多解析度的電荷耦合器件檢測裝置的制作方法

專利名稱：多解析度的電荷耦合器件檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種多解析度的電荷耦合器件(CCD)檢測裝置，特別涉及一種適用于CCD模塊與接觸影像檢測器(Contact Image Sensor，CIS)模塊的多解析度的電荷耦合器件檢測裝置。
近年來，掃描器的使用已日漸普及。當使用者使用掃描器時，常常需要根據待掃描文件的特性，來選擇不同解析度的掃描模式來對待掃描文件進行掃描。傳統設定掃描的解析度的方式有很多種，其可以是使用軟件或硬件的方式來完成。而使用硬件來完成的方式通常是直接而且快速的。
在一般使用CCD模塊的掃描器中，掃描器進行掃描的方法將如下所述。掃描器具有一光機，而光機上則是具有一光源。當光源發射光線后，由待掃描文件所反射的光信號將射入光機中。光信號經過光學組件的處理之后，例如是將光信號經過反射鏡與透鏡的處理，光信號將傳送至CCD模塊中。CCD模塊將檢測光信號的大小，以產生相對應的掃描影像信號。
參照

圖1，其為使用傳統的CCD檢測裝置的CCD模塊的示意圖。CCD模塊100包括有一CCD檢測裝置102、一控制電路104與輸出電容C。CCD檢測裝置102主要包括有一光傳感元件(photo sensor)組106、一移位門(shiftgate)108以及CCD移位寄存器110。現以CCD檢測裝置102的解析度為1200dpi(dot per inch)為例說明。光傳感元件組106包括有1200個光傳感元件D1～D1200，用以將所檢測的光信號轉換成電荷信號S1～S1200。而光傳感元件例如是感光二極管。移位門108是用以控制電荷信號S1～S1200的傳送。當光傳感元件D1～D1200的曝光時間達一預定值，光傳感元件D1～D1200產生足夠的電荷量之后，移位門108將開啟，以使電荷信號S1～S1200傳送至CCD移位寄存器110內的CCD元件E1～E1200。然后，由時鐘信號CK的控制，存儲于CCD元件E1～E1200中的電荷信號S1～S1200將循序地輸出。控制電路104是用以將控制CCD移位寄存器110所輸出的電荷信號依序地存儲于電容C中以得到模擬的輸出信號Out。輸出信號Out經過下級電路(未顯示)的處理之后，便可得到所要的掃描影像信號。
然而，對于使用者而言，使用不同解析度的掃描模式來對待掃描文件進行掃描是必要的。舉例來說，當待掃描文件為高色彩度的圖像時，則需使用高解析度的掃描模式來進行掃描。而當待掃描文件為僅具有文字的文件時，使用低解析度的掃描模式來進行掃描即可達到所要的效果。在圖1中，CCD檢測裝置102為高解析度的檢測裝置，因此當CCD檢測裝置102要用來進行低解析度的掃描時，勢必犧牲掉CCD檢測裝置102的某些特性。
參考圖1，當使用高解析度的CCD檢測裝置102來進行低解析度600dpi的掃描時，其動作情形將敘述如下。當光傳感元件D1～D1200曝光之后，其產生的電荷信號S1～S1200將存儲于CCD元件E1～E1200。當電荷信號S1～S1200輸出時，控制電路104將僅使600個電荷信號存儲于電容C中，例如是電荷信號S2、S4、S6...S1200，以得到600dpi的掃描影像信號。但是，雖然所得到的掃描影像信號的解析度降低，在將存儲于CCD元件中的電荷移位輸出至電容C時所需的時間是一樣的。故而，傳統的CCD檢測裝置102于進行低解析度掃描時，其掃描速度與進行高解析度的掃描時的掃描速度是一樣的，并不會因進行低解析度的掃描而加快。
因為不同解析度的CCD檢測裝置的芯片已于市面上廣泛使用，而為了解決上述問題，同時使用多個不同解析度的CCD檢測裝置的CCD模塊已被提出。參照圖2，其為傳統的具有多個CCD檢測裝置的CCD模塊的示意圖。現以CCD模塊200包括有三個CCD檢測裝置為例做說明，其分別是解析度為1200dpi的CCD檢測裝置202a、解析度為600dpi的CCD檢測裝置202b、以及解析度為300dpi的CCD檢測裝置202c。CCD檢測裝置202a、202b、及202c中的光傳感元件組206a、206b、206c是分別具有1200個、600個、300個光傳感元件，其分別為Da1～Da1200、Db1～Db600、Dc1～Dc300。CCD檢測裝置202a、202b、及202c中分別受時鐘信號CK1、CK2、CK3控制的CCD移位寄存器210a、210b、210c則分別具有1200個、600個、300個CCD元件，其分別為Ea1～Ea1200、Eb1～Eb600、Ec1～Ec300。移位門208a、208b、及208c則分別控制CCD檢測裝置202a、202b、及202c中的電荷信號的傳送。
當使用者選擇不同解析度的模式來進行掃描時，控制電路204將選擇所對應的CCD檢測裝置202a、202b、或202c的輸出，并將之傳送至電容C中。也就是說，在掃描時，光傳感元件組206a、206b、與206c是同時曝光，并同時將所產生的電荷信號分別存儲于CCD移位寄存器210a、210b、與210c中。當選擇解析度為1200dpi的掃描模式時，控制電路204選擇CCD移位寄存器210a的輸出。而當選擇解析度為600dpi或300dpi的掃描模式時，控制電路204選擇CCD移位寄存器210b或210c的輸出。因為CCD移位寄存器210b與210c的CCD元件的數目少很多，因此將存儲于CCD元件Eb1～Eb600或Ec1～Ec300中的電荷移位輸出至電容C時所需的時間比將存儲于CCD元件Ea1～Ea1200中的電荷移位輸出至電容C時所需的時間少很多。故使用圖2所示的CCD模塊于低解析度的掃描時的掃描速度將會加快。
盡管如此，使用圖2的CCD模塊200將面臨到以下的缺點。因為傳統的CCD模塊200是使用三個不同解析度的CCD檢測裝置的芯片并列組合而成，于曝光時將會產生聚焦不準確的問題。因為傳感元件組206a、206b、與206c是相互平行，且同時接受從同一組光學組件而來的光信號的曝光。若將光學組件設定為聚焦于光傳感元件組206a之處的話，則于進行低解析度的掃描時將產生聚焦不準確的問題而嚴重地影響到掃描影像的影像品質。另外，因為必須使用到三個不同的CCD檢測裝置，其分屬三個芯片，故而所需的面積很大。又，因為需使用到三個光傳感元件組，其成本是相當高昂的。
有鑒于此，本發明的目的就是在提供一種多解析度的電荷耦合器件檢測裝置，可適用于不同解析度的掃描。本發明是配合使用到一組光傳感元件組與多組CCD移位寄存器，以達到省面積、低成本、及成品率高的效果。本發明于低解析度的掃描時，速度可以加快，且不會有聚焦不準確的問題。對于掃描影像的品質與掃描的速度而言，均可達到極佳的水準。
根據本發明的目的，提出一種多解析度的電荷耦合器件(CCD)檢測裝置，包括光傳感元件組、一移位門、與至少一第一CCD移位寄存器與一第二CCD移位寄存器。光傳感元件組包括有多個光傳感元件。這些光傳感元件是用以接受一光信號并分別產生相對應的多個電荷信號。移位門則包括有多個切換器，這些切換器是用以接收由這些光傳感元件輸出的電荷信號。而第一CCD移位寄存器與一第二CCD移位寄存器是各包括有M個CCD元件與N個CCD元件。M個CCD元件是與部分的切換器電性連接，而N個CCD元件則是與部分的切換器電性連接。其中，M大于N，M、N為正整數，M值是對應至第一解析度掃描，而N值則是對應至第二解析度掃描。其中，當進行第一解析度的掃描時，切換器是將電荷信號中的M個電荷信號輸出至M個CCD元件。而當進行第二解析度的掃描時，切換器是將電荷信號中的N個電荷信號輸出至N個CCD元件。
為使本發明的上述目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明。
圖1為使用傳統的CCD檢測裝置的CCD模塊的示意圖。
圖2為傳統的具有多個CCD檢測裝置的CCD模塊的示意圖。
圖3為使用本發明一第一實施例的一種多解析度的CCD檢測裝置的CCD模塊的示意圖。
圖4為使用本發明一第二實施例的一種多解析度的CCD檢測裝置的CCD模塊的示意圖。
本發明的多解析度的電荷耦合器件檢測裝置的精神在于，通過使用一組光傳感元件組與多組電荷耦合器件(CCD)移位寄存器，來達到多解析度的掃描的目的。上述的光傳感元件組與多組CCD移位寄存器是形成于同一個芯片中。本發明的多解析度的電荷耦合器件(CCD)檢測裝置是包括光傳感元件組、一移位門、與至少一第一CCD移位寄存器與一第二CCD移位寄存器。光傳感元件組包括有多個光傳感元件。這些光傳感元件是用以接受一光信號并分別產生相對應的多個電荷信號。移位門則包括有多個切換器，這些切換器是用以接收由這些光傳感元件輸出的電荷信號。而第一CCD移位寄存器與一第二CCD移位寄存器是各包括有M個CCD元件與N個CCD元件。M個CCD元件是與部分的切換器電性連接，而N個CCD元件則是與部分的切換器電性連接。其中，M大于N，M、N為正整數，M值是對應至第一解析度掃描，而N值則是對應至第二解析度掃描。其中，當進行第一解析度的掃描時，切換器是將電荷信號中的M個電荷信號輸出至M個CCD元件。而當進行第二解析度的掃描時，切換器是將電荷信號中的N個電荷信號輸出至N個CCD元件。
其中，CCD檢測裝置所具有的CCD移位寄存器并不限定于2個，其個數可以是大于2。現以CCD檢測裝置還包括一第三CCD移位寄存器為例做說明。
參照圖3，其為使用本發明一第一實施例的一種多解析度的CCD檢測裝置的CCD模塊的示意圖。使用本發明的CCD檢測裝置302的CCD模塊300還包括有一控制電路304與輸出電容C′。CCD檢測裝置302主要包括有一光傳感元件組306、一移位門308以及三個CCD移位寄存器310a、310b、及310c。現以CCD移位寄存器310a、310b及310c的解析度分別為1200dpi、600dpi及400dpi為例做說明。其中，光傳感元件組306包括光傳感元件D1′～D1200′，CCD移位寄存器310a、310b及310c各包括CCD元件Ea1′～Ea1200′、Eb1′～Eb600′及Ec1′～Ec400′。
另外，移位門308中配置有多個切換器(switch)，包括切換器SW1′～、SW1200′，其個數是對應到光傳感元件組306的光傳感元件的個數，例如是1200個。切換器SW1′～SW1200′是對應地分別接收從光傳感元件D1′～D1200′所輸出的電荷信號S1′～S1200′，并將之輸出。
為了達到本發明的可進行多解析度掃描的目的，切換器SW1′～SW1200′與CCD元件Ea1′～Ea1200′、Eb1′～Eb600′及Ec1′～Ec4200′的電性連接方式將如下所述。切換器SW1′～SW1200′的輸出端是均分別與CCD元件Ea1′～Ea1200′電性連接。編號為偶數的切換器SW2′、SW4′、SW6′～SW1200′的輸出端是分別與CCD元件Eb1′～Eb600′電性連接。而編號為3的倍數的切換器SW3′、SW6′、SW9′～SW400′的輸出端是分別與CCD元件Eb1′～Eb600′電性連接。
如此，當進行高解析度的1200dpi掃描時，切換器SW1′～SW1200′，是將由光傳感元件D1′～D1200′所輸出的電荷信號S1′～S1200′傳送至高解析度的CCD的移位寄存器310a。當進行解析度為600dpi的掃描時，切換器SW2′、SW4′、SW6′...SW1200′是將由光傳感元件D2′、D4′、D6′...D1200′所輸出的電荷信號S2′、S4′、S6′～S1200′傳送至解析度為600dpi的CCD的移位寄存器310b。而當進行解析度為400dpi的掃描時，切換器SW3′、SW6′、SW9′...SW1200′是將由光傳感元件D3′、D6′、D9′...D1200′所輸出的電荷信號S3′、S6′、S9′～S1200′傳送至解析度為400dpi的CCD的移位寄存器310c。而控制電路304則是根據掃描時的解析度，來選擇接收從CCD移位寄存器310a、310b、或310c而來的電荷信號，并將之存儲于輸出電容C′中，以得到所要的掃描影像信號。
具體的說，當進行解析度為1200dpi的掃描時，于光傳感元件D1′～D1200′曝光一段時間，光傳感元件D1～D1200′產生足夠的電荷量之后，移位門308中的多個切換器SW1′～SW1200′將開啟。此時，電荷信號S1′～S1200′是傳送至CCD移位寄存器310a內的CCD元件Ea1′～Ea1200′。之后，通過時鐘信號CK′的控制，控制電路304將循序地接收從CCD元件Ea1′～Ea1200′傳送而來的電荷信號S1′～S1200′并輸出至輸出電容C′中，以得到輸出信號Out，來產生1200dpi的影像數據信號。
當進行解析度為600dpi的掃描時，同樣地于光傳感元件D1′～D1200′曝光一段時間，光傳感元件D1′～D1200′產生足夠的電荷量之后，移位門308中的多個切換器SW2′、SW4′、SW6′～SW1200′將開啟，并將電荷信號S2′、S4′、S6′～S1200′傳送至CCD移位寄存器310b內的CCD元件Eb2′、Eb4′、Eb6′～Ea1200′。之后，通過時鐘信號CK′的控制，控制電路304將循序地接收從CCD元件Eb1′～Eb600’傳送而來的電荷信號S2′、S4′、S6′～S1200′并輸出至輸出電容C′中，以得到輸出信號Out，來產生600dpi的影像數據信號。
而當進行解析度為400dpi的掃描時，同樣地于光傳感元件D1′～D1200′曝光一段時間，光傳感元件D1～D1200′產生足夠的電荷量之后，移位門308中的多個切換器SW3′、SW6′、SW9～SW1200′將開啟，并將電荷信號S3′、S6′、S9′～S1200′傳送至CCD移位寄存器310c內的CCD元件Eb3′、Eb6′、Eb9′～Ea1200′。之后，通過時鐘信號CK′的控制，控制電路304將循序地接收從CCD元件Ec1′～Ec400′傳送而來的電荷信號S3′、S6′、S9′～S1200′并輸出至輸出電容C′中，以得到輸出信號Out，來產生400dpi的影像數據信號。
如此一來，在進行低解析度600dpi的掃描時，在CCD移位寄存器310b中，僅需使600個CCD元件Eb1′～Eb600′中的電荷信號平移輸出，其所需的時間，小于進行高解析度1200dpi掃描時，所需的將1200個CCD元件Ea1′～Ea600′中的電荷平移輸出的時間。而進行低解析度400dpi的掃描時，于CCD移位寄存器310c中，僅需使400個CCD元件Eb1′～Eb600′中的電荷信號平移輸出，其所需的時間，是小于進行解析度600dpi掃描時，所需的將600個CCD元件Eb1′～Eb600′中的電荷平移輸出的時間。所以，使用本發明的CCD檢測裝置于低解析度的掃描時，其掃描速度可以增快。
而且，使用本發明的CCD檢測裝置，不管掃描時的解析度為何，均使用同一組光傳感元件組306。所以，只要能夠讓光學組件將光信號聚焦于光傳感元件組306上即可，其將不會有如傳統作法般的聚焦不準確而影響到掃描影像的品質的問題。
更進一步地，因為本發明僅使用到一組光傳感元件組，所需的元件是比圖2的傳統的CCD檢測裝置少很多。故而可以節省CCD檢測裝置的芯片所需的面積，并且降低成本。而且在芯片的制造上，本發明并不需要額外的掩模(mask)。因為芯片的面積縮小之故，故而其成品率亦會因此而提高。
其中，CCD移位寄存器310a、310b及310c中的CCD元件Ea1′～Ea1200′、Eb1′～Eb600′及Ec1′～Ec400′的元件寬度(例如是CCD元件中的電極的寬度)可以是不一樣的。例如，CCD元件Eb1′～Eb600′的元件寬度可以是CCD元件Ea1′～Ea1200′的兩倍，而CCD元件Ec1′～Ec400′的元件寬度可以是CCD元件Ea1′～Ea1200′的三倍。如此的布局方式使得CCD移位寄存器310a、310b及310c的寬度相近，可以不影響到低解析度時電荷信號的平移速度。
本發明雖以將CCD檢測裝置使用于CCD模塊中為例做說明，然而其并不足以限制本發明。在接觸影像檢測器(CIS)的接觸式影像掃描器所使用的CIS模塊中，也可使用到本發明的CCD檢測裝置。CIS模塊與CCD模塊最大的不同是，CIS模塊是直接接觸于放置待掃描文件的玻璃下方來接收待掃描文件所反射的光信號。然而，CIS模塊也是需要使用到光傳感元件來檢測光信號與CCD移位寄存器來存儲電荷信號，其也可以是使用一CCD檢測裝置來完成的。所以，本發明的CCD檢測裝置還可使用于CIS模塊之中。
甚且，雖然本發明是以CCD移位寄存器分別為1200dpi、600dpi及400dpi為例做說明，然而實際實施本發明時并不局限于此。也可根據實際需要來選擇其他解析度的CCD移位寄存器，此均在本發明的范圍之內。
在圖3中，是以每個CCD元件Ea1′～Ea1200′、Eb1′～Eb600′及Ec1′～Ec4200′分別僅與切換器SW1′～SW1200′的一電性連接做說明，然而本發明并不一定需限制于此。就對應至低解析度的CCD元件Eb1′～Eb600′及Ec1′～E4200′而言，其也可以同時與多個切換器SW相連接，也可以達到本發明的目的。
參照圖4，其為使用本發明第二實施例的一種多解析度的CCD檢測裝置的CCD模塊的示意圖。圖4是以CCD檢測裝置302僅包括CCD移位寄存器310a與310b為例做說明，然而本實施例還可適用于CCD檢測裝置302包括三個以上的CCD移位寄存器的情況之下。在圖4中，每個CCD元件Ea’是分別依序地與一個切換器SW’電性連接，而每個CCD元件Eb’則是分別依序地與兩個切換器SW’電性連接。例如是，CCD元件Eb1’同時與切換器SW1’與SW2’電性連接、CCD元件EB2’同時與切換器SW3’與SW4’電性連接、CCD元件Eb3’同時與切換器SW5’與SW6’電性連接，依此類推。如此，每個CCD元件Eb’將會分別依序地接收從兩個光傳感元件D’所產生的電荷信號S’，例如是，CCD元件Eb1’同時接收電荷信號S1’與S2’、CCD元件Eb2’同時接收電荷信號S3’與S4’、CCD元件Eb3’同時接收電荷信號S5’與S6’，依此類推。
若圖4的CCD檢測模塊302還包括光傳感元件Ec1’～Ec400’時(未繪示于圖4中)，光傳感元件Ec1’～Ec400’可分別依序與三個切換器SW’電性連接，以同時接收相對應的三個光傳感元件D’所產生的電荷信號S’。例如，CCD元件Ec1’可同時接收電荷信號S1’、S2’與S3’，CCD元件Ec2’同時接收電荷信號S4’、S5’與S6’，而CCD元件Ec3’同時接收電荷信號S7’、S8’與S9’，依此類推。
本發明上述實施例所揭露的本發明的目的就是提供一種多解析度的電荷耦合器件檢測裝置，可適用于不同解析度的掃描。本發明可達到省面積、低成本、及成品率高的效果。本發明于低解析度掃描時，速度可以加快，且不會有聚焦不準確的問題。對于掃描影像的影像品質與掃描的速度而言，均可達到極佳的水準。
再者，在第二實施例中，當作低解析度掃描時，由于CCD元件的容量加大且其接收的電荷信號也加大，故可檢測到的影像信息能有更大的信號雜音比，而得到更好的影像品質。另一方面，在低解析度掃描的情況下，由于傳送到一個CCD元件的信號是由兩個光傳感元件所提供，故可縮短曝光時間，提高掃描的速度。
綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍應當以權利要求范圍所界定的為準。
權利要求
1.一種多解析度的電荷耦合器件(CCD)檢測裝置，包括一光傳感元件組，包括有多個光傳感元件，該光傳感元件是用以接受一光信號并分別產生相對應的多個電荷信號；一移位門，包括有多個切換器，該切換器是用以接收由該光傳感元件輸出的電荷信號；以及一第一CCD移位寄存器與一第二CCD移位寄存器，各包括有M個CCD元件與N個CCD元件，該M個CCD元件至少與部分的該切換器電性連接，而該N個CCD元件則是至少與部分的該切換器電性連接，其中，M大于N，M、N為正整數，M值是對應至第一解析度的掃描，而N值則是對應至第二解析度的掃描；其中，當進行第一解析度的掃描時，該切換器是將該電荷信號選擇性地輸出至該M個CCD元件，而當進行第二解析度的掃描時，該切換器是將該電荷信號選擇性地輸出至該N個CCD元件。
2.如權利要求1所述的CCD檢測裝置，其中，該光傳感元件組包括有M個光傳感元件。
3.如權利要求1所述的CCD檢測裝置，其中，該移位門包括有M個切換器。
4.如權利要求1所述的CCD檢測裝置，其中，該第一CCD移位寄存器的該M個CCD元件是依序地分別與該切換器中的M個切換器電性連接，而該第二CCD移位寄存器的該N個CCD元件是依序地分別與該切換器中的N個切換器電性連接電性連接。
5.如權利要求1所述的CCD檢測裝置，其中，該第一CCD移位寄存器的該M個CCD元件是與全部的該切換器電性連接，而該第二CCD移位寄存器的該N個CCD元件是與全部的該切換器電性連接。
6.如權利要求1所述的CCD檢測裝置，其中，該CCD檢測裝置還包括一第三CCD移位寄存器，包括有P個CCD元件，該P個CCD元件是與P個切換器電性連接，其中，P小于N，P為正整數，P值是對應至第三解析度的掃描。
7.如權利要求1所述的CCD檢測裝置，其中，該CCD檢測裝置還包括一第三CCD移位寄存器，包括有P個CCD元件，該P個CCD元件是與全部的該切換器電性連接，其中，P小于N，P為正整數，P值是對應至第三解析度的掃描。
8.如權利要求1所述的CCD檢測裝置，其中，該CCD檢測裝置是使用于一CCD模塊中。
9.如權利要求6所述的CCD檢測裝置，其中，該CCD模塊還包括一控制電路與一輸出電容，當進行第一解析度的掃描時，該控制電路是將該第一CCD移位寄存器的該M個CCD元件中的電荷信號傳送至該輸出電容中，當進行第二解析度的掃描時，該控制電路是將該第二CCD移位寄存器的該N個CCD元件中的電荷信號傳送至該輸出電容中。
10.如權利要求1所述的CCD檢測裝置，其中，該CCD檢測裝置是使用于一接觸影像檢測器(CIS)模塊中。
全文摘要
一種多解析度的電荷耦合器件檢測裝置,包括光傳感元件組、移位門、與多個CCD移位寄存器。移位門包括有多個切換器,這些切換器是用以接收由光傳感元件組輸出的電荷信號,并針對不同解析度的掃描,將電荷信號輸出至多個CCD移位寄存器之一,以得到不同解析度的掃描影像。本發明可節省面積、降低成本、并增加低解析度的掃描的掃描速度。
文檔編號H04N5/335GK1379587SQ0111661
公開日2002年11月13日 申請日期2001年4月12日 優先權日2001年4月12日
發明者陳琰成 申請人:虹光精密工業股份有限公司