專利名稱：Cmos光學掃描裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種CMOS光學掃描裝置，尤指一種應用線型的彩色互補金屬氧化半導體影像感應器(CMOS Imager)作為影像讀取裝置的光學掃描器。
一般平臺式的光學掃描器大多采用電荷耦合影像感應器(Charge CoupledDevice Imager，以下簡稱CCD影像感應器)作為讀取影像資料的元件，主要因為CCD影像感應器所讀取的影像品質(zhì)較好且穩(wěn)定。然而，由于CCD影像感應器須由透鏡聚焦，所以有光程的限制，而使得掃描器的體積大，重量重，不易攜帶，且內(nèi)部系統(tǒng)復雜，校正不易。
近年來掃描器的技術便不斷地針對CCD影像感應器的種種缺點加以改良，例如，請參考公告編號306650申請案號84209308的“平臺式影像掃描裝置”，其以接觸式影像感應器(Contact Image Sensor，以下簡稱CIS影像感應器)取代CCD影像感應器以簡化掃描器的內(nèi)部結構，并縮小掃描器的體積。然而，CIS影像感應器因解晰度不佳，而且景深短，影像品質(zhì)不易控制，所以掃描的影像品質(zhì)不如CCD影像感應器，所以目前仍然無法完全取代CCD影像感應器。
CCD影像感應器除了具有上述的缺點外，另一缺點是系統(tǒng)集成不易。由于CCD影像感應器使用NMOS的制程技術，而目前的光學掃描裝置內(nèi)部的邏輯電路元件欲以互補金屬氧化半導體(CMOS)的制程技術制造，因此，兩者難以集成于同一制程技術中。
本實用新型的主要目的在于利用一彩色線型互補金屬氧化半導體影像感應器(CMOS Imager，以下簡稱彩色線型CMOS影像感應器)，以讀取影像資料，更有利于集成光學電路系統(tǒng)與邏輯電路系統(tǒng)，從而降低生產(chǎn)制造的成本。
本實用新型的另一目的在于提出一種解晰度高且系統(tǒng)集成度高的影像讀取裝置，以取代CCD影像感應器的功能，而能廣泛應用于光學掃描器。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種CMOS光學掃描裝置，該裝置至少包含一機臺，一傳動裝置，及電動機，其特征在于，包含一文件承載裝置，位于該機臺的上方，用以放置文件；一下燈管承載裝置，位于該文件承載裝置的下方，并連接該傳動裝置，用以提供該文件的光源；一CMOS影像感應組合裝置，位于該下燈管承載裝置的下方，用以讀取文件的影像資料；及當該電動機啟動時，帶動該傳動裝置，并同時使該下燈管承載裝置從文件的一端移動到另一端，以完成文件的曝光。
一種CMOS影像感應組合裝置，裝設于光學掃描器中，用以讀取影像，及該光學描述器至少包含一文件承載裝置，一燈管，一電動機、及傳動裝置，其特征在于，它包含一時序控制裝置，用以輸出讀/寫控制信號及傳輸讀取信號；一彩色互補金屬氧化半導體影像感應元件，系依據(jù)該傳輸讀取信號，輸出色彩信號；一類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換裝置，用以輸入該色彩信號并輸出數(shù)位之色彩信號；一存儲裝置，依據(jù)該讀/寫控制信號，儲存該數(shù)位的色彩信號及系統(tǒng)參數(shù)資料；一資料傳輸介面控制裝置，依據(jù)該讀/寫控制信號，讀取該存儲裝置中的色彩信號，并輸出至電腦主機。
由于采用了上述的技術解決方案，利用一彩色線型互補金屬氧化半導體影像感應器，以讀取影像資料，更有利于集成光學電路系統(tǒng)與邏輯電路系統(tǒng)，從而降低生產(chǎn)制造的成本。
下面結合本實用新型的實施例附圖對本實用新型作進一步的說明。


圖1為本實用新型的彩色CMOS影像感應器的電路圖。
圖2為本實用新型的彩色CMOS影像感應器的組合集成電路的功能方塊圖。
圖3A為本實用新型之最佳實施例的俯視圖。
圖3B為本實用新型之最佳實施例的剖面示意圖。
圖3C為本實用新型之最佳實施例的側(cè)視圖。
CMOS影像感應器一般常應用于數(shù)位相機或小型的視訊會議的鏡頭部份，其采用的影像感應器為面型的CMOS影像感應器(Area CMOS Imager)，以快速截取影像。由于目前的掃描器難以提供均勻一致的光源，而必須采用燈管提供照明，因此本實用新型將彩色CMOS影像感應器改為線型的(linear)，而非面型的，以利于應用在掃描器上。
如圖1所示，彩色的線型CMOS影像感應器主要由光感元件(PhotoCell)11,12,13，暫存器14,15,16，及放大器(amplifier)17所組成。光感元件11,12,13，因各別鍍上不同之色彩而形成不同的濾色裝置，因此可輸出不同顏色的影像信號。光感元件11,12,13，所提供的圖素(pixels)則依據(jù)解晰度的不同而改變，例如300dpi A4大小的影像，其圖素則為2700個圖素。光感元件11、12,13接收到光的信號時，便會依照紅綠藍顏色的設定而產(chǎn)生不同強度的電壓。當電壓累積到一定的程度后，便儲存在暫存器(Register)14,15,16中，等待時序控制電路(Pixel Read Out Timing Control Circuit)18輸出讀取的信號，電壓才分別由暫存器14,15,16輸出。為使雜信號降低并提高影像的品質(zhì)，電壓在由暫存器14,15,16讀取時，須先經(jīng)過一放大器17，以將信號增強。由于這些電壓信號為類比信號，必須再經(jīng)過類比/數(shù)位信號轉(zhuǎn)換器(A/D Converter)才能轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)位信號，以供影像軟件作進一步的處理。
彩色的線型CMOS影像感應器與系統(tǒng)電路集成的最佳實施例請參照圖2。此組合的CMOS集成電路(Integrated Circuit)包含彩色CMOS影像感應元件21，類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換裝置22，存儲裝置23，時序控制裝置24，及資料傳輸介面控制裝置25。
彩色CMOS影像感應元件21(Color Linear CMOS Imager)接受到光的信號后，會依照時序控裝置24(System Timing and Memory Access Controller)的傳輸讀取信號27，在適當?shù)臅r序時，將紅綠藍的色彩信號輸出至類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換裝置22(A/D Converter)。然后，類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換裝置22會依照參考電壓信號28及時序控裝置24所提供的PGA,ADC參數(shù)29，轉(zhuǎn)換該色彩信號為數(shù)位信號，并輸出至存儲裝置23中。此存儲裝置23可為SRAM或DRAM，可儲存像及系統(tǒng)設定參數(shù)。
時序控制裝置24可應用一單純的狀態(tài)控制機(state machine)，或可用一微處理器(Microprocessor)配合可涂改式只讀存儲器(EEPROM)或快閃可涂改式只讀存儲器(Flash EPRM)去實現(xiàn)，以使掃描器的控制更具彈性。時序控制裝置24主要負責系統(tǒng)的時序及對于存儲裝置23的讀/寫控制。在系統(tǒng)控制方面，如輸出控制信號至燈管開關242以控制光源的曝光時間，及輸出控制信號至電動機241以控制其運動。在影像讀取方面，時序控制裝置24主要輸出傳輸及讀取信號27至彩色CMOS影像感應元件21，并輸出讀/寫控制信號30至存儲裝置23，以讀/寫資料。存儲裝置23依據(jù)讀/寫控制信號30而將資料由存儲器位址匯流排(memory address bus)32輸出至時序控制裝置24。
資料傳輸介面控制裝置25負責利用傳輸協(xié)定在掃描器與電腦主機26間傳送資料。資料傳輸介面控制裝置25依據(jù)讀/寫控制信號31將資料由時序控制裝置24經(jīng)由資料匯流排(data bus)33及外接線路34傳輸至一電腦主機26。
在實施上，以上的裝置可有幾種可能的組合模式，如彩色CMOS影像感應元件21可與時序控制裝置24集成為一個單元。彩色CMOS影像感應元件21，時序控制裝置24，及存儲裝置23也可集成為一個單元。類比/數(shù)位信號轉(zhuǎn)換裝置22，彩色CMOS影像感應元件21，及時序控制裝置24亦可集成為一個單元。其組合的模式端視實際需要而定，不限定于圖2的組合方式。而且，本實用新型之彩色的線型CMOS影像感應器可應用在任何適用CCD影像感應器的掃描器中，如已知的饋紙式，及平臺式掃描器等。
彩色的線型CMOS影像感應裝置與系統(tǒng)電路集成后形成一個集成電路，如圖3A所示。圖3A及圖3C為一應用本實用新型之掃描器的俯視圖及側(cè)視圖。圖3A主要包含一上燈管承載裝置31以掃描穿透稿；一下燈管承載裝置32以掃描反射稿；一文件承載裝置38，以放置文件；一CMOS影像感應組合電路33，以讀取影像資料；CMOS影像感應組合電路33上方有一透明的窗口，材質(zhì)為玻璃或壓克力(未示于圖)，下方則有電路的接腳。CMOS影像感應組合電路33的前方則有一透鏡34，以將文件的影像聚焦于CMOS影像感應組合電路33。
應用CMOSE影像感應組合電路33的成像原理與CCD影像感應器相同，參照圖3B。當掃描反射稿時，反射稿35放置于文件承載裝置38上，下燈管承載裝置32的光源照射到反射稿35，反射的影像經(jīng)鏡片組36,37再經(jīng)由透鏡34的聚焦而投射在CMOS影像感應組合電路33，以將文件的影像轉(zhuǎn)換為數(shù)位信號。掃描穿透稿時則光源來自上燈管承載裝置31。當電動機(未示于圖)接受到CMOS影像感應組合電路33所輸出之控制信號時，便驅(qū)動傳動裝置(未示于圖)而同時帶動下燈管承載裝置32或上燈管承載裝置31由文件承載裝置38的一端移動到另一端，以將文件逐步曝光，完成整件文件的掃描。
所以，本實用新型CMOS光學掃描裝置，系利用一彩色的線型CMOS影像感應器，以讀取文件之影像資料。它主要包含一文件承載裝置，一光源，一鏡片組，一CMOS影像感應組合裝置，一電動機，及傳動裝置。當電動機啟動時，便帶動傳動裝置，并同時使光源從文件的一端移動到另一端，以完成文件的曝光。CMOS影像感應組合裝置乃結合一時間序控制裝置，一彩色互補金屬氧化半導體影像感應元件，一數(shù)比/數(shù)位轉(zhuǎn)換裝置，一存儲裝置，及一資料傳輸介面控制裝置，而成為一集成的集成電路。
彩色的線型CMOS影像感應器除了能提供優(yōu)良的影像品質(zhì)外，更主要是能集成系統(tǒng)電路元件，使系統(tǒng)電路元件的數(shù)目減少，而以集成的IC作大量的生產(chǎn)，如此不但可大幅降低成本，更有利于產(chǎn)品的集成，提高可靠度，使產(chǎn)品的體積縮小。若以目前的制程技術而言，CMOS的制程可制作0.5microm以下的IC。如此，則一方面可大幅改善CMOS Imager內(nèi)光學感知元件的影像輸出不一致的問題(photoresponse non-uniformity)；另一方面更可減少紅綠藍三個色彩通道之間的線差(line distance)。如此，可使每片晶圓可制作更多的集成電路，進而降低生產(chǎn)成本。況且，目前臺灣并不生產(chǎn)CCD影像感應器，支援廠商提供的CCD影像感應器產(chǎn)品由于規(guī)格不盡相同，常使系統(tǒng)電路的集成更加困難。應用本實用新型之彩色CMOS影像感應器便可解決系統(tǒng)電路集成的問題。
以上所述為本實用新型的較佳實施例而已，且已達廣泛之實用功效，凡依本實用新型申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆仍屬本實用新型專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權利要求1．一種CMOS光學掃描裝置，該裝置至少包含一機臺，一傳動裝置，及電動機，其特征在于，包含一文件承載裝置，位于該機臺的上方，用以放置文件；一下燈管承載裝置，位于該文件承載裝置的下方，并連接該傳動裝置，用以提供該文件的光源；一CMOS影像感應組合裝置，位于該下燈管承載裝置的下方，用以讀取文件的影像資料；及當該電動機啟動時，帶動該傳動裝置，并同時使該下燈管承載裝置從文件的一端移動到另一端，以完成文件的曝光。
2．如權利要求1所述的一種CMOS光學掃描裝置，其特征在于，更包含一反射鏡組，位于所述的機臺內(nèi)，用以將文件的影像反射至上述的CMOS影像感應組合裝置。
3．如權利要求1所述的一種CMOS光學掃描裝置，其特征在于，更包含一上燈管承載裝置，位于所述的文件承載裝置的上方，并連接所述的傳動裝置，用以提供穿透稿的光源。
4．如權利要求1所述的一種CMOS光學掃描裝置，其特征在于，其中所述的CMOS影像感應組合裝置包含一時序控制裝置，用以輸出讀/寫控制信號及傳輸讀取信號；一彩色互補金屬氧化半導體影像感應元件，其依據(jù)該傳輸讀取信號，輸出色彩信號；一類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換裝置，用以輸入該色彩信號并輸出數(shù)位之色彩信號；一存儲裝置，依據(jù)該讀/寫控制信號，儲存該數(shù)位之色彩信號及系統(tǒng)參數(shù)資料；一資料傳輸介面控制裝置，依據(jù)該讀/寫控制信號，讀取該存儲裝置中的色彩信號，并輸出該色彩信號至電腦主機。
5．如權利要求4所述的一種CMOS光學掃描裝置，其特征在于，其中所述的資料傳輸介面控制裝置為一微處理機及可涂改式只讀存儲器。
6．如權利要求4項所述的一種CMOS光學掃描裝置，其特征在于，其中所述的資料傳輸介面控制裝置為一狀態(tài)控制機。
7．如權利要求4所述的一種CMOS光學掃描裝置，其特征在于，其中所述的時序控制裝置輸出一控制信號至所述的電動機，用以控制其運動。
8．如權利要求4所述的一種CMOS光學掃描裝置，其中上述的時序控制裝置輸出一控制信號至一燈管開關，用以控制上述的上燈管承載裝置及下燈管承載裝置的曝光時間。
9．如權利要求1所述的一種CMOS光學掃描裝置，更包含一透鏡，位于上述的CMOS影像感應組合裝置的前方，用以將文件的影像聚焦于所述的彩色互補金屬氧化半導體影像感應元件。
10．一種CMOS影像感應組合裝置，裝設于光學掃描器中，用以讀取影像，及該光學描述器至少包含一文件承載裝置，一燈管，一電動機、及傳動裝置，其特征在于，它包含一時序控制裝置，用以輸出讀/寫控制信號及傳輸讀取信號；一彩色互補金屬氧化半導體影像感應元件，系依據(jù)該傳輸讀取信號，輸出色彩信號；一類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換裝置，用以輸入該色彩信號并輸出數(shù)位之色彩信號；一存儲裝置，依據(jù)該讀/寫控制信號，儲存該數(shù)位的色彩信號及系統(tǒng)參數(shù)資料；一資料傳輸介面控制裝置，依據(jù)該讀/寫控制信號，讀取該存儲裝置中的色彩信號，并輸出至電腦主機。
11．如權利要求10項所述的一種CMOS影像感應組合裝置，其特征在于，其中所述的資料傳輸介面控制裝置為一微處理器及可涂改式只讀存儲器。
12．如權利要求10所述的一種CMOS影像感應組合裝置，其特征在于，其中所述的資料傳輸介面控制裝置為一狀態(tài)控制機。
13．如權利要求10所述的一種CMOS影像感應組合裝置，其特征在于，其中上述的時序控制裝置輸出一控制信號至所述的電動機，用以控制其運動。
14．如權利要求10所述的一種CMOS影像感應組合裝置，其特征在于，其中所述的時序控制裝置輸出一控制信號至一燈管開關，用以控制所述的燈管的曝光時間。
專利摘要本實用新型作為一種CMOS光學掃描裝置,是利用彩色互補金屬氧化半導體影像感應器,以讀取影像資料,更進一步集成光學電路系統(tǒng)與邏輯電路系統(tǒng)。CMOS影感應組合裝置乃結合一時序控制裝置,一彩色互補金屬氧化半導體影像感應元件,一類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換裝置,一存儲裝置,及一資料傳輸介面控制裝置,而成為一集成的集成電路。
文檔編號G06K9/00GK2331026SQ9820919
公開日1999年7月28日 申請日期1998年3月18日 優(yōu)先權日1998年3月18日
發(fā)明者蔡宗成 申請人:力捷電腦股份有限公司