CN103581489A

CN103581489A - 扫描系统

Info

Publication number: CN103581489A
Application number: CN201210267107.3A
Authority: CN
Inventors: 余国晖
Original assignee: Shanghai Microtek Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Microtek Technology Co Ltd
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2032-07-30
Also published as: CN103581489B

Abstract

本发明涉及一种扫描系统，包含一成像表面、一第一光学模块、一影像传感器以及一第二光学模块。第一光学模块用以会聚反射或透射自一对象的一第一光线，并将第一光线投射至成像表面以形成一光学影像，其中第一光学模块包含多个并排配置的第一透镜，且第一透镜的光轴彼此平行。第二光学模块设置于成像表面以及影像传感器之间，用以会聚成像表面上之光学影像的一第二光线至影像传感器，以形成一数字影像，其中第二光学模块包含同轴配置的多个第二透镜。由于上述扫描系统包含单镜头光学系统，因此，可提升扫描系统的设计弹性。

Description

扫描系统

技术领域

本发明是有关一种扫描系统，特别是一种包含两种不同光学系统的透镜模块的扫描系统。

背景技术

请参照图1，已知的扫描系统是利用杆透镜(rod lens)模块11将来自对象10的光线会聚至影像传感器12，例如接触式影像传感器(Contact Image Sensor，CIS)。此扫描系统所形成的数字影像相当于以近乎垂直对象10的视角观测对象10的每一个位置，因此，图1所示的扫描系统可应用于扫描平面对象(例如文件)或立体对象(例如纺织品、包含电子组件的电路板等)。

然而，受限于杆透镜模块11以及影像传感器12的宽度，图1所示的扫描系统的扫描宽度无法任意调整，且无法提高局部对象10的影像解折度。此外，影像传感器12大多为客制化零件，而非大量制造的标准规格，因此影像传感器12的取得成本相对较高，尤其是彩色的影像传感器。

请参照图2，一种影像撷取系统则是利用单镜头(single lens)模块21将来自对象20的光线会聚至影像传感器22。一般而言，适当设计的单镜头模块21可与任意规格的影像传感器22搭配使用，因此，可选择使用的影像传感器22较多，取得成本因而相对较低。然而，如图2所示，对象20中偏离单透头模块21的位置形成较大的观测视角，因此，应用于立体对象时，上述影像撷取系统可能无法取得对象20的凹部或凸部的顶端影像。

综上所述，如何应用单透镜的光学系统取得近乎垂直对象的视角的数字影像便是目前极需努力的目标。

发明内容

本发明提供一种扫描系统，其是利用多个并排配置的透镜的光学模块，例如杆透镜数组，将来自对象的光线会聚至一成像表面以形成一平面化的光学影像，接着再利用单镜头光学系统的光学模块以及影像传感器撷取成像表面上的光学影像以形成一观测视角近乎垂直对象的数字影像。

本发明一实施例的扫描系统包含一成像表面、一第一光学模块、一影像传感器以及一第二光学模块。第一光学模块用以会聚反射或透射自一对象的一第一光线，并将第一光线投射至成像表面以形成一光学影像，其中第一光学模块包含多个第一透镜，且多个第一透镜并排配置，使多个第一透镜的一光轴彼此平行。影像传感器用以撷取成像表面上的光学影像，以形成一数字影像。第二光学模块设置于成像表面以及影像传感器之间，用以会聚光学影像的一第二光线至影像传感器，其中第二光学模块包含同轴配置的多个第二透镜。

以下藉由具体实施例配合附图详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为一示意图，显示已知的扫描系统。

图2为一示意图，显示已知的影像撷取系统。

图3为一示意图，显示本发明第一实施例的扫描系统。

图4为一示意图，显示本发明第一实施例的扫描系统。

图5为一示意图，显示本发明第二实施例的扫描系统。

图6a为一示意图，显示本发明第三实施例的扫描系统。

图6b为一示意图，显示本发明第四实施例的扫描系统。

图7为一示意图，显示本发明第五实施例的扫描系统。

主要组件符号说明

10、20 物件

11 杆透镜模块

12、22 影像传感器

21 单镜头模块

30 物件

30R 第一光线

31 第一光学模块

31a 第一透镜

32 成像表面

32R 第二光线

33 第二光学模块

33a、33b 第二透镜

34 影像传感器

35、35’ 光源

36 反射组件

37 可控制光圈

A 扫描方向

具体实施方式

请参照图3以及图4，以说明本发明的一实施例的扫描系统，其中图3为与扫描方向A垂直的侧视示意图；图4为与扫描方向(垂直纸面)平行的侧视示意图。本发明的扫描系统包含一第一光学模块31、一成像表面32、一第二光学模块33以及一影像传感器34。第一光学模块31用以会聚来自一对象30之一第一光线30R，并将第一光线30R投射至成像表面32以形成一光学影像。举例而言，成像表面32可为一具有散射性质的粗化表面或掺杂散射材料的透光屏幕等。

第一光线30R可为透射对象30或经对象30反射的光线。举例而言，于图3所示的实施例中，本发明的扫描系统包含一光源35，其与该第一光学模块31分别设置于对象30的相对侧。光源35用以提供一照明光至对象30。因此，光源35所发出的光线透射过物件30而形成第一光线30R，第一光线30R再入射至第一光学模块31。但不限于此，光源35’亦可与第一光学模块31设置于对象30的相同侧，使得光源35’所发出的光线经由对象30反射形成第一光线30R，第一光线30R再入射至第一光学模块31。于一实施例中，光源35、35’可为一发光二极管、一冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)或其它型式的光源。

在一实施例中，第一光学模块31包含多个第一透镜31a。多个第一透镜31a为并排配置，亦即第一透镜31a的一光轴彼此平行。举例而言，第一光学模块31可为一杆透镜数组(rod lens array)。依据此结构，成像表面32上所形成的光学影像中，对应于对象30每一个位置的观测视角皆近乎垂直于对象30。

接续上述说明，第二光学模块33设置于成像表面32以及影像传感器34之间。第二光学模块33用以会聚成像表面32上的光学影像的一第二光线32R至影像传感器34。如此，影像传感器34撷取成像表面32上的光学影像以形成一数字影像。于一实施例中，第二光学模块33包含同轴配置的多个第二透镜33a、33b。举例而言，第二光学模块33可为一单镜头光学系统的取像镜头。较佳者，第二光学模块33可为一变焦镜头。如此，本发明的扫描系统可藉由调整第二光学模块33以改变投射至影像传感器34的数字影像的放大率。换言之，使用者可藉由调整第二光学模块33以扫描对象30的局部区域，进而取得局部区域的较高分辨率的数字影像。或者，藉由多次局部扫描对象30，再经影像处理以取得完整对象30的较高分辨率的数字影像。需注意者，图3以及图4所示的实施例是以第一光学模块31以及第二光学模块33的光轴彼此平行作说明。但不限于此，第一光学模块31的光轴以及第二光学模块33的光轴可依据设计需求而具有一夹角。

依据上述结构，适当设计的第二光学模块33可与多种规格的影像传感器34搭配使用，换言之，设计者有较多影像传感器34的种类可选择使用，以降低取得影像传感器34的成本。于一实施例中，影像传感器可为一线性传感器(linear sensor)。举例而言，影像传感器可为电荷耦合组件(Charge Coupled Device，CCD)或互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)传感器。

在一实施例中，本发明的扫描系统包含一驱动模块(未图标)。驱动模块可驱动第一光学模块31以及对象30沿一扫描方向A相对移动。举例而言，驱动模块可与第一光学模块31连接，以驱动第一光学模块31沿扫描方向A扫描静止的对象30。或者，驱动模块与一平台连接，以驱动平台沿一扫描方向A移动。对象30放置于平台上即可随着平台移动并通过静止的第一光学模块31的扫描区域以进行扫描作业。于一实施例中，驱动模块可为一步进马达。

图3以及图4所示的实施例中，第一光学模块31以及第二光学模块33是设置于成像表面32的相异侧，亦即第一光学模块31所会聚的光线透射成像表面32，再入射至第二光学模块33。但不限于此，请参照图5，于一实施例中，第一光学模块31以及第二光学模块33是设置于成像表面32的相同侧。因此，第一光学模块31所会聚之光线是经由成像表面32反射，再入射至第二光学模块33。

请参照图6a，在一实施例中，本发明的扫描系统包含一反射组件36，其设置于成像表面32以及第二光学模块33之间。反射组件36可反射来自成像表面32的第二光线32R，使第二光线32R以弯折的路径入射至第二光学模块33。如图6a所示，第一光线30R以及第二光线32R的光轴彼此呈垂直。因此，藉由反射组件36可增加本发明的扫描系统的设计弹性。需注意者，依据实际设计需求，反射组件36可为多个，如图6b所示，以进一步增加本发明的扫描系统的设计弹性。

请参照图7，于一实施例中，本发明的扫描系统包含一可控制光圈37，其设置于第二光学模块33以及影像传感器34之间。可控制光圈37可用以调整进入影像传感器34的第二光线32R的光强度，或者可防止一外部光线入射至影像传感器34。

综合上述，本发明的扫描系统是利用多个并排配置的透镜的第一光学模块，例如杆透镜数组，将来自对象的光线会聚至一成像表面以形成一平面化的光学影像，接着再利用单镜头光学系统的第二光学模块以及影像传感器撷取成像表面上的光学影像。因此，本发明的扫描系统采用单镜头光学系统的第二光学模块仍可获得观测视角近乎垂直对象的数字影像。此外，藉由调整第二光学模块的取像范围即可改变系统的扫描宽度，而不需更换影像传感器。换言之，不同型式的扫描系统可以采用同一种规格的影像传感器，不仅降低取得组件的成本，亦可降低组件的管理成本。采用变焦的第二光学模块更可获得对象局部的较高分辨率的数字影像。

以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟悉本技术领域者能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims

1.一种扫描系统，包含：

一成像表面；

一第一光学模块，其用以会聚反射或透射自一对象的一第一光线，并将该第一光线投射至该成像表面以形成一光学影像，其中该第一光学模块包含多个第一透镜，且该多个第一透镜并排配置，使该第一透镜的一光轴彼此平行；

一影像传感器，其用以撷取该成像表面上的该光学影像，以形成一数字影像；以及

一第二光学模块，其设置于该成像表面以及该影像传感器之间，用以会聚该光学影像的一第二光线至该影像传感器，其中该第二光学模块包含同轴配置的多个第二透镜。

2.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，该第一光学模块包含一杆透镜数组。

3.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，该第二光学模块包含一变焦镜头。

4.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，该第一光学模块以及该第二光学模块设置于该成像表面的相同侧或相异侧。

5.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，还包含：

一驱动模块，其驱动该第一光学模块以及该对象沿一扫描方向相对移动。

6.如权利要求5所述的扫描系统，其特征在于，该驱动模块包含一步进马达。

7.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，还包含：

一光源，其用以提供一照明光至该对象。

8.如权利要求7所述的扫描系统，其特征在于，该光源包含一发光二极管或一冷阴极荧光灯。

9.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，还包含：

至少一反射组件，其设置于该成像表面以及该第二光学模块之间，用以反射该第二光线，使该第二光线入射至该第二光学模块。

10.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，还包含：

一可控制光圈，其设置于该第二光学模块以及该影像传感器之间，用以调整进入该影像传感器的该第二光线之光强度或防止一外部光线入射至该影像传感器。

11.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，该影像传感器包含一线性传感器。

12.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，该影像传感器包含电荷耦合组件或互补式金属氧化物半导体传感器。