專利名稱：圖像讀取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像讀取裝置，更具體地涉及一種以全色方式光讀取文件紙的行圖像掃描儀。本發(fā)明還涉及一種最適于用于此種圖像掃描儀的圖像感應(yīng)芯片。
背景技術(shù)：
附圖14中示出了一種傳統(tǒng)的圖像讀取裝置。所示的圖像讀取裝置包括一由冷陰極管1′及反射鏡2′構(gòu)成的光源部分Ba。傳統(tǒng)裝置還包括一借助柔性電纜3′向冷陰極管1′提供驅(qū)動(dòng)能量的換流器部分Bb，及一設(shè)置有反射鏡4a′、4b′的光導(dǎo)部分Bc。傳統(tǒng)裝置還包括設(shè)置有透鏡5′及圖像傳感器6′的圖像讀取部分Bd。
在工作過(guò)程中，光源部分在其上放置有將要讀出的文件紙K的固定玻璃板7′下在第二掃描方向上往復(fù)移動(dòng)。相應(yīng)地，光導(dǎo)部分Bc也在第二掃描方向上往復(fù)移動(dòng)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的圖像讀取裝置存在以下的不足之處。
首先，光源部分Ba、換流器部分Bb及光導(dǎo)部分Bc是彼此獨(dú)立地被制造出的。使用這樣一種結(jié)構(gòu)，很難將這些部分準(zhǔn)確地彼此相對(duì)定位。另外，由于需要制造多個(gè)獨(dú)立的部分，因此生產(chǎn)成本也會(huì)很高。
此外，將光源部分Ba與換流器部分Bb相連的柔性電纜3′很長(zhǎng)，從而光源部分Ba的往復(fù)運(yùn)動(dòng)并不會(huì)受到阻礙。然而，隨著柔性電纜3′的長(zhǎng)度增加，由換流器部分Bb向冷陰極管1′提供的驅(qū)動(dòng)能量的損失也會(huì)增大。其結(jié)果是，冷陰極管1’的亮度也會(huì)過(guò)度地降低。
同時(shí)傳統(tǒng)的圖像讀取裝置還具有下列的不足。
雖然圖14中未示出，圖像傳感器6′包括多個(gè)圖像感應(yīng)芯片。每個(gè)圖像感應(yīng)芯片都由三行在主掃描方向上延展的光接收件構(gòu)成。第一行由用于選擇檢測(cè)白光的紅光成分的紅光接收件構(gòu)成。類似地，第二行由用于選擇檢測(cè)白光的綠光成分的綠光接收件構(gòu)成，而第三行由用于選擇檢測(cè)白光的蘭光成分的蘭光接收件構(gòu)成。每一行光接收件間在主掃描方向上的間距為P。同樣每行光接收件間在第二掃描方向(其與主掃描方向垂直)上的間距也為P。從第二掃描方向的方向來(lái)看，每個(gè)光接收元件的長(zhǎng)度為P/2。
為了進(jìn)行顏色選擇，光接收件使用了彩色濾波器。更具體地講，每個(gè)紅光接收件都被允許紅光選擇透過(guò)的紅色濾波器所覆蓋，而每個(gè)綠光接收件被允許綠光選擇透過(guò)的綠色濾波器所覆蓋。類似地，每個(gè)蘭光接收件被允許蘭光選擇透過(guò)的蘭色濾波器所覆蓋。
在傳統(tǒng)的圖像讀取裝置中，并沒(méi)注意到彩色濾波器的厚度，三種類型的彩色濾波器的厚度相同。而具有這樣的一種結(jié)構(gòu)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高保真度地再現(xiàn)所讀取的圖像。其中一個(gè)原因在于對(duì)于不同顏色的光(紅、綠、蘭)，彩色濾波器的性質(zhì)是不同的。另外還由于對(duì)于不同顏色的光光接收件的性質(zhì)也是不同的。
更具體地，如圖15中所示，在三種顏色中(紅、綠、蘭)，傳統(tǒng)的光接收件(例如光電晶體管)對(duì)于紅色具有最高的相對(duì)靈敏度，對(duì)于綠光次之，而對(duì)于蘭光的相對(duì)靈敏度最低。
圖16中示出入射光波長(zhǎng)與各彩色濾波器(紅色濾波器，綠光濾波器及蘭色濾波器)的透過(guò)率間的關(guān)系。如圖所示，紅色濾波器具有最高的透過(guò)率，綠色濾波器次之，而蘭色濾波器最低。
如圖17中所示，典型的冷陰極管產(chǎn)生出白光，其中的綠光成分與紅光及蘭光相比具有最高的能量比。
圖18示出在五種不同的測(cè)試表(白色、紅色、綠色、蘭色及黑色)上紅(R)、綠(G)及蘭(B)光的反射率。如圖所示，在這三種光中，蘭光在白色測(cè)試表上反射最強(qiáng)。紅光在紅色測(cè)試表上反射最強(qiáng)，綠光在綠色測(cè)試表上反射最強(qiáng)而蘭光在蘭色測(cè)試表上反射最強(qiáng)。而當(dāng)測(cè)試表為黑色時(shí)，三種顏色的光都幾乎不反射。
圖19是通過(guò)圖16及圖18的組合得到的。如圖所示，當(dāng)使用白色測(cè)試表時(shí)，綠光具有最高的透過(guò)率及反射率。
圖20是通過(guò)圖15、圖17及圖19的綜合得到的，圖20示出了當(dāng)用白光輻射五種測(cè)試表(白、紅、綠、蘭及黑)時(shí)由三種光接收件所產(chǎn)生的輸出電壓。如其所示，當(dāng)使用白色測(cè)試表時(shí)，綠光接收件產(chǎn)生最高的輸出電壓。當(dāng)使用紅色測(cè)試表時(shí)，紅光接收件產(chǎn)生最高的輸出電壓。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠克服上述缺點(diǎn)的圖像讀取裝置。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的圖像感應(yīng)芯片，包含一芯片基片；一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)紅光的紅光接收件，每個(gè)紅光接收件都用紅色濾波器蓋住；一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)綠光的綠光接收件，每個(gè)綠光接收件都用綠色濾波器蓋?。患耙恍行纬稍谛酒瑑?nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)蘭光的蘭光接收件，每個(gè)蘭光接收件都用蘭色濾波器蓋?。灰粋€(gè)用于紅光接收件行的第一放大器；一個(gè)用于綠光接收件行的第二放大器；及一個(gè)用于蘭光接收件行的第三放大器；其中，第一放大器的放大系數(shù)小于第二放大器的放大系數(shù)，而第二放大器的放大系數(shù)小于第三放大器的放大系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的圖像感應(yīng)芯片，包含一芯片基片；一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)紅光的紅光接收件，每個(gè)紅光接收件都具有一被紅色濾波器蓋住的紅光接收表面；一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)綠光的綠光接收件，每個(gè)綠光接收件都具有一被綠色濾波器蓋住的綠光接收表面；一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)蘭光的蘭光接收件，每個(gè)蘭光接收件都具有一被蘭色濾波器蓋住的蘭光接收表面；其中，紅光接收表面的面積小于綠光接收表面的面積，綠光接收表面的面積小于蘭光接收表面的面積。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的圖像感應(yīng)芯片，包含一芯片基片；一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)紅光的紅光接收件，每個(gè)紅光接收件都用紅色濾波器蓋住；一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)綠光的綠光接收件，每個(gè)綠光接收件都用綠色濾波器蓋??；及一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)蘭光的蘭光接收件，每個(gè)蘭光接收件都用蘭色濾波器蓋??；一個(gè)用于紅光接收件行的第一放大器；一個(gè)用于綠光接收件行的第二放大器；及一個(gè)用于蘭光接收件行的第三放大器；其中，第一放大器的放大系數(shù)小于第二放大器的放大系數(shù)，而第二放大器的放大系數(shù)小于第三放大器的放大系數(shù)。


通過(guò)下面結(jié)合相應(yīng)附圖的描述會(huì)對(duì)本發(fā)明的其它特征及優(yōu)點(diǎn)有更清楚的了解。
圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像讀取裝置的分解示意圖；圖2為圖1的圖像讀取裝置的主要部分的放大示意圖；圖3為圖2中沿III-III方向的剖面示意圖；圖4為圖2中沿IV-IV方向的剖面示意圖；圖5為圖1的圖像讀取裝置的分解示意圖，示出了裝置組裝的方法；圖6為用于圖1的圖像讀取裝置的圖像感應(yīng)芯片的平面示意圖；圖7為圖6中沿VII-VII方向的剖面示意圖；圖8為圖6的圖像感應(yīng)芯片的變形結(jié)構(gòu)的平面示意圖；圖9為用于圖1的圖像讀取裝置的控制系統(tǒng)的方框圖；圖10示出了從圖6的圖像感應(yīng)芯片的光接收件提供的圖像信號(hào)的輸出時(shí)間；圖11為圖6的圖像感應(yīng)芯片的電路圖；圖12示出了控制系統(tǒng)的變形模式；圖13為紙的輸送與光源啟動(dòng)間的關(guān)系；圖14為傳統(tǒng)的圖像讀取裝置；及圖15示出了光的波長(zhǎng)與光接收件的相對(duì)靈敏度間的關(guān)系；圖16示出了光波長(zhǎng)與彩色濾波器的透過(guò)率間關(guān)系；圖17示出從冷陰極管發(fā)射的光的波長(zhǎng)與同一光的能量比間的關(guān)系；圖18示出各種測(cè)式表反射光的情況；
圖19示出了濾波器透過(guò)率與測(cè)試表反射率的乘積的變化情況；圖20示出了圖像感應(yīng)芯片的輸出的變化。
具體實(shí)施例方式
下面參考相對(duì)附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例作具體描述。
首先參考圖1，其為用于本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像讀取裝置的各構(gòu)件的分解示意圖。本實(shí)施例的圖像讀取裝置為一種平板型行圖像掃描儀A，其主要包括一殼體1、冷陰極管2、換流器3、電路板4、光反射支座5、屏蔽框架6、透鏡簇7及透明蓋件8。
在所述實(shí)施例中，殼體1在一個(gè)方向上(圖2中的主掃描方向N1)呈細(xì)長(zhǎng)并且有一種箱體結(jié)構(gòu)，其用于容納冷陰極管2、換流器3、光反射支座5、屏蔽框架6及透鏡簇7。殼體1支撐住從上面固定在其上的蓋件8。殼體1同樣支撐住從下面與其相固定的電路板4。殼體1可由如合成樹(shù)脂等構(gòu)成。
具有光出口表面20的冷陰極管2作為一個(gè)白光源并在主掃描方向上延伸用于在文件紙的整個(gè)寬度上用白光均勻輻射文件紙。在工作中，驅(qū)動(dòng)能量(例如600V，30-160KHz、3-5mA)并聯(lián)提供給冷陰極管2。如果需要的話或最好地，可用一個(gè)或多個(gè)白色LED替代冷陰極管2。
換流器3包括一上面設(shè)置有適宜電路(未示出)的電路板33。換流器3用于將低壓直流電轉(zhuǎn)換為高壓及高頻的交流電。用蓋殼34蓋住未示出的電路。換流器3最好還設(shè)置有用于防止電路中產(chǎn)生噪聲的相應(yīng)裝置。換流器3包括設(shè)置有兩個(gè)端子31a及31b用于從外部電源輸入直流的電源入口部分31。如圖3中所示，換流器3的電路板33的反面設(shè)置有足夠大面積的接地層32。接地層32與上述端子31b電連接。將換流器3的輸出電壓借助兩根柔性電纜30a及30b提供給冷陰極管2。
電路板4具有用于固定圖像感應(yīng)芯片簇的上表面(相對(duì)于殼體1的內(nèi)表面)。雖然圖1中未示出，電路板4的上表面形成有布線圖形，下面將對(duì)每個(gè)圖像感應(yīng)芯片40的具體情況進(jìn)行描述。
如圖1所示，電路板4在主掃描方向上細(xì)長(zhǎng)，而圖像感應(yīng)芯片40的簇在主掃描方向上延伸。另外，同樣如圖1中所示，電路板4被設(shè)置有用于與外部電路或設(shè)備建立連接的連接器49；光反射支座5支撐住殼體1內(nèi)的冷陰極管2同時(shí)高反射率地向蓋件8反射白光。由于提供了光反射座5，由冷陰極管2產(chǎn)生的白光即被作為在主掃描方向上延伸的帶或線集中地引到玻璃板9上的掃描位置P(參見(jiàn)圖3)。
為了容納冷陰極管2，光反射支座5設(shè)置有具有開(kāi)口51的槽50，槽50具有內(nèi)表面50a，為了高效地反射內(nèi)表面50a最好為白色，槽50的橫截面直徑大于冷陰極管2的橫截面直徑卻等于固定在冷陰極管2的兩端周圍的橡膠圈21的外徑。
這樣一種結(jié)構(gòu)的好處在于可保證冷陰極管2遠(yuǎn)離光反射支座5。在此情況下，可防止由冷陰極管2產(chǎn)生的熱量通過(guò)與光反射支座5的直接接觸而擴(kuò)散。其結(jié)果，可將冷陰極管2保持在適宜的溫度，從而提供用于進(jìn)行正常圖像讀取所需的足量的光。
如圖3及圖4中所示，光反射支座5設(shè)置有用于容納柔性電纜30a及30b的切口52。
可通過(guò)模壓加工金屬板而制成的屏蔽框架6同樣在主掃描方向上細(xì)長(zhǎng)，從圖1中可以看出，屏蔽框架6，冷陰極管2及光反射支座5的長(zhǎng)度基本相同。屏蔽框架6具有長(zhǎng)方形的截面，且無(wú)頂部側(cè)面(參見(jiàn)圖3或圖4)。屏蔽框架6設(shè)置有切口61，用于提供柔性電纜30a-30b的通道，并具有夾子狀的端子62。為屏蔽框架6接地而使用的夾狀端子62可通過(guò)將端子62的整個(gè)部分弄彎而制成。
如圖5中所示，殼體1形成有大到足以容下屏蔽框架6的向上開(kāi)口空腔部分11(第一空腔部分)。因此，在將冷陰極管2、光反射支座5及屏蔽框架6放置在一起之后，通過(guò)將它們插入第一空腔部分11就可很容易地將它們一起安裝在殼體1內(nèi)。
殼體1同樣形成有一個(gè)與第一空腔部分11相鄰的另一個(gè)向上開(kāi)口空腔部分12(第二空腔部分)。第二空腔部分12用于容納換流器3。如圖1中所示，兩個(gè)空腔部分11-12通過(guò)用于提供柔性電纜30a-30b的通道的切口15彼此相通。兩空腔部分11-12通過(guò)另一個(gè)用于容納夾狀端子62的切口16彼此相通。如圖3中所示，接地層32及夾狀端子62彼此保持相對(duì)關(guān)系，并在其間建立電連接。
用蓋件8圍住第一和第二空腔部分11-12。因此，不會(huì)意外地觸到安放在第二空腔部分12內(nèi)的換流器3的高壓部分。然而，如圖2中所示，電流入口部分31通過(guò)形成在殼體1的側(cè)面內(nèi)的窗口17保持暴露在外。在此結(jié)構(gòu)中，通過(guò)將插頭99插入窗口17可以很容易地與換流器3建立電連接。
透鏡簇7包括在主掃描方向上延伸的一簇自聚焦透鏡(Selfoclenses)。透鏡簇7位于玻璃板9與圖像感應(yīng)芯片40簇之間用于將文件紙K上反射的光聚焦到圖像感應(yīng)芯片40上，由此形成從文件紙上讀出的非放大的正像。如圖5中所示，殼體1形成有另一個(gè)用于容納透鏡簇7的向上開(kāi)口的空腔部分13(第三空腔部分)。
圖像感應(yīng)芯片40被設(shè)置用于根據(jù)文件紙上反射的光的照射能量輸出圖像信號(hào)。電路板4可由諸如環(huán)氧樹(shù)脂或陶瓷材料等樹(shù)脂材料制成。
在圖示實(shí)施例中，換流器3的位置靠近冷陰極管2。通過(guò)這樣一種結(jié)構(gòu)，在換流器3與冷陰極管2間延伸的柔性電纜30a-30b可被相應(yīng)地縮短。因此，可以降低沿柔性電纜30a-30b的能量損耗，還可大大增強(qiáng)由冷陰極管2產(chǎn)生的光量。
如上所述，借助柔性電纜30a-30b向冷陰極管2提供由換流器3產(chǎn)生的高頻驅(qū)動(dòng)能量。在此結(jié)構(gòu)中，高頻噪聲會(huì)從柔性電纜30a-30b及/或冷陰極管2過(guò)度地散射出去。如不采取適當(dāng)?shù)姆婪洞胧@些噪聲會(huì)負(fù)面地影響從圖像感應(yīng)芯片40提供的圖像信號(hào)，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)所讀圖像的高保真度的打印再現(xiàn)。正基于此，本發(fā)明的圖像感應(yīng)芯片40被用屏蔽框架6使之與冷陰極管2和柔性電纜30a-30b隔絕開(kāi)來(lái)。從而上述問(wèn)題被解決了。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明，在未使用螺栓或粘結(jié)劑的情況下將冷陰極管2、光反射支座5及屏蔽框架6設(shè)置在一起。另外，僅通過(guò)將上述三個(gè)元件2，5，6的組裝結(jié)構(gòu)置入第一空腔部分11就可將其安放在殼體1內(nèi)。類似地，僅通過(guò)簡(jiǎn)單地將換流器3及透鏡簇7分別置入空腔部分12及13就可將其安放在殼體1內(nèi)的相應(yīng)位置。
下面參考圖6，如其所示，每個(gè)俯視呈長(zhǎng)方形的圖像感應(yīng)芯片40包含一承載光接收件41R，41G，41B的多行NR、NG、NB的芯片基片。每行NR，NG，NB都在主掃描方向N1上延伸，而且各行都包含有相同數(shù)目及結(jié)構(gòu)的不同種類的光接收件。具體地根據(jù)所述實(shí)施例，圖像感應(yīng)芯片40包含紅光接收件41R組成的第一行NR，綠光接收件41G組成的第二行NG，及蘭光接收件41B組成的第三行NB，它們按上述順序設(shè)置在第二掃描方向N2上。因此，綠光接收件41G的第二行NG被夾在紅光接收件41R的第一行NR及蘭光接收件41B的第三行NB之間。
從圖1中可以看到，每個(gè)圖像感應(yīng)芯片40都安裝在電路板4上，且其縱向軸沿主掃描方向延伸。因此，每個(gè)圖像感應(yīng)芯片40的光接收件41R、41G、41B組成的各行NR、NG、NB都相對(duì)于第二掃描方向與任何其它圖像感應(yīng)芯片的光接收件的對(duì)應(yīng)行對(duì)齊。為使各圖像感應(yīng)芯片40準(zhǔn)確定位在電路板4上，每個(gè)圖像感應(yīng)芯片40都可設(shè)有位置標(biāo)記(未示出)?？筛鶕?jù)將由圖像掃描儀A讀出的文件紙的寬度來(lái)選擇要安裝在電路板4上的圖像感應(yīng)芯片40的數(shù)目。
回到圖6，在每個(gè)圖像感應(yīng)芯片40內(nèi)的光接收件41R、41G、41B組成的每行NR、NG、NB中，各光接收件間在主掃描方向N1的間隔為P。第二掃描方向N2上各光接收件間的間隔也設(shè)定為P。每個(gè)光接收件在第二掃描方向上的長(zhǎng)度為L(zhǎng)。在所示實(shí)施例中，L等于P/2。
典型地，每個(gè)光接收件41R、41G、41B還可包含一光電晶體管，其能根據(jù)接收的光量提供一光電轉(zhuǎn)換用于產(chǎn)生電壓。可使用彩色濾波器進(jìn)行光電晶體管的顏色選擇。
因此，如圖7所示，用允許紅光選擇透過(guò)的紅色濾波器42R蓋住每個(gè)紅光接收件41R，而用允許綠光選擇透過(guò)的綠色濾波器42G蓋住每個(gè)綠光接收件41G，類似地，用允許蘭光選擇透過(guò)的蘭色濾波器42B蓋住每個(gè)蘭光接收件41B。由適當(dāng)?shù)刂墓饷魳?shù)脂或薄膜制成的每個(gè)彩色濾波器42R、42G、42B在長(zhǎng)度及寬度上略大于相應(yīng)的光接收件。如圖所示，圖像感應(yīng)芯片40的芯片基片的表面被黑色的保護(hù)層43蓋住。保護(hù)層43形成有多個(gè)在位置上分別與各光接收件41R、41G、41B相對(duì)應(yīng)的通孔43a。
在這三種彩色濾波器中，紅色濾波器42R具有最大的厚度。另一方面，綠色濾波器42G具有中度的厚度，而蘭色濾波器42B最薄。通過(guò)這樣一種結(jié)構(gòu)，蘭色濾波器42B具有最大的光透過(guò)率，而綠色濾波器42G的次之，紅色濾波器42R的光通過(guò)率最小。在此情況下，各光接收件的靈敏度可以相等?？赏ㄟ^(guò)下面所述的實(shí)驗(yàn)方法具體確定各彩色濾波器的具體厚度。
首先，準(zhǔn)備一張紅色測(cè)試表。然后，用圖像掃描儀A讀出紅測(cè)試表，并測(cè)量光接收件41R提供的圖像信號(hào)的電平。進(jìn)行類似的步驟，對(duì)光接收件41G用綠色測(cè)試表，對(duì)光接收件41B用蘭色測(cè)試表。通過(guò)確定各彩色濾波器的厚度從而使由各彩色濾波器提供的圖像信號(hào)的電平都相同。
可用另一種方法進(jìn)行對(duì)光接收件41R、41G、41B的靈敏度控制。例如，如圖8中所示，可將各光接收件的表面積變成各不相同。在所述實(shí)施例中，元件41R的長(zhǎng)度LR最小，而元件41G的長(zhǎng)度LG略大，元件41B的長(zhǎng)度LB最大。在所述實(shí)施例中各元件41R、41G、41B的寬度都一樣。
下面參考圖9，其為本發(fā)明的圖像掃描儀A的控制部分的方框圖。控制部分包括一CPU(中央處理部分)101、ROM(只讀存儲(chǔ)器)102、RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)103、及I/OIF(輸入/輸出接口)104。CPU101包括時(shí)間控制器101a及信號(hào)選擇器101b。
CPU101負(fù)責(zé)對(duì)圖像掃描儀A的整體控制。ROM102存儲(chǔ)有操作CPU101所需的各種程序等等。RAM103為CPU101提供工作區(qū)域而同時(shí)存儲(chǔ)諸如圖像數(shù)據(jù)等數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。I/O接口104受CPU101的控制用于到達(dá)及/或來(lái)自圖像感應(yīng)芯片40、換流器3及電機(jī)105的數(shù)據(jù)傳輸。I/O接口104同樣用于將模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)。電機(jī)105用于啟動(dòng)在第二掃描方向上傳輸文件紙用的滾輪(未示出)。
如圖11所示，每個(gè)圖像感應(yīng)芯片40都具有用于其工作的光電電路。更具體地講，光電轉(zhuǎn)電路裝配有128位移位寄存器401、芯片選擇器402、一組紅光電晶體管PTR1-PTR128(構(gòu)成紅光接收件41R)，一組綠光電晶體管PTG1-PTG128(構(gòu)成綠光接收件41G)，一組蘭光電晶體管PTB1-PTB128(構(gòu)成蘭光接收件41B)；一組第一紅光場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR1-FETR128，一組第一綠光場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETG1-FETG128，一組第一蘭光場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETB1-FETB128；一第二紅光場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR201，一第二綠光場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETG201，一第二蘭光場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETB201；一第三紅光場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR211，一第三綠光場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETG211，一第三蘭光場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETB211；一紅光運(yùn)算放大器OPR1、一綠光運(yùn)算放大器OPG1、一蘭光運(yùn)算放大器OPB1；一組三個(gè)紅光電阻RR1-RR3、一組三個(gè)綠光電阻RG1-RG3、一組三個(gè)蘭光電阻RB1-RB3、及十一個(gè)端子接頭SI、CLK、GND、AOR1、AOR2、SO、AOG1、AOG2、AOB1、AOB2、VDD。每個(gè)第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR1-FETR128、FETG1-FETG128、FETB1-FETB128，第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR201、FETG201、FETB201及第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR211、FETG211、FETB211都可為MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
從接頭SI、CLK、GND、AOR1、AOR2、SO、AOG1、AOG2、AOB1、AOB2、VDD中所選出的接頭通過(guò)連接器49(參見(jiàn)圖1)與外部電路(未示出)相連。接頭SI接收串聯(lián)信號(hào)。接頭CLK被提供時(shí)鐘信號(hào)，例如8MHZ。接頭GND用于接地。接頭AOR1輸出與接收到的紅光量相對(duì)應(yīng)的非放大的模擬圖像信號(hào)，而接頭AOR2輸出放大紅色圖像信號(hào)。接頭AOG1輸出與接收到的綠光量相對(duì)應(yīng)的非放大的模擬圖像信號(hào)，而接頭AOG2輸出放大的綠色圖像信號(hào)。接頭AOB1輸出與接收到的蘭光量相對(duì)應(yīng)的非放大的模擬圖像信號(hào)，而AOB2輸出放大的蘭色圖像信號(hào)。接頭SO輸出串聯(lián)行輸出信號(hào)，接頭VDD被提供有5V的邏輯電壓。
下面對(duì)使用圖像掃描儀A進(jìn)行圖像讀取的操作實(shí)施例進(jìn)行描述。
首先，文件紙K在玻璃板9上向前輸送，冷陰極管2被接通以產(chǎn)生用于輻射文件紙K的白光。在文件紙K上反射的白光被透鏡簇7收集以聚焦到圖像感應(yīng)芯片簇40上，從而在光接收件41R、41G、41B的各相應(yīng)行處產(chǎn)生出非放大的正像。
根據(jù)接收到的光量，光接收件41R、41G、41B產(chǎn)生電信號(hào)。更具體地，在CPU101的時(shí)間控制器101a的控制下，光接收件41R、41G、41B對(duì)一掃描行輸出第一組圖像信號(hào)，而同時(shí)文件紙K前進(jìn)距離(P-L)。然后，在時(shí)間控制器101a的控制下，光接收件41R、41G、41B對(duì)同一掃描行輸出第二組圖像信號(hào)，同時(shí)文件紙K又前進(jìn)一距離L。
根據(jù)所述實(shí)施例，在CPU101的信號(hào)選擇器101B的控制下，第一組的圖像信號(hào)被作為所需信號(hào)存入RAM103中，而第二組的圖像信號(hào)被作為不需要的圖像信號(hào)而忽略或舍棄掉。然而，可替代地也可將第一部分的圖像信號(hào)忽略掉，而將第二部分中的圖像信號(hào)存入RAM103用于進(jìn)一步處理。
需明確的是，當(dāng)文件紙K前進(jìn)了距離(P-L)時(shí)，光接收件41R、41G、41B將在第二掃描方向上掃描文件紙KP距離。因此，通過(guò)如上所述的忽略掉第二組的圖像信號(hào)，當(dāng)從第二掃描方向看時(shí)，可以對(duì)每一掃描行進(jìn)行無(wú)重疊方式的圖像讀取。
現(xiàn)在參考圖10，其中T代表文件紙K前進(jìn)距離P所用的時(shí)間。分別用Rn、Rn+1、Rn+2等代表在第一個(gè)半周期T內(nèi)光接收件41R產(chǎn)生的紅光信號(hào)，而同一元件41R在第二個(gè)半周期T內(nèi)所產(chǎn)生的紅光圖像信號(hào)用Rn′、Rn+1′、Rn+2′等表示。類似地，在第一個(gè)半周期T內(nèi)光接收件41G產(chǎn)生的綠光圖像信號(hào)Gn-1、Gn、Gn+1等表示。而在第二個(gè)半周期T內(nèi)由同一元件41G產(chǎn)生的綠光圖像信號(hào)用Gn-1′、Gn′、Gn+1′等表示。另外，由光接收件41B在第一個(gè)半周期T內(nèi)產(chǎn)生的蘭光圖像信號(hào)用Bn-2、Bn-1、Bn等表示。而由同一元件41B在第二個(gè)半周期T內(nèi)產(chǎn)生的蘭光圖像信號(hào)用Bn-2′、Bn-1′、Bn′等表示。
根據(jù)本發(fā)明，圖像信號(hào)Rn、Rn+1、Rn+2…Gn-1、Gn、Gn+1、…Bn-2、Bn-1、Bn…(第一組圖像信號(hào))被采納作為所需信號(hào)，而圖像信號(hào)Rn′、Rn+1′、Rn+2′…Gn-1′、Gn′、Gn+1′、…Bn-2′、Bn-1′、Bn′…(第二組圖像信號(hào))被CPU101忽略。
下面描述圖像感應(yīng)芯片40的具體運(yùn)行細(xì)節(jié)。圖像掃描儀A的圖像讀取是串行地或連接地從一簇中的一個(gè)圖像感應(yīng)芯片40到另一個(gè)進(jìn)行的。更具體的，例如，在圖1所示的簇中，串行圖像讀取是從左端圖像感應(yīng)芯片40(第一圖像感應(yīng)芯片)開(kāi)始而在右端圖像感應(yīng)芯片(最后的圖像感應(yīng)芯片)終止。在每個(gè)圖像感應(yīng)芯片40中的圖像讀取過(guò)程是依下述方式進(jìn)行的。
當(dāng)諸如8MHz的時(shí)鐘信號(hào)輸入到接頭CLK時(shí)，串行輸入信號(hào)被提供給接頭SI。由此提供的串行輸入信號(hào)被輸入給芯片選擇器402的一設(shè)置端。其結(jié)果，芯片選擇器402從選擇輸出端與時(shí)鐘信號(hào)同步地輸出高電平選擇信號(hào)。然后通過(guò)轉(zhuǎn)換時(shí)鐘信號(hào)而得到的高電平選擇信號(hào)被輸入到第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR201、FETG201、FETB201各自的柵極，從而使得時(shí)鐘信號(hào)被維持在低電平時(shí)三個(gè)晶體管導(dǎo)通。
另一方面，串行輸入信號(hào)同樣與被輸入到移位寄存器401的時(shí)鐘端的時(shí)鐘信號(hào)同步地提供給移位寄存器401的串行輸入端。當(dāng)串行輸入信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)的下降同步地輸入到移位寄存器401的第一位時(shí)，第一位變?yōu)閷?dǎo)通ON將高電平信號(hào)輸送到各第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR1、FETG1、FETB1(對(duì)應(yīng)于移位寄存器401的第一位)的各柵極，從而使這些晶體管導(dǎo)通。此時(shí)，由于時(shí)鐘信號(hào)處于低電平，接收無(wú)反相時(shí)鐘信號(hào)的各第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR211、FETG211、FETB211被保持關(guān)閉。其結(jié)果，由于電荷累積在各光電晶體管PTR1、PTG1、PTB1處，并通過(guò)相關(guān)的第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR1、FETG1、FETB1放電電流流過(guò)各電阻RR3、RG3、RB3。各電阻RR3、RG3、RB3的并聯(lián)電壓輸入到各自的運(yùn)算放大器OPR1、OPG1、OPB1的非反相端，從而按一放大系數(shù)被放大，該放大系數(shù)是由各電阻PR1、PG1、PB1中相應(yīng)的一個(gè)與各電阻PR2、PG2、PB2中相應(yīng)的一個(gè)間的電阻比值來(lái)決定的。由此獲得的放大的電壓通過(guò)被保持在導(dǎo)通狀態(tài)的各第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR201、FETG201、FETB201從各接頭AOR2、AOG2、AOB2輸出。而同時(shí)時(shí)鐘信號(hào)被維持在低電平，即選擇信號(hào)被維持在高電平。同時(shí)，各電阻RR3、RG3、RB3的非放大的兩端間電壓也從各接頭AOR1、AOG1、AOB1輸出。
相反地，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)從低電平上升到高電平時(shí)，各第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR201、FETG201、FETB201截止，而各第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR211、FETG211、FETB211導(dǎo)通。其結(jié)果，各接頭AOR2、AOG2、AOB2無(wú)輸出，而各光電晶體管PTR1、PTG1、PTB1的存留電荷通過(guò)各自的第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR1、FETG1、FETB1及各自的第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR211、FETG211、FETB211放電。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)接著又從高電平下降到低電平時(shí)，先前保持在移位寄存器401的第一位的串行信號(hào)被移到第二位以導(dǎo)通各與第二位對(duì)應(yīng)的第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR2、FETG2、FETB2，而各第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR201、FETG201、FETB201導(dǎo)通。其結(jié)果，各第二位光電晶體管PTR2、PTG2、PTB2的電荷通過(guò)相關(guān)的第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETR2、FETG2、FETB2放電，由此產(chǎn)生各電阻的RR3、RG3、RB3的兩端間電壓。由此產(chǎn)生的電壓從各接頭AOR1、AOG1、AOB1無(wú)放大的輸出以及在各放大器OPR1、OPG1、OPB1放大后從各接頭AOR2、AOG2、AOB2輸出。
通過(guò)重復(fù)上述步驟，對(duì)于各種顏色(紅、綠、蘭)的同一圖像感應(yīng)芯片40(第一圖像感應(yīng)芯片)的其它光電晶體管PTR3-PTR128、PTG3-PTG128、PTB3-PTB128可被接連掃描用于從各接頭AOR1、AOG1、AOB1輸出非放大的圖像信號(hào)同時(shí)也從各接頭AOR2、AOG2、AOB2輸出放大的圖像信號(hào)。當(dāng)串行輸入信號(hào)在時(shí)鐘信號(hào)的相關(guān)下降沿從移位寄存器401的最后一位輸出時(shí)，串行輸入信號(hào)被輸入到芯片選擇器402的清除端，而同時(shí)被作為串行輸出信號(hào)從接頭SO取出。其結(jié)果，第一圖像感應(yīng)芯片40的芯片選擇器402將選擇信號(hào)保持在低電平。
來(lái)自第一圖像感應(yīng)芯片40(圖1中左端的圖像感應(yīng)芯片)的接頭SO的串行輸出信號(hào)被作為串行輸入信號(hào)輸入到下一圖像感應(yīng)芯片40(第二圖像感應(yīng)芯片)的接頭SI。這使得第二圖像感應(yīng)芯片40與第一圖像感應(yīng)芯片以相同的方式進(jìn)行工作。
第三及任何后面的圖像感應(yīng)芯片40的工作方式也都與第一和第二圖像感應(yīng)芯片相同。
來(lái)自右端圖像感應(yīng)芯片或上一個(gè)圖像感應(yīng)芯片的模擬圖像信號(hào)(對(duì)于各相應(yīng)顏色)被I/O接口104轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存入RAM103中。這里需指出的是，獲得存入RAM103中的數(shù)字信號(hào)的同時(shí)文件紙K也前進(jìn)了距離(P-L)。
另一方面，在所述實(shí)施例中，在第二個(gè)半個(gè)周期T內(nèi)由各光接收件產(chǎn)生的圖像信號(hào)被CPU101的信號(hào)選擇器101b忽略掉。
在上述實(shí)施例中，CPU101(或信號(hào)選擇器101b)選擇所需的圖像信號(hào)存入RAM103中。可替代地，也可通過(guò)I/O接口104進(jìn)行選擇。在此情況下，只將所需的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)而同時(shí)不需要的圖像信號(hào)不被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，即可作出選擇。
根據(jù)本發(fā)明，也可這樣設(shè)計(jì)，即對(duì)于每一掃描行的所需圖像信號(hào)從光接收件41R、41G、41B輸出而同時(shí)文件紙K前行稍小于(P-L)的一段距離。
下面參考圖12和13，其所示為本發(fā)明的第二實(shí)施例。在此實(shí)施例中，CPU101如第一實(shí)施例中一樣含有一個(gè)輸出時(shí)間控制器101a，及一光控制器101c，如圖12中所示。對(duì)于一光源，可使用能發(fā)出白光的LEDC(發(fā)光二極管)。
根據(jù)第二實(shí)施例，在光控制器101c的控制下，光源開(kāi)通同時(shí)文件紙K前行距離α，而當(dāng)光源被關(guān)閉時(shí)文件紙K又前進(jìn)另一距離β。這里α不大于(P-L)，而(α+β)等于P。如其所示，當(dāng)文件紙又前進(jìn)了一距離α?xí)r，光源被打開(kāi)，而當(dāng)文件紙又前進(jìn)了另一距離β時(shí)，光源關(guān)閉。
在上述實(shí)施例中，在輸出時(shí)間控制器101a的控制下，當(dāng)光源關(guān)閉時(shí)每個(gè)接收件輸出一圖像信號(hào)。
已對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。很明顯其可作各種變化。
例如，可通過(guò)調(diào)節(jié)運(yùn)算放大器OPR1、OPG1、OPB1的放大系數(shù)進(jìn)行光接收件的靈敏度控制。在此情況下，運(yùn)算放大器OPR1的放大系數(shù)為最小，運(yùn)算放大器OPG1的放大系數(shù)第二小，而OPB1的最大。
此外，也可通過(guò)調(diào)節(jié)冷陰極管產(chǎn)生的白光的成分的亮度(紅、綠、蘭)進(jìn)行光接收件的靈敏度控制。具體講，使蘭光成分的亮度最強(qiáng)，綠光成分的亮度次強(qiáng)，而紅光成分的亮度最弱。
此類的變化不被作為是脫離了本發(fā)明的實(shí)質(zhì)及范圍，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，很明顯此類變化都包含在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種圖像感應(yīng)芯片，其特征在于包含一芯片基片；一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)紅光的紅光接收件，每個(gè)紅光接收件都用紅色濾波器蓋?。灰恍行纬稍谛酒瑑?nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)綠光的綠光接收件，每個(gè)綠光接收件都用綠色濾波器蓋住；及一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)蘭光的蘭光接收件，每個(gè)蘭光接收件都用蘭色濾波器蓋住；其中，紅、綠及蘭色濾波器具有預(yù)定的厚度，紅色濾波器的厚度大于綠濾器的厚度，而綠色濾波器的厚度大于蘭色濾波器的厚度。
2.一種圖像感應(yīng)芯片，其特征在于包含一芯片基片；一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)紅光的紅光接收件，每個(gè)紅光接收件都具有一被紅色濾波器蓋住的紅光接收表面；一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)綠光的綠光接收件，每個(gè)綠光接收件都具有一被綠色濾波器蓋住的綠光接收表面；一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)蘭光的蘭光接收件，每個(gè)蘭光接收件都具有一被蘭色濾波器蓋住的蘭光接收表面；其中，紅光接收表面的面積小于綠光接收表面的面積，綠光接收表面的面積小于蘭光接收表面的面積。
3.一種圖像感應(yīng)芯片，其特征在于包含一芯片基片；一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)紅光的紅光接收件，每個(gè)紅光接收件都用紅色濾波器蓋?。灰恍行纬稍谛酒瑑?nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)綠光的綠光接收件，每個(gè)綠光接收件都用綠色濾波器蓋住；及一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)蘭光的蘭光接收件，每個(gè)蘭光接收件都用蘭色濾波器蓋住；一個(gè)用于紅光接收件行的第一放大器；一個(gè)用于綠光接收件行的第二放大器；及一個(gè)用于蘭光接收件行的第三放大器；其中，第一放大器的放大系數(shù)小于第二放大器的放大系數(shù)，而第二放大器的放大系數(shù)小于第三放大器的放大系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種圖像感應(yīng)芯片，包含一芯片基片；一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)紅光的紅光接收件，每個(gè)紅光接收件都用紅色濾波器蓋?。灰恍行纬稍谛酒瑑?nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)綠光的綠光接收件，每個(gè)綠光接收件都用綠色濾波器蓋住；及一行形成在芯片基片內(nèi)并設(shè)置在第一方向上用于檢測(cè)藍(lán)光的藍(lán)光接收件，每個(gè)藍(lán)光接收件都用藍(lán)色濾波器蓋??；其中，紅、綠及藍(lán)色濾波器具有預(yù)定的厚度，紅色濾波器的厚度大于綠濾器的厚度，而綠色濾波器的厚度大于藍(lán)色濾波器的厚度。
文檔編號(hào)G02B27/00GK1496097SQ20031010149
公開(kāi)日2004年5月12日 申請(qǐng)日期1998年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月5日
發(fā)明者藤本久義, 大西弘朗, 高倉(cāng)敏彥, 今村典廣, 廣, 彥, 朗 申請(qǐng)人:羅姆股份有限公司