專利名稱：掃描儀的電荷耦合器件的控制系統及方法
技術領域：
本發明是有關于一種掃描儀系統的控制系統及方法，且特別是有關于一種掃描儀的電荷耦合器件的控制系統及方法。
公知的在感測及取得顏色強度時有數種不同的作法。其中之一是，在每一個像素時鐘(pixel clock)同時取得由其感測到的RGB三原色強度所轉換成的模擬信號。也就是，請參照
圖1A，在每一段像素時鐘之中(兩個模擬抓取信號之間)，同時將RGB三原色強度所造成的累積電荷通過移位脈沖由移位緩存器移出并轉成電壓信號，然后再經過模擬數字轉換器(Analog/Digital Converter，之后稱為ADC)分別將代表這三原色強度的模擬信號轉換為數字信號。由此可知，這種方法雖然可以有較快速的讀取速度，但是必須在一段移位時間處理三種原色的模擬數字轉換，因此ADC的運作時鐘脈沖必須是模擬抓取信號頻率的三倍。所以必須使用構造復雜且速度較快的模擬數字轉換器。
請參照圖1B，其顯示的是公知中另外一種取得RGB三原色強度所轉換成的模擬信號的方法的時序圖。在這種方法中，在每一個像素時鐘的區段內，僅只抓取三原色內其中一種的模擬信號。在這種方法中，電荷耦合器件僅提供一條傳送控制信號，所以代表三原色強度的模擬信號的取得必須錯開且緊隨在傳送脈沖之后。由于僅有一個傳送信號，所以掃描儀必須在移位輸出的時候提供充足的照度給電荷耦合器件，才能得到鮮明的彩色對比。因此，當欲使光源充足時就會比平常更為耗電。而若光源不足，則必須降低移位脈沖的頻率，以得到較長的曝光時間，但如此一來卻會使得掃描速度降低。而若想兼顧省電及掃描速度，則掃描品質的下降將會是無可避免的。
此外，若是電荷耦合器件能提供三條傳送控制信號，則可以利用不同的時間來分別傳送每一個原色的強度，進而在不減緩掃描速度的前提下，能達到拉長曝光時間的效果。如圖1C所示，即為此種方法取得RGB三原色強度所轉換成的模擬信號的時序圖。然而，雖然在此種方法中可以不必使用太亮的光源就可以擁有較好的掃描品質，但是由于三原色不是在同一時間傳送，所以曝光掃描的像素位置不同，光機保持連續移動狀態在套色上就會有垂直移動的現象產生。如此一來，畫面就會不清楚，例如在黑白文件中由于套色上的差異，就會出現彩色的影像數據。
綜上所述，公知使用在彩色掃描儀上的系統架構以及控制方法有數項缺點，現略述如下1.在每一個像素時鐘內同時取得代表三原色強度的模擬信號，雖然可以有較快速的讀取速度，但是卻必須使用構造復雜且速度較快的模擬數字轉換器。
2.在每一個像素時鐘的區段內僅只抓取三原色其中一種的模擬信號。此時，若電荷耦合器件僅提供一條傳送控制信號，則掃描儀若非耗電量高，就是掃描速度慢。而若想兼顧省電及掃描速度，則掃描品質的下降將會無法避免。
3.若是電荷耦合器件能提供三條傳送控制信號，則在套色上會有垂直移動的現象產生。如此一來，就會導致畫面不清楚。
本發明的一種掃描儀的電荷耦合器件的控制系統，其中電荷耦合器件具有處理數個原色的能力，且此電荷耦合器件至少包括移位緩存器以及傳送門。本發明的控制系統包括傳送控制器、電荷移位致能產生器以及組合邏輯電路。上述傳送控制器耦接至電荷耦合器件，其提供出傳送信號以及電荷移位控制信號，上述電荷耦合器件接受傳送信號的控制，當傳送信號為真時，上述傳送門同時一次將所有原色所分別對應的電荷數據傳送至移位緩存器。而電荷移位致能產生器耦接至傳送控制器，此電荷移位致能產生器依據傳送信號，依序送出對應于這些原色的數個電荷移位致能信號。至于組合邏輯電路耦接至傳送控制器、電荷移位致能產生器以及電荷耦合器件，其依據這些電荷移位致能信號以及電荷移位控制信號，經邏輯運算后依序送出數個相對于各原色的電荷移位時鐘脈沖信號，其中，任一電荷移位時鐘脈沖信號對應于這些原色之一，而移位緩存器依據這些各別的電荷移位時鐘脈沖信號，移出其所對應的原色的電荷數據。
本發明實施例的一種掃描儀的電荷耦合器件的控制方法，其中電荷耦合器件具有處理數個原色的能力，本發明的控制方法包括下列步驟當傳送信號為真時，同時一次傳送該些原色的電荷數據；然后產生數個電荷移位時鐘脈沖信號，而任一這些電荷移位時鐘脈沖信號對應于上述所有原色之一；以及最后依據這些電荷移位時鐘脈沖信號，移出這些各別的電荷移位時鐘脈沖信號之一所對應的原色的電荷數據。
綜上所述，本發明通過一個傳送信號以及依序抓取各原色的電荷數據(包括以多個電荷移位時鐘脈沖信號控制，或是以一個電荷移位控制信號與多個致能信號共同控制，來分段移出電荷數據)，不但可以消除公知彩色掃描儀實用技術中的種種缺點，并且由于各原色的電荷數據沒有同時移出，所以各原色較不會互相干擾，而電荷數據輸出時造成的電磁干擾現象也就會降低。
為讓本發明的上述和其它目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明。
附圖說圖1A繪示的是公知中一種取得RGB三原色強度所轉換成的模擬信號的時序圖，其中每一像素同時抓取RGB三原色；圖1B繪示的是公知中另一種取得RGB三原色強度所轉換成的模擬信號的時序圖，其中只有一條傳送信號，一次只抓取一原色；圖1C繪示的是公知中再一種取得RGB三原色強度所轉換成的模擬信號的時序圖，其中具有三條傳送信號，一次只抓取一原色；圖2繪示的是根據本發明的一較佳實施例的系統方塊圖；圖3繪示的是根據本發明的另一較佳實施例的系統方塊圖；圖4繪示的是根據本發明的一較佳實施例的施行流程圖；圖5繪示的是根據本發明的一較佳實施例所得的時序圖。標號說明200，300掃描儀的電荷耦合器件控制系統210，310傳送控制器220電荷移位致能產生器230，320移位緩存器242，340傳送門244，350像素偵測單元 238組合邏輯電路232，234，236或門 240，330彩色CCD器件為了說明方便，在此先對彩色掃描儀的系統及其運行方法作一個簡單的介紹。在現行的彩色掃描儀中，絕大多數是使用彩色電荷耦合器件(Charge Couple Device，以下稱為彩色CCD器件)，而幾乎所有的彩色CCD器件都以R(紅)G(綠)B(藍)三原色為感測及顏色組成的三大基本顏色。在這些彩色掃描儀中，RGB三原色分成三條線排在彩色CCD器件上，光源則采用白色發光燈管。光源在經過文件稿不同反光現象的反射，再經過多重反光鏡片反射而進入透鏡，最后經過透鏡的對焦而成像于彩色CCD器件上。彩色CCD器件上的R、G、B三條線偵測器可反應出文件稿上所反射的三原色光度的強弱，并將此光度強弱轉換為模擬電壓輸出。而從光線進入彩色CCD器件到模擬電壓輸出，則必須經過曝光，傳送與移位輸出。
請參照圖2，其繪示的是依照本發明一較佳實施例的一種系統方塊圖。在本實施例中，掃描儀的電荷耦合器件控制系統200至少包括了一個傳送控制器210、一個電荷移位致能產生器220、以及由數個或門232、234與236所組成的一個組合邏輯電路238。控制系統中的彩色CCD器件240為被控制標的，其包括移位緩存器230、傳送門242、與像素偵測單元244等。必須注意的是，雖然由傳送控制器210，電荷移位致能產生器220，以及與門232，234與236所組成的邏輯電路在本實施例中是獨立于彩色CCD器件240之外，但是這并非用以限定此電路的設計位置。也就是說，此電路也可以全部或部分位于彩色CCD器件240之內。
在本實施例中，傳送控制器210能發出一個傳送信號及一個電荷移位控制信號，并在傳送信號為真時的一小段傳送時段中，控制彩色CCD器件240中的傳送門242將所有原色(例如，RGB)所分別對應的電荷數據一次同時傳送到移位緩存器230之中。而電荷移位致能產生器220則根據由傳送控制器210所發出的傳送信號以及電荷移位控制信號，依序產生數個致能信號EN。其中，任一個致能信號EN對應于一個原色。也就是，三個致能信號EN分別輸出到或門232，234及236的一個輸入端，而這些或門232，234與236分別控制移位緩存器230中的一種原色的電荷數據移位輸出。
移位緩存器230則以電荷移位控制信號及致能信號EN經過或門232，234與236后所得的結果信號(稱之為電荷移位時鐘脈沖信號)來控制移位緩存器的輸出。舉例來說，當輸入到或門232的致能信號EN為真(亦即低電位)時，則電荷移位控制信號可以通過或門232，因而輸出正確的電荷移位時鐘脈沖信號。如此一來，由或門232所控制輸出的原色的電荷數據，例如，R原色的電荷數據，就會從移位緩存器230向外輸出。必須注意的是，由于要達成將各個原色的電荷數據分批依序輸出，所以三個致能信號EN為真的次序，就必須與所需原色的電荷數據輸出次序相同。
請參照圖3，其顯示了根據本發明的另一較佳實施例的系統方塊圖。在本實施例中，掃描儀的電荷耦合器件控制系統300包括了一個傳送控制器310以及一個彩色CCD器件330，彩色CCD器件330中包括移位緩存器320、傳送門340、與像素偵測單元350等。
在本實施例中，傳送控制器310能發出一個傳送信號及數個電荷移位時鐘脈沖信號。其中，一個電荷移位時鐘脈沖信號對應于一種原色。此外，在傳送信號為真時的一小段傳送時段中，彩色CCD器件330的傳送門340就將這些原色所分別對應的電荷數據一次同時傳送到移位緩存器320之中。而移位緩存器320則受其中一個電荷移位時鐘脈沖信號的觸發，移出該電荷移位時鐘脈沖信號所對應的原色的電荷數據，例如紅色R的電荷數據；接著，移位緩存器320則受另一電荷移位時鐘脈沖信號的觸發，移出此另一電荷移位時鐘脈沖信號所對應的原色的電荷數據，例如綠色G的電荷數據；同理依序，移位緩存器320移出第三個電荷移位時鐘脈沖信號所對應的原色的電荷數據，例如藍色B的電荷數據。
請參照圖4，其顯示的是根據本發明的一較佳實施例的實施流程圖。此種彩色掃描儀的電荷耦合器件的控制方法，適用在包括有使用數個原色的彩色電荷耦合器件的掃描儀上，此彩色電荷耦合器件包括移位緩存器、傳送門、與像素偵測單元等。首先，在步驟S410中會產生傳送信號。而在此傳送信號為真時的一小段傳送時段中，就將上述原色的電荷數據一次同時傳送至移位緩存器。之后，在步驟S420中移位緩存器先將同一行內這些原色之一所對應的電荷數據移出，例如移出所有同一行內紅色R的電荷數據，電荷耦合器件并將它轉換成模擬的電壓信號輸出。而后依序移出這些原色的另一所對應的電荷數據，例如移出所有同一行內綠色G的電荷數據。同理依序重復直到移出所余原色所對應的電荷數據，例如移出所有同一行內藍色B的電荷數據。在步驟S430中，接著判斷是否繼續掃描下一行的數據，如果是的話，就跳回到步驟S410去執行，否則結束掃描。
本發明的較佳實施例中，也同時提供電荷移位控制信號，而首先于上述傳送信號為真后，依序產生對應于所有原色的數個電荷移位致能信號，這些電荷移位致能信號與電荷移位控制信號，經邏輯運算后，例如或運算，依序產生出數個電荷移位時鐘脈沖信號，其中任一電荷移位時鐘脈沖信號對應于所有原色之一。因此，移位緩存器依據這些各別的電荷移位時鐘脈沖信號，移出其所對應的原色的電荷數據。
請參照圖5，其顯示了由本發明的一較佳實施例所得的時序圖。由圖中可以得知，傳送信號為真時，將原色的電荷數據一次同時傳送至移位緩存器，之后，有一段RGB三原色的曝光時間。這段時間也就是上述的所有原色的電荷數據的移出時段。而在這段時段中，代表RGB三原色強度的電荷數據會被依序移出來，并且依序分成R、G、B三個路徑來進行移位以及抓取電荷數據。
綜上所述，現將本發明的優點略述如下。本發明不需要較高的電源，也不必減慢掃描的速度，就可以得到相當好的掃描品質。此外，由于各原色的電荷數據沒有同時出現，所以各原色較不會互相干擾，而電荷數據輸出時彼此間造成的電磁干擾現象也就會降低。
雖然本發明已以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動，因此本發明的保護范圍當視申請專利范圍所界定為準。
權利要求
1.一種掃描儀的電荷耦合器件的控制系統，該電荷耦合器件具有處理數個原色的能力，該電荷耦合器件至少包括一移位緩存器以及一傳送門，其特征在于該控制系統包括一傳送控制器，耦接至該電荷耦合器件，用以提供一傳送信號以及一電荷移位控制信號，該電荷耦合器件接受該傳送信號的控制，當該傳送信號為真時，該傳送門同時一次將該些原色所分別對應的一電荷數據傳送至該移位緩存器；一電荷移位致能產生器，耦接至該傳送控制器，該電荷移位致能產生器依據該傳送信號，依序送出對應于該些原色的數個電荷移位致能信號；一組合邏輯電路，耦接至該傳送控制器、該電荷移位致能產生器以及該電荷耦合器件，用以依據該些電荷移位致能信號以及該電荷移位控制信號，經邏輯運算后依序送出數個電荷移位時鐘脈沖信號，其中，任一該些電荷移位時鐘脈沖信號對應于該些原色之一，而該移位緩存器依序移出該些電荷移位時鐘脈沖信號所對應的該些原色的該電荷數據。
2.如權利要求1所述的掃描儀的電荷耦合器件的控制系統，其特征在于其中該組合邏輯電路以數個或門組合而成，每一該些或門接收該些電荷移位致能信號之一以及該電荷移位控制信號，并送出該些電荷移位時鐘脈沖信號之一，使得該移位緩存器依序移出該電荷移位致能信號所對應的該些原色的該電荷數據。
3.如權利要求1所述的掃描儀的電荷耦合器件的控制系統，其特征在于其中該些原色包括紅色、綠色以及藍色。
4.一種掃描儀的電荷耦合器件的控制系統，該電荷耦合器件具有處理數個原色的能力，該電荷耦合器件至少包括一移位緩存器以及一傳送門，該控制系統包括一傳送控制器，其特征在于提供一傳送信號以及數個電荷移位時鐘脈沖信號，其中，任一該些電荷移位時鐘脈沖信號對應于該些原色之一，該電荷耦合器件接受該傳送信號的控制，當該傳送信號為真時，該傳送門同時一次將該些原色所分別對應的一電荷數據傳送至該移位緩存器，而后該移位緩存器依據該些電荷移位時鐘脈沖信號，移出該些電荷移位時鐘脈沖信號之一所對應的該些原色之一的該電荷數據，接著依序移出該些電荷移位時鐘脈沖信號的另一所對應的該些原色之一的該電荷數據。
5.如權利要求4所述的掃描儀的電荷耦合器件的控制系統，其特征在于其中該些原色包括紅色、綠色以及藍色。
6.一種掃描儀的電荷耦合器件的控制方法，該電荷耦合器件具有處理數個原色的能力，其特征在于該控制方法包括下列步驟提供一傳送信號；當該傳送信號為真時，同時一次傳送該些原色所分別對應的一電荷數據；移出該些原色之一所對應的該電荷數據，而后依序移出該些原色的另一所對應的該電荷數據。
7.如權利要求6所述的控制方法，其特征在于其中該電荷耦合器件至少包括一移位緩存器以及一傳送門，則在該控制方法中當該傳送信號為真時，該傳送門同時一次將該些原色所分別對應的一電荷數據傳送至該移位緩存器；該移位緩存器依據該些電荷移位時鐘脈沖信號，移出該些電荷移位時鐘脈沖信號之一所對應的該些原色之一的該電荷數據，而后依序移出該些電荷移位時鐘脈沖信號的另一所對應的該些原色之一的該電荷數據。
8.如權利要求6項所述的控制方法，其特征在于還包括下列步驟提供一電荷移位控制信號；當該傳送信號為真后，依序產生對應于該些原色的數個電荷移位致能信號。
9.如權利要求8項所述的控制方法，其特征在于其中該些電荷移位致能信號以及該電荷移位控制信號，經一邏輯運算后依序送出該些電荷移位時鐘脈沖信號。
10.如權利要求9所述的控制方法，其特征在于其中該邏輯運算為一或運算。
11.如權利要求6項所述的控制方法，其特征在于其中該些原色包括紅色、綠色以及藍色。
全文摘要
一種掃描儀的電荷耦合器件的控制系統及方法，此電荷耦合器件具有處理數個原色的能力，且其包括有移位緩存器以及傳送門，本發明的控制系統至少包括傳送控制器，其特征為提供傳送信號以及數個電荷移位時鐘脈沖信號，其中，任一電荷移位時鐘脈沖信號對應于上述原色之一，當傳送信號為真時，傳送門同時一次將這些原色所分別對應的電荷數據傳送至移位緩存器，而后移位緩存器依據這些各別的電荷移位時鐘脈沖信號，移出其所對應的原色的電荷數據。
文檔編號H04N1/04GK1433213SQ0210164
公開日2003年7月30日 申請日期2002年1月11日 優先權日2002年1月11日
發明者黃拔忠 申請人:華邦電子股份有限公司