CN102183839A - 一种箱式文档拍摄仪的光学系统整体设计方法及该光学系统整体设计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种箱式文档拍摄仪的光学系统整体设计方法，其包括以下步骤：(1)制备一箱体，于箱体内设置一背光照明系统，为箱式文档拍摄仪的拍摄模块提供漫射面光源，从而能够给待拍摄文档提供足够亮度的光线，在待拍摄文档的表面形成亮度均匀的照射效果，提升拍摄效果；(2)制备两透明面板，两透明面板以一定夹角搭接或拼接在箱体的顶部；(3)于漫射面光源的下表面设置两个拍摄模块，将漫射面光源上对应拍摄模块视场角处镂空，两拍摄模块分别对应一透明面板，拍摄模块光轴与对应的透明面板相垂直；(4)漫射面光源的发光面为上表面，发光面朝向透明面板以照亮放置于透明面板上的待拍摄文档。还公开了一种光学系统整体设计。
Description
技术领域
本发明涉及拍摄仪，特别涉及一种箱式文档拍摄仪的光学系统整体设计方法和一种采用该设计方法制得的光学系统整体设计，该光学系统整体设计采用漫射面光源作为数字化拍摄模块的光源，有效解决传统光源对数字化拍摄模块正常产生干扰的问题。
背景技术
现有技术中，通过数字化加工的方式把纸质文件、档案、图书、资料等众多静态信息输入到计算机中，使之成为计算机可以处理、传输、利用的数字信息是当前信息化建设的一项热门工作。目前社会上有海量的印刷在纸张上的静态信息资源需要通过数字化加工的方式输入计算机系统。各级档案馆、图书馆、资料室等不同程度的有数字化加工的需求，然而，这种数字化加工量巨大，不仅需要较大的资金投入，还需要大量的专业的数字化加工设备；办公自动化等各个信息管理系统运行都需要把来自系统外部纸张上的静态信息，通过数字化加工的方式快速输入到本系统中，此类日常数字化加工的特点是批量小、批次多、加工点多，这类数字化要求操作简单、快捷，加工设备投入少。且随着信息化程度的提高，社会在对输入快捷，操作简便，加工质量高，价格低的输入设备的需求逐步上升。目前承担数字化加工的设备主要是扫描仪，但因扫描仪其加工工艺的特点，一般都必须拆解文件、档案、图书、资料的装订后，才能进行扫描加工。这种拆解加工的方式难免对原件造成损坏，而一些珍贵的档案、图书等不允许拆解，用扫描仪进行数字化加工则效率很低。箱式文档拍摄仪是一种完全可以胜任日常的数字化加工工作，可以满足快捷、简便、质量高、价格低等要求的新型设备。箱式文档拍摄仪的突出特点是具有无需拆解进行数字化加工的能力，只要文字不被装订到装订线内，则可以进行数字化加工，且加工效率不受影响。箱式文档拍摄仪以高速拍照方式进行数字化加工方式，决定了其具有可以无需拆解装订直接进行数字化加工的特性，可以做到每分钟拍照10～20页，达到普通高速扫描仪的加工速度。因其性能具有扫描仪不具备的可以直接进行数字化加工的特性，应用范围可以比扫描仪更广、更宽；加工速度可以达到普通高速扫描仪的速度，应用范围可以替代扫描仪的市场，具有很好的应用前景。
在目前市面上的箱式文档拍摄仪中，数字化拍摄模块光轴垂直于对应的高透明面板表面。但无论箱式文档拍摄仪使用何种照明方式作为数字化拍摄模块的光源，都存在透明面板表面光源强反射干扰数字化拍摄模块正常工作的问题，这一问题在双摄像模块/面板的系统中尤其严重。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种箱式文档拍摄仪的光学系统整体设计方法和一种通过实施该设计方法所制得的光学系统整体设计，通过本发明的实施，将光源移出拍摄图像区域，具体来说可以通过将光源置于透明面板侧面、增大光源到透明面板边缘的投影距离并且降低光源到透明面板的垂直距离(即降低光源倾角)来实现。本发明可以有效解决光源强反射对数字化摄像模块的干扰问题，同时可以提高文档照明的亮度和均匀性，另外，还可以在很大程度上缩小拍摄仪箱体体积。
通过结构的改良，采用光源、反射层和散射系统组成背光照明系统，从而能够获得光线亮度较低、均匀性进一步增强的漫射面光源，将该漫射面光源设置于数字化拍摄模块和高透明度面板之间适当位置，并形成一个合理的包络，从而可以以合理的成本得到效果良好的箱式文档拍摄仪用漫射面光源，并且很大程度上降低箱式文档拍摄仪的能耗。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：
一种箱式文档拍摄仪的光学系统整体设计方法，其包括以下步骤：
(1)制备一箱体，于该箱体内设置一背光照明系统，为所述箱式文档拍摄仪的拍摄模块提供漫射面光源，从而能够给待拍摄文档提供足够亮度的光线，在待拍摄文档的表面形成亮度均匀的照射效果，提升拍摄效果；
(2)制备两透明面板，该两透明面板以一定夹角搭接或拼接在所述箱体的顶部；
(3)于漫射面光源的下表面设置两个拍摄模块，将该漫射面光源上对应所述拍摄模块视场角处镂空，避免遮挡拍摄模块，所述两拍摄模块分别对应一透明面板，该拍摄模块光轴与对应的透明面板相垂直；
(4)该漫射面光源的发光面为上表面，该发光面朝向所述透明面板以照亮放置于该透明面板上的待拍摄文档。
作为本发明的进一步改进，所述背光照明系统包括设于该箱体内表面上的反射层、设于高箱体内底面及相对两侧面上的若干光源，和设于改箱体内的散射系统，该散射系统左右对称且设置于箱体中，该散射系统的顶部固定到该箱体的顶部上，该散射系统的对称面与箱体的对称面重叠，光源所发出的光线与由反射层所反射的光线混合形成高亮度、均匀性较好的散射光束，散射光束照射到该散射系统的下表面上，于该散射系统的上表面上形成一光线亮度较低、均匀性进一步增强的漫射面光源。
作为本发明的进一步改进，所述散射系统由白色亚克力材料制成，该散射系统左右对称，该散射系统由上往下依次分为第一散射面、第二散射面、第三散射面和第四散射面，设第一散射面与水平面的夹角为a，第二散射面与水平面的夹角为b，第三散射面与水平面的夹角为c，所述夹角a＞夹角c＞夹角b，所述第四散射面与水平面重叠，所述箱式文档拍摄仪中的数字化拍摄模块设置于该第三散射面的下表面，于该第三散射面上对应该数字化拍摄模块处设有镂空。
作为本发明的进一步改进，对应任一所述拍摄模块，所述夹角存在一最小允许值，该最小允许值不小于该拍摄模块视场角的一半加上90度。
作为本发明的进一步改进，对应任一所述拍摄模块，所述漫射面光源存在最小包络面积，该包络面积在透明面板所在平面上的投影面积大于透明面板的面积。
作为本发明的进一步改进，所述透明面板以其长边相搭接或拼接。
作为本发明的进一步改进，其包括一箱体，于该箱体内设置一背光照明系统，该背光照明系统为所述箱式文档拍摄仪的拍摄模块提供漫射面光源，两透明面板以一定夹角搭接或拼接在所述箱体的顶部，于漫射面光源的下表面设置两个拍摄模块，将该漫射面光源上对应所述拍摄模块视场角处镂空，避免遮挡拍摄模块，所述两拍摄模块分别对应一透明面板，该拍摄模块光轴与对应的透明面板相垂直。
作为本发明的进一步改进，所述背光照明系统包括设于该箱体内表面上的反射层、设于高箱体内底面及相对两侧面上的若干光源，和设于改箱体内的散射系统，该散射系统左右对称且设置于箱体中，该散射系统的顶部固定到该箱体的顶部上，该散射系统的对称面与箱体的对称面重叠，光源所发出的光线与由反射层所反射的光线混合形成高亮度、均匀性较好的散射光束，散射光束照射到该散射系统的下表面上，于该散射系统的上表面上形成一光线亮度较低、均匀性进一步增强的漫射面光源。
作为本发明的进一步改进，所述散射系统由白色亚克力材料制成，该散射系统左右对称，该散射系统由上往下依次分为第一散射面、第二散射面、第三散射面和第四散射面，设第一散射面与水平面的夹角为a，第二散射面与水平面的夹角为b，第三散射面与水平面的夹角为c，所述夹角a＞夹角c＞夹角b，所述第四散射面与水平面重叠，所述箱式文档拍摄仪中的数字化拍摄模块设置于该第三散射面的下表面，于该第三散射面上对应该数字化拍摄模块处设有镂空。
作为本发明的进一步改进，对应任一所述拍摄模块，所述夹角存在一最小允许值，该最小允许值不小于该拍摄模块视场角的一半加上90度，所述漫射面光源存在最小包络面积，该包络面积在透明面板所在平面上的投影面积大于透明面板的面积，所述透明面板以其长边相搭接或拼接。
箱式文档拍摄仪拥有对文档数字化时无需拆解的突出优点，典型的箱式文档拍摄仪的光学系统由1或2个数字化文档拍摄模块和对应数量的玻璃(或塑料)高透明度面板构成，数字化拍摄模块光轴垂直于对应的高透明面板表面。文档展开后平贴于高透明面板表面，照明系统发出光线从拍摄模块方向透过高透明度面板照亮文档，文档散射光线透过高透明度平板进入拍摄模块光线系统，光学系统成像于传感器表面，形成数字化图像，图像处理系统处理图像并编码传输给计算机系统。无论该箱式文档拍摄仪使用何种照明方式，都存在透明面板表面光源强反射干扰数字化拍摄模块正常工作的问题，这一问题在双摄像模块/面板的系统中尤其严重，如何解决这一问题是箱式文档拍摄仪设计成功的关键。
针对透明光滑表面光源强反射干扰的一般解决方法是将光源移出图像区域，具体来说可以通过将光源置于透明面板侧面、增大光源到透明面板边缘的投影距离并且降低光源到透明面板的垂直距离(即降低光源倾角)来实现。该方法的主要问题有三个，一是会极大增加箱体体积，二是由于光源倾角过大，难以保证照明均匀度，三是由于光源位置互相干涉而无法应用在双摄像模块/面板系统的箱式文档拍摄仪上。
本专利针对采用双摄像模块的箱式文档拍摄仪，提出一种解决该问题的方法和对应的总体设计方案，可以有效解决光源强反射对数字化摄像模块的干扰问题，同时可以提高文档照明的亮度和均匀性。另外，合理应用该方案的箱式文档拍摄仪可以在很大程度上缩小箱体体积。
本发明的有益效果为：通过本发明的实施，将光源移出拍摄图像区域，具体来说可以通过将光源置于透明面板侧面、增大光源到透明面板边缘的投影距离并且降低光源到透明面板的垂直距离(即降低光源倾角)来实现。本发明可以有效解决光源强反射对数字化摄像模块的干扰问题，同时可以提高文档照明的亮度和均匀性，另外，还可以在很大程度上缩小拍摄仪箱体体积。
通过结构的改良，采用光源、反射层和散射系统组成背光照明系统，从而能够获得光线亮度较低、均匀性进一步增强的漫射面光源，将该漫射面光源设置于数字化拍摄模块和高透明度面板之间适当位置，并形成一个合理的包络，从而可以以合理的成本得到效果良好的箱式文档拍摄仪用漫射面光源，并且很大程度上降低箱式文档拍摄仪的能耗。
下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
实施例：见图1，本发明一种箱式文档拍摄仪的光学系统整体设计方法，其包括以下步骤：
(1)制备一箱体1，于该箱体1内设置一背光照明系统，为所述箱式文档拍摄仪的拍摄模块提供漫射面光源6，从而能够给待拍摄文档提供足够亮度的光线，在待拍摄文档的表面形成亮度均匀的照射效果，提升拍摄效果；
(2)制备两透明面板5，该两透明面板5以一定夹角搭接或拼接在所述箱体1的顶部；
(3)于漫射面光源6的下表面设置两个拍摄模块，将该漫射面光源6上对应所述拍摄模块视场角处镂空，避免遮挡拍摄模块，所述两拍摄模块分别对应一透明面板5，该拍摄模块光轴与对应的透明面板5相垂直；
(4)该漫射面光源6的发光面为上表面，该发光面朝向所述透明面板5以照亮放置于该透明面板5上的待拍摄文档。
所述背光照明系统包括设于该箱体1内表面上的反射层3、设于高箱体1内底面及相对两侧面上的若干光源2，和设于改箱体1内的散射系统4，该散射系统4左右对称且设置于箱体1中，该散射系统4的顶部固定到该箱体1的顶部上，该散射系统4的对称面与箱体1的对称面重叠，光源2所发出的光线与由反射层3所反射的光线混合形成高亮度、均匀性较好的散射光束，散射光束照射到该散射系统4的下表面上，于该散射系统4的上表面上形成一光线亮度较低、均匀性进一步增强的漫射面光源6。
所述散射系统4由白色亚克力材料制成，该散射系统4左右对称，该散射系统4由上往下依次分为第一散射面41、第二散射面42、第三散射面43和第四散射面44，设第一散射面41与水平面的夹角为a，第二散射面42与水平面的夹角为b，第三散射面43与水平面的夹角为c，所述夹角a＞夹角c＞夹角b，所述第四散射面44与水平面重叠，所述箱式文档拍摄仪中的数字化拍摄模块设置于该第三散射面43的下表面，于该第三散射面43上对应该数字化拍摄模块处设有镂空。
对应任一所述拍摄模块，所述夹角存在一最小允许值，该最小允许值不小于该拍摄模块视场角的一半加上90度。
对应任一所述拍摄模块，所述漫射面光源6存在最小包络面积，该包络面积在透明面板5所在平面上的投影面积大于透明面板5的面积。
所述透明面板5以其长边相搭接或拼接。
其包括一箱体1，于该箱体1内设置一背光照明系统，该背光照明系统为所述箱式文档拍摄仪的拍摄模块提供漫射面光源6，两透明面板5以一定夹角搭接或拼接在所述箱体1的顶部，于漫射面光源6的下表面设置两个拍摄模块，将该漫射面光源6上对应所述拍摄模块视场角处镂空，避免遮挡拍摄模块，所述两拍摄模块分别对应一透明面板5，该拍摄模块光轴与对应的透明面板5相垂直。
所述背光照明系统包括设于该箱体1内表面上的反射层3、设于高箱体1内底面及相对两侧面上的若干光源2，和设于改箱体1内的散射系统4，该散射系统4左右对称且设置于箱体1中，该散射系统4的顶部固定到该箱体1的顶部上，该散射系统4的对称面与箱体1的对称面重叠，光源2所发出的光线与由反射层3所反射的光线混合形成高亮度、均匀性较好的散射光束，散射光束照射到该散射系统4的下表面上，于该散射系统4的上表面上形成一光线亮度较低、均匀性进一步增强的漫射面光源6。
所述散射系统4由白色亚克力材料制成，该散射系统4左右对称，该散射系统4由上往下依次分为第一散射面41、第二散射面42、第三散射面43和第四散射面44，设第一散射面41与水平面的夹角为a，第二散射面42与水平面的夹角为b，第三散射面43与水平面的夹角为c，所述夹角a＞夹角c＞夹角b，所述第四散射面44与水平面重叠，所述箱式文档拍摄仪中的数字化拍摄模块设置于该第三散射面43的下表面，于该第三散射面43上对应该数字化拍摄模块处设有镂空。
对应任一所述拍摄模块，所述夹角存在一最小允许值，该最小允许值不小于该拍摄模块视场角的一半加上90度，所述漫射面光源6存在最小包络面积，该包络面积在透明面板5所在平面上的投影面积大于透明面板5的面积，所述透明面板5以其长边相搭接或拼接。
箱式文档拍摄仪拥有对文档数字化时无需拆解的突出优点，典型的箱式文档拍摄仪的光学系统由1或2个数字化文档拍摄模块和对应数量的玻璃(或塑料)高透明度面板构成，数字化拍摄模块光轴垂直于对应的高透明面板5表面。文档展开后平贴于高透明面板5表面，照明系统发出光线从拍摄模块方向透过高透明度面板照亮文档，文档散射光线透过高透明度平板进入拍摄模块光线系统，光学系统成像于传感器表面，形成数字化图像，图像处理系统处理图像并编码传输给计算机系统。无论该箱式文档拍摄仪使用何种照明方式，都存在透明面板5表面光源强反射干扰数字化拍摄模块正常工作的问题，这一问题在双摄像模块/面板的系统中尤其严重，如何解决这一问题是箱式文档拍摄仪设计成功的关键。
针对透明光滑表面光源强反射干扰的一般解决方法是将光源2移出图像区域，具体来说可以通过将光源2置于透明面板5侧面、增大光源2到透明面板5边缘的投影距离并且降低光源2到透明面板5的垂直距离(即降低光源2倾角)来实现。该方法的主要问题有三个，一是会极大增加箱体1体积，二是由于光源2倾角过大，难以保证照明均匀度，三是由于光源2位置互相干涉而无法应用在双摄像模块/面板系统的箱式文档拍摄仪上。
本专利针对采用双摄像模块的箱式文档拍摄仪，提出一种解决该问题的方法和对应的总体设计方案，可以有效解决光源2强反射对数字化摄像模块的干扰问题，同时可以提高文档照明的亮度和均匀性。另外，合理应用该方案的箱式文档拍摄仪可以在很大程度上缩小箱体1体积。
通过本发明的实施，将光源2移出拍摄图像区域，具体来说可以通过将光源2置于透明面板5侧面、增大光源2到透明面板5边缘的投影距离并且降低光源2到透明面板5的垂直距离(即降低光源2倾角)来实现。本发明可以有效解决光源2强反射对数字化摄像模块的干扰问题，同时可以提高文档照明的亮度和均匀性，另外，还可以在很大程度上缩小拍摄仪箱体1体积。
通过结构的改良，采用光源2、反射层3和散射系统4组成背光照明系统，从而能够获得光线亮度较低、均匀性进一步增强的漫射面光源6，将该漫射面光源6设置于数字化拍摄模块和高透明度面板之间适当位置，并形成一个合理的包络，从而可以以合理的成本得到效果良好的箱式文档拍摄仪用漫射面光源6，并且很大程度上降低箱式文档拍摄仪的能耗。
如本发明实施例所述，与本发明相同或相似结构的其他箱式文档拍摄仪的光学系统整体设计方法及该光学系统整体设计，均在本发明保护范围内。
Claims (10)
1.一种箱式文档拍摄仪的光学系统整体设计方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)制备一箱体，于该箱体内设置一背光照明系统，为所述箱式文档拍摄仪的拍摄模块提供漫射面光源，从而能够给待拍摄文档提供足够亮度的光线，在待拍摄文档的表面形成亮度均匀的照射效果，提升拍摄效果；
(2)制备两透明面板，该两透明面板以一定夹角搭接或拼接在所述箱体的顶部；
(3)于漫射面光源的下表面设置两个拍摄模块，将该漫射面光源上对应所述拍摄模块视场角处镂空，避免遮挡拍摄模块，所述两拍摄模块分别对应一透明面板，该拍摄模块光轴与对应的透明面板相垂直；
(4)该漫射面光源的发光面为上表面，该发光面朝向所述透明面板以照亮放置于该透明面板上的待拍摄文档。
2.根据权利要求1所述的箱式文档拍摄仪的光学系统整体设计方法，其特征在于，所述背光照明系统包括设于该箱体内表面上的反射层、设于高箱体内底面及相对两侧面上的若干光源，和设于改箱体内的散射系统，该散射系统左右对称且设置于箱体中，该散射系统的顶部固定到该箱体的顶部上，该散射系统的对称面与箱体的对称面重叠，光源所发出的光线与由反射层所反射的光线混合形成高亮度、均匀性较好的散射光束，散射光束照射到该散射系统的下表面上，于该散射系统的上表面上形成一光线亮度较低、均匀性进一步增强的漫射面光源。
3.根据权利要求2所述的箱式文档拍摄仪的光学系统整体设计方法，其特征在于，所述散射系统由白色亚克力材料制成，该散射系统左右对称，该散射系统由上往下依次分为第一散射面、第二散射面、第三散射面和第四散射面，设第一散射面与水平面的夹角为a，第二散射面与水平面的夹角为b，第三散射面与水平面的夹角为c，所述夹角a＞夹角c＞夹角b，所述第四散射面与水平面重叠，所述箱式文档拍摄仪中的数字化拍摄模块设置于该第三散射面的下表面，于该第三散射面上对应该数字化拍摄模块处设有镂空。
4.根据权利要求3所述的箱式文档拍摄仪的光学系统整体设计方法，其特征在于，对应任一所述拍摄模块，所述夹角存在一最小允许值，该最小允许值不小于该拍摄模块视场角的一半加上90度。
5.根据权利要求3所述的箱式文档拍摄仪的光学系统整体设计方法，其特征在于，对应任一所述拍摄模块，所述漫射面光源存在最小包络面积，该包络面积在透明面板所在平面上的投影面积大于透明面板的面积。
6.根据权利要求4或5所述的箱式文档拍摄仪的光学系统整体设计方法，其特征在于，所述透明面板以其长边相搭接或拼接。
7.一种采用权利要求1所述箱式文档拍摄仪的光学系统整体设计方法所制得的光学系统整体设计，其特征在于，其包括一箱体，于该箱体内设置一背光照明系统，该背光照明系统为所述箱式文档拍摄仪的拍摄模块提供漫射面光源，两透明面板以一定夹角搭接或拼接在所述箱体的顶部，于漫射面光源的下表面设置两个拍摄模块，将该漫射面光源上对应所述拍摄模块视场角处镂空，避免遮挡拍摄模块，所述两拍摄模块分别对应一透明面板，该拍摄模块光轴与对应的透明面板相垂直。
8.根据权利要求7所述的光学系统整体设计，其特征在于，所述背光照明系统包括设于该箱体内表面上的反射层、设于高箱体内底面及相对两侧面上的若干光源，和设于改箱体内的散射系统，该散射系统左右对称且设置于箱体中，该散射系统的顶部固定到该箱体的顶部上，该散射系统的对称面与箱体的对称面重叠，光源所发出的光线与由反射层所反射的光线混合形成高亮度、均匀性较好的散射光束，散射光束照射到该散射系统的下表面上，于该散射系统的上表面上形成一光线亮度较低、均匀性进一步增强的漫射面光源。
9.根据权利要求8所述的光学系统整体设计，其特征在于，所述散射系统由白色亚克力材料制成，该散射系统左右对称，该散射系统由上往下依次分为第一散射面、第二散射面、第三散射面和第四散射面，设第一散射面与水平面的夹角为a，第二散射面与水平面的夹角为b，第三散射面与水平面的夹角为c，所述夹角a＞夹角c＞夹角b，所述第四散射面与水平面重叠，所述箱式文档拍摄仪中的数字化拍摄模块设置于该第三散射面的下表面，于该第三散射面上对应该数字化拍摄模块处设有镂空。
10.根据权利要求9所述的光学系统整体设计，其特征在于，对应任一所述拍摄模块，所述夹角存在一最小允许值，该最小允许值不小于该拍摄模块视场角的一半加上90度，所述漫射面光源存在最小包络面积，该包络面积在透明面板所在平面上的投影面积大于透明面板的面积，所述透明面板以其长边相搭接或拼接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110914 |