專利名稱：彩色圖象傳感器中光檢測(cè)器的改進(jìn)排列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及圖象傳感系統(tǒng)，具體涉及在彩色圖象傳感器中光檢測(cè)器的改進(jìn)排列，以使其中存儲(chǔ)緩沖器的數(shù)目減至最少，從而降低圖象傳感器的成本。
有許多應(yīng)用場(chǎng)合需要采用圖象掃描系統(tǒng)來將掃描物體轉(zhuǎn)換成一種電子格式，以便可以隨后進(jìn)行分析、打印、分送和歸檔。電子格式通常是掃描物體的一幅圖象。圖象掃描系統(tǒng)的一個(gè)典型的例子就是掃描儀，而掃描物體就是一本書或一篇文章中的一張紙。通過掃描儀，這張紙的一幅電子的或數(shù)字的圖象便產(chǎn)生了。
圖象掃描系統(tǒng)一般包含一傳感組件，用以將目標(biāo)光學(xué)地轉(zhuǎn)換成一幅圖象。在傳感組件中，用以將目標(biāo)光學(xué)地轉(zhuǎn)換成一幅圖象的關(guān)鍵元件是圖象傳感器。圖象傳感器包括一個(gè)光檢測(cè)器陣列，這些光檢測(cè)器能對(duì)照射到圖象傳感器上的光發(fā)生響應(yīng)。每一個(gè)光檢測(cè)器都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)代表了從目標(biāo)反射的光的強(qiáng)度的電子(電荷)信號(hào)。對(duì)來自各光檢測(cè)器的電子信號(hào)進(jìn)行讀出，然后通過一模擬量到數(shù)字量的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化，以產(chǎn)生目標(biāo)的數(shù)字信號(hào)或圖象。
圖象掃描系統(tǒng)中所用的圖象傳感器之一是一種線性傳感器，它包含三排光檢測(cè)器，其上分別疊置以與每一個(gè)光檢測(cè)器對(duì)正配齊的具有選擇性透光的濾光片。

圖1A示出了一個(gè)示例性的線性圖象傳感器100，它包含三排光檢測(cè)器102，104，106。每一排前面均置有一種對(duì)某一特定的光譜區(qū)敏感的透光的濾光片。例如，在排號(hào)102，104和106中所有的光檢測(cè)器上均分別疊置了紅色、綠色和藍(lán)色的濾光片。因而，當(dāng)圖象傳感器100中的各光檢測(cè)器暴露于一個(gè)由白色照明光源所照亮的掃描物體時(shí)，圖象傳感器100會(huì)同時(shí)產(chǎn)生三個(gè)電子信號(hào)。
與圖象傳感器100有關(guān)的值得注意的問題之一是需要一些輔助的存儲(chǔ)緩沖器和處理裝置來重新組裝電子信號(hào)，以精確再現(xiàn)每一個(gè)對(duì)正配齊的圖象象素。參見圖1B，示出了一個(gè)簡(jiǎn)化的成像模型，其中，掃描物體110通過透鏡114由彩色圖象傳感器112形成圖象。彩色圖象傳感器112與圖象傳感器100相似，具有三排光檢測(cè)器。圖中所示的光徑表明，三排光檢測(cè)器由于在各排之間的物理間隔，它們?cè)谖锢砩喜]有對(duì)正配齊于掃描物體110中的一條掃描線。換言之，三排光檢測(cè)器看起來不是在掃描物體110中的同一條掃描線，這就是一個(gè)典型的對(duì)正配齊問題。在兩排光檢測(cè)器之間的間隔必須保留，以供讀出電路從毗連的一排中的光檢測(cè)器讀出電子信號(hào)。最后，必須要將來自各排的光檢測(cè)器的一個(gè)電子信號(hào)陣列貯存起來。這個(gè)陣列的大小正比于兩排光檢測(cè)器之間的間隔距離D。如果假定距離D為100μm(微米)，而光檢測(cè)器的高度d＝10μm，且電子信號(hào)為8畢特的數(shù)據(jù)精度，則對(duì)于一個(gè)彩色象素的存儲(chǔ)容量估計(jì)為8(3D)/d＝240畢特；實(shí)際上，將一個(gè)彩色圖象傳感器設(shè)計(jì)為用于掃描規(guī)則的8×11英寸的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的紙張并不少見，因而，如果圖象傳感器的分辨率為600dpi(每英寸600點(diǎn))的話，這種傳感器一排就要包含600×8＝4800個(gè)光檢測(cè)器。換句話說，就是必須有一種容量為240×4800＝1.152Megabits(兆畢特)的存儲(chǔ)緩沖器來重新組裝這些電子信號(hào)，以產(chǎn)生對(duì)正配齊的彩色象素信號(hào)。此外，為了保持一個(gè)合理的掃描速度，通常要求存儲(chǔ)緩沖器具有高的性能。從而給圖象傳感器添加了可觀的成本。
盡管在縮短間隔距離方面存在著許多限制，但一直有人不斷努力來使上述間隔的距離減至最小。減小兩排光檢測(cè)器之間的間隔距離的方法之一是減小各光檢測(cè)器的尺寸，以使三排中每一排的相應(yīng)的各探測(cè)器能相對(duì)更靠近些?？墒枪鈾z測(cè)器尺寸的顯著減小會(huì)帶來圖象靈敏度的問題。
不論用什么方法來減小由于各排光檢測(cè)器之間存在的物理間隔所造成的對(duì)正配齊的問題，用圖1A所示的光檢測(cè)器的現(xiàn)有排列都不能消除用輔助的存儲(chǔ)緩沖器來重新組裝電子信號(hào)的要求。因而，非常需要一種彩色圖象傳感器，它只需要最小量的存儲(chǔ)緩沖器和處理裝置就能輸出一種令人滿意類型的優(yōu)質(zhì)的彩色圖象信號(hào)。隨著在這種彩色圖象傳感器中存儲(chǔ)緩沖器的減少，這種彩色圖象傳感器的成本便能夠顯著地降低。
本發(fā)明充分考慮了上述各個(gè)問題和需要，并且特別適合于掃描儀、傳真機(jī)和光拷貝機(jī)中所用的圖象傳感器。由于下面所述的特征和優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明很適合用于便攜式和平板型掃描裝置中的圖象傳感器。本發(fā)明的諸多優(yōu)點(diǎn)和好處之一是顯著地減少了對(duì)存儲(chǔ)緩沖器的需要。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)緩沖器被減少至最小數(shù)量。本發(fā)明諸多優(yōu)點(diǎn)和好處之二是當(dāng)掃描目標(biāo)是黑白色時(shí)，具有雙倍的分辨率這一固有的特色。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，所公開的彩色圖象傳感器包含一個(gè)光檢測(cè)器陣列。這些光檢測(cè)器中每隔一個(gè)均具有一第一類型的光譜特性，而這些光檢測(cè)器中另外的每隔一個(gè)則交替地具有一第二類型的光譜特性和具有一第三類型的光譜特性。通常，第一類型的光譜特性對(duì)綠色敏感(產(chǎn)生出“綠”信號(hào))，第二類型的光譜特性對(duì)紅色敏感(產(chǎn)生出“紅”信號(hào))，而第三類型的光譜特性對(duì)藍(lán)色敏感(產(chǎn)生出“藍(lán)”信號(hào))。
每種彩色象素由一個(gè)綠色信號(hào)、一個(gè)紅色信號(hào)和一個(gè)藍(lán)色信號(hào)形成。然而，本發(fā)明特點(diǎn)之一是在兩個(gè)相鄰的彩色象素中有同樣的紅色信號(hào)，并且在另兩個(gè)相鄰的彩色象素中有同樣的藍(lán)色信號(hào)。于是，在水平方向的兩光檢測(cè)器之間的間隔被減至最小，并且在來自各彩色光檢測(cè)器的信號(hào)被適當(dāng)處理之后，灰度標(biāo)尺圖象的分辨率增加了一倍。
在下面所說明的本發(fā)明的實(shí)施和由附圖所示的實(shí)施例中，上面所說明的目的和與之相伴的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)均得到了較好的體現(xiàn)。
通過下面的說明，所附的權(quán)利要求、以及有關(guān)附圖，可以更好地理解本發(fā)明的各特點(diǎn)、面貌和優(yōu)點(diǎn)。
圖1A示出了一個(gè)示例性的包含三排光檢測(cè)器的彩色圖象傳感器。
圖1B顯示了一個(gè)簡(jiǎn)化的成像模型，其中，一個(gè)掃描物體通過一個(gè)透鏡由一彩色圖象傳感器形成圖象。
圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，帶有兩排光檢測(cè)器的一彩色圖象傳感器。
圖2B示出了從光檢測(cè)器的改進(jìn)排列中采樣是順序的并且以重復(fù)的方式進(jìn)行。
圖2C示出了在傳統(tǒng)的三排光檢測(cè)器和現(xiàn)在實(shí)施例的兩排光檢測(cè)器之間的一個(gè)簡(jiǎn)化的比較。
圖2D示出了各彩色象素是怎樣由各彩色光檢測(cè)器來的信號(hào)所形成的。
圖3A示出了按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，具有一單排光檢測(cè)器的彩色圖象傳感器。
圖3B示出了按照本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，具有特殊形狀的一單排光檢測(cè)器的彩色圖象傳感器。
圖4示出了來自各彩色光檢測(cè)器的信號(hào)是如何被進(jìn)行處理以形成灰度標(biāo)尺圖象中的各圖象象素的。
圖5A示出了一電路圖，它可被用來讀出本發(fā)明所公開的圖象傳感器的各光檢測(cè)器所產(chǎn)生的電子信號(hào)。
圖5B示出了用于圖5A電路中的一組控制信號(hào)。
在下面關(guān)于本發(fā)明的詳細(xì)描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解，介紹了許多具體的細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域中的那些熟練人員來說，顯而易見的是本發(fā)明不用這些具體細(xì)節(jié)也可付諸實(shí)施。本文的描述和說明所用的手段是本技術(shù)領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)的或熟練的人員為了將他們工作的實(shí)質(zhì)最有效地傳達(dá)給本技術(shù)領(lǐng)域的其它熟練人員所用的普通的手段。在其它情況下，一些眾所周知的方法、程序、部件和電路均未作詳細(xì)描述，以避免不必要地遮蓋本發(fā)明的面貌。
一幅彩色圖象通常包含三種強(qiáng)度的圖象，它們分別來源于一個(gè)彩色物體對(duì)三種主要顏色分量的曝光。對(duì)三種主要顏色分量曝光的通用方法之一是使用一種圖象傳感器，它包含多個(gè)光檢測(cè)器，其上疊加有一種馬賽克式的濾光裝置。該濾光裝置包含許多選擇性透光的濾光片，并與各光檢測(cè)器對(duì)正配齊，從而形成具有選擇性的第一、第二和第三光檢測(cè)器組，它們分別對(duì)可見光譜的紅色、綠色和藍(lán)色區(qū)敏感。因而，只有紅色、綠色和藍(lán)色三個(gè)分量能通過這些濾光片，從而可以獲得三個(gè)各自強(qiáng)度的圖象。
一般說來，每種強(qiáng)度的圖象，或者更確切地說是它們的數(shù)字版本，都是許多象素的一個(gè)陣列或矩陣。如果它們是以8畢特的精度表示的話，那么這些象素的值在0至255之間。換句話說，在一幅彩色圖象中的每一個(gè)彩色象素C(i，j)都是一個(gè)矢量象素，并可表示為C(i,j)=R(i,j)G(i,j)B(i,j)]]>式中，(i，j)為一個(gè)圖象象素的坐標(biāo)，而C為彩色圖象。R、G和B則分別是彩色圖象C中的三種強(qiáng)度的圖象。上述表達(dá)式還表明只有在三個(gè)強(qiáng)度分量R(i，j)、G(i，j)和B(i，j)配齊對(duì)準(zhǔn)時(shí)，即它們?nèi)紒碜栽谝徊噬矬w中的同一個(gè)點(diǎn)時(shí)，一個(gè)彩色象素才能被有效地表達(dá)。
如果在該三種強(qiáng)度圖象中的每一種中對(duì)應(yīng)于S點(diǎn)的各相應(yīng)的象素具有相同的值，即R(i，j)＝G(i，j)＝B(i，j)，式中(i，j)在S之內(nèi)， 則在該彩色物體中對(duì)應(yīng)于S點(diǎn)的那一點(diǎn)必定是非彩色的，看上去呈從暗至白色之間。反之，如果在三種強(qiáng)度圖象中每一種中對(duì)應(yīng)于S點(diǎn)的各象素具有不同的值，即R(i，j)≠G(i，j)≠B(i，j)，則該彩色物體上對(duì)應(yīng)于S點(diǎn)的那一點(diǎn)看上去應(yīng)當(dāng)是彩色的。例如，一個(gè)純紅、純綠或純藍(lán)的矢量象素被分別表達(dá)為C(i，j)＝[255 0 0]T，C(i，j)＝
T或C(i，j)＝
T。為了確保彩色物體能在一幅彩色圖象中準(zhǔn)確地再現(xiàn)出來，必須對(duì)一彩色成像系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)地控制，以產(chǎn)生出三種強(qiáng)度的圖象，保證它們組合起來后所生成的彩色圖象能再現(xiàn)該彩色物體的各種顏色。
按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本文所述的圖象傳感器是一種直線陣列或線性傳感器。這意味著每次這種圖象傳感器產(chǎn)生出一行彩色信號(hào)，所有這些彩色信號(hào)順序合成便產(chǎn)生出一幅彩色圖象。在不損失普遍性的情況下，這種圖象傳感器產(chǎn)生出三種顏色的信號(hào)，每種信號(hào)均來自于經(jīng)過一種顏色濾光的曝光。
圖2A示出了排成兩排的各光檢測(cè)器202的一種示例性的排列200(圖象傳感器)。第一排204的各光檢測(cè)器疊加上交替顏色的濾光片，而第二排206的各光檢測(cè)器則復(fù)蓋以一種顏色的濾光片。按照產(chǎn)生傳統(tǒng)的紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)信號(hào)的一個(gè)實(shí)施例，在第一排204中，交替的帶顏色的濾光片或?yàn)榧t色濾光片，或?yàn)樗{(lán)色濾光片，而在第二排206中的帶顏色的濾光片則為清一色的綠色濾光片。因而，圖象傳感器200從各光檢測(cè)器分別產(chǎn)生出RGB(紅綠藍(lán))信號(hào)，這些光檢測(cè)器，頭20個(gè)分別標(biāo)記為G1、R2、G3、B4、G5、R6、G7、B8、G9、R10、G11、B12、G13、R14、G15、R16、G17、R18、G19和B20。
更具體地說，在第一排204中各光檢測(cè)器交替地分別復(fù)蓋以或疊加上對(duì)“紅色”或“藍(lán)色”光譜區(qū)敏感的一種透光濾光片(本文中稱之為紅色或藍(lán)色光檢測(cè)器)；在第二排206中各光檢測(cè)器則被復(fù)蓋以或疊加上對(duì)“綠色”光譜區(qū)敏感的一種透光濾光片(本文中稱之為綠色光檢測(cè)器)。在圖中，從各探測(cè)器的輸出可以很清楚地看到，那些紅色和藍(lán)色的光檢測(cè)器之間交替地插入了一個(gè)綠色的光檢測(cè)器。
按照這樣排列的結(jié)果是從圖象傳感器200采樣得到的一行信號(hào)是按順序的，并且是均勻一致的，這一點(diǎn)可由圖2B中的210很方便地看出來。對(duì)各種顏色的光檢測(cè)器來說，綠色光檢測(cè)器是按重復(fù)的212圖案排列的，而對(duì)紅色光檢測(cè)器和藍(lán)色光檢測(cè)器則分別按重復(fù)的214和重復(fù)的216圖案排列。尤為重要的是，這種排列顯著地減少了為了重組來自這些光檢測(cè)器的電子信號(hào)所需的存儲(chǔ)緩沖器的數(shù)量。圖2C示出了在傳統(tǒng)的三排光檢測(cè)器和本實(shí)施例的兩排光檢測(cè)器之間的一個(gè)簡(jiǎn)化的比較。假定在兩排光檢測(cè)器之間的物理間隙只是由各光檢測(cè)器的高度所造成。因而，帶有傳統(tǒng)的三排光檢測(cè)器的一個(gè)圖象傳感器220只有在三次掃描都完成后才會(huì)輸出一個(gè)彩色信號(hào)。換言之，圖象傳感器220必須提供存儲(chǔ)緩沖器來貯存來自頭兩次掃描的各光檢測(cè)器的信號(hào)，并且在第三次掃描開始時(shí)輸出信號(hào)。更具體地說，為了對(duì)一個(gè)掃描目標(biāo)中的一個(gè)掃描行222成像，在第一次掃描后，來自藍(lán)色光檢測(cè)器的信號(hào)必須貯存起來。在第二次掃描中，在掃描行222時(shí)，各紅色和藍(lán)色光檢測(cè)器不予考慮，而只考察綠色光檢測(cè)器。因而，來自各綠色光檢測(cè)器的信號(hào)必須貯存起來。當(dāng)?shù)谌螔呙栝_始時(shí)，來自各紅色光檢測(cè)器的各信號(hào)與在第一次掃描中來自各藍(lán)色光檢測(cè)器的各信號(hào)和在第二次掃描中來自各綠色光檢測(cè)器的各信號(hào)相合成?？紤]到要掃描整個(gè)目標(biāo)并產(chǎn)生出對(duì)正配齊的彩色信號(hào)，必須有三行存儲(chǔ)緩沖器可供使用。而對(duì)圖象傳感器230而言，只需要一行存儲(chǔ)緩沖器來貯存來自前一掃描的各個(gè)信號(hào)。因?yàn)樵诘诙兄?，?duì)掃描行222的各RGB(紅綠藍(lán))信號(hào)均可供給輸出對(duì)正配齊的彩色信號(hào)之用。雖然圖2C示出了一個(gè)簡(jiǎn)化的比較，但對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人員可以理解到，在存儲(chǔ)緩沖器需要方面的顯著減少是得益于本實(shí)施例中所公開的各光檢測(cè)器的這種獨(dú)特的排列。
為了說明各矢量象素(彩色信號(hào))，圖2D示出了一個(gè)彩色象素是如何由這種獨(dú)特的排列所形成而且沒有在水平方向帶來象素對(duì)正配齊的問題，并且應(yīng)當(dāng)與圖2A和圖2B結(jié)合起來理解。表240中列出了由圖2A的圖象傳感器200所產(chǎn)生的10個(gè)示例性的彩色象素。排242列出了10個(gè)象素P1，P2……P10。排244、246和248分別示出了各個(gè)彩色象素中每一個(gè)的綠色、紅色和藍(lán)色分量。
更具體地說，來自每一個(gè)綠色光檢測(cè)器的信號(hào)代表了一個(gè)彩色象素的一個(gè)分量，而來自每一紅色和藍(lán)色光檢測(cè)器的相應(yīng)的信號(hào)則成為在兩個(gè)相鄰的彩色象素中一個(gè)相應(yīng)的共同分量。例如，彩色矢量象素P1和P2各具有一個(gè)來自兩個(gè)不同的綠色光檢測(cè)器的綠色分量，但卻共享來自同一個(gè)紅色和同一個(gè)藍(lán)色光檢測(cè)器的同一個(gè)紅色和同一個(gè)藍(lán)色信號(hào)。這樣一來，在兩個(gè)彩色象素之間的水平間隙被減至最小而又沒有造成圖象分辨率的損失。
應(yīng)當(dāng)指出，有關(guān)本發(fā)明的上述描述是以實(shí)現(xiàn)使用紅色、綠色和藍(lán)色光檢測(cè)器為基礎(chǔ)的。本技術(shù)領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人員可以理解，上面的說明在使用其它的原色或互補(bǔ)色濾光片時(shí)也是同樣適用的。例如，品紅色、黃色和藍(lán)綠色就是一組普通的可替代的互補(bǔ)色，它們可用于產(chǎn)生彩色圖象。此外，使一套綠色光檢測(cè)器用紅色和藍(lán)色光檢測(cè)器交錯(cuò)地安插在其間并不是實(shí)施本發(fā)明的要求。然而，在實(shí)際中，這是一個(gè)較好的實(shí)施辦法，因?yàn)槿祟惖囊曈X系統(tǒng)對(duì)在彩色光譜的綠色區(qū)域中各顏色更為敏感。
圖3A示出了另一個(gè)示例性的圖象傳感器300，它包含排列成單排的各光檢測(cè)器302。如圖中所示，每隔一個(gè)光檢測(cè)器交替地并分別地復(fù)蓋以或疊加上一個(gè)對(duì)“綠色”光譜區(qū)敏感的透光濾光片，而每隔另外一個(gè)光檢測(cè)器則交替地并分別地復(fù)蓋以或疊加上一個(gè)對(duì)“紅色”或“藍(lán)色”光譜區(qū)敏感的透光濾光片。這些彩色象素是由如圖2D所建議的彩色光檢測(cè)器所形成的。采用這種單排排列的光檢測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)之一是取消了為重組來自各光檢測(cè)器的電子信號(hào)所需的存儲(chǔ)緩沖器。這些信號(hào)現(xiàn)在可以被很簡(jiǎn)便地讀出而不需要重組。
圖3B示出了一個(gè)單排光檢測(cè)器的實(shí)施例，這些光檢測(cè)器是制成三角形的。應(yīng)該指出這里三角形的定義是包含所有類似三角形的形狀，諸如圓角的三角形。如圖所示，所有的(朝上的)三角形光檢測(cè)器，諸如G1，G3，G5，G7，G9，G11，G13，G15，G17和G19都復(fù)蓋以或疊加上一個(gè)對(duì)“綠色”光譜區(qū)敏感的濾光片(本文中稱之為綠色光檢測(cè)器)，而所有倒置的三角形光檢測(cè)器，諸如R2，B4，R6，B8，R10，B12，R14，B16，R18和B20則交替地并分別地復(fù)蓋以或疊加上一個(gè)對(duì)“紅色”或“藍(lán)色”光譜區(qū)敏感的濾光片。由于這樣排列的結(jié)果，在水平方向上的兩個(gè)光檢測(cè)器之間的物理間隔被減至最小。
在許多應(yīng)用中，常用一個(gè)彩色圖象傳感器來掃描一個(gè)非彩色的物體或簡(jiǎn)單地就是一個(gè)黑白物體，諸如一本教科書中的一頁，并產(chǎn)生出一幅黑白(灰色或單色)圖象。這是一幅僅反映亮度的圖象。為了確保每一種顏色的光檢測(cè)器能對(duì)來自該黑白掃描物體的反射產(chǎn)生同等響應(yīng)的信號(hào)，一組如下所述的加權(quán)系數(shù)被用來平衡來自各顏色探測(cè)器的不同的光譜的響應(yīng)KG1.967KR5.360KB式中，K是一個(gè)調(diào)節(jié)系數(shù)，通常設(shè)定為1。換句話說，來自綠色光檢測(cè)器的信號(hào)可以被直接地繪制到所產(chǎn)生的灰色圖象上，而來自紅色和藍(lán)色光檢測(cè)器的信號(hào)則被適當(dāng)?shù)靥砑永L制到所產(chǎn)生的灰色圖象上去。這樣一來，該圖象傳感器對(duì)于黑白掃描物體的分辨率被固有地翻了一番，如圖4所示，其中來自每一光檢測(cè)器的單個(gè)信號(hào)被相應(yīng)地進(jìn)行處理。如圖中所示的一個(gè)特定的實(shí)施例中，K被設(shè)定為1，因而r＝1.967且b＝5.360。所產(chǎn)生的灰度圖象具有象一個(gè)傳統(tǒng)的彩色圖象傳感器所能產(chǎn)生的分辨率的雙倍的分辨率。
現(xiàn)在請(qǐng)參見圖5A，其中示出了一個(gè)簡(jiǎn)化了的電路圖500，該電路被用于讀出圖象傳感器502中各光檢測(cè)器所產(chǎn)生的信號(hào)。圖象傳感器502可相當(dāng)于圖2A中的圖象傳感器200，或是圖3A和圖3B中的300和310。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)504包含許多二極管開關(guān)508，開關(guān)508中的每一個(gè)均與光檢測(cè)器中的一個(gè)相連。二極管開關(guān)508由一個(gè)開關(guān)信號(hào)集體控制。當(dāng)各光檢測(cè)器被曝光于一個(gè)照亮了的掃描物體之后，圖中未示出的一個(gè)控制信號(hào)使各光檢測(cè)器不再積聚光子，產(chǎn)生出電荷信號(hào)至各個(gè)存儲(chǔ)電容器(圖中未示)，并且其間，開關(guān)508順序開通。來自各光檢測(cè)器的各存儲(chǔ)電容器中的電子信號(hào)然后被順序地讀出至放大器511。這一讀出過程是通過移位寄存器510來實(shí)現(xiàn)的，移位寄存器510通常包含與光檢測(cè)器數(shù)目相同的存儲(chǔ)單元。例如，一個(gè)脈沖Di饋送到移位寄存器510，且Di通過時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK從一個(gè)存儲(chǔ)單元移至另一個(gè)。當(dāng)一存儲(chǔ)單元接收到Di時(shí)，二極管開關(guān)508中的一個(gè)相連的開關(guān)被接通(即“導(dǎo)通”)，且在相應(yīng)的存儲(chǔ)電容器中一個(gè)相應(yīng)的電子信號(hào)便被從中讀出。隨著Di的通過，在各存儲(chǔ)電容器中的電子信號(hào)便被順序地移出，隨后由一A/D(模擬量/數(shù)字量)轉(zhuǎn)換器512進(jìn)行數(shù)字化。圖5B示出了一時(shí)鐘脈沖信號(hào)520，從其中可以獲取許多控制信號(hào)，而S1，S2，S3和S4都是一些示例性的控制信號(hào)(經(jīng)移位的Di)，它們可接通4個(gè)順序的開關(guān)。從A/D轉(zhuǎn)換器512來的數(shù)字信號(hào)530示于圖5B。
上面已經(jīng)對(duì)本發(fā)明作了相當(dāng)詳細(xì)的說明，并具有某種程度的特殊性。本技術(shù)領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所揭示的各實(shí)施例只是通過一些例子進(jìn)行的，而另件的排列組合中的種種變化又是可能的，而且不脫離本發(fā)明權(quán)利要求的精神和范圍。例如，光檢測(cè)器較佳的形狀是三角形，本技術(shù)領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以認(rèn)為其它形狀的光檢測(cè)器也可以這樣設(shè)計(jì)，以使各彩色光檢測(cè)器能緊靠地交替排列，使對(duì)正配齊的問題減至最小。因而，本發(fā)明的范圍是由所附的權(quán)利要求而不是由前面所描述的各實(shí)施例來限定的。
權(quán)利要求
1.一種彩色圖象傳感器，包含一對(duì)第一光譜區(qū)敏感的第一型光檢測(cè)器，一對(duì)第二光譜區(qū)敏感的第二型光檢測(cè)器，一對(duì)第三光譜區(qū)敏感的第三型光檢測(cè)器；所述第二型光檢測(cè)器和所述第三型光檢測(cè)器交替地并分別地與各第一型光檢測(cè)器交錯(cuò)；各光檢測(cè)器當(dāng)被驅(qū)動(dòng)對(duì)一目標(biāo)成像時(shí)，會(huì)分別產(chǎn)生一個(gè)電子信號(hào)；以及一個(gè)處理電路的陣列，每一電路連接到所述光檢測(cè)器中的一個(gè)上去并接收來自所述光檢測(cè)器的所述電子信號(hào)中的一個(gè)。
2.如權(quán)利要求1所述的彩色圖象傳感器，其特征在于，所述第一光譜區(qū)、所述第二光譜區(qū)和所述第三光譜區(qū)形成了一個(gè)互補(bǔ)的顏色集合，該集合可以再現(xiàn)對(duì)人類視覺系統(tǒng)可見的大多數(shù)顏色。
3.如權(quán)利要求2所述的彩色圖象傳感器，其特征在于，所述第一光譜區(qū)是綠色，所述第二光譜區(qū)是紅色，而所述第三光譜區(qū)是藍(lán)色。
4.如權(quán)利要求1所述的彩色圖象傳感器，其特征在于，所述各第一型光檢測(cè)器分別疊加上一個(gè)對(duì)所述第一光譜區(qū)起作用的第一透光濾光片；所述各第二型光檢測(cè)器分別疊加上一個(gè)對(duì)所述第二光譜區(qū)起作用的第二透光濾光片；以及所述各第三型光檢測(cè)器分別疊加上一個(gè)對(duì)所述第三光譜區(qū)起作用的第三透光濾光片。
5.如權(quán)利要求1所述的彩色圖象傳感器，其特征在于，所述第二型和所述第三型光檢測(cè)器排列在第一排內(nèi)，而所述第一型光檢測(cè)器排列在第二排內(nèi)，所述第一排和所述第二排是相互平行的。
6.如權(quán)利要求1所述的彩色圖象傳感器，其特征在于，所述各光檢測(cè)器均排列在單一的一排中，從而不需要存儲(chǔ)緩沖器來重組來自所述各光檢測(cè)器的所述電子信號(hào)以輸出對(duì)正配齊了的彩色信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的彩色圖象傳感器，其特征在于，所述各第二型光檢測(cè)器和所述各第三型光檢測(cè)器均為倒置的三角形，而所述各第一型光檢測(cè)器則為朝上的三角形，從而所述每一個(gè)第一型光檢測(cè)器交錯(cuò)地與一個(gè)所述第二型光檢測(cè)器和一個(gè)所述第三型光檢測(cè)器相互嵌合。
8.如權(quán)利要求1所述的彩色圖象傳感器，其特征在于，所述處理電路陣列按照某一轉(zhuǎn)換規(guī)律處理所述電子信號(hào)，以使每一個(gè)所述的經(jīng)處理的電子信號(hào)被直接用于形成一灰度標(biāo)尺圖象。
9.如權(quán)利要求8所述的彩色圖象傳感器，其特征在于，來自所述第一型光檢測(cè)器的所述各電子信號(hào)被放大一第一增益；來自所述第二型光檢測(cè)器的所述各電子信號(hào)被放大一第二增益；以及，來自所述第三型光檢測(cè)器的所述各電子信號(hào)被放大一第三增益。
10.如權(quán)利要求9所述的彩色圖象傳感器，其特征在于，當(dāng)所述第三增益設(shè)定為1時(shí)，所述第一增益設(shè)定為1.967，而所述第二增益設(shè)定為5.360。
11.一種彩色圖象傳感器，包括一個(gè)光檢測(cè)器陣列，所述各光檢測(cè)器排列成一直線的形式；由若干單個(gè)濾光元件組成的一濾光器，所述各濾光元件以一對(duì)一的對(duì)正配齊方式疊加在所述各光檢測(cè)器上；所述各濾光元件中，每隔一個(gè)均具有一第一光譜透光特性，而每隔另外一個(gè)則交替地具有一第二光譜透光特性和一第三光譜透光特性；以及一具有多個(gè)輸入端的讀出電路，每一個(gè)輸入端連接到所述諸光檢測(cè)器之一，并且當(dāng)所述彩色圖象傳感器被驅(qū)動(dòng)對(duì)一目標(biāo)成像時(shí)，接收一電子信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11所述的彩色圖象傳感器，其特征在于，它還包括一處理電路，該電路連接于所述讀出電路，并接收從它所來的所述電子信號(hào)，恰當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生出供灰度標(biāo)尺圖象用的信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的彩色圖象傳感器，其特征在于，所述各電子信號(hào)按照一組參數(shù)被分別加以調(diào)整，以使每一電子信號(hào)均可直接用于所述灰度標(biāo)尺圖象中。
14.如權(quán)利要求11所述的彩色圖象傳感器，其特征在于，所述直線的形式包括一排第一傳感器和另一排交替出現(xiàn)的第二傳感器和第三傳感器；以及其中，所述第一傳感器是所述光檢測(cè)器疊加上具有所述第一光譜透光特性的所述濾光元件，而所述第二和第三傳感器分別為所述光檢測(cè)器疊加上具有所述第二和第三光譜透光特性的所述濾光元件。
15.如權(quán)利要求11所述的彩色圖象傳感器，其特征在于，所述直線形式包括一個(gè)單排的第一、第二和第三傳感器，所述第一傳感器交替地嵌合于一所述第二和第三傳感器；以及其中，所述第一傳感器是所述光檢測(cè)器疊加上具有所述第一光譜透光特性的所述濾光元件，而所述第二和第三傳感器分別為所述光檢測(cè)器疊加上具有所述第二和第三光譜透光特性的所述濾光元件。
16.如權(quán)利要求15所述的彩色圖象傳感器，其特征在于，所述第一傳感器的成形方法是使每一個(gè)所述第一傳感器均能與每一個(gè)所述第二和第三傳感器相嵌合。
17.如權(quán)利要求16所述的彩色圖象傳感器，其特征在于，所述第一、第二和第三傳感器均為三角形一類的形狀。
18.一種用于使一彩色圖象傳感器產(chǎn)生對(duì)正配齊的彩色信號(hào)的方法，所述方法包括產(chǎn)生一第一、第二和第三型的電子信號(hào)；所述第一、第二和第三型的電子信號(hào)來自于若干第一、第二和第三光檢測(cè)器；其中，所述第一、第二和第三光檢測(cè)器分別對(duì)第一、第二和第三顏色敏感；所述第一光檢測(cè)器交替地與所述第二和第三光檢測(cè)器嵌合；其中，所述第二和第三光檢測(cè)器排列成一個(gè)單排；分別從所述第一、第二和第三光檢測(cè)器中讀出所述第一、第二和第三型電子信號(hào)；以及從所述第一、第二和第三型電子信號(hào)中產(chǎn)生所述對(duì)正配齊的彩色信號(hào)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，每一個(gè)所述對(duì)正配齊的彩色信號(hào)均包括一個(gè)所述第一型的電子信號(hào)。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，每一對(duì)所述對(duì)正配齊的彩色信號(hào)共享一個(gè)所述第二型的電子信號(hào)；每另外一對(duì)所述對(duì)正配齊的彩色信號(hào)共享一個(gè)所述第三型的電子信號(hào)；并且，其中，所述每一對(duì)和所述每另外一對(duì)對(duì)正配齊的彩色信號(hào)共享一共同的彩色信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有光檢測(cè)器改進(jìn)排列的彩色圖象傳感器。按照一個(gè)實(shí)施例,一種公開的彩色圖象傳感器包含一個(gè)光檢測(cè)器陣列,這些光檢測(cè)器中,每隔一個(gè)具有一第一型光譜特性,而每隔另外一個(gè)則交替地具有一第二和一第三型光譜特性。該陣列可以是單排和兩排。在單排中,第一型光檢測(cè)器交替地與第二和第三型光檢測(cè)器相嵌合。在兩排中,第一排包含第一型光檢測(cè)器,而第二排則包含第二和第三型光檢測(cè)器。來自各光檢測(cè)器的信號(hào)隨后經(jīng)適當(dāng)合成,使由于在各光檢測(cè)器之間的物理間隙所引發(fā)的對(duì)正配齊問題減至最小,從而使為重組這些信號(hào)所需的存儲(chǔ)緩沖器大量減少或消除。
文檔編號(hào)H04N1/04GK1264826SQ00101979
公開日2000年8月30日 申請(qǐng)日期2000年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月8日
發(fā)明者侯籣忠 申請(qǐng)人:矽感微訊公司