專利名稱：多分辨率的電荷耦合組件感測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種多分辨率的電荷耦合組件(Charge Couple Device，CCD)感測裝置，尤其涉及一種適用于CCD模塊與接觸影像傳感器(Contact Image Sensor，CIS)模塊的多分辨率的電荷耦合組件感測裝置。
背景技術：
近年來，掃描儀的使用已日漸普及。當使用者使用掃描儀時，常常需要根據待掃描文件的特性，選擇不同分辨率的掃描模式對待掃描文件進行掃描。傳統設定掃描的分辨率的方式有很多種，可以使用軟件或硬件的方式。而使用硬件的方式通常是直接而且快速的。
在一般使用CCD模塊的掃描儀中，掃描儀進行掃描的方法如下所述。掃描儀包含有一光機，而光機上具有一光源。當光源發射光線后，由待掃描文件所反射的光信號射入光機中。光信號經過光學組件的處理之后，例如光信號經過反射鏡與透鏡的處理后，被傳送至CCD模塊中。CCD模塊感測光信號的大小，產生相對應的掃描影像信號。
圖1顯示了使用傳統的CCD感測裝置的CCD模塊的示意圖。CCD模塊包括有一CCD感測裝置102、一控制電路104與輸出電容C。CCD感測裝置102主要包括有一光感測組件(photosensor)組106、一移位閘(shift gate)108以及CCD移位緩存器110。這里，用提供1200dpi(dots per inch)分辨率使用的CCD感測裝置102為例進行說明。若一CCD感測裝置102可用以感測8英時(inches)寬的文件，則其光感測組件組106包括有1200×8＝9600個光感測組件，圖中僅顯示出8個，例如是光感測組件D1～D8，用以將所感測的光信號轉換成信號電荷。光感測組件可為感光二極管(photo diode)。移位閘108用以控制信號電荷的傳送。當光感測組件的曝光時間完成之后，移位閘108將會被導通，以使信號電荷得以轉移至CCD移位緩存器110中。CCD移位緩存器110可以是雙相位(two phases)CCD移位緩存器110，用以感測8英時寬文件的1200dpiCCD移位緩存器110包括有19200個CCD組件，圖中僅顯示出16個，例如是光感測組件D1～D8所對應的CCD組件E1～E8與E1’～E8’，它們交錯配置，且分別由相位信號F1與F2所控制。然后，通過相位信號F1與F2的控制，將儲存在CCD組件中的信號電荷循序地(sequentially)輸出。圖1僅以9600個光感測組件中的8個光感測組件D1～D8為例做說明，光感測組件D1～D8可分別產生信號電荷S1～S8，信號電荷S1～S8可轉移至CCD組件E1～E8。控制電路104用以控制CCD移位緩存器110所輸出的信號電荷S依序地儲存于電容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，使用不同分辨率的掃描模式來對待掃描文件進行掃描是必要的。舉例來說，當待掃描文件為高彩度的圖像時，則需使用高分辨率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，使用低分辨率的掃描模式來進行掃描也可達到所要的效果。在圖1中，CCD感測裝置102相對而言是具有高分辨率的感測裝置，因此當CCD感測裝置102要用來進行相對低分辨率的掃描時，勢必犧牲掉CCD感測裝置102的某些特性，或者造成時間上的浪費。
參考圖1，當使用高分辨率的CCD感測裝置102來進行低分辨率600dpi的掃描時，其動作情形將敘述如下。當光感測組件D1～D8曝光之后，所產生的信號電荷S1～S8將儲存于CCD組件E1～E8中。當信號電荷S1～S8輸出時，較簡單的方法是讓控制電路104僅使4800個信號電荷循序地儲存于電容C中，例如是信號電荷S2、S4、S6、S8等，以得到600dpi的掃描影像信號。另一種較好的方法是讓控制電路104使9600個信號電荷依每兩個一組循序地將電荷合并儲存于電容C中，再取出其各自對應的模擬電壓值，例如是信號電荷S1+S2、S3+S4、S5+S6、S7+S8等，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分辨率降低，但是將儲存于CCD組件中的電荷移位輸出至電容C時所需的時間是一樣的。因此，傳統的CCD感測裝置102在進行低分辨率掃描時，其掃描速度與進行高分辨率的掃描時的掃描速度相同，并不會因為進行低分辨率的掃描而加快。
目前不同分辨率的CCD感測裝置的芯片已在市面上廣泛使用，因此為了解決上述問題，提出了同時使用多個不同分辨率的CCD感測裝置的CCD模塊。如圖2所顯示的，傳統的具有多個CCD感測裝置的CCD模塊的示意圖。以包括有三個CCD感測裝置的CCD模塊為例，分別是分辨率為1200dpi的CCD感測裝置202a、分辨率為600dpi的CCD感測裝置202b、以及分辨率為300dpi的CCD感測裝置202c。同樣用來感測8英時寬的文件感測的CCD感測裝置，CCD感測裝置202a、202b、及202c中的光感測組件組206a、206b、206c分別具有9600個、4800個、2400個光感測組件，現各取其中8個光感測組件Da1～Da8、Db1～Db8、Dc1～Dc8為例進行說明。CCD感測裝置202a、202b、及202c中分別具有CCD移位緩存器210a、210b與210c，其分別具有2400個、1200個、600個CCD組件。CCD移位緩存器210a、210b與210c分別受相位信號F1a與F2a、F1b與F2b、以及F1c與F2c的控制。當移位閘208a、208b、及208c導通時，CCD組件Da1～Da8、Db1～Db8、及Dc1～Dc8中的信號電荷將會轉移至CCD移位緩存器210a、210b與210c中。
當使用者選擇不同分辨率的模式進行掃描時，控制電路204將選擇所對應的CCD感測裝置202a、202b、或202c作為輸出，并將之傳送至電容C中。也就是說，在掃描時，光感測組件組206a、206b、與206c同時曝光，并同時將所產生的信號電荷分別儲存于CCD移位緩存器210a、210b與210c中。當選擇分辨率為1200dpi的掃描模式時，控制電路204選擇CCD移位緩存器210a作為輸出。而當選擇分辨率為600dpi或300dpi的掃描模式時，控制電路204選擇CCD移位緩存器210b或210c作為輸出。因為CCD移位緩存器210b與210c的CCD組件的數目較CCD移位緩存器210a少，因此將儲存在CCD移位緩存器210b或210c中的電荷移位輸出至電容C時所需的時間，比將儲存于CCD移位緩存器210a中的電荷移位輸出至電容C時所需的時間短。因此使用圖2所示的CCD模塊在低分辨率的掃描時的掃描速度將會加快。
盡管如此，使用圖2所示的CCD模塊將面臨以下的缺點。因為圖2中的CCD模塊是使用3種不同分辨率的CCD感測裝置的芯片并列組合而成，在曝光時將會產生聚焦不準確的問題。因為光感測組件組206a、206b、與206c是相互平行，且同時接受從同一組光學組件傳來的光信號的曝光。若將光學組件設定為聚焦于光感測組件組206a之處的話，則在進行低分辨率的掃描時，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感測裝置，因此所需的面積很大。又，因為需使用到三個光感測組件組，其成本是相當高的。
發明內容
本發明的目的是提供一種多分辨率的電荷耦合組件感測裝置，可適用于不同分辨率的掃描。本發明的另一個目的是配合使用一組光感測組件組、多個移位閘與多個CCD移位緩存器，以達到省面積、低成本、及效率高的效果。本發明在低分辨率掃描時，速度可以加快，且可大幅改善聚焦不準確的問題。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。
根據本發明的目的，提供一種多分辨率的電荷耦合組件(Charge Couple Device，CCD)感測裝置，包括一光感測組件(photo sensor)組、一第一移位閘(shift gate)、一第一CCD移位緩存器、一第二移位閘與一第二CCD移位緩存器。光感測組件組包括有多個光感測組件，這些光感測組件是用以接受一光信號并分別產生相對應的多個信號電荷。第一移位閘與光感測組件組電性連接。第一CCD移位緩存器與第一移位閘電性連接，并包括有多個第一CCD組件。當第一移位閘導通時，這些信號電荷可自光感測組件組轉移至第一CCD移位緩存器。第二移位閘與第一CCD移位緩存器電性連接。而第二CCD移位緩存器與第二移位閘電性連接，并包括有多個第二CCD組件。當第二移位閘導通時，儲存在第一CCD移位緩存器中的信號電荷可轉移至第二CCD移位緩存器。其中，當進行一第一分辨率掃描時，這些信號電荷自第一CCD移位緩存器中移位輸出。當進行一第二分辨率掃描時，至少兩個以上的第一CCD組件中所儲存的信號電荷可合并至一個該第二CCD組件中。這些信號電荷自第二CCD移位緩存器中移位輸出。
根據本發明的另一目的，提供一種多分辨率的電荷耦合組件感測裝置，包括一光感測組件組、一第一移位閘、一第一CCD移位緩存器、一第二移位閘與一第二CCD移位緩存器。光感測組件組包括有多個光感測組件，這些光感測組件是用以接受一光信號并分別產生相對應的多個信號電荷。第一移位閘與光感測組件組電性連接。第一CCD移位緩存器與第一移位閘電性連接，并包括有多個第一CCD組件。當第一移位閘導通時，這些光感測組件中的這些信號電荷可自此光感測組件組轉移至第一CCD移位緩存器。第二移位閘與光感測組件組電性連接。而第二CCD移位緩存器則是與第二移位閘電性連接，并包括有多個第二CCD組件。當第二移位閘導通時，此些光感測組件中的信號電荷可自此光感測組件組轉移至第二CCD移位緩存器中。其中，當進行一第一分辨率掃描時，這些信號電荷自第一CCD移位緩存器中移位輸出。當進行一第二分辨率掃描時，至少兩個以上的光感測組件中所儲存的信號電荷可合并至一個該第二CCD組件中。此些信號電荷自該第二CCD移位緩存器中移位輸出。
本發明的目的就是提供一種多分辨率的電荷耦合組件感測裝置，可適用于不同分辨率的傳輸。本發明可達到省面積、低成本、及效率高的效果。本發明在低分辨率傳輸時，速度可以加快，且不會有信號模糊的問題。對于信號品質與傳輸的速度而言，均可達到極佳的水準。
為了讓本發明上述的目的、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，作詳細說明附圖的簡要說明圖1顯示了使用傳統的CCD感測裝置的CCD模塊的示意圖；圖2顯示了傳統的具有多個CCD感測裝置的CCD模塊的示意圖；圖3顯示了使用本發明的第一實施例的一種多分辨率的CCD感測裝置的CCD模塊的示意圖
圖4顯示了圖3的CCD感測裝置的布局圖；圖5顯示了用以控制圖3的CCD感測裝置的信號波形圖；圖6顯示了使用本發明的第二實施例的一種多分辨率的CCD感測裝置的CCD感測裝置的示意圖；圖7顯示了圖6的CCD模塊的布局圖；圖8顯示了用以控制圖6的CCD感測裝置的信號波形圖；圖9顯示了使用本發明的第三實施例的一種多分辨率的CCD感測裝置的CCD模塊的示意圖。
圖10顯示了當進行分辨率為600dpi的掃描時，用以控制圖9的CCD感測裝置的信號波形圖；圖11顯示了當進行分辨率為300dpi的掃描時，用以控制圖10的CCD感測裝置的信號波形圖。
具體實施例方式
本發明的多分辨率的電荷耦合組件感測裝置是通過使用兩個以上電荷耦合組件(ChargeCouple Device，CCD)移位緩存器，來達到多分辨率的傳輸目的。而所述的兩個以上CCD移位緩存器是形成于同一個芯片中，因此，可以達到省面積、低成本、及效率高的效果。第一實施例參照圖3，顯示了使用本發明的第一實施例的一種多分辨率的CCD感測裝置的CCD模塊的示意圖。使用本發明的CCD感測裝置302的CCD模塊300更包括有一控制電路304與輸出電容C。CCD感測裝置302主要包括有一光感測組件(photo sensor)組306、一第一移位閘(shift gate)308a、一第一CCD移位緩存器310a、一第二移位閘308b、一第二CCD移位緩存器310b、一第三移位閘308c與一第三CCD移位緩存器310c。現以第一CCD移位緩存器310a、第二CCD移位緩存器310b及第三CCD移位緩存器310c的分辨率分別為1200dpi(dot perinch)、600dpi及300dpi為例進行說明。
其中，光感測組件組306包括9600個光感測組件可用以在1200dpi分辨率時掃描8英時寬的文件，為簡便起見，圖中僅畫出光感測組件D1～D8為例，其用以接受一光信號并分別產生相對應的多個信號電荷S1～S8。第一移位閘308a與光感測組件組306電性連接。第一CCD移位緩存器310a中的Ea1、Ea2、Ea3、Ea4、Ea5、Ea6、Ea7、Ea8與第一移位閘308a電性連接，Ea1’、Ea2’、Ea3’、Ea4’、Ea5’、Ea6’、Ea7’、Ea8’則不連接，不連接僅僅遵循傳統雙相位(two phases)CCD移位緩存器的現有做法。第二移位閘308b與第一CCD移位緩存器310a中的Ea1、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，其理由將在后面敘述，而第二CCD移位緩存器310b則是與第二移位閘308b電性連接。第三移位閘308c與第二CCD移位緩存器310b中的Eb1、Eb3電性連接，Eb2、Eb4則不連接，而第三CCD移位緩存器310c則是與第三移位閘308c電性連接。
分別供1200dpi、600dpi與300dpi等分辨率使用的第一CCD移位緩存器310a、第二CCD移位緩存器310b及第三CCD移位緩存器310c例如均為雙相位(two phases)CCD移位緩存器，其中各包括19200、9600、與4800個CCD組件，為簡便起見，圖中僅畫出其中的一小段，例如是光感測組件D1～D8所對應的第一CCD組件Ea1～Ea8與Ea1’～Ea8’、第二CCD組件Eb1～Eb4與Eb1’～Eb4’、以及第三CCD組件Ec1～Ec2與Ec1’～Ec2’。第一CCD組件Ea1～Ea8與Ea1’～Ea8’是交錯配置，且分別由相位信號F1a與F2a所控制。第二CCD組件Eb1～Eb4與Eb1’～Eb4’是交錯配置，且分別由相位信號F1b與F2b所控制。第三CCD組件Ec1～Ec2與Ec1’～Ec2’也是交錯配置，且分別由相位信號F1c與F2c所控制。
當第一移位閘308a導通時，信號電荷S1～S8可由光感測組件組306中的光感測組件D1～D8轉移至第一CCD移位緩存器310a中的第一CCD組件Ea1～Ea8(其移轉方式在圖5中再述)。當第二移位閘308b導通時，儲存在第一CCD移位緩存器310a的第一CCD組件Ea1～Ea8中的信號電荷S1～S8可轉移至第二CCD移位緩存器310b的第二CCD組件Eb1～Eb4中。而當第三移位閘308c導通時，儲存在第二CCD移位緩存器310b的CCD組件Eb1～Eb4中的信號電荷S1～S8可轉移至第三CCD移位緩存器310c的第三CCD組件Ec1～Ec2中。
其中，兩個第一CCD組件Ea中所儲存的信號電荷S可合并至一個第二CCD組件Eb中。例如第一CCD組件Ea1與Ea2中所儲存的信號電荷S1與S2可合并至第二CCD組件Eb1中，第一CCD組件Ea3與Ea4中所儲存的信號電荷S3與S4可合并至第二CCD組件Eb2中。以此類推。另外，兩個第二CCD組件Eb中所儲存的信號電荷S可合并至一個第三CCD組件Ec中。例如第二CCD組件Eb1與Eb2中所儲存的信號電荷S1+S2與S3+S4可合并至第三CCD組件Ec1中，第二CCD組件Eb3與Eb4中所儲存的信號電荷S5+S6與S7+S8可合并至第三CCD組件Ec2中。
本實施例的CCD感測模塊300可進行三種不同分辨率的掃描。當進行分辨率為1200dpi的掃描時，光感測組件組306感測光線之后所產生的信號電荷S自光感測組件組306轉移至分辨率為1200dpi的第一CCD移位緩存器310a后，在第一CCD移位緩存器310a中移位輸出。當進行分辨率為600dpi的掃描時，光感測組件組306感測光線之后所產生的信號電荷S自光感測組件組306轉移至第一CCD移位緩存器310a，并自第一CCD移位緩存器310a轉移至分辨率為600dpi的第二CCD移位緩存器310b后，在第二CCD移位緩存器310b中移位輸出。當進行分辨率為300dpi的掃描時，光感測組件組306感測光線的后所產生的信號電荷S自光感測組件組306轉移至第一CCD移位緩存器310a，并自第一CCD移位緩存器310a轉移至第二CCD移位緩存器310b，再自第二CCD移位緩存器310b轉移至分辨率為300dpi的第三CCD移位緩存器310c后，在第三CCD移位緩存器310c中移位輸出。而控制電路304則是根據掃描時的分辨率，來選擇接收從CCD移位緩存器310a、310b或310c而來的信號電荷，并將信號電荷儲存在輸出電容C中，以得到所要的掃描影像信號。
參照圖4，顯示了圖3的CCD感測裝置的電路布局圖(Layout)。移位閘308a、308b與308c可由具導電性的多晶硅(polysilicon)來達成。在布局上，第一移位閘308a與光感測組件組306和第一CCD移位緩存器310a部分重疊，以達到當第一移位閘308a導通時，光感測組件D中的信號電荷可以轉移至第一CCD組件Ea的目的。同樣地，第二移位閘308b與第一CCD移位緩存器310a和第二CCD移位緩存器310b也有部分重疊，第三移位閘308c與第二CCD移位緩存器310b和第三CCD移位緩存器310c也有部分重疊，讓第二移位閘308b與第三移位閘308c在導通時，信號電荷得以轉移。
參照圖5，顯示了用以控制圖3的CCD感測裝置的信號波形圖。為了使信號電荷得以合并，必須通過調整控制第一移位閘308a、第二移位閘308b與第三移位閘308c的控制信號G1、G2與G3以及相位信號F1a與F2a、F1b與F2b、以及F1c與F2c的時序關系，方可達到目的。圖5以當要進行分辨率為600dpi時的掃描為例。其詳細的信號電荷合并的動作敘述如下。
首先，在時間區段T1之間，控制信號G1轉為第一高位準VH1以使移位閘308a導通，而相位信號F1a也轉為第二高位準VH2，使信號電荷S得以由光感測組件組306中轉移至第一CCD移位緩存器310a中，例如信號電荷S1與S2將由光感測組件D1與D2中轉移至第一CCD組件Ea1與Ea2中。因為信號電荷S為負電荷，所以第二高位準VH2須為正電壓，以吸引信號電荷S。
接著，在時間區段T2之間，控制信號G1轉為第一低位準VL1，以使移位閘308a不導通，而控制信號G2則轉為第一高位準VH1，以使移位閘308b導通。相位信號F1a轉為第二低位準VL2，且相位信號F1b則轉為第二高位準VH2，使部分的信號電荷S得以由第一CCD移位緩存器310a中轉移至第二CCD移位緩存器310b中，以本實施例而言，信號電荷S1、S3、S5、S7將由第一CCD組件Ea1、Ea3、Ea5、Ea7中分別轉移至第二CCD組件Eb1、Eb2、Eb3、Eb4中，但是因為第二移位閘308b與第一CCD移位緩存器310a中的Ea2、Ea4、Ea6、Ea8并無電性連接，因此在Ea2、Ea4、Ea6、Ea8中的信號電荷S2、S4、S6、S8并不會跟隨著轉移至第二CCD移位緩存器310b中，相反的，在此同時本實施例讓相位信號F2a轉為一第二高位準VH2，以便讓原來儲存在Ea2、Ea4、Ea6、Ea8中的信號電荷S2、S4、S6、S8分別移轉到Ea1’、Ea3’、Ea5’、Ea7’中。
然后，在時間區段T3之間，控制信號G2轉為第一低位準VL1，以使移位閘308b不導通，而相位信號F2a與F1a則分別轉為第二低位準VL2與第二高位準VH2，以使尚儲存在第一CCD移位緩存器310a中的信號電荷S再向右移位。使上述已經移轉到Ea1’、Ea3’、Ea5’、Ea7’中的信號電荷S2、S4、S6、S8再分別移轉至Ea1、Ea3、Ea5、Ea7中。
之后，在時間區段T4之間，控制信號G2轉為第一高位準VH1以使移位閘308b導通。而相位信號F1a轉為第二低位準VL2，且相位信號F1b則轉為第二高位準VH2，使第一CCD移位緩存器310a中剩余的信號電荷轉移至第二CCD移位緩存器310b中，也就是使已經移轉到第一CCD組件Ea1、Ea3、Ea5、Ea7中的信號電荷S2、S4、S6、S8轉移至第二CCD組件Eb1、Eb2、Eb3、Eb4中。此時，第二CCD組件Eb1、Eb2、Eb3、Eb4中將分別儲存有信號電荷S1+S2、S3+S4、S5+S6、S7+S8。如此，信號電荷S1與S2已被合并至第二CCD組件Eb1中、信號電荷S3與S4已被合并至第二CCD組件Eb2中、信號電荷S5與S6已被合并至第二CCD組件Eb3中、信號電荷S7與S8已被合并至第二CCD組件Eb4中。在時間區段T4之后，每兩個第一CCD組件Ea中的信號電荷，已被合并至一個第二CCD組件Eb中，所以，在接下來的時間區段T5中，只要將控制信號G2轉為第一低位準VL1，以使移位閘308b不再導通，并讓相位信號F2b與F1b交替地在第二高位準VH2與第二低位準VL2之間轉換，即可將儲存在第二CCD移位緩存器310b中的信號電荷移位輸出至輸出電容C中，得到輸出信號Out，來產生600dpi的影像資料信號。
上述過程當中，因CCD移位緩存器310c并未使用到，因此可以簡單的將控制信號G2持續維持在第一低位準VL1即可阻止任何信號電荷移轉到CCD移位緩存器310c中。而與CCD移位緩存器310c相對應的相位信號F1c、F2c則因不涉及真正的信號電荷的移轉、且有移位閘308c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相位信號)。
而進行分辨率為300dpi的掃描的動作原理也近似于分辨率為600dpi的掃描，只要將儲存在第二CCD移位緩存器310b中的信號電荷再兩兩合并，并儲存在第三CCD移位緩存器中，將之移位輸出，即可得到300dpi的影像資料信號。
如此一來，在進行低分辨率600dpi的掃描時，在CCD移位緩存器310b中，要將Eb中的信號電荷移位輸出僅需經過9600個CCD組件Eb，其所需的時間，小于進行高分辨率1200dpi掃描時，需經過19200個CCD組件Ea所需花費的電荷移位輸出時間。而進行低分辨率300dpi的掃描時，在CCD移位緩存器310c中，要將Ec中的信號電荷移位輸出僅需經過4800個CCD組件Ec，其所需的時間，小于進行分辨率600dpi掃描時，需經過9600個CCD組件Eb所需花費的電荷移位輸出時間。所以，使用本發明的CCD感測裝置在低分辨率的掃描時，其掃描速度可以增快。
而且，使用本發明的CCD感測裝置，對RGB三原色中的同一種顏色頻道(channel)而言，不管掃描時的分辨率為何，均使用同一組光感測組件組306，與圖2中顯示的已知技術同一顏色頻道當要使用不同分辨率掃描時，必須使用不同位置的感測組件組206相比，本發明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。
對包含RGB三原色的整體CCD感測裝置而言，也因為本發明所需的芯片寬度(即圖3中光感測組件組306到CCD移位緩存器310c的距離)遠比圖2的傳統CCD感測裝置的寬度(即圖2中光感測組件組206c到CCD移位緩存器210a的距離)還窄，因此在不同顏色頻道(channels)間的聚焦準確性問題，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組件組，所需的組件比圖2的傳統的CCD感測裝置少很多。因此可以節省CCD感測裝置的芯片所需的面積，并且降低成本，同時因為芯片的面積縮小，因此效率亦會因此而提高。
本發明雖以CCD感測裝置使用于CCD模塊中為例做說明，然而其并不足以限制本發明。在接觸影像傳感器(Contact Image Sensor，CIS)的接觸式影像掃描儀所使用的CIS模塊中，也可使用到本發明的CCD感測裝置。CIS模塊與CCD模塊最大的不同是，CIS模塊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模塊也需要使用到光感測組件來感測光信號與CCD移位緩存器來儲存信號電荷，也可以通過使用一CCD感測裝置來達成的。所以，本發明的CCD感測裝置更可使用于CIS模塊之中。
而且，雖然本發明是以CCD移位緩存器分別為1200dpi、600dpi及300dpi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它分辨率的CCD移位緩存器，這些都在本發明的范圍之內。第二實施例參照圖6，顯示了使用本發明的第二實施例的一種多分辨率的CCD感測裝置的CCD模塊的示意圖。CCD感測裝置602與圖3的CCD感測裝置302最大的不同是，第一移位閘608a與第二移位閘608b分別與光感測組件組606電性連接。光感測組件組606所產生的信號電荷可通過第一移位閘608a轉移至第一CCD移位緩存器610a中，或是通過第二移位閘608b轉移至第二CCD移位緩存器610b中。而第三移位閘608c同樣地與第二CCD移位緩存器610b電性連接，以使第二CCD移位緩存器610b中的信號電荷得以轉移至第三CCD移位緩存器610c中。而圖6的CCD感測裝置的布局圖如圖7所示。
參照圖8，顯示了用以控制圖6的CCD感測裝置的信號波形圖。現以進行分辨率為600dpi的掃描時為例進行說明。與第一實施例不同的是，光感測組件組606所產生的信號電荷可直接轉移至分辨率為600dpi的第二CCD移位緩存器610b中，而不需如同第一實施例，需先將信號電荷轉移至第一CCD移位緩存器310a，再將信號電荷轉移至第二CCD移位緩存器310b中。在圖8中，首先，在時間區段T1’之間，控制信號G2轉為第一高位準VH1以使移位閘608b導通。相位信號F1b與相位信號F2b均轉為第二高位準VH2，使所有的信號電荷S得以由光感測組件組606轉移至第二CCD移位緩存器610b，例如是信號電荷S1從光感測組件D1轉移至第二CCD組件Eb1中，而信號電荷S2從光感測組件D2轉移至第二CCD組件Eb1’中。
然后，在時間區段T2’之間，控制信號G2轉為第一低位準VL1以使移位閘608b不導通，而相位信號F1b維持在第二高位準VH2，而相位信號F2b則是轉為第二低位準VL2，以使儲存在第二CCD組件Eb’中的信號電荷向右平移至第二CCD組件Eb中，以使信號電荷合并。例如第二CCD組件Eb1’中的信號電荷S2向右平移至第二CCD組件Eb1中，此時原本儲存在第二CCD組件Eb1中的信號電荷S1與平移而來的信號電荷S2合并，并儲存在第二CCD組件Eb1中。
之后，因為第二CCD組件Eb與Eb’中的信號電荷，已被合并至第二CCD組件Eb中，所以，在接下來的時間區段T3’之間，只要讓相位信號F2b與F1b交替地轉為第二高位準VH2，即可將儲存在第二CCD移位緩存器610b中的信號電荷S移位輸出至輸出電容C中，以得到輸出信號Out，產生600dpi的影像資料信號。第三實施例參照圖9，顯示了使用本發明的第三實施例的一種多分辨率的CCD感測裝置的CCD模塊的示意圖。CCD感測裝置902與圖3的CCD感測裝置302最大的不同是，不需使用到CCD移位緩存器310b與移位閘308c，即可達到分辨率為1200dpi、600dpi與300dpi的掃描的目的。
本發明的第三實施例的CCD感測裝置902包括有光感測組件組906、移位閘908a與908b、以及分別供1200dpi與300dpi分辨率使用的CCD移位緩存器910a與910c。
本發明的第三實施例的特征在于，在供1200dpi分辨率使用的CCD移位緩存器910a中，僅CCD組件Ea1、Ea5、Ea9...Ea(1+4P)與移位閘908b電性連接(P為正整數)，而圖9僅顯示了CCD組件Ea1與Ea5與移位閘908b電性相連的情形。
其中，當進行分辨率為1200dpi的掃描時，信號電荷S1至S8都從CCD移位緩存器910a中移位輸出。而當進行分辨率為600dpi的掃描時，首先，針對半數的CCD組件中所儲存的信號電荷，將兩個CCD組件Ea中所儲存的信號電荷合并至一個CCD組件Ec中，并自CCD移位緩存器910c進行第一次的移位輸出以得到第一影像資料信號。例如是將CCD組件Ea1、Ea2中所儲存的信號電荷S1與S2合并至CCD組件Ec1中，且將CCD組件Ea5、Ea6中所儲存的信號電荷S5與S6合并至CCD組件Ec2中。并自CCD移位緩存器910c中移位輸出CCD組件Ec1與Ec2中所儲存的信號電號S1+S2與S5+S6，以得到第一影像資料信號。然后，針對另外一半的CCD組件Ea中所儲存的信號電荷，將兩個CCD組件Ea中所儲存的信號電荷合并至一個CCD組件Ec中，并自CCD移位緩存器910c進行第二次的移位輸出以得到第二影像資料信號。例如是將CCD組件Ea3、Ea4中所儲存的信號電荷S3與S4合并至CCD組件Ec1中，且將CCD組件Ea7、Ea8中所儲存的信號電荷S7與S8合并至CCD組件Ec2中。并自CCD移位緩存器910c中移位輸出CCD組件Ec1與Ec2中所儲存的信號電號S3+S4與S7+S8，以得到第二影像資料信號。
如此，只要分別將第一影像資料信號與第二影像資料信號合并起來，即可得到分辨率為600dpi的影像資料信號。
另外，當進行分辨率為300dpi的掃描時，四個CCD組件Ea中所儲存的信號電荷S合并至一個CCD組件Ec中，此些信號電荷自CCD移位緩存器910c中移位輸出。例如將CCD組件Ea1、Ea2、Ea3與Ea4中所儲存的信號電荷S1、S2、S3與S4合并至CCD組件Ec1中，且將CCD組件Ea5、Ea6、E7與E8中所儲存的信號電荷S5、S6、S7與S8合并至CCD組件Ec2中。并自CCD移位緩存器910c中移位輸出CCD組件Ec1與Ec2中所儲存的信號電號S1+S2+S3+S4與S5+S6+S7+S8，以得到分辨率為300dpi的影像資料信號。
參照圖10，顯示了當進行分辨率為600dpi的掃描時，用以控制圖9的CCD感測裝置902的信號波形圖。首先，在時間區段T1之間，信號電荷S將由光感測組件組906轉移至CCD移位緩存器910a中。接著，在時間區段T2之間，控制信號G1轉為低位準，而控制信號G2則轉為高位準。此時，信號電荷S1與S5將由CCD組件Ea1與Ea5分別轉移至CCD組件Ec1與Ec2中。且由于相位信號F2a轉為高位準，所以原來儲存在Ea2、Ea3、Ea4、Ea6、Ea7、Ea8中的信號電荷S2、S3、S4、S6、S7、S8將分別移轉到Ea1’、Ea2’、Ea3’、Ea5’、Ea6’、Ea7’中。
然后，在時間區段T3之間，控制信號G2轉為低位準，而相位信號F2a與F1a則分別轉為低位準與高位準，以使尚儲存在CCD移位緩存器910a中的信號電荷S再向右移位。也就是使上述已經移轉到Ea1’、Ea2’、Ea3’、Ea5’、Ea6’、Ea7’中的信號電荷S2、S3、S4、S6、S7、S8再分別移轉至Ea1、Ea2、Ea3、Ea5、Ea6、Ea7中。
之后，在時間區段T4之間，控制信號G2轉為高位準，而相位信號F1a轉為低位準，且相位信號F1c則轉為高位準，使CCD移位緩存器910a中的剩余的信號電荷轉移至CCD移位緩存器910c。也就是使已經移轉到CCD組件Ea1與Ea5中的信號電荷S2與S6轉移至CCD組件Ec1與Ec2中。此時，CCD組件Ec1與Ec2中將分別儲存有信號電荷S1+S2與S5+S6。在接下來的時間區段T5中，只要將控制信號G2轉為低位準，并讓相位信號F2c與F1c交替地在高位準與低位準之間轉換，就可將儲存在CCD移位緩存器910c中的信號電荷移位輸出至輸出電容C中，產生300dpi的第一影像資料信號。而此時，僅剩下信號電荷S3、S4、S7與S8儲存于Ea1’、Ea2’、Ea5’與Ea6’中。
同樣的信號波形出現在時間區段T6至T10中。在時間區段T6之間，信號電荷S3、S4、S7與S8將轉移至CCD組件Ea1、Ea2、Ea5與Ea6中。在時間區段T7之間，信號電荷S3與S7轉移至CCD組件Ec1與Ec2中，且信號電荷S4與S8轉移至CCD組件Ea1’與Ea5，中。在時間區段T8之間，信號電荷S4與S8轉移至CCD組件Ea1與Ea5中。然后，在時間區段T9之間，信號電荷S4與S8轉移至CCD組件Ec1與Ec2中。此時，CCD組件Ec1與Ec2中將分別儲存有信號電荷S3+S4與S7+S8。在接下來的時間區段T10中，將儲存在CCD移位緩存器910c中的信號電荷移位，例如信號電荷S3+S4與S7+S8，輸出至輸出電容C中，產生300dpi的第二影像資料信號。之后，只要將第一影像資料信號與第二影像資料信號整合，例如使用軟件來處理，就可得到600dpi的影像資料信號。
參照圖11，顯示了當進行分辨率為300dpi的掃描時，用以控制圖9的CCD感測裝置902的信號波形圖。首先，在時間區段T1之間，信號電荷S將由光感測組件組906轉移至CCD移位緩存器910a中。接著，在時間區段T2之間，信號電荷S1與S5將由CCD組件Ea1與Ea5中分別轉移至CCD組件Ec1與Ec2中。且在時間區段T2至T8之間，原來儲存在Ea2、Ea3與Ea4中的信號電荷S2、S3與S4將依序向右平移，并依序轉移至CCD移位緩存器910c的CCD組件Ec1中。而原來儲存在Ea6、Ea7與Ea8中的信號電荷S6、S7與S8亦將依序向右平移，并依序轉移至CCD移位緩存器910c的CCD組件Ec2中。此時，CCD組件Ec1與Ec2中將分別儲存有信號電荷S1+S2+S3+S4與S5+S6+S7+S8。在接下來的時間區段T9中，儲存在CCD移位緩存器910c中的信號電荷將移位輸出至輸出電容C中，產生300dpi的影像資料信號。
綜上所述，雖然上面許多較佳實施例揭示了本發明，但是其不能用以限定本發明，任何能熟練運用這種技術的人，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以所附的權利要求書的范圍界定為準。
符號說明300、600CCD模塊102、202a、202b、202c、302、602、902CCD感測裝置104、204、304、604控制電路106、206a、206b、206c、306、606光感測組件組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、910cCCD移位緩存器
權利要求
1.一種多分辨率的電荷耦合組件(charge Couple Device，CCD)感測裝置，其特征在于，包括一第一CCD移位緩存器，包括有2M個第一CCD組件，分別為Ea[1]、Ea[1]’、Ea[2]、Ea[2]’、...、Ea[M]、與Ea[M]’，其中Ea[1]、Ea[2]、...、Ea[M]分別暫存有M個信號電荷S[1]、S[2]、...、S[M]；一第二移位閘，與該第一CCD移位緩存器電性連接；以及一第二CCD移位緩存器，與該第二移位閘電性連接，并包括有2N個第二CCD組件，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，儲存在該第一CCD移位緩存器中的這些信號電荷可轉移至該第二CCD移位緩存器；其中，M為N的L倍，L為一大于1的整數，當進行一第一分辨率傳輸時，這些信號電荷直接自該第一CCD移位緩存器中移位輸出；當進行一相當于該第一分辨率的1/k倍的第二分辨率傳輸時(其中，k為L的因子，L/k＝j，k＞1)，首先令一變量i＝0，并使Ea[(k*i)+1]至Ea[(k*i)+k]、Ea[(k*i+L)+1]至Ea[(k*i+L)+k]、...、以及Ea[(k*i+L*(N-1))+1]至Ea[(k*i+L*(N-1))+k]等N組該第一CCD組件中所儲存的信號電荷分別合并至相對應的該第二CCD組件Eb[1]、Eb[2]...、Eb[N]中，再使合并后的Eb[1]、Eb[2]...、Eb[N]中的信號電荷自該第二CCD移位緩存器中移位輸出，完成第一次合并移位輸出，其次再依序變化i的值，使i的值從1依序增加到(j-1)，i的值每增加1，即重復一次上述合并及移位輸出的動作，直到所有在第一CCD移位緩存器中的信號電荷全部輸出完畢為止。
2.如權利要求1所述的多分辨率的電荷耦合組件感測裝置，其特征在于，其中該第一CCD移位緩存器的CCD組件以Ea[1]、Ea[L+1]、Ea[L*2+1]...、Ea[L*(N-1)+1]分別和該第二CCD移位緩存器的CCD組件Eb[1]、Eb[2]、Eb[3]、...、Eb[N]相對應的與該第二移位閘電性連接。
3.如權利要求1所述的多分辨率的電荷耦合組件感測裝置，其特征在于，其中更包含有一第一移位閘(shift gate)，是該第一CCD移位緩存器的CCD組件中的Ea[1]、Ea[2]、...、Ea[M]電性連接；以及一光感測組件(photo sensor)組，包括有M個光感測組件D[1]、D[2]、...、D[M]和該第一CCD移位緩存器的CCD組件中的Ea[1]、Ea[2]、...、Ea[M]相對應的與該第一移位閘電性連接，這些光感測組件是用以接受一光信號，并分別產生相對應的M個信號電荷，上述Ea[1]、Ea[2]、...、Ea[M]所暫存的M個信號電荷S[1]、S[2]、...、S[M]分別來自該光感測組件組所產生的M個信號電荷。
全文摘要
一種多分辨率的電荷耦合組件感測裝置，使用兩個以上的CCD移位緩存器，通過將一較長的CCD移位緩存器中的信號電荷合并至另一較短的CCD移位緩存器中之后移位輸出，可以達到不同分辨率的傳輸功能，以便達到節省面積、降低成本、并增加低分辨率的傳輸速度的目的。
文檔編號H04N1/028GK1481146SQ0213683
公開日2004年3月10日 申請日期2002年9月5日 優先權日2002年9月5日
發明者陳琰成 申請人:虹光精密工業(蘇州)有限公司