CN109274854B - 图像读取装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种图像读取装置，包括：光源组件，光源组件包括光源；成像组件，成像组件包括光电转换芯片和小孔成像板，小孔成像板设置在被读取物和光电转换芯片之间，光源的光线照射到被读取物的光线通过小孔成像板后进入光电转换芯片。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的成像大小不能调节的问题。

Description

图像读取装置

技术领域

本发明涉及图像读取装置的技术领域，具体而言，涉及一种图像读取装置。

背景技术

如图1所示，现有的接触式图像传感器(CIS)，广泛应用于图像扫描，信息识别等各个领域，接触式图像传感器是一种线性图像传感器。其主要由线性自聚焦透镜阵列、线性感光芯片阵列1、框体2、光源3等组成。在现有的接触式图像传感器中，自聚焦透镜阵列与感光芯片阵列是对应排列的，这两部分是接触式图像传感器的核心部件，占整个材料成本的很大一部分。同时，接触式图像传感器的外形尺寸，特别是高度尺寸，基本是由自聚焦透镜的焦距决定的，因为要扫描的原稿和感光芯片必须分别位于自聚焦透镜的两个焦点上才能得到理想的图像，因此，接触式图像传感器的高度尺寸不能按照要求调整，这就使其应用受到了限制。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种图像读取装置，以解决现有技术中的成像大小不能调节的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种图像读取装置，包括：光源组件，光源组件包括光源；成像组件，成像组件包括光电转换芯片和小孔成像板，小孔成像板设置在被读取物和光电转换芯片之间，光源的光线照射到被读取物的光线通过小孔成像板后进入光电转换芯片。

进一步地，图像读取装置还包括壳体，光电转换芯片和小孔成像板均位于壳体内，小孔成像板与壳体为一体成型结构，或者小孔成像板安装在壳体内。

进一步地，成像组件还包括电路板，光电转换芯片设置在电路板上。

进一步地，电路板固定在壳体上。

进一步地，小孔成像板上设置有一个孔或多个孔。

进一步地，孔到被读取物的距离为w，孔到光电转换芯片的距离为f，w与f应满足如下条件：w/f＞1或者w/f＜1。

进一步地，光电转换芯片为一个或多个。

进一步地，光源组件与成像组件位于被读取物的同一侧，或者光源组件与成像组件位于被读取物的两侧。

进一步地，光源组件还包括圆柱状的导光体，光源位于导光体的一端。

进一步地，光源组件还包括反光部件，反光部件位于导光体的远离导光体的出光侧。

应用本发明的技术方案，光源组件将光线照射到被读取物上，被读取物将光线通过小孔成像板进入光电转换芯片，这样通过调节物距和像距就可以改变被读取物的成像，进而对光电转换芯片进行合理的布局。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的成像大小不能调节的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术的图像读取装置的结构示意图；

图2示出了根据本发明的图像读取装置的实施例的结构示意图；

图3示出了图2的图像读取装置的整体结构示意图；

图4示出了图2的图像读取装置的剖视示意图；

图5示出了图2的图像读取装置的透视被读取物的剖视示意图；

图6示出了图2的图像读取装置的通过反射光线读取被读取物的剖视示意图；

图7示出了图2的图像读取装置的小孔成像的原理结构示意图；以及

图8示出了图2的图像读取装置的原理示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、线性感光芯片阵列；2、框体；3、光源；10、光源组件；20、成像组件；21、光电转换芯片；22、小孔成像板；23、电路板；30、壳体；100、被读取物。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图2至图8所示，本实施例的图像读取装置包括：光源组件10和成像组件20。光源组件10包括光源。成像组件20包括光电转换芯片21和小孔成像板22，小孔成像板22设置在被读取物100和光电转换芯片21之间，光源的光线照射到被读取物100的光线通过小孔成像板22后进入光电转换芯片21。

应用本发明的技术方案，光源组件10将光线照射到被读取物100上，被读取物100将光线通过小孔成像板22进入光电转换芯片21，这样通过调节物距和像距就可以改变被读取物的成像，进而对光电转换芯片进行合理的布局。本实施例的技术方案有效地解决了现有技术中的成像大小不能调节的问题。

如图2至图8所示，在本实施例的技术方案中，图像读取装置还包括壳体30，光电转换芯片21和小孔成像板22均位于壳体30内，小孔成像板22与壳体30为一体成型结构(如图2、图3、图5、图6和图7所示)。上述结构加工成本较低。或者，小孔成像板22安装在壳体30内(如图4所示)。上述结构维修成本较低，例如，根据需要可以只需更换小孔成像板22即可。上述两种方式均能够满足图像读取装置的需要。需要说明的是，小孔成像板22通过紧固件与壳体30相连。

如图3所示，在本实施例的技术方案中，成像组件20还包括电路板23，光电转换芯片21设置在电路板23上。上述结构紧凑，占用体积较小。具体地，电路板23固定在壳体30上。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，小孔成像板22上设置有一个孔或多个孔。上述结构可以根据需要进行选择，多个孔的结构可以扩大成像的面积，一般而言当被读取物100面积较大时采用可以采用多孔的小孔成像板22，当然，小孔成像板22也可以为多个，每个小孔成像板22可以设置一个或者多个孔。

如图5至图8所示，在本实施例的技术方案中，孔到被读取物100的距离为w，孔到光电转换芯片21的距离为f，w与f应满足如下条件：w/f＞1。这样可以获得较大的图像，这样的图像容易观察。w和f也可以满足：w/f＜1。这样的结构可以节省光电转换芯片21的数量。如图3所示，通过cd经过小孔成像为d′c′，cd的长度为h，d′c′的长度为m，m和h满足小孔成像的原理。具体地，在图8中，给出了d点和c点通过小孔后均能到达a点，e点和x点通过小孔后都能到达b点。

如图2至图4所示，在本实施例的技术方案中，光电转换芯片21为一个或多个。根据需要光电转换芯片21可以选择一个或者多个。其中，w/f＜1时，可以减少光电转换芯片21的数量。

如图6所示，光源组件10与成像组件20位于被读取物100的同一侧。如图5所示，光源组件10与成像组件20位于被读取物100的两侧。上述两种不同的实施方式可以根据需要进行选择。

如图5所示，在本实施例的技术方案中，光源组件10还包括圆柱状的导光体，光源位于导光体的一端。导光体的设置能够扩大光源的出射面积。

如图5所示，在本实施例的技术方案中，光源组件10还包括反光部件，反光部件位于导光体的远离出光侧。这样可以增强出射光的强度。

本申请的图像传感器是利用小孔成像的原理，用小孔阵列代替自聚焦透镜阵列来进行图像的线性扫描，以达到节约成本，应用更加灵活方便的目的。同时，现有的接触式图像传感器利用自聚焦透镜进行成像，被扫描的原稿及光电转换芯片必须位于自聚焦透镜的焦点位置，由此可知，现有接触式图像传感器的高度尺寸基本由自聚焦透镜的焦距决定，不能随意变更，否则就无法得到清晰的图像。而本申请利用小孔成像原理，其清晰度只与小孔的直径及物距与像距的比例有关，而与像距和物距的实际尺寸无关，如图8所示为小孔成像的清晰度(分辨率)的原理图，其中ex之间的距离为被扫描物反射的光线能通过小孔照射到光电转换芯片上的范围长度，其与物距w、像距f及小孔直径/>的关系如下列公式：/>(w/f+1)，由公式可以看出，孔的直径越小，清晰度越高，物距与像距的比值越小，清晰度越高。而起决定作用的还是小孔的直径。因此，本申请图像传感器可以根据需要增大或减小高度尺寸，使用方便灵活。

图3的光电转换芯片沿电路板的长度方向线性排列，小孔阵列沿壳体(框体)长度方向线性排列，该小孔阵列位于光电转换芯片的正上方，并且，每个小孔与一个感光芯片一一对应，小孔中心与感光芯片的中心重合。光源发出的光通过透光板后，照射在被读取物100上，被读取物100反射，漫反射回壳体方向，根据光线的直线传播原理，对于小孔来说，被读取物(原稿)上只有cd范围内的原稿反射的光才能通过小孔，照射在光电转换芯片上，根据小孔成像的原理，cd两点范围内的图像信息会在光电转换芯片上形成一个倒立的像，而由于该光电转换芯片为线性感光芯片，所以，得到的只是一个倒立的线性原稿信息c′d′，依次类推，每个小孔对应的光电转换芯片都能得到一段线性原稿信息，通过后续软件处理，将每个芯片得到的信息进行翻转，然后首尾相接，就能得到原稿上c至d的一整条线性原稿信息。在外部驱动机构的带动下，原稿或者本申请的线性传感器沿一定方向以一定的速度相对移动。

小孔到原稿的距离w(物距)与小孔到光电转换芯片的距离f(像距)的比例w/f＞1。具体地，w/f＝2为例，如图3所示，根据相似三角形的公式，可以得出，当w/f＝2时，被扫描的物的长度h等于像的长度m的2倍，因此，光电转换芯片的数量与现有接触式图像传感器相比可以减少一半，因为现有接触式图像传感器是等比例线性扫描，所成的像是正立的，等大小的像，所用光电转换芯片的长度必须大于等于扫描原稿的长度。因此，本申请通过节约光电转换芯片的数量能够大大减少成本。

小孔阵列是直接分布在框体上，与框体为一个整体。该方式的优点是，通过模具将小孔阵列与框体一次成型，精度高，减小了小孔阵列与光电转换芯片相对位置的误差，对位准确，操作简单。

图4中单独设置了小孔成像板(孔板)，小孔阵列在孔板上呈线性排列。孔板安装于框体的安装凸台上。为了使孔板的小孔阵列中心与光电转换芯片的中心对齐，可以通过设置在框体上的定位柱和孔板上的定位孔来限制孔板相对于框体的安装位置。

图4中结构的特征是：框体与小孔阵列(孔板)是分体式的，孔板和框体可以通过胶粘结、螺丝固定等方式连接在一起。该实施例的优点在于：通过改变孔板的位置，可以改变成像的清晰度、改变成像的大小和比例；通过改变孔的间距及与原稿的相对位置，可以改变成像的大小，从而可以改变所用光电转换芯片的个数。而框体的结构没有变化，可以采用一套模具制作，只需改变孔板即可，因此，可以大大节约成本，操作简单。

在图5中改用外置光源来提供透射光源。该方式适用于需要读取透射图形的图像读取装置，透射图像的读取与现有接触式图像传感器基本相同，只不过采用本申请的线性图像传感器。

图6和图7中小孔只有一个，而光电转换芯片可以是一个或几个。该方式的特征在于，小孔到原稿的距离w(物距)与小孔到光电转换芯片的距离f(像距)的比例w/f＜1，因此可以得出，物的长度h与像的长度m的比值，h/m＜1。通过该实施例能得到倒立、放大的像。以m/h＝2为例，像比原稿放大了两倍。光电转换芯片21上表面有很多微小的感光窗口，这些窗口沿芯片的长度方向呈线性排列，每一个窗口获得的光信号就会转化成图像的一个像素点，因此，光电转换芯片的分辨率高低就由单位长度内感光窗口的数量决定，因此，当所采用的光电转换芯片确定后，其分辨率也确定了。当像的长度为原稿的2倍时，像在光电转换芯片上所占据的感光窗口的数量就是利用现有接触式图像传感器的2倍，所以，利用本方式，能够提高扫描图像的分辨率。分辨率的提高倍数，根据需要，改变像距和物距的比例即可。本方式体积较小，可以应用于便携式扫描装置，比如扫描笔，既能够具有现有扫描笔的扫描、存储功能，还能具有放大，提高分辨率的功能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种图像读取装置，其特征在于，包括：

光源组件(10)，所述光源组件(10)包括光源；

成像组件(20)，所述成像组件(20)包括光电转换芯片(21)和小孔成像板(22)，所述小孔成像板(22)设置在被读取物(100)和所述光电转换芯片(21)之间，所述光源的光线照射到所述被读取物(100)的光线通过所述小孔成像板(22)后进入所述光电转换芯片(21)；

所述图像读取装置还包括壳体(30)，所述光电转换芯片(21)和所述小孔成像板(22)均位于所述壳体(30)内，所述成像组件(20)还包括电路板(23)，所述光电转换芯片(21)设置在所述电路板(23)上，所述小孔成像板(22)上设置有多个孔，所述光电转换芯片(21)为多个，

多个所述光电转换芯片(21)沿所述电路板(23)的长度方向线性排列，多个所述孔沿所述壳体(30)长度方向线性排列，多个所述孔位于所述光电转换芯片(21)的正上方，并且，每个所述孔与一个所述光电转换芯片(21)一一对应，所述孔中心与所述光电转换芯片(21)的中心重合。

2.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于，所述小孔成像板(22)与所述壳体(30)为一体成型结构，或者所述小孔成像板(22)安装在所述壳体(30)内。

3.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于，所述电路板(23)固定在所述壳体(30)上。

4.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于，所述孔到所述被读取物(100)的距离为w，所述孔到所述光电转换芯片(21)的距离为f，所述w与所述f应满足如下条件：

w/f＞1或者w/f＜1。

5.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于，所述光源组件(10)与所述成像组件(20)位于所述被读取物(100)的同一侧，或者所述光源组件(10)与所述成像组件(20)位于所述被读取物(100)的两侧。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的图像读取装置，其特征在于，所述光源组件(10)还包括圆柱状的导光体，所述光源位于所述导光体的一端。

7.根据权利要求6所述的图像读取装置，其特征在于，所述光源组件(10)还包括反光部件，所述反光部件位于所述导光体的远离所述导光体的出光侧。