[发明专利]彩色图象传感器中光检测器的改进排列

说明书

本发明通常涉及图象传感系统，具体涉及在彩色图象传感器中光检测器的改进排列，以使其中存储缓冲器的数目减至最少，从而降低图象传感器的成本。

有许多应用场合需要采用图象扫描系统来将扫描物体转换成一种电子格式，以便可以随后进行分析、打印、分送和归档。电子格式通常是扫描物体的一幅图象。图象扫描系统的一个典型的例子就是扫描仪，而扫描物体就是一本书或一篇文章中的一张纸。通过扫描仪，这张纸的一幅电子的或数字的图象便产生了。

图象扫描系统一般包含一传感组件，用以将目标光学地转换成一幅图象。在传感组件中，用以将目标光学地转换成一幅图象的关键元件是图象传感器。图象传感器包括一个光检测器阵列，这些光检测器能对照射到图象传感器上的光发生响应。每一个光检测器都会产生一个代表了从目标反射的光的强度的电子(电荷)信号。对来自各光检测器的电子信号进行读出，然后通过一模拟量到数字量的A/D转换器进行数字化，以产生目标的数字信号或图象。

图象扫描系统中所用的图象传感器之一是一种线性传感器，它包含三排光检测器，其上分别叠置以与每一个光检测器对正配齐的具有选择性透光的滤光片。图1A示出了一个示例性的线性图象传感器100，它包含三排光检测器102，104，106。每一排前面均置有一种对某一特定的光谱区敏感的透光的滤光片。例如，在排号102，104和106中所有的光检测器上均分别叠置了红色、绿色和蓝色的滤光片。因而，当图象传感器100中的各光检测器暴露于一个由白色照明光源所照亮的扫描物体时，图象传感器100会同时产生三个电子信号。

与图象传感器100有关的值得注意的问题之一是需要一些辅助的存储缓冲器和处理装置来重新组装电子信号，以精确再现每一个对正配齐的图象象素。参见图1B，示出了一个简化的成像模型，其中，扫描物体110通过透镜114由彩色图象传感器112形成图象。彩色图象传感器112与图象传感器100相似，具有三排光检测器。图中所示的光径表明，三排光检测器由于在各排之间的物理间隔，它们在物理上并没有对正配齐于扫描物体110中的一条扫描线。换言之，三排光检测器看起来不是在扫描物体110中的同一条扫描线，这就是一个典型的对正配齐问题。在两排光检测器之间的间隔必须保留，以供读出电路从毗连的一排中的光检测器读出电子信号。最后，必须要将来自各排的光检测器的一个电子信号阵列贮存起来。这个阵列的大小正比于两排光检测器之间的间隔距离D。如果假定距离D为100μm(微米)，而光检测器的高度d＝10μm，且电子信号为8毕特的数据精度，则对于一个彩色象素的存储容量估计为：

8(3D)/d＝240毕特；

实际上，将一个彩色图象传感器设计为用于扫描规则的8×11英寸的标准尺寸的纸张并不少见，因而，如果图象传感器的分辨率为600dpi(每英寸600点)的话，这种传感器一排就要包含600×8＝4800个光检测器。换句话说，就是必须有一种容量为240×4800＝1.152Megabits(兆毕特)的存储缓冲器来重新组装这些电子信号，以产生对正配齐的彩色象素信号。此外，为了保持一个合理的扫描速度，通常要求存储缓冲器具有高的性能。从而给图象传感器添加了可观的成本。

尽管在缩短间隔距离方面存在着许多限制，但一直有人不断努力来使上述间隔的距离减至最小。减小两排光检测器之间的间隔距离的方法之一是减小各光检测器的尺寸，以使三排中每一排的相应的各探测器能相对更靠近些。可是光检测器尺寸的显著减小会带来图象灵敏度的问题。

不论用什么方法来减小由于各排光检测器之间存在的物理间隔所造成的对正配齐的问题，用图1A所示的光检测器的现有排列都不能消除用辅助的存储缓冲器来重新组装电子信号的要求。因而，非常需要一种彩色图象传感器，它只需要最小量的存储缓冲器和处理装置就能输出一种令人满意类型的优质的彩色图象信号。随着在这种彩色图象传感器中存储缓冲器的减少，这种彩色图象传感器的成本便能够显著地降低。

本发明充分考虑了上述各个问题和需要，并且特别适合于扫描仪、传真机和光拷贝机中所用的图象传感器。由于下面所述的特征和优点，本发明很适合用于便携式和平板型扫描装置中的图象传感器。本发明的诸多优点和好处之一是显著地减少了对存储缓冲器的需要。在一个实施例中，存储缓冲器被减少至最小数量。本发明诸多优点和好处之二是当扫描目标是黑白色时，具有双倍的分辨率这一固有的特色。