图像读取装置及其图像传感芯片的制作方法

专利名称：图像读取装置及其图像传感芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像读取装置，更具体地说，本发明涉及一种用于以全色光学读取文件纸的接触型行图像扫描仪。本发明还涉及一种图像传感芯片，其可容易地安装在此种图像扫描仪中。
一般而言，全色行图像扫描仪包含一光源，用于用白光辐射文件纸张；多个红光接收元件，用于检测在文件纸上反射的白光的红光成份；多个绿光接收元件，用于检测被反射的白光的绿光成份；及多个兰光接收元件，用于检测所反射白光的蓝光成分。每个光接收元件都将所接收的光转换为相应的电信号。
所附的图20描述了全色行图像扫描仪中的光接收元件的典型结构。如其所示，多个红光接收元件80R、多个绿光接收元件80G及多个兰光接收元件80B以通常的单行形式规则设置。尤其是，组成的光接收元件以通常的行方式设置，从而每一组都包括一红光接收元件80R、一绿光接收元件80G及一兰光接收元件80B。对应于单一的象素或图形元素的三种不同光接收元件80R、80G、80B所组成的每一组都具有一主扫描方向尺寸S2及一第二扫描方向尺寸S3，而每一光接收元件都具有一主扫描方向尺寸S1。另外，光接收元件80R、80G、中80B中的每一个都被相应的彩色滤波片所覆盖，该滤波片允许白光的相关颜色成分选择通过。
由于三种光接收元件在同一时间检测白光的三种不同的颜色成分，如上所述的图像扫描仪能以高速全色读取图像。然而，已发现现有技术的图像扫描仪是具有如下的缺点。
首先，由于三种不同种类的光接收元件80R、80G、80B的每一组对应于单一的图像元素，主扫描方向尺寸S3需要设定得等于或小于单图像元素的主扫描方向尺寸。因此，每个接收元件的主扫描方向尺寸S1必须设定为小于单图像元素的主扫描方向尺寸的1／3。其结果，每个光接收元件的光接收面积不可避免的变小了，由此导致了很差的读取质量(即低的电输出)。这种问题在当为了提高读取的分辨率而将各接收元件80R、80G、80B间的间距设定得很小时会尤其明显。
第二，由于在每组(对应于单图像元素)中的三种不同种类的光接收元件80R、80G、80B在主扫描方向上位置偏离，这样当在同一组中的三个光接收元件读取文件纸的同一图像元素时会有颜色偏差。
第三个方面，由于每组中的三个光接收元件80R、80G、80B对不同的颜色有贡献，它们需要分别用不同的滤波片覆盖。因此，就有必要单独设置与光接收元件一样多的滤波片，其结果导致成本加大。
为消除上述问题，可提供三种不同的光源，用于向文件纸延时的发射红光、绿光和兰光。在此情况下，在单一行中的一种光接收元件被用来连续检测被反射的不同颜色的光成分。
然而，后面的解决方案同样存在问题，即由于需要延时地启动不同的光源，从而图像读取速度变低。另外，由于每个光接收元件(通常由光电晶体管提供)被连续用来检测不同的颜色，由于光电晶体管电荷的不完全放电，会产生两种或更多颜色的所不希望的混合。更具体的是，如图21中所示，组成每个光接收元件的光电晶体管即使在为了另一次光检测而放电后还保留了一定量的前面的电荷(用“电荷存留比”表示)，从而对两种不同颜色的连续检测会导致所不希望的颜色混合。
因此本发明的一个目的是提供一种图像读取装置，其中每个光接收元件的光接收面积可以最大化，从而提高读取图像的质量。
本发明的另一个目的是提供一种图像读取装置，其在不会引入读取质量降低的情况下以高速度读取文件纸。
本发明的进一步的目的是提供一种图像传感芯片，其能容易地安装在图像读取装置中。
本发明的再一个目的是提供一种图像传感芯片，其可以低成本生产。
根据本发明的第一个方面，其提供的图像读取装置包含一光源，用于用光辐射文件纸；设置在主扫描方向上的一行红光接收元件，用于检测在文件纸上被反射光的红光成分；设置在主扫描方向上的一行绿光接收元件，用于检测被反射光的绿光成分；及一行设置在主扫描方向上的兰光接收元件，用于检测被反射光的兰光成分；其中红光接收元件的行、绿光接收元件的行及兰光接收元件的行在与主扫描方向垂直的第二扫描方向上彼此相隔设置。
根据上述的结构，由于在主扫描方向上延伸的每一行光接收元件只对单一颜色起作用，每个光接收元件的宽度可被认为基本上等于每个象素(图形元素)的宽度。因此，每个光接收元件的光接收面积可被最大化以提供好的图像读取质量。这样的一个优点在当在主扫描方向上的光接收元件间的间距为了提高读取分辨率而被设置得很小时会尤其明显。
另外，三行光接收元件可以使得在同一时间在主扫描方向上无偏差地沿三个不同的主扫描线读取文件纸，且每个相同的主扫描线可由三行光接收元件连续读取。因此，图像读取装置能够高速地读取文件纸以提供全色的图像。
因此，与其中用每个光接收元件读取三个不同颜色的现有技术的图像读取装置相比，本发明的图像读取装置不会产生由于当从一种颜色移到另一种颜色时光电晶体管的余留电荷而产生的图像变差的情况。
根据最佳实施例，在每行中的光接收元件在主扫描方向上以第一间距设置，而红光接收元件的行、绿光接收元件的行及兰光接收元件的行，在第二扫描方向上以第二间距设置。第二间距为第一间距的整数倍。换句话说，第二间距可以等于或双倍于(或更多)第一间距。
最好地，绿光接收元件的行可以位于红光接收元件行与兰光接收元件行之间。这样的一种结构在图像读取装置还包含一用于聚焦在绿光接收元件的行的反射光的透镜列的情况下特别有益。
光源还可包括一诸如冷-阴极管的细长灯。
可替代地，光源也可包含多个每个产生不同颜色光的发光二极管。在此情况下，图像读取装置就最好包含用于在主扫描方向上从发光二极管传输光和用于向文件纸引导传输光的光导件。除了使用多个发光二极管外，也可用一个白光发光二极管。
最好地，图像读取装置还可包含用于调节每个光接收元件的输出的调节装置。
根据本发明的第二方面，还提供一种图像传感芯片，其包含一芯片基片；一行形成在芯片基片内并设置在第一方向上用于检测红光的红光接收元件；一行形成在芯片基片内并设置在第一方向上用于检测绿光的绿光接收元件，及一行形成在芯片基片内并设置在第一方向上用于检测兰光的兰光接收元件；其中红光接收元件的行、绿光接收元件的行及兰光接收元件的行，彼此在与第一方向垂直的第二方向上文替设置。
根据最佳实施例，图像传感芯片还包含通常覆盖红光接收元件行用于保证红光选择通过的红光滤波片；通常覆盖绿光接收元件用于保证绿光选择通过的绿光滤波片；及通常覆盖兰光接收元件用于保证兰光选择通过的兰光滤波片。
最好地，每个滤波片在长度和宽度上都比相应的光接收元件的行稍大。
每个滤波片可由相应的颜色的光敏树脂制成。
另外，每个滤波片还包含一相应的颜色薄膜。组成滤波片的薄膜可彼此重叠。在此情况下，红光滤波片薄膜具有与绿光接收元件的行和兰光接收元件的行对应的窗口，而绿光滤波片薄膜具有与红光接收元件的行及兰光接收元件的行对应的窗口。另外，兰光滤波片薄膜具有与红光接收元件的行和绿光接收元件的行对应的窗口。
最好地，每行的光接收元件被不透光部分围住。这样的不透光部分可以用没形成窗口的滤波片薄膜的重叠的部分提供。
最好地，每行中的光接收元件可在主扫描方向上以第一间距设置，而红光接收元件的行、绿光接收元件的行及兰光接收元件的行可在第二扫描方向上以第二间距设置。第二间距为第一间距的整数倍，换句话说，第二间距可等于或双倍于(或更多)第一间距。
最好地，绿光接收元件的行可设置在红光接收元件的行与兰光接收元件的行之间。这样的一种结构在当图像读取装置还包含一用于聚焦在绿光接收元件行处的反射光的透镜列的情况下尤为有益。
通过下面参考相应附图描述会对本发明的其它特征及优点有清楚的了解。
在附图中


图1为根据本发明第一实施例的图像读取装置的横截面图；图2为安装在同一图像读取装置中的电路板的平面图；图3为安装在将颜色滤波片移走了的同一图像读取装置中的图像传感芯片的放大平面图；图4为与图3类似但带有颜色滤波片的同一图像传感芯片的放大平面图；图5为图像传感芯片的电路图；图6为用于调节图像传感芯片的输出的电路结构示意图；图7a到7d为用图像读取装置读取文件纸的连续步骤的示意图；图8a到8d为描述由图7a到7d的图中所示的连续读取步骤所获得的图像信号的表；图9为用于制造图像传感芯片的硅晶片的平面示意图；图10为图9中划圈部分X的局部放大示意图；图11a到11c为制造红光滤波器的连续步骤的截面示意图；图12为用于执行图11b中步骤的掩膜的平面示意图；图13a到13c为制造绿光滤波片的连续步骤的截面示意图；图14a到14c为制造兰滤波片的连续步骤的截面示意图；图15为用于图像传感芯片的滤波片重叠透视图；图16为根据本发明第二实施例的图像读取装置的透视图；图17为图16的图像读取装置的截面示意图；图18为沿图17的线XVIII-XVIII的截面示意图；图19为安装在图16的图像读取装置中的电路板的平面示意图；图20为现有技术图像传感芯片的平面示意图；及图21为现有技术图像传感芯片的特性示意图。
下面将参考相应附图对本发明的最佳实施例进行描述。
图1为根据本发明第一实施例的图像读取装置的整体示意图。本实施例的图像读取装置为一接触型行图像扫描仪A，其主要包含外壳2、玻璃盖3、电路板4、冷-阴极管7、光反射架8、及透镜列9。
外壳2容纳上述的各种构件。外壳2可由诸如合成树脂构成。在所述实施例中，外壳2在一方向上加长并具有箱的结构。
玻璃盖3固定在外壳2上并从上靠近上部开口。虽然图1中未示出，相对于玻璃盖3面对面设置有压滚，而文件纸被保持在玻璃盖3与压滚之间。因此，当压滚被驱动而旋转时，文件纸与玻璃盖相接触地向前运行。文件纸可以一恒定间距逐步传送，或连续传送。
电路板4被从下靠近下部开口地固定到外壳2上。电路板4具有一上表面(相对于外壳2的内表面)，用于固定图像传感芯片5的列，及一控制IC芯片6，用于控制图像传感芯片的列。虽然图1中未示出，电路板4的上表面同样形成有布线图形，用于将控制IC芯片6与图像传感芯片5的列电连接并用于在成列的各个传感芯片间电连接。下面将对每个图像传感芯片5进行详细描述。
如图2中所示，电路板4在主扫描方向上加长，而图像传感芯片5的列在主描述方向上延伸。另外，正如在图2中看到的，电路板4提供有接头40用于与外部电路或单元建立连接。文件纸(未示出)在与主扫描方向垂直的第二扫描方向上传送。
回到图1，冷-阴极管7充当白光源并在主扫描方向上延伸用于均匀地在图像传感芯片5的列的基本整个长度上用白光辐射文件纸(未示出)。电路(未示出)包括在外壳2的内部适当位置设置的反相电路。如果需要或最好地，可用一个或更多的白发光二极管(LED)代替冷-阴极管7。
光反射架8支撑外壳2内的冷-阴极管7且以高的反射率向玻璃盖3反射白光。由于提供了光反射架8，由冷-阴极管7产生的白光集中到了玻璃盖3上的扫描位置D作为条纹或线在主扫描方向上延伸。
透镜列9包括装在支撑块91中并在主扫描方向上延伸的自聚焦透镜列90。透镜列9位于玻璃盖3与图像传感芯片5之间用于将在文件纸上反射的光聚焦到图像传感芯片5的列上，由此形成从文件纸上读出的非-倒像、非-放大的图像。如果最好地或者需要，透镜列9可以包括两个或更多的自聚焦透镜列用于沿两个或更多的线聚焦反射光。
如图3中所示，平面为长方形的每个图像传感芯片5包含多个在通过晶片工艺制成的硅基片50中的光接收元件1R、1G、1B的行NR、NG、NB，并在主扫描方向上延伸，而各个行包括不同类的同样数目和结构的光接收元件。尤其是根据所述的实施例，传感芯片包含红光接收元件1R的第一行NR、绿光接收元件1G的第二行NG、兰光接收元件1B的第三行NB，它们按上述的顺序设置在第二扫描方向上。因此，绿光接收元件1G的第二行NG夹在红光接收元件1R的第一行NR与兰光接收元件1B的第三行NB之间。
典型地，每个光接收元件1R、1G、1B都可包含一光电晶体管，其能根据所接收的光量提供用于产生电压的光电转换。通过用颜色滤波片来提供光电晶体管的颜色选择。因此，如图4中所示，红光接收元件1R的第一行NR通常由红滤波片10R盖住以保证红光的选择透过，而绿光接收元件1G的第二行NG通常用绿滤波片10G盖住以保证绿光的选择透过。类似地，兰光接收元件的第三行NB通常用兰滤波片盖住以保证兰光的选择透过。可由彩色光敏树脂或薄膜制成的每个颜色滤波片10R、10G、10B在长度及宽度上都稍大于光接收元件的相应行。
回到图3，在每个图像传感芯片5中的光接收元件1R、1G、1B的每一行NR、NG、NB都是可包括96个光接收元件，而在主扫描方向上的光接收元件的间距P1可被设定为125μm用于以8点／mm的读取分辨率读取文件纸(未示出)。另外，在第二扫描方向上的光接收元件间的间距P2可被设定为主扫描方向间距P1的整数倍。在所述实施例中P2=P1。
如图2中所示，每个图像传感芯片5都固定到电路板4上，使其纵轴在主扫描方向上延伸。因此，每个图像传感芯片5的光接收元件1R、1G、1B的每一行NR、NG、NB相对于第二扫描方向与任何其它图像传感芯片的光接收元件的相应行对齐。为使各图像传感芯片5准确地定位在电路板4上，每个图像传感芯片5可形成有位置参考标记(未示出)。
可根据由扫描仪A(图1)读出的文件纸的(未示出)的宽度来选择将要固定到电路板4上的图像传感芯片5的数目。例如，如果以8点／mm的分辨率读DINA4-尺寸的文件纸，在电路板4上就需固定每行(对于每种颜色)18个图像传感芯片，而每个芯片具有96个光接收元件。
如图5中所示，为了进行操作，每个图像传感芯片5具有光电转换电路，光电转换电路包含有移位寄存器21、芯片选择器22、一组红光电晶体管PTR1-PTR96(组成红光接收元件1R)、一组绿光电晶体管PTG1-PTG96(组成绿光接收元件1G)、一组兰光光电晶体管PTB1-PTB96(组成兰光接收元件1B)、一组第一红光场效应晶体管FETR1-FETR96、一组第一绿光场效应晶体管FETG1-FETG96、一组第一兰光场效应晶体管FETB1-FETB96、一个第二红光场效应晶体管FETR201、一个第二绿光场效应晶体管FETG201、一个第二兰光场效应晶体管FETB201、一个第三红光场效应晶体管FETR211、一个第三绿光场效应晶体管FETG211、一个第三兰光场效应晶体管FETB211、一个红光工作放大器OPR1、一个绿光工作放大器OPG1、一个兰光工作放大器OPB1、一组三个红光电阻RR1-RR3、一组三个绿光电阻RG1-RG3、一组三个兰光电阻RB1-RB3、及十一个接头SI、CLK、GND、AOR1、AOR2、SO、AOG1、AOG2、AOB1、AOB2、VDD。每个第一场效应晶体管GETR1-FERR96、FETG1-FETG96、FETB1-FETB96，第二场效应晶体管FETR201、FETG201、FETB201及第三场效应晶体管FETR211、FETG211、FETB211都可为MOD(金属氧化物半导体)场效应晶体管。
所选出的接头SI、CLK、GND、AOR1、AOR2、SO、AOG1、AOG2、AOB1、AOB2、VDD通过连接器40与外部电路(未画出)相连(参见图2)。接头SI接收串联信号。接头CLK被馈送诸如8MHz的时钟信号。接头GTND用于接地。接头AOR1输出相应所接收红光量的非一放大的模拟图像信号，而接头AOR2输出一放大的红图像信号。接头AOG1输出相应接收的绿光量的非放大模拟图像信号，而接头AOG2输出放大的绿色图像信号。接头AOB1输出相应接收的兰光量的非放大模拟图像信号，而接头AOB2输出放大的兰图像信号。接头SO输出串行输出信号。接头VDD提供有5V的逻辑电压。
由图像扫描仪A(图1)在列中(在所述实施例中由18个图像传感芯片构成)从一个图像传感芯片5到另一个串行或连续地进行图像读取。尤其是，例如，串行图像读取从图2的列中的左端图像传感芯片5(第一图像传感芯片)开始并在右端图像传感芯片(最后一个图像传感芯片)终止。通过下面的方式执行每个图像传感芯片5中的图像读取过程。
在诸如8MHz的时钟信号输入到接头CLK时，串行输入信号提供给接头SI。由此提供的串行输入信号被输入到芯片选择器22的设定端。其结果，芯片选择器22从选择输出端与时钟信号同步地输出高电平选择信号。通过将时钟信号反相得到的高电平选择信号然后被输入到第二场效应晶体管FETR201、FETG201、FETB201的各栅极，由此使这些晶体管打开而时钟信号被保持在低电平。
另一方面，串行输入信号同样与时钟信号同步地被提供给移位寄存器21的串行输入端，而所述时钟信号被输入到移位寄存器21的时钟端。当串行输入信号与时钟信号的下降同步地输入到移位寄存器的第一位时，第一位变导通并将高电平信号馈送到第一场效应晶体管FETR1、FETG1、FETB1(对应于移位寄存器21的第一位)的各个栅极，由此使三个晶体管导通。此时，由于时钟信号处于低电平，接收无反相的时钟信号的各第三场效晶体管FETR211、FETG211、FETB211被保持截止。其结果，由于在各光电晶体管PTR1、PTG1、PTB1处所累积的电荷，电流通过各个电阻PR3、PG3、PB3并通过相关的第一场效应晶体管FETR1、FETG1、FETB1放电。各电阻PR3、PG3、PB3的电压被输入到各工作放大器OPR1、OPG1、OPB1的非反相端，并通过由电阻PR1、PG1、PB1之一与电阻PR2、PG2、PB2之一之间的电阻比所确定的增益系数进行放大。由此获得的放大的电压从各接头AOR2、AOG2、AOB2通过各第二场效应晶体管FETR201、FETG201、FETB201输出，所述场效应晶体管被保持导通而时钟信号被保持在低电平，同时，选择信号被保持在高电压。同时，各电阻PR3、PG3、PB3的非增益电压被从各接头AOR1、AOG1、AOB1输出。
相反地，当时钟信号从低电平上升到高电压时，各第二场效应晶体管FETR201、FETG201、FETB201截止，而各第三场效应晶体管FETR211、FETG211、FETB211导通。其结果，从各接头AOR2、AOG2、AOB2无输出，而各光电晶体管PTR1、PTG1、PTB1的所余电荷通过各第一场效应晶体管FETR1、FETG1、FETB1及各第三场效应晶体管FETR211、FETG211、FETB211放电。当时钟信号从高电平向低电平再次下降时，先前被保持在移位寄存器21的第一位的串联输入信号被移位到第二位以导通与第二位对应的各第一场效应晶体管FETR2、FETG2、FETB2。而各第二场效应晶体管FETR201、FETG201、FETB201导通。其结果，各第二位光电晶体管PTR2、PTG2、PTB2的电荷通过相关的第一场效应晶体管FETR2、FETG2、FETB2放电，由此产生各电阻PR3、PG3、PB3的两端电压。由此产生的电压被从各接头AOR1、AOG1、AOB1无增益地输出及从各接头AOR2、AOG2、AOB2在各放大器OPR1、OPG1、OPB1放大后输出。
通过重复上述步骤，同一图像传感芯片5(第一图像传感芯片)的用于各种颜色(红、绿及兰)的其它光电晶体管PTR3-PTR96、PTG3-PTG96、PTB3-PTB96可被连续扫描用于从各接头AOR1、AOG1、AOB1输出非增益的图像信号，而同时从各接头AOR2、AOG2、AOB2输出放大的图像信号。当串行输入信号被在相关的时钟信号的下降处从移位寄存器21的最后位输出时，串行输入信号被输入到芯片选择器22的清除端而同时被作为串行输出信号从接头SO取出。其结果，第一图像传感芯片5的芯片选择器22将选择信号保持在低电平。
来自第一图像传感芯片5(图2中的左端图像传感芯片)的接头SO的串行输出信号被作为串行输入信号输入到下一个图像传感芯片5(第二图像传感芯片)的接头SI。这使得第二图像传感芯片5与第一图像传感芯片以相同方式工作。
第三及任何随后的图像传感芯片5都与第一和第二图像传感芯片以相同的方式连续工作。
如图6中所示，从接头AOR1、AOG1、AOB1、AOR2、AOG2、AOB2输出的非增益图像信号及增益的图像信号通过六个每个都包括各可变电阻器VR1-VR6的不同的线路SL1-SL6单独传输。这样的一种结构使得其可以通过单独调节可变电阻器VR1-VR6使各图像信号的输出电平相等。在电路板4上还可设置传输线路SL1-SL6以及可变电阻器VR1-VR6。
控制IC芯片6(参见图1及2)可以安装各种处理电路用于处理从各图像传感芯片5获得的图像信号。例如，处理电路包括放大电路，其用于在将从各输出接头AOR1、AOG1、AOB1、AOR2、AOG2、AOB2传输的图像信号通过连接器40馈送到没有描述的外部电路之前对它们进行分别放大。另外，控制IC芯片6还可配备有光探测器，用于检测从冷-阴极管7通过光通路12接收的光的亮度(参见图1)，并用控制放大电路来根据亮度检测调节增益系数。因为冷-阴极管7的光亮度在起始时相对较低并在达到稳定状态前随时间增大，从而提供光探测器是很有益的。
下面，参考图7a-7d及8a-8d来描述使用接触型行图像扫描仪A来进行图像读取的实例。在图8a-8d中，黑点表示已经完成的扫描步骤。
首先，如图7a中所示，文件纸K在玻璃盖3上向前移动，而冷-阴极管7(图1)被接通以产生用于辐射文件纸K的白光。在文件纸K上反射的白光被透镜列9收集用于聚焦到图像传感芯片5的列上(图1及2)，由此形成在光接收元件1R、1G、1B的各行NR、NG、NB处的非反相、非放大图像。在文件纸K前进到红光接收元件1R行读取文件纸长的第一扫描行L1而绿光接收元件1G行及兰光接收元件1B行分别如图8a中所示读取第二扫描行L2及第三扫描行L3时产生第一图像读取。读取线L1、L2、L3(包括任何随后的读取线)间的间隔等于光接收元件的行NR、NG、NB间的间距P2(在所述实施例中为125μm，图3)。
如图7b中所示，为了进行第二图像读取，文件纸K前进125μm。尤其是，红光接收元件1R的行读取文件纸K的第二扫描行L2，而绿光接收元件1G的行及兰光接收元件1B的行分别读取第三扫描行L3及第四扫描行L4，如图8b中所示。
如图7c中所示，为进行第三图像读取，文件纸K还前进125μm。尤其是，红光接收元件1R的行读取文件纸K的第三扫描行L3而绿光接收元件1G的行及兰光接收元件1B的行分别如图8c中所示读取第四扫描行L4及第五扫描行L5。
如图7d中所示，为了进行第四图像读取文件纸K还向前移125μm。尤其是，红光接收元件1R的行读取文件纸K的第四扫描行L4而绿光接收元件1G的行及兰光接收元件1B的行分别如图8d中所示读取第五扫描行L5及第六扫描行L6。
通过重复上述步骤继续进行图像读取直到完全读完文件纸K。
从图8c中可以看出，第三扫描行L3及文件纸K的任何后面的扫描行被红、绿及兰光接收元件1R、1G、1B的各行NR、NG、NB同样地进行读取。从第三扫描行L3及其后的图像读取是有效的，由此可进行全色的图像读取，即使红、绿及兰光接收元件1R、1G、1B的各行NR、NG、NB彼此在第二扫描方向上有位置偏差也无妨。
根据所述实施例，文件纸K以125μm的恒定间距向前移动，该间距等于光接收元件1R、1G、1B的各行NR、NG、NB间的结构间距P2(图3)。另外，主扫描同样以125μm的间距进行。因此，在主扫描方向上的读取分辨率与第二扫描方向上的相同从而提供好的读取质量。
需要明确的是，在主扫描方向和在第二扫描方向上的读取分辨率可以相等，只要P2为P1的整数倍即可。例如，如果P2为P1的2倍，文件纸K以等于P1的恒定间距前进而同时使光接收元件1R、1G、1B的各行NR、NG、NB在同一间距读取文件纸K。
在所述实施例中，每组的三个在第二扫描方向上对齐的用于各种颜色的光接收元件1R、1G、1B提供一个象素或图像元素，因此，只要主扫描间距P1允许，可以尽量增大每个光接收元件的宽度Sa(参见图3)。另外，每个光接收元件的长度Sb(同样参见图3)也可在实际可能的情况下增大。其结果，每个光接收元件的光接收面积可为最大以提供高输出，从而所检测的图像不会受到干扰光进入的负面影响。
另外，由于每个象素的三个光接收元件1R、1G、1B在主扫描方向上彼此间位置不会偏离，因此，每组三个光接收元件1R、1G、1B可在主扫描方向上无颜色偏差地在同一位置读取文件纸K。
进一步地，在所述实施例中，绿光接收元件1G的行NG位于红光接收元件1R的行与兰光接收元件1B的行之间，而透镜列9将从文件纸K反射的光聚焦到绿光接收元件1G的行NG。由于由绿光接收元件1G的行NG读取的绿颜色图像对读取图像的打印输出有很大影响，光接收元件1R、1G、1B的这样一种结构对于实现读取图像的高可靠性打印输出产品是很有益的。
下面参考图9-10、11a-11c、12、13a-13c及14a-14c对制备每个图像传感芯片的方法进行描述。
首先，如图9和10中所示，以公知的方法加工硅晶片20，使其具有内置的光接收元件(光电晶体管)1R、1G、1B多个行NR、NG、NB。当随后沿竖直及水平分割线21切割时硅晶片20提供多个图像传感芯片5。在后面提供一单元图像传感芯片5的晶片20的每个长方形区域包括三行光接收元件1R、1G、1B的行NR、NG、NB。
然后，如图9及10中所示，在硅晶片20上形成彩色的滤波片10R、10G、10B来完全覆盖光接收元件1R、1G、1B的每一行NR、NG、NB。此时所形成的滤波片应不横过或穿过分割线21，这是因为否则的话当硅晶片20在后面用金刚石刀片切割时会切掉或损坏滤波片。
图11a-11c示出了制造红滤波片10R的例子。
首先，如图11a中所示，红树脂覆层100R通过在清洁晶片后将红色的光敏树脂均匀提供到硅晶片20上来形成。通过用有机溶剂将肉桂酸聚乙烯稀释到一适宜的粘度并加入红色试剂来制备红色光敏树脂。可通过公知的旋涂工艺将光敏树脂加工到晶片20上。这样获得的红树脂覆层100R被在120℃下预烘用于干燥(即预处理)。
然后，如图11b中所示，具有与红光接收元件1R的每行NR相对应的窗口104R的掩膜101R被设置在红树脂覆层100R上，而对与红光接收元件1R的每行NR对应的覆层100R的部分进行紫外辐射用于通过聚合反应加硬。掩膜101R包括玻璃片102R及施加到玻璃片102R上的不透光金属膜103R。如图12中所示，金属膜103R的窗口104R，在红光接收元件的每两个相邻的行间的位置变得不连续，从而红滤波片10R不会越过分割线21。
然后，如图11c中所示，在去除掩膜100R后，通过用适宜的腐蚀溶液(显像剂)溶解去除红树脂覆层100R的未变硬部分。最后，在漂洗后，对红树脂覆层100R的所余部分进行用于最后硬化的后烘干。其结果，在红光接收元件1R的每一行NR形成红滤波片10R。
图13a-13c描述了制造绿滤波片10G的例子。
首先，如图13a中所示，在清洗后，通过将绿色光敏树脂均匀加到红滤波片10R上的硅晶片20上形成绿树脂覆层100G。通过用有机溶剂将肉桂酸聚乙烯稀释到一适宜的粘度并加入绿色试剂来制备红色光敏树脂。用公知的旋涂工艺将光敏树脂加到晶片20上。这样获得的绿树脂覆层100G在120℃下进行预烘干用于干燥。
然后，如图13b中所示，具有与绿光接收元件1G的每行NG相对应的窗口104G的掩膜101G被设置在绿树脂覆层100G上，而与绿光接收元件1G的每行NG对应的覆层100G的部分被进行紫外辐射用于通过聚合反应硬化。掩膜101G包括玻璃片102G及施加到玻璃片102G上的不透光金属膜103G。
然后，如图13c中所示，在去除掩膜100G后，通过用适宜的腐蚀溶液(显像剂)溶解去除绿树脂覆层100G的未变硬部分。最后，在漂洗后，对红树脂覆层100G的乘余部分进行烘干用于最后的硬化。其结果，在绿光接收元件1G的每一行NG形成绿滤波片10G。
图14a-14c描述了制造兰滤波片10B的实例子。
首先，如图14a所示，在清洗后，通过均匀地将兰色光敏树脂施加到红滤波片10R与绿滤波片10G上的硅晶片20上形成兰树脂覆层100B。通过用有机溶剂将肉桂酸聚乙烯稀释到一适宜的粘度并加入兰色试剂来制备兰色光敏树脂。用公知的旋涂工艺将光敏树脂制备到晶片20上。对这样获得的兰树脂覆层100B在120℃下预烘用于干燥。
然后，如图14b中所示，具有与兰光接收元件1B的每行NB相对应关系的窗口104B的掩膜101B被设置在兰树脂覆层100B上，而与兰光接收元件1B的每行NB对应的覆层100B的部分进行紫外辐射用于通过聚合反应硬化。掩膜101B包括玻璃片102B及施加到玻璃片102B上的不透光金属膜103B。
然后，如图14c中所示，在去除掩膜100B后，通过用适宜的腐蚀溶液(显像剂)溶解去除兰树脂覆层100B的未变硬部分。最后，在漂洗后，对兰树脂覆层100B的所余部分进行用于最后硬化的后烘干。其结果，在兰光接收元件1B的每一行NB形成兰滤波片10B。
返加到图9和10，在形成三种滤波片10R、10G、10B后沿分割线21切割硅晶片20，从而提供多个图像传感芯片5。可用金刚石刀或激光束进行切割。
根据所述实施例，光接收元件1R、1G、1B的每一行NR、NG、NB通常用相应的彩色滤波片10R、10G、10B覆盖。因此，与图20的现有技术相比，无需用单独的滤波片盖住每个单个的光接收元件，从而生产工艺可大大简化了。另外，由于每个滤波片10R、10G、10B为相对较长的条形，与图20的在其中每个单独的光接收元件是由相应尺寸的局部滤波片覆盖的现有技术相比不会被切下。进一步地，由于每个条形滤波片10R、10G、10B的尺寸稍大于光接收元件1R、1G、1B的相应行NR、NG、NB，从而光的非滤波成分不会被作为干扰由图像传感芯片5检测到。
图15为描绘了用于每个图像传感芯片5中的滤波片重叠的实例。尤其是，滤波片叠层包含一红滤波膜10R’、绿滤波膜10G’及兰滤波膜10B’。红滤波膜10R’在与绿光接收元件1G的行NG和兰光接收元件1B的行NB对应的各自位置处具有两个窗口105G’、105B’，其中绿滤波膜10G’在与红光接收元件1R的行NR和兰光接收元件1B的行NB对应的各自位置处具有两个窗口106R’、106B’。类似地，兰滤波膜10B’在与红光接收元件1R的行NR和绿光接收元件1G的行NG对应的各自位置处具有两个窗口107R’、107G’。
各个滤波膜10R’、10G’、10B’可以任意顺序重叠在硅基片50上。如在图15的实例中，兰滤波膜10B’首先设置在硅基片50上，而绿滤波膜10G’然后叠在兰滤波膜10B’上，然后红滤滤膜10R’叠在绿滤波膜10G’上。各个滤波膜10R’、10G’、10B’可事先彼此重叠，而所形成的叠层随后可固定到硅基片50上。
通过使用滤波片叠层，红滤波膜10R’保证红光的选择通过，而绿滤波膜10G’保证绿光的选择通过。类似地，兰滤波膜10B’允许兰光的选择通过。因此，由于在各相应位置所提供的各个窗口105B’、105G’、106B’、106R’、107G’、107R’，从而光接收元件1R、1G、1B的每行NR、NG、NB都可接收相关颜色的光。
另一方面，在未提供窗口的滤波叠层的部分可充当作为黑滤波片，其不允许光通过。因此，围绕光接收元件1R、1G、1B的每行NR、NG、NB的滤波叠层的部分可充当光遮断器，其防止干扰光的进入，从而为防止干扰的进入无需再单独提供装置。
图16-19示出了根据本发明第二实施例的另一图像读取装置的整体示意图。本实施例的图像读取装置同样为接触型行图像扫描仪A’，其主要包含一外壳2’、一玻璃盖3’、一电路板4’、一光源7’、一光导8’、及一透镜列9’。
外壳2’容纳上述的各个构件。壳2’可由诸如合成树脂构成。壳2’在一个方向上加长并且有一个箱体结构。
玻璃盖3’从上靠近上部开口固定在外壳2’之上。
电路板4’从下靠近下部开口固定到外壳2’上。可通过一对固定件25与外壳2’的横向突块26相绞合将电路板4’固定到外壳2’上。
电路板4’具有一上表面(相对于外壳2’的内表面)，用于固定图像传感芯片5’的列，及一用于控制图像传感芯片的列的控制IC芯片6’。在第二实施例中，电路板4’同样用于固定光源7’。虽然未示出，电路板4’的上表面同样形成有用于控制IC芯片6’、图像传感芯片5’的列及用于光源7’的布线图形。
如图19中所示，电路板4’在主扫描方向上伸长，而图像传感芯片5’的列在主扫描方向上延伸。另外，同样如图19中所示，电路板4’提供有用于与外部电路或单元(未示出)进行连接的连接器40’。
根据第二实施例，固定在电路板4’中心的光源7’包含三个不同的光发生器7R’、7G’、7B’。更具体地，光源7’包括一红发光二极管7R’、一绿的发光二极管7G’及一兰的发光二极管7B’。可替代地，光源7’可包含一单个的白光发生器。
光导8’用于从外壳2’的光源7’纵向传送光，同时将光引向玻璃盖3’。光导8’包含光传送器8a’、第一反射器8b’及第二反射器8c’。光传送器8a’可由诸如聚丙烯树脂的透明树脂(如有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯))构成。第一和第二反射器8b’、8c’的每一个可由白树脂构成，该白树脂是通过将白色试剂加入树脂溶液中制成。
光传送器8a’为一细长杆并具有一中心的V-凹陷35’。另外，光传送器8a’具有一入射底面中心表面33’、一对顶部出口表面34’及一对不规则的反射底翼表面36’。入射底表面33’正好在光源7’的上面并恰在V-凹陷35’的下面，用于保证光源7’所产生的光进入。不规则的反射底翼表面36’用于在光传送器8a’中纵向传送入射光。而顶部出口表面34’保证传送光在光传送器8a’的整个长度上的均匀传出。
光传送器8a’通过紧密接触夹在第一反射器8b’与第二反射器8c’之间。两个反射器8b’、8c’的每一个将传送光的泄漏部分反射回光传送器8a’，从而提高光传输效率。
透镜列9’及图像传感芯片5’的每一个都基本与第一实施例中的一样。因此，对其细节不再描述。
另外，第二实施例的图像扫描仪A’的操作方式大致与第一实施例相同。
上面已对本发明的最佳实施例进行了描述，很明显其可作多种变化。例如，本发明不仅适用于接触型行图像扫描仪而且适用于平板型图像扫描仪，其中图像扫描仪的头相对于静止文件纸移动。这样的变化都不脱离本发明的实质及范围，且所有这些变化对本领域技术人员来说是很明显的，其都包含在所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种图像读取装置，包含一用于用光辐射文件纸的光源；设置在主扫描方向上用于检测在文件纸上反射的光的红光成份的一行红光接收元件；设置在主扫描方向上用于检测在文件纸上反射的光的绿光成份的一行绿光接收元件；及设置在主扫描方向上用于检测在文件纸上反射的光的兰光成份的一行兰光接收元件；其特征在于红光接收元件的行、绿光接收元件的行及兰光接收元件的行在与主扫描方向垂直的第二扫描方向上彼此相隔设置。
2.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于在每行中的光接收元件以第一间距设置在主扫描方向上，红光接收元件的行、绿光接收元件的行及兰光接收元件的行以第二间距设置在第二扫描方向上，第二间距为第一间距的整数倍。
3.根据权利要求2所述的图像读取装置，其特征在于第二间距等于第一间距。
4.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于绿光接收元件的行位于红光接收元件的行与兰光接收元件的行之间。
5.根据权利要求4所述的图像读取装置，其特征在于还包括一透镜列，用于将反射光聚焦在绿光接收元件的行上。
6.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于光源包含一细长灯。
7.根据权利要求6所述的图像读取装置，其特征在于所述细长灯为一冷一阴极管。
8.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于光源包含多个发光二极管，每个产生不同颜色的光。
9.根据权利要求8所述的图像读取装置，其特征在于还包含一光导，用于在主扫描方向上从发光二极管传送光及用于将传送光导向文件纸。
10.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于还包含一用于调节每个光接收元件输出的调节装置。
11.一种图像传感芯片，包含一芯片基片；形成在芯片基片内并设置在第一方向用于检测红光的一行红光接收元件；形成在芯片基片内并设置在第一方向用于检测绿光的一行绿光接收元件；形成在芯片基片内并设置在第一方向用于检测兰光的一行兰光接收元件；其特征在于红光接收元件的行、绿光接收元件的行及兰光接收元件的行在与第一方向垂直的第二方向上彼此相隔设置。
12.根据权利要求11所述的图像传感芯片，其特征在于还包含通常盖住红光接收元件行用于允许红光选择通过的红滤波片；通常盖住绿光接收元件行用于允许绿光选择通过的绿滤波片；通常盖住兰光接收元件行用于允许兰光选择通过的兰滤波片；
13.根据权利要求12所述的图像传感芯片，其特征在于每个滤波片的长度及宽度略大于光接收元件的相应行。
14.根据权利要求12所述的图像传感芯片，其特征在于每个滤波片由相应的颜色光敏树脂制成。
15.根据权利要求12所述的图像传感芯片，其特征在于每个滤波片包含一相应的彩色膜。
16.根据权利要求15所述的图像传感芯片，其特征在于组成滤波片的膜是重叠的，红滤波膜具有与绿光接收元件的行及兰光接收元件的行对应的窗口，绿滤波膜具有与红光接收元件的行及兰光接收元件的行对应的窗口，兰滤波膜具有与红光接收元件的行及绿光接收元件的行对应的窗口。
17.根据权利要求12所述的图像传感芯片，其特征在于每行的光接收元件被不透光部分包围。
18.根据权利要求11所述的图像读取装置，其特征在于每行中的光接收元件以第一间距设在第一方向上，红光接收元件的行、绿光接收元件的行及兰光接收元件的行以第二间距设在第二方向上，第二间距为第一间距的整数倍。
19.根据权利要求18所述的图像传感芯片，其特征在于第二间距等于第一间距。
20.根据权利要求11所述的图像传感芯片，其特征在于绿光接收元件的行位于红光接收元件的行与兰光接收元件的行之间。
全文摘要
一种图像读取装置,包括一用光辐射文件纸的光源,一行设置在主扫描方向上用于检测反射光红光成分的红光接收元件,一行设置在主扫描方向用于检测反射光绿光成分的绿光接收元件,一行设置在主扫描方向用于检测反射光蓝光成分的蓝光接收元件。红光接收元件的行、绿光接收元件的行、蓝光接收元件的行在与主扫描方向垂直的第二扫描方向上彼此相隔设置。
文档编号H04N1/48GK1205487SQ98103020
公开日1999年1月20日 申请日期1998年7月15日 优先权日1997年7月15日
发明者藤本久义, 大西弘朗, 高仓敏彦, 今村典广 申请人:罗姆股份有限公司