專利名稱：用于轉(zhuǎn)換傳感器分辨率的電路結(jié)構(gòu)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及圖象感測系統(tǒng)，更具體地說，涉及圖象傳感器的電路結(jié)構(gòu)和與其相關(guān)聯(lián)的方法，它采用一種用于轉(zhuǎn)換分辨率的內(nèi)部機(jī)構(gòu)，由此使所用的移位寄存器的數(shù)目減到最少和增加圖象傳感器的整體性能。
許多應(yīng)用場合中，需要一種成象系統(tǒng)，能夠?qū)⒛骋荒康奈镛D(zhuǎn)換成一種電子格式，便于隨后對它進(jìn)行分析、打印、分發(fā)和歸擋。所述電子格式通常是該目的物的圖象。該成象系統(tǒng)的一個(gè)典型例子是掃描器，其目的物則是書本或一篇文章的一頁。通過掃描器就產(chǎn)生出了該紙頁的電子或數(shù)字圖象。
成象系統(tǒng)通常包括一個(gè)把目的物光學(xué)地轉(zhuǎn)換成圖象的感測組件。所述把目的物光學(xué)地轉(zhuǎn)換成圖象的感測組件中的關(guān)鍵部分是圖象傳感器，它包括響應(yīng)于照射在圖象傳感器上的光線的光電探測器陣列。每一個(gè)光電探測器產(chǎn)生一個(gè)代表從上述目的物上反射的光的強(qiáng)度的電子(電荷)信號。讀出所有光電探測器所產(chǎn)生的電子信號，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)加以數(shù)字化以產(chǎn)生該目的物的數(shù)字信號或圖象。
圖象傳感器的一個(gè)極普通的類型是電荷耦合器件(CCD)。另外一些，或許在將來會被普遍地使用的，低成本的圖象傳感器，是由互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)制成的。通常，在上述兩類圖象傳感器中都需要使用大量的移位寄存器作為輔助電路，以便于電子信號的讀出。舉例來說，在一包括1024(1K)個(gè)光電探測器的圖象傳感器中，一般要使用1024個(gè)或者更多個(gè)移位寄存器。
在本技術(shù)領(lǐng)域中容易理解到，大量移位寄存器所占據(jù)的面積，與做在一片半導(dǎo)體芯片上且最終組成圖象傳感器的光電探測器所占據(jù)的面積相比，就顯得十分可觀了。倘若圖象傳感器的體積不能減小的話，則就無法進(jìn)一步降低圖象傳感器的成本。因而非常需要在不犧牲圖象傳感器整體性能的情況下減小圖象傳感器的體積。
CMOS圖象傳感器具有許多獨(dú)特的特性，這些特性正被研究以探索進(jìn)一步改進(jìn)性能和降低成本的可能性。一種合意的可能性是確定是否可以進(jìn)一步減小CMOS圖象傳感器的體積，同時(shí)增加其整體性能。具有較小體積和改進(jìn)的整體性能的圖象傳感器一定會受到歡迎，特別是在消費(fèi)電子市場中。
本發(fā)明充分考慮了上述問題和需要，對用在掃描器、數(shù)碼相機(jī)以及計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)中的圖象傳感器特別適用。
許多圖象傳感器使用大量的移位寄存器以便于讀出圖象傳感器中光電探測器所產(chǎn)生的電子信號。這些移位寄存器一般在圖象傳感器中占據(jù)相當(dāng)大的面積。事實(shí)上，決定圖象傳感器成本的一個(gè)因素是一片常規(guī)尺寸的半導(dǎo)體晶片所能分割成的圖象傳感器數(shù)量。倘若在不損害圖象傳感器任何性能的情況下可以把其設(shè)計(jì)得更小，則就意味著一片晶片能夠制造出更多的傳感器且其成本可以顯著地降低。
本發(fā)明公開的圖象傳感器結(jié)構(gòu)和與其相關(guān)聯(lián)的方法，采用一個(gè)由數(shù)量大幅減少了的移位寄存器控制的內(nèi)部轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，以便于讀出圖象傳感器中光電探測器所產(chǎn)生的電子信號。此外，圖象傳感器的整體性能得到了改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖象傳感器包括一光電探測器陣列，每一個(gè)光電探測器響應(yīng)于照射在其上的光線，且在光電探測器被一復(fù)位信號集中復(fù)位后獨(dú)立地產(chǎn)生一電子信號，一個(gè)包括多個(gè)開關(guān)組的多路轉(zhuǎn)換器(multiplexer)，每一個(gè)開關(guān)耦合于一個(gè)光電探測器；開關(guān)組同步于一時(shí)鐘控制信號被串行地閉合；其中當(dāng)一組開關(guān)閉合時(shí)，就分別地讀出耦合于該開關(guān)組的光電探測器的相應(yīng)電子信號；以及多個(gè)分辨率開關(guān)，每一個(gè)開關(guān)同步于所述時(shí)鐘控制信號而動(dòng)作且接收相應(yīng)的電子信號。
所述圖象傳感器還包括一個(gè)具有多輸入端的放大器，每一個(gè)輸入端耦合于一個(gè)分辨率開關(guān)，并且當(dāng)一個(gè)分辨率開關(guān)閉合后，至少接收一個(gè)相應(yīng)的電子信號；其中所述的一個(gè)分辨率開關(guān)接收所述的一個(gè)相應(yīng)的電子信號。
因此，本發(fā)明的一個(gè)重要目的是提供一種圖象傳感器的新結(jié)構(gòu)和方法，它采用一個(gè)內(nèi)部轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)以便于讀出圖象傳感器中光電探測器所產(chǎn)生的電子信號。
在下述發(fā)明的實(shí)施中達(dá)到了本發(fā)明的目的以及上述種種結(jié)果，同時(shí)產(chǎn)生了如附圖所示的實(shí)施例。
本發(fā)明的種種特點(diǎn)，方面以及優(yōu)點(diǎn)通過以下的敘述，所附的權(quán)利要求以及附圖將能得到更好的理解，附圖中

圖1是使用本發(fā)明在其中可應(yīng)用的圖象傳感器的成象系統(tǒng)的原理圖。
圖2示出了一簡單地模型為由電阻器和電容器組成的CMOS光電探測器。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖1的CMOS圖象傳感器的電路圖。
圖4A和圖4B分別示出了相對于高分辨率和低分辨率的一套控制信號且應(yīng)結(jié)合圖3來理解。
圖5示出了用于圖3的圖象傳感器中的一個(gè)放大器實(shí)例。
圖6A和圖6B是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的過程流程圖。
以下對本發(fā)明的詳細(xì)說明中，為了提供對本發(fā)明的徹底了解，陳述了許多特殊的細(xì)節(jié)。然而，對于那些熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人士來說將顯而易見，可以在沒有這些特殊細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。此處的說明和表示對那些富有經(jīng)驗(yàn)的熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人士來說，是一個(gè)普通的方法，以此可以非常有效地將其工作內(nèi)容傳送給本技術(shù)領(lǐng)域的其他人士。在其他情況下，眾所周知的方法、步驟、元件和電路未予詳細(xì)敘述，以避免不必要地遮蓋本發(fā)明的特征。
現(xiàn)請參閱附圖。在附圖中，相同的部件均用相同的編號表示。圖1是本發(fā)明的一系統(tǒng)圖，示出了成象系統(tǒng)100。根據(jù)各種實(shí)際應(yīng)用，成象系統(tǒng)100的實(shí)例可以包括，但不限于，掃描器、數(shù)碼相機(jī)或者圖象探測系統(tǒng)，其中目的物110被光學(xué)地轉(zhuǎn)換成圖象120。
當(dāng)成象系統(tǒng)100是一掃描器時(shí)，目的物110通常是一可能為紙頁的掃描對象。當(dāng)成象系統(tǒng)100是一數(shù)碼相機(jī)時(shí)，目的物110可以是許多可能的東西，例如景象或者一組目標(biāo)。當(dāng)成象系統(tǒng)100是一用于機(jī)器視覺系統(tǒng)的圖象探測系統(tǒng)時(shí)，目的物110可以是一個(gè)正被檢查的部件。然而，無論是哪一種，從成象系統(tǒng)100得到的總是同樣的東西，即目的物110的強(qiáng)度(黑白)數(shù)字圖象120或彩色圖象120。
圖象120一般是一個(gè)象素陣列。如果象素陣列是8畢特格式，每一個(gè)象素陣列的值在0和255之間，如果象素陣列是10畢特、12畢特、14畢特、16畢特等其他的畢特格式，則它們具有不同的最大值。更具體地說，當(dāng)采用的是8畢特格式時(shí)，如果象素群集具有值255，則對應(yīng)于該群集的目的物110中的一點(diǎn)是全白色。反之，如果象素群集的值是0，則對應(yīng)于該群集的目的物110中的一點(diǎn)是全黑色。可以理解，具有0～255之間的值的任何象素都代表目的物110上的不同的反射光。當(dāng)成象系統(tǒng)100成的象是彩色圖象時(shí)，圖象120一般由三個(gè)獨(dú)立灰度等級的圖象組成，每一圖象是紅、綠、藍(lán)強(qiáng)度的圖象。換句話說，在成象系統(tǒng)100所產(chǎn)生的彩色圖象中，目的物110中的每一點(diǎn)由三強(qiáng)度值的矢量所代表，例如，[23，45，129]。
眾所周知，不管其實(shí)際應(yīng)用是哪一種，成象系統(tǒng)100都包括至少一個(gè)圖象傳感器130以及一光學(xué)系統(tǒng)132。光學(xué)系統(tǒng)132收集來自目的物110的圖象光并把此光聚焦在圖象傳感器130上，因此圖象傳感器130上就壓印有目的物110的圖象。這里所說的圖象或入射光是指從被前面的光源照射的不透明目的物110反射的光，或從后面的光源照射的透明目的物透過的光。通常包括多個(gè)光電探測器的圖象傳感器130制造成互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)并安排成一維陣列或兩維陣列，前者稱為線性傳感器，后者稱為面?zhèn)鞲衅鳌９怆娞綔y器對光高度敏感，每一個(gè)光電探測器產(chǎn)生正比于圖象光強(qiáng)度的電子信號。這里所說的電子信號是光電探測器由于接收入射光而產(chǎn)生的信號。
圖象傳感器130的運(yùn)行往往包括兩個(gè)過程，第一個(gè)過程是光積聚過程，第二個(gè)過程是讀出過程。在光的積聚過程中，每一個(gè)光電探測器積聚圖象光的入射光子，且表現(xiàn)為一電子信號。在光積聚過程后，光電探測器阻止進(jìn)一步捕獲光子。與此同時(shí)，光電探測器的讀出過程開始，在讀出過程中，在每一個(gè)光電探測器中的電子信號，作為模擬視頻信號，由一讀出電路(放大器)一個(gè)個(gè)串行地讀出到一數(shù)據(jù)總線或視頻總線。
耦合于數(shù)據(jù)總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)使所有來自光電探測器的電子信號數(shù)字化，成為可以在隨后妥善地存儲在存儲器150中的數(shù)字化信號。通常，成象系統(tǒng)100還包括一數(shù)字信號處理電路160，根據(jù)成象系統(tǒng)100的使用情況，它可以調(diào)節(jié)、校正、預(yù)處理及壓縮數(shù)字化信號以在最后輸出一合適的數(shù)字圖象或信號。
所述數(shù)字圖象或信號通常被下載到一主計(jì)算機(jī)，例如一臺IBM的兼容機(jī)。該主計(jì)算機(jī)可執(zhí)行一與成象系統(tǒng)100相連的驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)圖象傳感器具有一特定的傳感器分辨率(每英寸或平方英寸光電探測器的數(shù)目)時(shí)，從所述圖象傳感器中產(chǎn)生的數(shù)字圖象或信號的分辨率直接對應(yīng)于該傳感器分辨率。如果實(shí)際應(yīng)用需要數(shù)字圖象或信號更低的分辨率，則上述驅(qū)動(dòng)器就執(zhí)行一過程例如數(shù)據(jù)內(nèi)插法過程，把高分辨率數(shù)據(jù)降低為低分辨率數(shù)據(jù)。此分辨率降低過程是耗時(shí)的且是一個(gè)可被消除的額外過程，在本結(jié)構(gòu)中，圖象可更有效地生成。
為了便于對本發(fā)明作詳細(xì)的說明，圖2示出了一簡單地模型成由電阻器202和電容器204組成的CMOS光電探測器200，一種光電二極管(光電探測器的一種類型)的典型電路。當(dāng)復(fù)位信號加于“復(fù)位”端206時(shí)，電容器204通過晶體管208由VCC對其充足電荷，這意味光電探測器200作好了光積聚或曝露在被掃描對象中的準(zhǔn)備。至此，VCC對電容器204的充電就停止了。
當(dāng)越來越多的來自圖象光210的入射光子照射到光電探測器200時(shí)，電阻器202的電阻就變小。電容器204開始通過電阻器202釋放電荷。通常，光子密度越高，光電探測器就收集到越多的光子，而電阻器202的電阻則越小。結(jié)果產(chǎn)生一較快的放電信號Vout。換句話說，從Vout產(chǎn)生的這一信號正比于照射到光電探測器的光子且在此稱為電子信號。
現(xiàn)請參閱圖3，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的CMOS圖象傳感器300的電路圖。圖象傳感器300包括模型成光電二極管陣列的光電探測器302陣列。圖象傳感器300準(zhǔn)備好運(yùn)行的時(shí)刻，就是光電探測器302完全充電至Vcc的時(shí)刻。一旦圖象傳感器300被觸發(fā)以成象一最好是由一照明光源照射的掃描對象時(shí)，光電探測器302就曝露在被照射對象的反射光中且導(dǎo)致從Vcc釋放電荷。
圖象傳感器300還包括一并聯(lián)的切斷電源開關(guān)304陣列。每一個(gè)開關(guān)304耦合于一個(gè)光電探測器302。開關(guān)304由一控制信號集中控制，該信號也控制圖象傳感器300的曝光時(shí)間。換句話說，如果曝光時(shí)間是0.02秒，光電探測器302在這一段時(shí)間內(nèi)曝露在被掃描對象中以后，控制信號就觸發(fā)而阻止光電探測器302進(jìn)一步收集反射光的光子，與此同時(shí)閉合所有并聯(lián)的切斷電源開關(guān)304。并聯(lián)的切斷電源開關(guān)304的閉合使光電探測器302中產(chǎn)生的電子信號轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的電容器306。
與電容器306并聯(lián)的是一個(gè)多路轉(zhuǎn)換器308，它含有最好與電容器306相同數(shù)目的開關(guān)。多路轉(zhuǎn)換器308中的開關(guān)可以由開關(guān)二極管陣列擔(dān)任，且由一適當(dāng)?shù)碾妷杭右蚤]合或斷開。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，多路轉(zhuǎn)換器308包括兩個(gè)輸出端310、312，一個(gè)輸出端310集中地與多路轉(zhuǎn)換器308中每一個(gè)相間隔的開關(guān)相連，而另一輸出端312則集中地與多路轉(zhuǎn)換器308中每一個(gè)剩余的間隔開關(guān)相連。兩個(gè)輸出端310、312通過相應(yīng)的分辨率開關(guān)318、320均耦合于一放大器314。適當(dāng)?shù)乜刂品直媛书_關(guān)，就會產(chǎn)生一合適的模擬視頻信號Vout。
以下將更詳細(xì)地了解到，本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是分辨率開關(guān)的實(shí)施。所采用的分辨率開關(guān)的數(shù)目與使用的移位寄存器的數(shù)目有關(guān)。例如N個(gè)光電探測器就需要在多路轉(zhuǎn)換器308中使用N個(gè)開關(guān)。所述N個(gè)開關(guān)被分為M組，每一組最好具有相同的開關(guān)數(shù)，即K＝N/M。理想地，多路轉(zhuǎn)換器308具有K個(gè)輸出且在多路轉(zhuǎn)換器與其后的放大器之間有K個(gè)分辨率開關(guān)。每一組中的開關(guān)由一個(gè)移位寄存器集中控制。換句話說，移位寄存器的一脈沖信號輸出會同時(shí)閉合該開關(guān)組。結(jié)果，耦合于該開關(guān)組的電子信號被同時(shí)地讀出，但倘若要求該電子信號在合成的圖象中被保持為同傳感器分辨率一樣精確的分辨率，則上述電子信號由分辨率開關(guān)分別撥出。可以看出，對于分辨率低K倍時(shí)電子信號將不保持的情況下，讀出速度可增加K倍。本設(shè)計(jì)的益處和優(yōu)點(diǎn)可由圖3中說明的特殊設(shè)計(jì)及以下的說明得到進(jìn)一步地理解。
多路轉(zhuǎn)換器308中的開關(guān)被分成兩組，第一組由相互間隔的開關(guān)組成和第二組由剩余的間隔開關(guān)組成。確切地說，第一組開關(guān)是奇數(shù)號的開關(guān)，即1號，3號，5號等等，第二組開關(guān)是偶數(shù)號的開關(guān)，即2號，4號，6號等等。容易理解，上述編號不是必需的而僅在此做標(biāo)記之用。在一面圖象傳感器中，通常將用于奇數(shù)區(qū)域的耦合于光電探測器的開關(guān)合并為一組，而將用于偶數(shù)區(qū)域的耦合于光電探測器的開關(guān)合并為另一組。而在一線型傳感器中，一組由相互間隔的開關(guān)組成而另一組則由剩余的開關(guān)組成。
多路轉(zhuǎn)換器308中的開關(guān)由包括一半數(shù)目移位寄存器的移位寄存器陣列316來控制。換句話說，如果圖象傳感器300中有N個(gè)光電探測器，則在移位寄存器陣列316中只需要N/2個(gè)移位寄存器。在N事實(shí)上是一個(gè)寵大數(shù)字的條件下，這就顯著地減少了使用移位寄存器的數(shù)目?？梢岳斫獾?，采用本發(fā)明的圖象傳感器可以設(shè)計(jì)得較小而其性能得到了改進(jìn)。
為了完全控制多路轉(zhuǎn)換器308中數(shù)目大一倍的開關(guān)，移位寄存器陣列316中的每一個(gè)移位寄存器控制多路轉(zhuǎn)換器308內(nèi)的兩個(gè)開關(guān)。例如，每一個(gè)移位寄存器控制多路轉(zhuǎn)換器308中相鄰的兩個(gè)開關(guān)。更具體地說，一引起多路轉(zhuǎn)換器308中的開關(guān)串行閉合的脈沖Di從一個(gè)移位寄存器轉(zhuǎn)移到另一個(gè)移位寄存器。當(dāng)Di從一個(gè)控制著兩相鄰開關(guān)的移位寄存器移出時(shí)，所述的兩個(gè)相鄰開關(guān)同時(shí)閉合，且使存儲在相應(yīng)電容器(兩個(gè)電容器306)中的相應(yīng)電子信號從輸出端310、312讀出。
多路轉(zhuǎn)換器308的輸出端和放大器314之間有一對與多路轉(zhuǎn)換器308中的開關(guān)同步地受控的分辨率或撥動(dòng)式開關(guān)318、320。。在要求精確的或高分辨率(一種圖象傳感器在合成圖象中可真實(shí)地表示的分辨率)的情況下，開關(guān)318、320交替地閉合，即輸出端310、312中一次僅有一個(gè)耦合于放大器314，這還表示輸出端310、312的信號被分別地讀出。當(dāng)要求低分辨率時(shí)，例如僅一半的精確分辨率，兩個(gè)光電探測器代表一個(gè)圖象象素，開關(guān)318、320被同時(shí)閉合，表明輸出端310、312的信號合并為一組合輸出。
圖4A和圖4B分別示出了相對于上述高、低分辨率的一套控制信號且應(yīng)結(jié)合圖3來理解。圖4A中，從一最好由振蕩電路產(chǎn)生的中央時(shí)鐘信號中獲取一時(shí)鐘控制信號402，并且輸入到移位寄存器陣列316。如前所述，Di是一脈沖，也輸入到移位寄存器陣列316。由時(shí)鐘控制信號402驅(qū)動(dòng)，Di轉(zhuǎn)移且串行地閉合多路轉(zhuǎn)換器308中的兩個(gè)開關(guān)。信號404，406，408和410表示開關(guān)對S1/S2，S3/S4，S5/S6和S7/S8分別合上。同步于時(shí)鐘控制信號402，開關(guān)318、320由信號412、414控制交替地閉合和斷開。結(jié)果，多路轉(zhuǎn)換器308的兩個(gè)閉合開關(guān)的電子信號能被可辨別地讀出到放大器314。
類似地，除了控制開關(guān)318、320的信號是相同的以外，圖4B示出了同樣的信號。結(jié)果，多路轉(zhuǎn)換器308的兩個(gè)閉合開關(guān)的電子信號無法被鑒別地讀出到放大器314，產(chǎn)生組合輸出，即圖象傳感器低分辨率形式。
圖5示出了圖3中放大器314的一個(gè)實(shí)施例。該電路為熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人士所知且放大器314的輸出可以這樣表示當(dāng)S1閉合時(shí)輸出＝(R3/R1)輸入1； (1)當(dāng)S2閉合時(shí)輸出＝(R3/R2)輸入2； (2)當(dāng)S1和S2同時(shí)閉合時(shí)輸出＝R3(輸入1/R1+輸入2/R2)；(3)應(yīng)當(dāng)指出，為了簡化，省略了負(fù)號且R1、R2和R3的阻值可調(diào)節(jié)至使輸出滿足某一特定設(shè)計(jì)的需要。
圖6A和6B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的過程流程圖，應(yīng)結(jié)合其他附圖來理解。在602，圖象傳感器中的光電探測器作好了曝光的準(zhǔn)備。通常，光電探測器已被充電至一預(yù)定電位，例如Vcc。在604，圖象傳感器被觸發(fā)，引起光電探測器積聚入射光的光子，與此同時(shí)開始釋放電荷的過程并產(chǎn)生電子信號。一旦圖象傳感器停止成象，在606，光電探測器將生成的電子信號轉(zhuǎn)移到一暫時(shí)的存儲單元，一般是各自的電容器。
在608，圖象傳感器從諸如在主計(jì)算機(jī)中執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)器或者指示所求的是何種圖象或信號分辨率的裝置接收一分辨率信號。該分辨率信號確定分辨率開關(guān)不同的運(yùn)行情況。
●低分辨率不管多路轉(zhuǎn)換器中每一組開關(guān)數(shù)目為多少，在610，分辨率開關(guān)同時(shí)閉合和斷開。當(dāng)分辨率開關(guān)閉合(接通)時(shí)，耦合于所述閉合開關(guān)的電子信號被全部供給后面的放大器，該放大器在612，根據(jù)過程關(guān)系(3)從所有的輸入端產(chǎn)生一視頻信號。
●高分辨率多路轉(zhuǎn)換器中每一組的開關(guān)數(shù)目確定使用的分辨率開關(guān)的數(shù)目。如圖3所示的一個(gè)實(shí)例，多路轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)被分成兩組，由此使用了兩個(gè)分辨率開關(guān)。所述的兩個(gè)分辨率開關(guān)交替地閉合與斷開，即倘若一個(gè)閉合，則另一個(gè)斷開。在614，如果有更多的分辨率開關(guān)，則這些開關(guān)依次地動(dòng)作。其結(jié)果為，耦合于分辨率開關(guān)的電子信號分別地供給其后的放大器，該放大器在616，根據(jù)過程關(guān)系(1)或(2)從輸入端產(chǎn)生一視頻信號。
熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人士現(xiàn)在可以清楚地知道，對于許多圖象感測組件和系統(tǒng)來說，本發(fā)明可被很好地利用。采用本發(fā)明的圖象傳感器通過減少使用移位寄存器的數(shù)目可被設(shè)計(jì)得較小，且進(jìn)一步增加其整體性能。
上面對本發(fā)明作了詳細(xì)具體的描述。本技術(shù)領(lǐng)域的人士可以理解的是，對幾個(gè)實(shí)施例所作的公開描述其目的只是舉例說明本發(fā)明，在不脫離如權(quán)利要求書中所述的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，還可以對本發(fā)明實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)安排作出種種改變，部件的組合也可以有許多變化。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)如權(quán)利要求書中所述而絕不限于上面對幾個(gè)實(shí)施例所作的描述的范圍。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的圖象傳感器，其特征是，該圖象傳感器包括一光電探測器陣列，每一個(gè)光電探測器響應(yīng)照射于其上的光線且在所述光電探測器被一復(fù)位信號集中復(fù)位后，獨(dú)立地產(chǎn)生一電子信號；一包括多個(gè)開關(guān)組的多路轉(zhuǎn)換器，每一個(gè)開關(guān)耦合于一個(gè)光電探測器；所述開關(guān)組同步于一時(shí)鐘控制信號而被串行地閉合；其中當(dāng)一組開關(guān)閉合時(shí)，耦合于該組開關(guān)的光電探測器的相應(yīng)電子信號被分別地讀出；以及多個(gè)分辨率開關(guān)，每一個(gè)開關(guān)同步于所述時(shí)鐘控制信號而動(dòng)作，且接收各自的電子信號。
2.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的圖象傳感器，其特征是，還包括一個(gè)具有多個(gè)輸入端的放大器，每一個(gè)輸入端耦合于一個(gè)分辨率開關(guān)且當(dāng)一個(gè)分辨率開關(guān)閉合時(shí)，接收一個(gè)相應(yīng)的電子信號；其中所述的一個(gè)分辨率開關(guān)接收所述的一個(gè)相應(yīng)的電子信號。
3.如權(quán)利要求2所述的改進(jìn)的圖象傳感器，其特征是，所述的光電探測器陣列被安排成一維圖象傳感器陣列以及由互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)制成。
4.如權(quán)利要求2所述的改進(jìn)的圖象傳感器，其特征是，還包括多個(gè)移位寄存器；每個(gè)移位寄存器耦合于且控制多路轉(zhuǎn)換器中的一組開關(guān)；其中該組開關(guān)被一耦合于該組開關(guān)的一個(gè)移位寄存器中的脈沖所閉合。
5.如權(quán)利要求4所述的改進(jìn)的圖象傳感器，其特征是，所述開關(guān)組的相應(yīng)的電子信號借助于該多個(gè)順序地依次動(dòng)作的分辨率開關(guān)被一個(gè)個(gè)依次地耦合到該放大器。
6.如權(quán)利要求4所述的改進(jìn)的圖象傳感器，其特征是，所述開關(guān)組的相應(yīng)的電子信號借助于該多個(gè)同時(shí)動(dòng)作的分辨率開關(guān)同時(shí)耦合到該放大器。
7.一種改進(jìn)的圖象傳感器，其特征是，所述圖象傳感器包括一N個(gè)光電探測器陣列，每一個(gè)光電探測器響應(yīng)照射于其上的光且在該光電探測器被一復(fù)位信號集中復(fù)位后，獨(dú)立地產(chǎn)生一電子信號；一包括N個(gè)開關(guān)陣列的多路轉(zhuǎn)換器，每一個(gè)開關(guān)耦合于該N個(gè)光電探測器中的一個(gè)；所述的N個(gè)開關(guān)被分成M組，每一組包括K個(gè)開關(guān)；其中K＝N/M；一M個(gè)數(shù)據(jù)寄存器陣列，每一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器耦合于該M組開關(guān)中的一組；其中一組開關(guān)由該M個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中的一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器同時(shí)閉合；以及K個(gè)分辨率開關(guān)，每一個(gè)分辨率開關(guān)耦合于M組的每一組中的K個(gè)開關(guān)之一。
8.如權(quán)利要求7所述的改進(jìn)的圖象傳感器，其特征是，還包括一個(gè)具有K個(gè)輸入端的放大器，每一個(gè)輸入端耦合于所述K個(gè)分辨率開關(guān)中的一個(gè)。
9.如權(quán)利要求8所述的改進(jìn)的圖象傳感器，其特征是，所述的K個(gè)分辨率開關(guān)被依次地閉合以便該放大器輸出一信號，該信號包括所述N個(gè)光電探測器的相應(yīng)的電子信號。
10.如權(quán)利要求8所述的改進(jìn)的圖象傳感器，其特征是，所述的K個(gè)分辨率開關(guān)被同時(shí)閉合以便所述放大器輸出一由該M組中每一組的電子信號合成的信號。
11.如權(quán)利要求7所述的改進(jìn)的圖象傳感器，其特征是，所述的N個(gè)光電探測器，N個(gè)開關(guān)，M個(gè)數(shù)據(jù)寄存器以及K個(gè)分辨率開關(guān)全都制作在一片半導(dǎo)體材料且形成一個(gè)單一的器件。
12.如權(quán)利要求11所述的改進(jìn)的圖象傳感器，其特征是，所述的半導(dǎo)體材料是互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)。
13.如權(quán)利要求8所述的改進(jìn)的圖象傳感器，其特征是，所述的N個(gè)光電探測器，N個(gè)開關(guān)，M個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，K個(gè)分辨率開關(guān)和放大器全都制作在一片半導(dǎo)體材料且形成一個(gè)單一的器件。
14.如權(quán)利要求13所述的改進(jìn)的圖象傳感器，其特征是，所述的半導(dǎo)體材料是互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)。
15.一種用圖象傳感器控制圖象分辨率的方法，其特征是，所述的方法包括當(dāng)該圖象傳感器中的N個(gè)光電探測器曝露在對象中時(shí)，從該N個(gè)光電探測器中分別產(chǎn)生N個(gè)電子信號；在曝光控制信號停止以后，將該N個(gè)電子信號分別地移位到N個(gè)暫時(shí)存儲單元；以一預(yù)定的方式閉合一N個(gè)開關(guān)陣列，該N個(gè)開關(guān)中的每一個(gè)開關(guān)耦合于該N個(gè)暫時(shí)存儲單元中的一個(gè)暫時(shí)存儲的單元；其中所述的N個(gè)開關(guān)被分成M組，每一組包括K個(gè)開關(guān)且其中K＝N/M；以及從該N個(gè)暫時(shí)存儲的單元中將該N個(gè)電子信號分別地輸出到K個(gè)分辨率開關(guān)，所述的分辨率開關(guān)耦合于一隨后會產(chǎn)生一輸出信號的放大器。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征是，所述的預(yù)定方式是一次閉合一組開關(guān)，以便在K個(gè)分辨率開關(guān)中分別地接收相應(yīng)的電子信號。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征是，所述的K個(gè)分辨率開關(guān)被依次地閉合，以便相應(yīng)的電子信號被分別地輸入到該放大器。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征是，所述的K個(gè)分辨率開關(guān)始終是閉合的，以便相應(yīng)的電子信號被集中地輸入到該放大器。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征是，所述的M等于2且其中的K個(gè)分辨率開關(guān)被交替地閉合。
全文摘要
本發(fā)明公開一種圖象傳感器的結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)的方法,采用一個(gè)由數(shù)量上大為減少的移位寄存器控制的內(nèi)部轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu),以便于讀出圖象傳感器中由光電探測器所生成的電子信號。所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包含能順序或同時(shí)動(dòng)作的分辨率開關(guān),以便可以在圖象傳感器內(nèi)控制圖象分辨率。此外,改進(jìn)了圖象傳感器的整體性能。
文檔編號G06K9/20GK1258040SQ9912473
公開日2000年6月28日 申請日期1999年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月18日
發(fā)明者侯籣忠 申請人:矽感微訊公司