[发明专利]电荷耦合器件影像感测装置的电荷移转方法

说明书

本发明有关于一种影像感测装置，特别是电荷耦合器件影像感测装置的电荷移转方法。

由于使用电荷耦合器件(CCD)可以得到密度极高的移位暂存器或是顺序记忆器，故CCD被广泛地应用在影像处理系统和数字信号处理系统中。例如，在扫描器、数字相机、传真机、影印机…等电子装置中，均必须使用到CCD影像感测装置。

传统扫描器或是使用CIS的扫描器中，其影像感测处理部分均会使用到CCD影像感测装置。图1为概要显示CCD影像感测装置的示意图。一般CCD影像感测装置，至少包括：一列(row)影像感应单元(P₁～P_n)，用以感测光线强度而产生对应的电荷；一CCD模拟移位暂存器，具有数个暂存单元(SH₁～SH_n)，用以并列接收、贮存上述感应电荷；以及，一输出放大器(OP)，用以将电荷转换为对应的电压位准Vim；其中，CCD模拟移位暂存器藉由时脉信号φ1、φ2的控制，而依序将各暂存单元中所存的电荷串列输出给上述输出放大器(OP)。

图2为概要显示图1中CCD模拟移位暂存器的电荷移转状况的示意图，以及时脉信号φ1、φ2的波形示意图。CCD暂存器如图2(a)所示，为图示简单起见，仅显示含有5片栅极电极(E₁～E₅)的情形，另外，假设临界电压(threshold voltage)为0。

当t＝t1时，φ1＝0而φ2＝V，所以电极E₁下方没有阻挡层(barrier)，但在电极E₂下方形成阶梯形阻挡层，如图2(b)所示。假定电极E₂和E₄下方存了代表逻辑1的电荷(以虚线表示)。当t＝t2时，φ1＝φ2＝V/2，此时每个电极(E₁～E₅)下方的位能轮廓都具有相同的形状，如图2(c)所示。轮廓图上的箭头表示当时间从t1向t2向t3增加时，单数电极下方的电位升高，而双数电极下方的电位下降；所以，在t＝t3时，即出现如图2(d)所示的电位轮廓。因此，存在E₂和E₄电极右半边下方的电荷就被移转至位能低处，而分别转移至E₃和E₅电极的位置。最后，当t＝t4时，φ1＝V而φ2＝0，结果即如图2(e)所示的位能轮廓。由t1到t4这一期间，电荷向右移动一个电极；同理，t5到t6和当t7到t8期间，亦会有电荷向右移动一个电极的情形产生。

目前扫描器一般的解析度规格大多为600dpi(dot/inch)或更高，以便扫描较精细的图形；然而，对于例如文字等的图形，其实解析度或许仅需300dpi即足够。以600dpi的扫描器而言，被扫描物上每1英寸长范围的影像，经由CCD影像感测装置中的影像感应单元转换为感应电荷之后，即分别贮存于CCD模拟移位暂存器中600个暂存单元内；然而，如果所需的解析度只要300dpi，即扫描器仍需将600个暂存单元内的电荷一一予以输出，如此造成处理时间的浪费。

以上述600dpi的扫描器为例，在解析度需求为300dpi时，若能够配合调制图2所示的位能阶的分布情形，而将600个暂存单元内的电荷，每相邻两个电荷先予以合并，则扫描器仅需将各暂存单元内合并后的300个合成电荷予以输出，即可重建出300dpi解析度的影像，如此便能够加快处理速度。另外，使用上述方法之后，用以重建300dpi解析度影像的合成电荷由两个暂存单元内的电荷合并而得，故可将原始影像曝光时间予以减半，也有助于影像处理速度加快。

本发明的目的在于提供一种CCD影像感测装置的电荷移转方法，藉由控制CCD影像感测装置中CCD移位暂存器所贮存电荷的移转方式，而达到将CCD移位暂存器中数个相邻暂存单元内的电荷予以合并，再串列输出。

为达到上述目的，本发明采取如下措施：

本发明的电荷耦合器件影像感测装置的电荷移转方法，其特征在于，包括以下步骤：

影像装置中的至少二个影像感测单元，感应光线的强度而分别产生对应大小的电荷；

感应电荷并列输入至CCD模拟移位暂存器内，CCD模拟移位暂存器包括数个暂存单元，分别贮存上述感应电荷；

将所有暂存单元区分成至少二组电荷合并部，每一组电荷合并部均包括一特定数目的暂存单元；

分别将每一组电荷合并部中各暂存单元贮存的所有感应电荷予以合并，所得到的各合成电荷，分别贮存至上述每一组电荷合并部中最接近CCD暂存器输出端的暂存单元内；