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专利名称：一种接触式图像传感器

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202010966226.2

专利申请（专利权）人：威海华菱光电股份有限公司
权利人地址：山东省威海市火炬高技术产业开发区开云优惠体育网页版入口路179号

专利发明（设计）人：姜利,孙明丰,祁秀梅,王培晓

专利摘要：本发明公开的一种接触式图像传感器，所述接触式图像传感器具有预设的扫描面，所述扫描面用于对应原稿的待扫描表面，所述接触式图像传感器包括：时序产生电路：根据传送待检测物体的编码器发出触发脉冲TRIG，所述触发脉冲TRIG控制光源和光电转换芯片动作；光源：用于照射所述原稿；透镜：用于汇集所述光源发出的经所述原稿反射的反射光，并将所述反射光发射到光电转换芯片上；光电转换芯片：用于将接收到的光信号转换成电信号；数据处理单元：用于接收并处理所述光电转换芯片输出的电信号；本发明光电转换芯片输出的感光信号大小SIG_led和暗电流信号SIG_dark都相同，保证了图像传感器的输出稳定性和动态范围及灵敏度。

主权利要求：
1.一种接触式图像传感器，所述接触式图像传感器具有预设的扫描面，所述扫描面用于对应原稿的待扫描表面，其特征在于：所述接触式图像传感器包括：时序产生电路：根据传送待检测物体的编码器发出触发脉冲TRIG，所述触发脉冲TRIG控制光源和光电转换芯片动作；
光源：用于照射所述原稿；
透镜：用于汇集所述光源发出的经所述原稿反射的反射光，并将所述反射光发射到光电转换芯片上；
光电转换芯片：用于将接收到的光信号转换成电信号；
数据处理单元：用于接收并处理所述光电转换芯片输出的电信号；
所述时序产生电路根据传送待检测物体的电机或编码器等发出的触发脉冲，在原来每一个行周期内产生两个时间长度的行扫描控制信号；
所述两个时间长度的行扫描控制信号中，在第一个时间长度行周期内进行光源点灯和光电转换芯片扫描，在第二个时间长度行周期进行第一个时间长度行周期内光电转换芯片采集到的感光信号和暗电流信号的输出；
所述数据处理单元对第二个时间长度行周期内光电转换芯片采集到的感光信号和暗电流信号不进行采集。
2.根据权利要求1所述的一种接触式图像传感器，其特征在于：所述数据处理单元包括：存储器：用于存储所述光电转换芯片每次输出的电信号；
放大器：用于对所述光电转换芯片输出的电信号进行放大；
处理中心：用于接收并处理所述放大器放大后的电信号，并且向外输出图像信息；
显示器：用于接收并显示处理中心输出的图像信息。
3.根据权利要求1所述的一种接触式图像传感器，其特征在于：所述时序产生电路根据触发脉冲TRIG生成光源控制信号以控制光源点灯和光电转换芯片行扫描控制信号。
4.根据权利要求1所述的一种接触式图像传感器，其特征在于：每个所述行周期内产生的第一个时间长度行周期的时间长度要满足产品扫描的输出大小需要。
5.根据权利要求1所述的一种接触式图像传感器，其特征在于：每个所述行周期内产生的第二个时间长度行周期的时间长度要满足第一个时间长度行周期扫描数据的输出时间需要。
6.根据权利要求1所述的一种接触式图像传感器，其特征在于：所述时序产生电路可对每一个行周期内第一个时间长度行周期内的光源点灯时间不进行控制，即光源不进行开关点灯调节，保持常亮。 说明书 : 一种接触式图像传感器技术领域[0001] 本发明属于图像传感器的技术领域，具体涉及一种接触式图像传感器。背景技术[0002] 现有技术中，已有的接触式图像传感器组成框图如图1所示，其由光源、透镜、光电转换芯片、数据处理单元、数据输出部分组成。图像传感器扫描为了匹配外部待检测物体的移动速度，由传送待检测物体的电机或编码器等发出触发脉冲TRIG，光源发出的光照到原稿上，原稿上的图像、文字等产生反射光或者透射光，这些反射光或透射光再穿过透镜，照射到光电转换芯片上，光电转换芯片将接收到的光信号转换成电信号，通过数据处理单元处理后，由数据输出部分将数据输出。[0003] 光电转换芯片输出的电信号大小SIG主要由两部分构成，光电转换芯片的感光输出SIG_led和光电转换芯片的暗电流输出SIG_led，SIG＝SIG_led+SIG_dark；如图2所示，增加一个衡量时间长度的时间轴TIME；例如第n?1行的行周期长度为Tn?1，第n行的行周期长度为Tn，第n+1行的行周期长度为Tn+1，第n+2行的行周期长度为Tn+2，光电转换芯片的输出为隔行输出，即上一行的扫描在下一行输出出来。[0004] 光电转换芯片感光输出SIG_led的第n?1行的感光输出在第n行进行输出，为Vsn?1；第n行的光电转换芯片感光输出在第n+1行进行输出为Vsn；第n+1行的光电转换芯片感光输出在第n+2行进行输出为Vsn+1；而Vsn?1、Vsn、Vsn+1的值的大小主要与光源的发光时间有关，其每一行的光照时间分别为行扫描周期Tn?1、Tn和Tn+1；行扫描周期Tn?1、Tn、Tn+1随着传送待检测物体的速度变化而变化，因此Vsn?1、Vsn、Vsn+1都不相同。[0005] 光电转换芯片暗电流输出SIG_dark的第n?1行的暗输出在第n行进行输出为Vdn?1；第n行的光电转换芯片暗输出在第n+1行进行输出为Vdn；第n+1行的光电转换芯片暗输出在第n+2行进行输出为Vdn+1；暗电流大小与行周期的时间长短有关，行周期时间越长，暗电流越大，从而形成的暗电压越大；其每一行的行扫描周期分别为Tn?1、Tn和Tn+1；行扫描周期Tn?1、Tn、Tn+1随着传送待检测物体的速度变化而变化，因此Vdn?1、Vdn、Vdn+1不相同。[0006] 由上得到，每一行的感光输出和暗电压的不同，导致了无法对图像传感器进行补正，会严重影响光电转换芯片的灵敏度、动态范围及每一行的输出变动，影响图像识别；极端情况下如果传送待检测物体的速度过慢，行周期过长，从而使暗电压过大，暗电压达到极限值，让光电转换芯片处于饱和状态，完全无法接收到光信号；因此急需开发一种新的接触式图像传感器。发明内容[0007] 本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种接触式图像传感器，不因被检测物体的速度发生变化而导致灵敏度、动态范围、行输出发生变动，影响图像识别。[0008] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种接触式图像传感器，所述接触式图像传感器具有预设的扫描面，所述扫描面用于对应原稿的待扫描表面，所述接触式图像传感器包括：时序产生电路：根据传送待检测物体的编码器发出触发脉冲TRIG，所述触发脉冲TRIG控制光源和光电转换芯片动作；光源：用于照射所述原稿；透镜：用于汇集所述光源发出的经所述原稿反射的反射光，并将所述反射光发射到光电转换芯片上；光电转换芯片：用于将接收到的光信号转换成电信号；数据处理单元：用于接收并处理所述光电转换芯片输出的电信号。[0009] 优选地，所述数据处理单元包括：存储器：用于存储所述光电转换芯片每次输出的电信号；放大器：用于对所述光电转换芯片输出的电信号进行放大；处理中心：用于接收并处理所述放大器放大后的电信号，并且向外输出图像信息；显示器：用于接收并显示处理中心输出的图像信息。[0010] 优选地，所述时序产生电路根据触发脉冲TRIG生成光源控制信号以控制光源点灯和光电转换芯片行扫描控制信号。[0011] 优选地，所述时序产生电路根据传送待检测物体的电机或编码器等发出的触发脉冲，在原来每一个行周期内产生两个时间长度的行扫描控制信号。[0012] 优选地，所述两个时间长度的行扫描控制信号中，在第一个时间长度行周期内进行光源点灯和光电转换芯片扫描，在第二个时间长度行周期进行第一个时间长度行周期内光电转换芯片采集到的感光信号和暗电流信号的输出。[0013] 优选地，每个所述行周期内产生的第一个时间长度行周期的时间长度要满足产品扫描的输出大小需要。[0014] 优选地，每个所述行周期内产生的第二个时间长度行周期的时间长度要满足第一个时间长度行周期扫描数据的输出时间需要。[0015] 优选地，所述数据处理单元对第二个时间长度行周期内光电转换芯片采集到的感光信号和暗电流信号不进行采集。[0016] 优选地，所述时序产生电路可对每一个行周期内第一个时间长度行周期内的光源点灯时间不进行控制，即光源不进行开关点灯调节，保持常亮。[0017] 本发明与现有技术相比具有以下有益效果：[0018] 本发明一种接触式图像传感器，包括：时序产生电路、光源、透镜、光电转换芯片和数据处理单元，光源发出的光照到原稿上，原稿上的图像、文字等产生反射光或者透射光，反射光或透射光再穿过透镜，照射到光电转换芯片上，光电转换芯片将接收到的光信号转换成电信号，通过数据处理单元处理后将数据输出；接触式图像传感器扫描为了匹配外部待检测物体的移动速度，由传送待检测物体的电机或编码器等发出触发脉冲TRIG，本发明光电转换芯片输出的感光信号大小SIG_led和暗电流信号SIG_dark都相同，保证了图像传感器的输出稳定性和动态范围及灵敏度。附图说明[0019] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；[0020] 图1为现有技术中接触式图像传感器的结构示意图；[0021] 图2为现有技术中接触式图像传感器的输出时序图；[0022] 图3为本发明实施例一提供的一种接触式图像传感器的结构示意图；[0023] 图4为本发明实施例一提供的一种接触式图像传感器的输出时序图；[0024] 图5为本发明实施例二提供的一种接触式图像传感器的结构示意图；[0025] 图6为本发明实施例二提供的一种接触式图像传感器的输出时序图；[0026] 图7为本发明实施例三提供的一种接触式图像传感器的结构示意图；[0027] 图中：1为时序产生电路，2为光源，3为透镜，4为光电转换芯片，5为数据处理单元，51为存储器，52为放大器，53为处理中心，54为显示器。具体实施方式[0028] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0029] 图3为本发明实施例一提供的一种接触式图像传感器的结构示意图，如图3所示，一种接触式图像传感器，所述接触式图像传感器具有预设的扫描面，所述扫描面用于对应原稿的待扫描表面，所述接触式图像传感器包括：[0030] 时序产生电路1：根据传送待检测物体的编码器发出触发脉冲TRIG，控制光源和光电转换芯片动作；[0031] 光源2：用于照射所述原稿；[0032] 透镜3：用于汇集所述光源发出的经所述原稿反射的反射光，并将所述反射光发射到光电转换芯片上；[0033] 光电转换芯片4：用于将接收到的光信号转换成电信号；[0034] 数据处理单元5：用于接收并处理所述光电转换芯片输出的电信号。[0035] 进一步地，所述时序产生电路根据触发脉冲TRIG生成光源控制信号以控制光源点灯和光电转换芯片行扫描控制信号。[0036] 进一步地，所述时序产生电路根据传送待检测物体的电机或编码器等发出的触发脉冲，在原来每一个行周期内产生两个时间长度的行扫描控制信号。[0037] 进一步地，所述两个时间长度的行扫描控制信号中，在第一个时间长度行周期内进行光源点灯和光电转换芯片扫描，在第二个时间长度行周期进行第一个时间长度行周期内光电转换芯片采集到的感光信号和暗电流信号的输出。[0038] 进一步地，每个所述行周期内产生的第一个时间长度行周期的时间长度要满足产品扫描的输出大小需要。[0039] 进一步地，每个所述行周期内产生的第二个时间长度行周期的时间长度要满足第一个时间长度行周期扫描数据的输出时间需要。[0040] 进一步地，所述数据处理单元对第二个时间长度行周期内光电转换芯片采集到的感光信号和暗电流信号不进行采集。[0041] 具体地，光源2发出的光照到原稿上，原稿上的图像、文字等产生反射光或者透射光，反射光或透射光再穿过透镜3，照射到光电转换芯片4上，光电转换芯片4将接收到的光信号转换成电信号，通过数据处理单元5处理后将数据输出；图像传感器扫描为了匹配外部待检测物体的移动速度，由传送待检测物体的电机或编码器等发出触发脉冲TRIG。[0042] 本实施中，时序产生电路1根据触发脉冲TRIG生成光源控制型号LEDT以控制光源2点灯和光电转换芯片4行扫描控制信号TRIG1控制光电转换芯片4进行行扫描；而光电转换芯片4行扫描控制信号TRIG1的每一个行周期内产生两个时间长度的行扫描控制信号，图4为本实施例的输出时序图，如图4所示，第n?1行的行周期产生T和ΔTn?1两个时间长度的行扫描控制信号；第n行行周期产生T和ΔTn两个时间长度的行扫描控制信号；第n+1行行周期产生T和ΔTn+1两个时间长度的行扫描控制信号；第n+2行行周期产生T和ΔTn+2两个时间长度的行扫描控制信号；这样第n?1行的行周期T内采集的信号在行周期ΔTn?1内输出，第n行的行周期T内采集的信号在行周期ΔTn内输出，第n+1行的行周期T内采集的信号在行周期ΔTn?1内输出，第n+2行的行周期T内采集的信号在行周期ΔTn+2内输出。[0043] 数据处理单元5设有分时采集功能，只对第n?1行的行周期T内采集的信号、第n行的行周期T内采集的信号、第n+1行的行周期T内采集的信号、第n+2行的行周期T内采集的信号进行数据采集；对第n?1行的行周期ΔTn?1内采集的信号、第n行的行周期ΔTn内采集的信号、第n+1行的行周期ΔTn+1内采集的信号、第n+2行的行周期ΔTn+2内采集的信号不进行数据采集。[0044] 光电转换芯片4输出的电信号大小SIG主要由光电转换芯片4的感光输出SIG_led和光电转换芯片4的暗电流输出SIG_dark两部分构成，即SIG＝SIG_led+SIG_dark。[0045] 具体地，所述光电转换芯片4的感光输出SIG_led：在第n?1行的行周期T内采集的光电转换芯片4的感光输出值为Vsn?1，第n行的行周期T内采集的光电转换芯片4的感光输出值为Vsn，第n+1行的行周期T内采集的光电转换芯片4的感光输出值为Vsn+1，第n+2行的行周期T内采集的光电转换芯片4的感光输出值为Vsn+2；而Vsn?1、Vsn、Vsn+1、Vsn+2的值的大小主要与光源2的发光时间有关；在本实施例中通过时序产生电路1产生的光源点灯控制信号LEDT，将每个行周期内的第一个行周期T内光源发光时间设定成相同的固定值Ton，因此Vsn?1、Vsn、Vsn+1、Vsn+2的值的大小都为VsTon。[0046] 具体地，所述光电转换芯片204的暗电流输出SIG_dark：在第n?1行的行周期T内采集的光电转换芯片4的暗电流输出值为Vdn?1，第n行的行周期T内采集的光电转换芯片4的暗电流输出值为Vdn，第n+1行的行周期T内采集的光电转换芯片4的暗电流输出值为Vdn+1，第n+2行的行周期T内采集的光电转换芯片4的暗电流输出值为Vdn+2；而Vdn?1、Vdn、Vdn+1、Vdn+2的值的大小主要与每一行周期内的第一个时间长度的行扫描控制信号有关；在本实施例中第一个时间长度的行扫描控制信号的时间长度第都为T，所以Vdn?1、Vdn、Vdn+1、Vdn+2的值的大小都为VdT。[0047] 综上所述，虽然第n?1行、第n行、第n+1行、第n+2行的行周期时间长度为Tn?1、Tn、Tn+1、Tn+2各不相同，但是通过本实施例，保证了第n?1行、第n行、第n+1行、第n+2行光电转换芯片4输出的感光信号大小SIG_led和暗电流信号SIG_dark都相同，而且对每一行周期内的第一个时间长度的行扫描控制信号的时间长度可进行控制，极端情况下，Tn?1、Tn、Tn+1、Tn+2即使无限大，也不会影响第n?1行、第n行、第n+1行、第n+2行光电转换芯片4输出的电信号大小SIG，保证了图像传感器的输出稳定性和动态范围及灵敏度。[0048] 图5为本发明实施例二提供的一种接触式图像传感器的结构示意图，如图5所示，实施例一的基础上，所述时序产生电路1可对每一个行周期内第一个时间长度行周期内的光源点灯时间不进行控制，即光源不进行开关点灯调节，保持常亮。[0049] 具体地，时序产生电路202根据触发脉冲TRIG生成光电转换芯片4行扫描控制信号TRIG1控制光电转换芯片4进行行扫描，光电转换芯片4行扫描控制信号TRIG1的每一个行周期内产生两个时间长度的行扫描控制信号，图6为本实施例的输出时序图，如图6所示，第n?1行的行周期产生T和ΔTn?1两个时间长度的行扫描控制信号；第n行行周期产生T和ΔTn两个时间长度的行扫描控制信号；第n+1行行周期产生T和ΔTn+1两个时间长度的行扫描控制信号；第n+2行行周期产生T和ΔTn+2两个时间长度的行扫描控制信号；这样第n?1行的行周期T内采集的信号在行周期ΔTn?1内输出，第n行的行周期T内采集的信号在行周期ΔTn内输出，第n+1行的行周期T内采集的信号在行周期ΔTn?1内输出，第n+2行的行周期T内采集的信号在行周期ΔTn+2内输出。[0050] 数据处理单元5设有分时采集功能，只对第n?1行的行周期T内采集的信号、第n行的行周期T内采集的信号、第n+1行的行周期T内采集的信号、第n+2行的行周期T内采集的信号进行数据采集；对第n?1行的行周期ΔTn?1内采集的信号、第n行的行周期ΔTn内采集的信号、第n+1行的行周期ΔTn+1内采集的信号、第n+2行的行周期ΔTn+2内采集的信号不进行数据采集。[0051] 光电转换芯片4输出的电信号大小SIG主要由光电转换芯片4的感光输出SIG_led和光电转换芯片4的暗电流输出SIG_dark两部分构成，即SIG＝SIG_led+SIG_dark。[0052] 具体地，所述光电转换芯片4的感光输出SIG_led：在第n?1行的行周期T内采集的光电转换芯片4的感光输出值为Vsn?1，第n行的行周期T内采集的光电转换芯片4的感光输出值为Vsn，第n+1行的行周期T内采集的光电转换芯片4的感光输出值为Vsn+1，第n+2行的行周期T内采集的光电转换芯片4的感光输出值为Vsn+2；而Vsn?1、Vsn、Vsn+1、Vsn+2的值的大小主要与光电感光芯片的感光时间有关；在本实施例中第一个时间长度的行扫描控制信号的时间长度都为T，感光时间也为T，因此Vsn?1、Vsn、Vsn+1、Vsn+2的值的大小都为VsT。[0053] 具体地，所述光电转换芯片4的暗电流输出SIG_dark：在第n?1行的行周期T内采集的光电转换芯片4的暗电流输出值为Vdn?1，第n行的行周期T内采集的光电转换芯片4的暗电流输出值为Vdn，第n+1行的行周期T内采集的光电转换芯片4的暗电流输出值为Vdn+1，第n+2行的行周期T内采集的光电转换芯片4的暗电流输出值为Vdn+2；而Vdn?1、Vdn、Vdn+1、Vdn+2的值的大小主要与每一行周期内的第一个时间长度的行扫描控制信号有关；在本实施例中第一个时间长度的行扫描控制信号的时间长度第都为T，所以Vdn?1、Vdn、Vdn+1、Vdn+2的值的大小都为VdT。[0054] 综上所述，虽然第n?1行、第n行、第n+1行、第n+2行的行周期时间长度为Tn?1、Tn、Tn+1、Tn+2各不相同，但是通过本实施例，保证了第n?1行、第n行、第n+1行、第n+2行光电转换芯片4输出的感光信号大小SIG_led和暗电流信号SIG_dark都相同，而且对每一行周期内的第一个时间长度的行扫描控制信号的时间长度可进行控制，极端情况下，Tn?1、Tn、Tn+1、Tn+2即使无限大，也不会影响第n?1行、第n行、第n+1行、第n+2行光电转换芯片4输出的电信号大小SIG，保证了图像传感器的输出稳定性和动态范围及灵敏度[0055] 图7为本发明实施例三提供的一种接触式图像传感器的结构示意图，如图7所示，在实施例一的基础上，所述数据处理单元5包括：[0056] 存储器51：用于存储所述光电转换芯片每次输出的电信号；[0057] 放大器52：用于对所述光电转换芯片输出的电信号进行放大；[0058] 处理中心53：用于接收并处理所述放大器放大后的电信号，并且向外输出图像信息；[0059] 显示器54：用于接收并显示处理中心输出的图像信息。[0060] 在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。[0061] 可以理解的是，上述方法、装置及系统中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。[0062] 所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。[0063] 在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其他设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定的编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。[0064] 在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。[0065] 所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。[0066] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

专利地区：山东

专利申请日期：2020-09-15

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN112073592B