带有多扫描阵列的接触式图像传感器的制作方法

文档序号:7933362阅读:305来源:国知局
专利名称:带有多扫描阵列的接触式图像传感器的制作方法
技术领域
本发明涉及一种图像传感器,特别是记录扫描运动的位移和速度特征,并通过运动特征参数对图像进行拼接组合、避免图象失真的图像传感器。
背景技术
接触式图像传感器的英文是Contact Image Sensor (缩写为CIS)。它是一种将光信号转化为电信号的传感器,广泛用于图形式扫描器、传真机、标志识别器及办公自动化设备等领域。如附图3所示,CIS传感器主要由光源、柱状透镜、玻璃、外壳、光电转换元件及感光电路组成。光源发出的光线透过玻璃达到被扫描的物体上(文件、图像等),随着被扫描物体的明暗程度的不同,光线被部分或全部反射到柱状透镜上,光线经透镜聚焦后,照射到感光电路板的光电转换元件成像阵列上,成像阵列由若干个光敏元件组成,明暗程度不同的光信号由光敏元件转变成电压幅值大小不同的电信号,然后通过移位寄存器将信号送至运算放大器,信号经放大后传送到连接器,通过连接器可得到经光电转换后的图文信号。现有的CIS传感器的成像阵列为直线型排列、与之对应的透镜组也呈直线型排列;构成成像阵列的每个光电转换元件中包含多个感光元件,这些感光元件也为直线型排列。因此CIS传感器一次采集一条线的图像数据。中国专利CN201830342 “带有速度补偿单元的图像扫描装置”,其中公开了通过记录扫描速度对扫描过程的失真进行补偿的图像扫描装置。而在现有技术中,采用接触式图像传感器扫描时,接触式图像传感器本身不能直接侦测扫描运动,通常采用辅助手段保证扫描采样的运动精度。对于平板扫描仪,通常通过提高机械传动组件的步进精度保证采样精度,对于手持式扫描仪通过在扫描面安装滚轮并与测速器联动以测定扫描运动速度。以上方法,对扫描运动过程中速度变化的幅度的容忍度都较低。而且,图像传感器只能做直线运动扫描,对于手持式扫描仪而言,这样的限制降低了扫描仪的便捷性能。

发明内容
本发明的目的则是针对上述现有技术的不足,通过应用多个扫描阵列,在主扫描阵列扫描原稿的同时采用副扫描阵列获取扫描运动数据、并与图像数据合并输出,通过副扫描对主扫描获得的图像数据进行速度补偿,保证图像的质量。本发明的目的可以通过以下措施来实现在图像传感器中包括主扫描阵列1、用于定位扫描运动的副扫描阵列2和运算模块。主扫描阵列1用于扫描原稿、副扫描阵列2 用于定位扫描运动。副扫描阵列2位于主扫描阵列1周围,记录扫描运动的特征影像数据。主扫描阵列1中的主扫描光电转换元件4和副扫描阵列2中的副扫描光电转换元件6集成于同一个印刷电路板中,同步输出数据信号。
运算模块可以采用单片机,根据副扫描所拍摄的带有扫描运动速度特征的影像, 运算模块首先计算出扫描运动位置变化参数曲线,然后再通过该参数曲线将主扫描数据拼接组合成完整的图像。本发明的有益效果为通过采用多个成像阵列,使得接触式图像传感器具备了侦测扫描运动的能力,不需要借助其他机构或部件、即可自行完成图像的拼接组合。由于主扫描阵列和副扫描阵列封装为一体,精度高、一致性好,更能适应各种扫描的应用环境和应用需求。


图1为现有接触式图像传感器原理图。图2为现有接触式图像传感器中的光电转换元件芯片结构图。图3为现有接触式图像传感器结构图。图4为本发明的矩阵形光电转换元件芯片示意图。图5为本发明的带有直线形副扫描阵列的接触式图像传感器结构图。图6为本发明的带有矩阵形副扫描阵列的接触式图像传感器结构图。图中1、主扫描阵列;2、副扫描阵列;D0C、待扫描原稿;3、主扫描透镜组;4、主扫描光电转换元件;7、感光元件;5、副扫描透镜组;6、副扫描光电转换元件;8、印刷电路板。
具体实施例方式下面依托本领域的基本常识,结合附图对本发明作进一步地说明如附图1所示,在原稿与接触式图像传感器的成像阵列(即一组光电转换元件) 之间有一组透镜,每一个光电转换元件正上方对应一对透镜,将原稿聚焦投射在光电转换元件上成像。如附图2所示,光电转换元件中包含一组呈直线型排列的感光元件。图例中的光电转换元件芯片总长度为8080 μ m,其中包含96个感光元件,感光元件呈直线排列、间距为 84 μ m0副扫描的精度实际上就是扫描的运动定位精度,为获得质量稳定的图像,扫描的运动定位精度级别一般要高于扫描图像的精度级别。例如,当主扫描精度为300DPI时,运动定位精度会设定为600DPI或更高。本发明的重点在于增加了副扫描阵列2,其作用在于追踪扫描运动时产生的位移变化量。因此,副扫描阵列2需要按较高的分辨率标准来设计。 但副扫描的采集数据的总量较低,所以不会对扫描过程产生影响。为使得副扫描阵列2更适合追踪扫描运动时产生的位移变化量,其设计和结构与主扫描阵列1有一定的区别。接触式图像传感器通常采用LED发光二级管作为光源,接触式图像传感器在获取彩色图像时发出的光源一次直接将光照射到原稿上。三种颜色发光二极管(红、绿、蓝)通过快速的切换发光提供扫描所需要的三原色。此时,获取每一桢图像数据时主扫描阵列1进行了三次采样,而与副扫描阵列2对应的光源则无须切换,副扫描阵列2以灰度采样模式采集数据。即,在彩色扫描模式下,副扫描的采样频率实际上是主扫描采样频率的三倍。这样的设计,可以进一步提高副扫描阵列2的定位精度。由于主扫描阵列1与副扫描阵列2可能采用不同光学效果的光源,因此可以在主扫描阵列1与副扫描阵列2之间,设置不透光的挡板将两个阵列的光路分隔开,形成相对独立的光路,以达到较好的光学效果。实施例1 采用如附图5所示的结构,两个副扫描阵列2分别设置于主扫描阵列1的两侧。副扫描阵列2中的副扫描光电转换元件6的排列为直线形排列,副扫描阵列2的安装方向与主扫描阵列1形成90度夹角,其中副扫描光电转换元件6的安装方向也与主扫描光电转换元件 4形成90度夹角,每个副扫描光电转换元件6的正上方对应一对透镜,将原稿聚焦成像。在扫描过程中,主扫描阵列1沿Y方向做直线运动扫描原稿,副扫描阵列2则同时采集Y方向扫描运动位移量。为取得较高的定位精度,当主扫描分辨率为300DPI时,将副扫描分辨率设定为 600DPI。可采用感光元件排列更紧密的光电转换元件芯片即可达到600DPI的精度芯片总长8080 μ m,感光元件间距42 μ m,包含192个感光元件。接触式图像传感器中的透镜组有时会采用类似阶梯透镜的技术。阶梯透镜是指有 “阶梯”形不连续表面的透镜,由一系列同心圆环状带区构成,又称环带透镜,达到焦距短而直径大的光学成像效果。采用光学塑料制造的阶梯透镜,环带宽度可最小可以小于1毫米, 每个环带都是圆锥面的一部分,不同环带的锥顶角不同;因环带很窄,圆锥面和理论要求的曲面几乎没有差别,故不影响光学性能。当主扫描透镜组3为阶梯透镜组时,副扫描透镜组5的设计也与主扫描透镜组3 配合,达到连贯的光学性能和成像效果。该实施例的优点是结构简单,缺点是适用于追踪直线方向上的运动位置变化,适合在具有直线运动轨道的扫描设备中使用(如平板扫描仪)。实施例2 采用如附图6所示的结构,两个副扫描阵列2分别设置于主扫描阵列1的两侧。副扫描阵列2中的副扫描光电转换元件6的排列为矩形排列(也可以根据实际情况排列成其他形状,如圆形或不规则形等),其中副扫描光电转换元件6中的感光元件7按矩形排列,每个副扫描光电转换元件6的正上方对应一对透镜,将原稿聚焦成像。扫描器在扫描平面内自由移动,在扫描过程中,主扫描阵列1做平面运动扫描原稿,副扫描阵列2则同时采集平面扫描运动位移量。侦测平面运动需要的定位精度更高,因此当主扫描分辨率为300DPI时,应将副扫描分辨率设定为600DPI或1200DPI。此时,不仅可选用感光元件排列更紧密的副扫描光电转换元件6,同时可以提高副扫描透镜组5的光学放大率。例如,主扫描透镜组3的光学放大率为0. 5倍时,副扫描透镜组5的光学放大率设定为1倍或1. 5倍等等。该实施例的优点是可以全方位追踪扫描运动的位置变化,适用于便携式的扫描应用,尤其是手动推动扫描器进行扫描的应用,如手持式扫描笔等。该实施例的也可以适用于曲形表面扫描的应用。以上实施例不是对本发明的具体限制,在不脱离本发明的权利要求书限定的范围,可以对该装置做出种种具体的修改。
权利要求
1.带有多扫描阵列的接触式图像传感器,其特征在于该图像传感器包括用于扫描原稿的主扫描阵列(1)、用于定位扫描运动的副扫描阵列(2)和运算模块,其中副扫描阵列⑵位于主扫描阵列⑴周围,记录扫描运动的特征影像数据;运算模块首先根据该运动特征数据计算主扫描阵列(1)的位置变化量;最后通过对比位置变化量数据完成扫描图像的拼接组合。
2.根据权利要求1所述的带有多扫描阵列的接触式图像传感器,其特征在于所述的主扫描阵列⑴和副扫描阵列⑵封装为一个整体,主扫描阵列⑴中的主扫描光电转换元件⑷和副扫描阵列⑵中的副扫描光电转换元件(6)集成于同一个印刷电路板⑶中, 同步输出数据信号。
3.根据权利要求1所述的带有多扫描阵列的接触式图像传感器,其特征在于所述的副扫描阵列(2)的分辨率高于主扫描阵列(1)的分辨率。
4.根据权利要求3所述的带有多扫描阵列的接触式图像传感器,其特征在于与所述的主扫描阵列(1)使用的主扫描透镜组(3)相比,副扫描阵列O)中使用的副扫描透镜组 (5)的光学放大率更高。
5.根据权利要求3所述的带有多扫描阵列的接触式图像传感器,其特征在于与所述的主扫描阵列(1)使用的主扫描光电转换元件(4)相比,副扫描阵列(2)使用的副扫描光电转换元件(6)中的感光元件的排列更紧密、间距更小。
6.根据权利要求1所述的带有多扫描阵列的接触式图像传感器,其特征在于所述的副扫描光电转换元件(6)排布形状包括直线形、矩形、圆形或不规则形,与副扫描光电转换元件(6)配套的副扫描透镜组(5)也呈现相同形状的排列。
7.根据权利要求1所述的带有多扫描阵列的接触式图像传感器,其特征在于所述的副扫描光电转换元件(6)中的感光元件(7)的排列形态是直线形或矩形排列。
8.根据权利要求1所述的带有多扫描阵列的接触式图像传感器,其特征在于所述的接触式图像传感器在进行彩色图像扫描时,副扫描阵列(2)采用灰度采样模式。
9.根据权利要求1所述的带有多扫描阵列的接触式图像传感器,其特征在于所述的主扫描阵列(1)与副扫描阵列(2)之间,设置不透光的挡板将两个阵列的光路分隔开,形成相对独立的光路。
全文摘要
带有多扫描阵列的接触式图像传感器,其特征在于该图像传感器包括用于扫描原稿的主扫描阵列(1)、用于定位扫描运动的副扫描阵列(2)和运算模块,通过采用多个成像阵列,使得接触式图像传感器具备了侦测扫描运动的能力,不需要借助其他机构或组件、即可自行完成图像的拼接组合。由于主扫描阵列和副扫描阵列封装为一体,精度高、一致性好,更能适应各种扫描的应用环境和应用需求。
文档编号H04N1/028GK102325233SQ20111030435
公开日2012年1月18日 申请日期2011年10月10日 优先权日2011年10月10日
发明者朱杰 申请人:朱杰
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