：D元件 Eel，且將CCD元件Ea5、Ea6中所儲存之訊號電荷55與86合併至CCD元件Ec2中。並自CCD移位暫存器9l〇c移位輸出⑽

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元件Eal、Ea2、Ea3與Ea4中所儲存之訊號電荷S1、S2、S3 兀件Eel與Ec2中所儲存之訊號電號s1+s2與S5 + S6，以得到第一影像資料訊號。然後，針對另外一半之CCD元件以中所儲存之訊號電荷，將兩個CCD元件Ea中所儲存之訊號電荷合併至一個CCD元件Ec中，並自CCD移位暫存器9l〇c進行第二次的移位輸出以得到第二影像資料訊號。例如是將 CCD元件Ea3、Ea4中所儲存之訊號電荷S3與以合併至CCD元件Eel，且將CCD兀件Ea7、Ea8中所儲存之訊號電荷57與38 合併/CCD元件Ec2中。並自CCD移位暫存器91〇(：移位輸出 CCD元件Eel與Ec2中所儲存之訊號電號53 + 34與§7 + 38，以得到第二影像資料訊號。如此，只要分別將第一影像資料訊號與第二影像資料訊號合併起來，即可得到解析度為6〇〇dpi之影像資料訊號0 另外，當進行解析度為3〇〇dpi之掃描時，四個“!）元件Ea中所儲存之訊號電荷s係合併至一個ccd元件Ec中，此些訊號電荷係自CCD移位暫存器9 1 〇c移位輸出。例如將cep 與S4合併至CCD元件Eel ’且將CCD元件Ea5、Ea6、E7與E8 中所储存之訊號電荷S5、S6、S7與S8合併至CCD元件中。並自CCD移位暫存器910c移位輪出ccd元件Eel與Ec2中所儲存之訊號電號S1+S2+S3 + S4與S5+S6 + S7 + S8，以得到解析度為3 0 0 d p i之影像資料訊號。請參照第1 0圖，其所繪示乃當進行解析度為6 〇〇dp丨之掃描時’用以控制第9圖之CCD感測裝置9 〇 2的訊號波形

TW0600F(虹光）.ptd 第22頁 569619 五、發明說明（20) ΐ㈣時間區段T1之間，訊號電荷s將由羌感測元牛，、，06轉移至CCD移位暫存器91〇a。接著，於時間區段丁2 y ’控制訊號G1轉為低位準，而控制訊號G2則轉為高位较；1 ^時-，訊號電荷以與55將由CCD元件Eal與以5分別轉 D几件。1與。2中。且由於相位訊號F2a轉為高位 *，所以原來儲存在Ea2、Ea3、Ea4、Ea6、f：a7、E：a8的訊號電荷 S2、S3、S4、S6、S7、S8M_^Eai，、“

Ea2’、Ea3，、Ea5，、Ea6，、Ea7，。然後，於時間區段T3之間，控制訊號G2轉為低位準，而，位訊號F2a與Fla則分別轉為低位準與高位準，以使尚儲存於CCD移位暫存器910a之訊號電荷s再向右移位。亦即使上述已經移轉到Eal，、Ea2,、Ea3, 、Ea5，、Ea6,、

Ea7’的訊號電荷S2、S3、S4、％、S7、S8再分別移轉至

Eal、Ea2、Ea3、Ea5、Ea6、Ea7。之後，於時間區段T4之間，控制訊號G2轉為高位準， =相位訊號Fla係料低㈣，且相位訊㈣1轉為高位準，使CCD移位暫存器910a中之剩餘的訊號電荷轉移至ccd 移位暫存器910c。亦即使已經移轉到CCD元件Ε&1盥肫5中之訊號電荷S2與S6轉移至CCD元件“丨與“？中。此時，CCD π件Eel與Ec2中將分別儲存有訊號電荷S1+S2與§5 + §6。於接下來之時間區段T5中’只要將控制訊號G2轉為低位準，' 並讓相位訊號F2c與Fie交替地在高位準與低位準之間轉換，即可將儲存於CCD移位暫存器910c中之訊號電荷移位輸出至輸出電容C中，以來產生3 0 0dpi之第一影像資料訊

第23頁 569619 五、發明說明（21) - 號。而此時，僅剩下訊號電荷S3、S4、S7與S8儲存於 Ear、Ea2,、Ea5，與Ea6,中。、同樣的訊號波形係出現於時間區段T6至^ 〇中。於時間區段Τ6之間，訊號電荷S3、S4、S7與S8將轉移至CCD元件Eal ' Ea2、Ea5與Ea6。於時間區段Τ7之間，訊號電荷S3 與S7轉移至CCD元件Eel與Ec2，且訊號電荷S4與S8轉移至 CCD元件Eal與Ea5 。於時間區段T8之間，訊號電荷S4與 S8轉移至CCD元件Eal與Ea5。然後，於時間區段T9之間，訊號電荷S4與S8係轉移至CCD元件Eel與Ec2中。此時，CCD 元件Eel與Ec2中將分別儲存有訊號電荷S3 + S4與§7 + 38。於接下來之時間區段T10中，係將儲存於CCD移位暫存器91〇c 中之訊號電荷移位，例如是訊號電荷S3 + S4與37 + 38，輸出至輸出電谷C中’以來產生3 OOdpi之第二影像資料訊號。之後，只要將第一影像資料訊號與第二影像資料訊號整合’例如疋使用軟體來處理之，即可得到6 〇〇 d p i之影像資料訊號。

請參照第11圖，其所繪示乃當進行解析度為3〇〇dp i之掃描時，用以控制第9圖之CCD感測裝置9 0 2的訊號波形圖。首先，於時間區段T 1之間，訊號電荷s將由光感測元件組9 0 6轉移至C C D移位暫存器9 1 〇 a。接著，於時間區段 T2 ’訊號電荷S1與S5將由CCD元件Eal與Ea5分別轉移至CCD 元件Eel與Ec2中。且於時間區段了2至了8之間，原來儲存在 Ea2、Ea3與Ea4的訊號電荷S2、S3與54將依序向右平移，並依序轉移至CCD移位暫存器9l〇c之CCD元件Eel中。而原

TW0600F(虹光）.ptd 569619 五、發明說明（22) 來儲存在Ea6、Ea7與Ea8的訊號電荷S6、S7與S8亦將依序向右平移，並依序轉移至CCD移位暫存器91〇c之CCD元件 Ec2中。此時，CCD元件Ecl與Ec2中將分別儲存有訊號電荷 S1+S2 + S3 + S4與S5 + S6 + S7 + S8。於接下來之時間區段T9中，儲存於CCD移位暫存器910c中之訊號電荷將移位輸出至輸出電容C中，以來產生30 0dpi之影像資料訊號。【發明效果】本發明上述實施例所揭露之本發明的目的就是在提供一種多解析度之電荷叙合元件感測裝置，可適用於不同解析度之傳輸。本發明係可達到省面積、低成本、及良率高的效果。本發明於低解析度傳輸時，速度可以加快，且不會有訊號模糊的問題。對於訊號品質與傳輸之速度而言，均可達到極佳的水準。綜上所述’雖然本發明已以許多較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範園所界定者為準。

TW0600F(虹光）.ptd 第25頁 569619 圖式簡單說明【圖式之簡單說明意圖第1圖繪示乃使用傳統之CCD感測裝置的CCD模組之示 f 2圖繪示乃傳統之具有多個CCD感測裳置之cc])模組的不意圖。、、第3圖繪示使用本發明一第一實施例的一之CCD感測裝置之CCI)模組的示意圖。夕解析度第4圖繪示乃第3圖之CCD感測裝置之佈局圖。 β第5圖繪示乃用以控制第3圖之CCD感測裝置的訊號波形圖。第6圖繪示使用本發明一第二實施例的一種多解析度之CCD感測裝置之ccd感測裝置的示意圖。第7圖繪示乃第6圖之CCD模組之佈局圖。第8圖繪示乃用以控制第6圖之CCD感測裝置的訊號波形圖。第9圖繪示使用本發明一第三實施例的一種多解析度之CCD感测裝置之CCD模組的示意圖。第10圖繪示乃當進行解析度為6〇〇dpi之掃描時，用以控制第9圖之CCD感測裝置的訊號波形圖。第11圖所繪示乃當進行解析度為30 0dpi之掃描時，用以控制第9圖之CCD感測裝置的訊號波形圖。【圖式標號說明】 30 0、60 0 ·· CCD 模組

IEH TW0600F(虹光）.ptd 第26頁 569619 圖式簡單說明 102、202a、202b、202c、302、602、902 : CCD 感測裝置 104、204、304、604 :控制電路 106、206a、206b、206c、306、606 ··光感測元件組 108、208a、208b、208c、308a、308b、308c、 608a 、 608b 、 608c 、 908a 、 908b * 移位閘 110 、 210a 、 210b 、 210c 、 310a 、 310b 、 310c 、 610a、610b、610c、910a、910c :C CD 移位暫存器

TW0600F(虹光）.Ptd 第27頁

Claims

569619 六、申請專利範圍六、申請專利範圍 e 1. 一種多解析度之電荷耦合元件（Charge c〇upl Device， CCD)感測裝置，包括：一第一CCD移位暫存器，包括有⑽個第一ccd元件分別為Ea[1]、Ea[1]，、Ea[2]、Ea[2],、…、Ea[M]、與仏 [Μ]，其中Ea[l ]、Ea[2].....Ea [ M ]分別暫存有M個訊號電荷S[l]、S[2].....S[M]; 一第二移位閘，係與該第一 CCD移位暫存器電性連接；以及一第一 C C D移位暫存器，係與該第二移位閘電性連接’並包括有2N個第二CCD元件，分別為Eb[ 1 ]、Eb [ 1 ]，、 Eb[2]、Eb[2]’…、Eb[N]、與Eb[N]，，當該第二移位閘導通時’儲存於該第一 CCD移位暫存器中之該些訊號電荷係可轉移至該第二CCD移位暫存器；其中’ Μ為N之L倍，L為一大於1之整數，當進行一第一解析度傳輸時，該些訊號電荷係直接自該第一CCD移位暫存器移位輸出；當進行一相當於該第一解析度之Ι/k倍之第二解析度傳輸時（其中，k為L之因數，L/k = j，k>l)，首先令一變數i = 〇，並使 Ea[(k*i) + 1]至 Ea[(k*i)+k]、Ea[(k*i + L) + l]至 Ea Uk*i + L) + k].....以及Ea[(k*i+L*(N_1)) + 1]至 Ea [(k*i + L*(N-l))+k]等N組該第一CCD元件中所儲存之訊號電荷分別合併至相對應的該第二CCD元件Eb[l ]、Eb[2] ···、Eb[N]中，再使合併後的Eb[l]、Eb[2]…、Eb[N]中之

TW0600F(虹光）.ptd 第28頁 569619

:號電荷自該第二CCD移位暫存器移位輸出，冑成第— 合併移位輸出，其次真松皮燃y · 人辦、 · 序變化1的值，使1的值從1依序曰^ j — )，1的值每增加1，即重複一次上述合併及移立輸出的動作，直到所有在第一 CCD移位電荷全部輸出完畢為止。 $仔為甲之訊* 2·如申凊專利範圍第1項所述之多解析度之電荷耦A 元件感測裝置，其中該第一CCD移位暫存器之CCD元件係二 Ea[l] 、Ea[L + l]、Ea[L*2+l]…、Ea[L*(N-1) + 1]分別禾該第二CCD移位暫存器之CCD元件Eb[1]、Eb[2]、Eb[3] '

…、Eb[N]相對應的與該第二移位閘電性連接。 3·如申請專利範圍第1項所述之多解析度之電荷麵合元件感測裝置，其中更包含有：口一第一移位閘（shi f t gate)，係該第一CCD移位暫存器之CCD元件中之Ea[l]、Ea[2].....Ea[Μ]電性連接；以及一光感測元件（photo sensor)組，包括有Μ個光感測元件D[l]、D[2].....D[M]和該第一CCD移位暫存器之CCD

元件中之Ea[l] 、Ea[2]、…、Ea[M]相對應的與該第一移位閘電性連接，該些光感測元件係用以接受一光訊號，並分別產生相對應之Μ個訊號電荷，上述Ea[ 1 ]、Ea[ 2 ]、 …、Ea[M]所暫存之Μ個訊號電荷S[1 ]、S[2].....S[M]係分別來自該光感測元件組所產生之Μ個訊號電荷。

TW0600F(虹光）.ptd 第29頁