CN1257423C - 影像撷取聚光装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明是可接受来自一待扫描物影像的光的一种影像撷取聚光装置，其是包括有：至少一反射镜、一成像装置以及至少一光栅。该反射镜具有适当排列的复数个内凹面，该内凹面其可提供聚集该光并将光折向至一预定路径，该成像装置可接受经该至少一反射镜所折向而来的光并将其转换为电子讯号，该光栅其是具有复数个透光孔，该复数个透光孔位置恰与该复数个内凹面一一对应，该光栅其位于该成像装置与该至少一反射镜之间的光路径上。而当执行撷取区分为已接收待扫描物影像光讯号以及无法接收待扫描物影像光讯号的一待扫描物影像资料时，首先去除该无法接收待扫描物影像光讯号后，以连接相邻的各该已接收待扫描物影像光讯号，可获得完整的一输出影像资料。

Description

影像撷取聚光装置及方法

技术领域

本发明涉及一种影像撷取聚光装置及方法，特别是指一种具有适当排列复数个内凹面的一反射镜藉由配合具有复数个透光孔的一光栅来过滤杂光的影像撷取聚光装置，以及用以对该影像撷取聚光装置的扫描影像进行影像撷取聚光处理方法。

背景技术

请参阅图1，为目前市面上可见的典型的平台式(Flat Bed)光学扫描仪1(Optical Scanner)实施例。其主要是在一扫描仪1外壳11的上侧表面设有一原稿承载玻璃12(Document Window Glass)以承放一待扫描原稿(图中未示)，藉由一驱动装置13带动一光学引擎14(Optical Chassis)在中空外壳11内沿着导杆15方向进行线性运动，以进行玻璃12上的原稿的影像扫描工作。

请参阅图2，为图1所示传统光学扫描仪1的光学引擎14的A-A剖面图。光学引擎14包括有：一中空壳体141、一光源142定位于壳体141的上侧面一适当位置、由复数个反射镜片143组构而成的导光装置、一镜头组144(LensSet)、以及一电荷耦合组件145(CCD)。由光源142发出光射向玻璃12上的原稿(图中未示)，其反射光进入光学引擎14的壳体141内后，由导光装置的复数个反射镜片143将其反射折向以增长光程距离(Optical Length)至一适当长度后，经镜头组144的聚焦而成像于电荷耦合组件145上并将扫描影像资料转换为电子讯号，而此一清晰聚焦成像所需的总光程长度值(TotalTrack；简称TT值)，也就是如图2中所示的Y1+Y2+…+Y5的总值。

如图1及图2所示的习用光学引擎14，由于其镜头组144是以包括凸透镜等组件所构成，不仅镜头组144的组件、构造以及组装均较复杂，生产成本较高，并且透镜组144亦会产生色光分离的效应，影响扫描品质。且更由于其反射镜片143是藉由在一薄板状的玻璃片的背面上镀银所构成，所以光在反射折向的过程中需经玻璃片反复多次折射，如此将更加重色光分离效应。此外，玻璃材质的反射镜片143需以额外的簧片146、夹具机构或是配合螺丝锁固的方式来将其固定在壳体141内侧的预定位置上，不仅组装定位较麻烦，实质上亦将导致生产成本的增加。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种影像撷取聚光装置及方法，可省略传统用以聚光成像的镜头组予以舍弃不用，而改用具有复数个内凹面的至少一反射镜配合具有相对应复数个透光孔的一光栅的使用来进行光线的聚集并成像于成像装置上，以降低生产成本并减少色光分离现象。

本发明的次要目的是在于提供一种影像撷取聚光装置及方法，可采用复数个内凹面来进行光的聚集组合成像，并配合一影像撷取聚光处理方法将扫描影像进行撷取组合形成完整的输出影像资料。

本发明的又一目的是在于提供一种影像撷取聚光装置，其反射镜是为具有复数个内凹面结构并将内凹面施以镀膜层而制成，且该镀膜层是位于光反射面，可避免因玻璃折射产生的色光分离现象。

为达上述的目的，本发明是提供一种影像撷取聚光装置，其是可接受来自一待扫描物影像的光，该影像撷取聚光装置包括：至少一反射镜、一成像装置、至少一光栅、至少一平面镜以及一影像调整模块。

该反射镜具有适当排列的复数个内凹面，该内凹面其可提供聚集该光并将光折向至一预定路径。

该成像装置其是可接受经该至少一反射镜所折向而来的光并将其转换为电子讯号，并对该电子讯号进行“撷取”“去除”“反转”“连接”和电子虚拟化的处理；

该光栅其是具有复数个透光孔，该复数个透光孔位置恰与该复数个内凹面一一对应，该光栅其位于该成像装置与该至少一反射镜之间的光路径上，可提供过滤杂光。

该平面镜位于光路径上以将光进行反射折向；

该影像调整模块校正该一反射镜所聚集的光影像。

为达上述的目的，本创作应用上述的影像撷取聚光装置以提供一种影像撷取聚光处理方法，其是包括有下列步骤：

步骤(a)：执行撷取一待扫描物影像资料，该待扫描物影像资料是区分为已接收待扫描物影像光讯号的复数个显像画素讯号，以及无法接收待扫描物影像光讯号的复数个隐像画素讯号，该各隐像画素讯号其是为位于两两显像画素讯号之间。

步骤(b)：去除该隐像画素讯号。

步骤(c)：反转各该显像画素讯号。

步骤(d)：连接相邻的各该显像画素讯号，该方法其是可直接将相邻的各该显像画素讯号作连接，当然其较佳实施中，可藉由一软件处理进行将连接相邻的各该显像画素讯号作一电子虚拟连续化，使得相邻的该显像画素讯号连接较为滑顺。

由此可获得完整的一输出影像资料。

为了便于进一步了解本发明的上述目的、特点以及功效，下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是为传统的光学扫描仪示意图；

图2是为传统光学扫描仪的光学引擎及其内的导光装置的示意图；

图3A是为本发明的光栅的第一较佳实施例结构示意图；

图3B是为本发明的光栅的第二较佳实施例结构示意图；

图3C是为本发明的光栅的第三较佳实施例结构示意图；

图3D是为本发明的光栅的第四较佳实施例结构示意图；

图4A是为本发明的反射部的第一较佳实施例正视及A-A剖面结构示意图；

图4B是为本发明的反射部的第二较佳实施例正视及B-B剖面结构示意图；

图4C是为本发明的反射部的第三较佳实施例正视及C-C剖面结构示意图；

图5A是为本发明的影像撷取聚光装置的光路路径较佳实施例示意图；

图5B是为本发明的影像撷取聚光装置的第一较佳实施例示意图；

图5C是为本发明的影像撷取聚光装置的第二较佳实施例示意图；

图6A是为本发明的反射镜的第一较佳实施例立体及D-D剖面结构示意图；

图6B是为本发明的反射镜的第二较佳实施例剖面结构示意图；

图6C是为本发明的反射镜的第三较佳实施例剖面结构示意图；

图7A是为本发明执行影像撷取一图形的示意图；

图7B是为本发明执行影像撷取获得的图形示意图；

图7C是为本发明将该图7B反转显像画素讯号后的扫描影像实施例示意图；

图7D是为本发明该图7C所示将该扫描影像图形处理后所得的实施例示意图；

图8是为本发明的影像撷取聚光处理方法的较佳实施例流程示意图；

图9是为本发明的影像撷取聚光装置与壳体结合构造的一较佳实施例示意图。

附图标记说明：1~扫描仪；11~外壳；12~原稿承载玻璃；13~驱动装置；14~光学引擎；141~中空壳体；142~光源；143~反射镜片；144~镜头组；145~电荷耦合组件；146~簧片；15~导杆；2~影像撷取聚光装置；3~壳体；41~待扫描物；42~第一光源；43~第二光源；50~平面镜；60~反射镜；61~内凹面；70~成像装置；71~画素单元；711~显像画素讯号；712~隐像画素讯号；80、80a、80b、80c、80d~光栅；81、81a、81b、81c、81d~透光孔；82~侧面；83~斜面；84~斜凹面；85、85a、85b~反射部；86、86a、86b~反射面；87~影像调整模块；91~执行撷取一待扫描物影像资料；92~去除该隐像画素讯号；93~反转该显像画素讯号；94~连接相邻的该显像画素讯号；95~获得完整的输出影像。

具体实施方式

本发明的影像撷取聚光装置的主要特征是藉由将扫描仪中传统用以聚光成像的镜头组予以舍弃不用，而改用具有复数个内凹面的至少一反射镜来进行光线的聚集并成像于成像装置上，并且，更配合配合具有相对应复数个透光孔的一光栅的使用来隔除杂光以提供较佳的影像品质。此外，为避免因复数个内凹面反射镜的使用造成扫描影像之间断不连续的现象，本发明亦提供一影像撷取聚光处理方法来进行影像的调整校正。由于本发明不需使用镜头组，因此可具有成本较低以及较不会产生色光分离现象的优点。

以下将举出数个较佳实施例详细说明本发明的影像撷取聚光装置与影像撷取聚光处理方法的详细手段、动作方式、达成功效、以及本发明的其它技术特征。

为清楚说明本发明的技术特征与实施方式，以下将先针对本发明的光栅以及反射部的数种实施例类型进行介绍。

请参阅图3A至图3D所示，是为本发明的光栅的四个不同较佳实施例结构示意图。于本发明较佳实施例中，该光栅80其是具有复数个透光孔81，于图3A中，该透光孔81其是呈一圆形形状透光孔81a，并且，该透光孔81a的孔径一般以介于2~6mm为较佳，光栅80a除了该透光孔81a以外的其它部份则需以不透光的材质所构成。所以限定该透光孔81a的尺寸，主要是由于该透光孔81a的孔径若太大则无法提供良好的杂光隔除作用；而倘若该透光孔81a的孔径太小时则又易产生光绕射现象，故需将光栅80a的透光孔81a的尺寸限定在一定范围内方能提供较佳的扫描影像品质。于图3B中，其该透光孔81b是呈一水平延伸的狭长条状透光孔81b，其狭长条状透光孔81b的宽度(较窄边)一般亦为介于2~6mm为较佳。于图3C中，其该透光孔81c是呈一方形形状透光孔81c，其方形形状每一边边长一般亦为介于2~6mm为较佳。于图3D中，其该透光孔81d是呈一水平延伸排列椭圆形形状透光孔81d，其每一透光孔81d的宽度一般亦为介于2~6mm为较佳，诸如此类形状的变化改变乃本领域熟练技术人员能依据上述的说明加以变化实施，故并不脱离本创作的要义所在，亦不脱离本创作的精神及范围，于此并不再多加赘述。

请参阅图4A至图4C所示，其是为本发明的的反射部的三个不同较佳实施例正视及剖面结构示意图。于本发明较佳实施例中，该光栅80其是具有上述实施例中各种不同形状的复数个透光孔81外，该光栅80的一侧面82上更设置有一反射部85，该反射部85可提供将光反射至一成像装置70上，于图4A中，该侧面82上其是斜切有一斜面83，该斜面83其提供与该反射部85相结合，该反射部85其可为于该斜面83上直接布设有一反光材质的镀膜层，以提供光反射面的功能，其中该反光材质的镀膜层材料可为银、铬、铝、白金、或其它良好反光材料，其可以蒸镀(Evaporating Sputtering)、溅镀(Sputtering)、化学沉积(Chemical Deposition)或其它方式形成在该斜面83上，其镀膜层的厚度可能为单层，亦可能为多层，当然该反射部85亦可是设计为一平面镜，或是藉由提供一非玻璃材质且为可挠性材质的薄板结构，以一反射面86上直接布设有反光材质的镀膜层，并且，而该平面镜或是该薄板结构其是以黏贴或利用夹具固定于该斜面83上，而该薄板的材质可为下列的其中一种：纸、塑料、树脂、高分子聚合物、玻璃纤维、橡胶、金属薄片、以及其它非玻璃的可挠性材质者，值得一提的是，此所谓可挠性材质并非指极软的材质，而是应具备适当的硬度以便能保持薄板本身的平面度以达到良好的光反射效果。于图4B中，该光栅80的侧面82上其是设有一斜凹面84与该反射部85a相结合，该反射部85a其是为该斜凹面84上直接布设有反光材质的镀膜层，或是结合相同曲面的一凹面镜，当然亦可藉由提供一非玻璃材质且为可挠性材质的薄板结构，以一反射面86a上直接布设有反光材质的镀膜层等设计，该薄板结构受到外力时仍可弯曲一定程度不至于碎裂，且可挠性材质又相对较易于被加工成不同形状，其可适用范围相对宽广许多者，相对地习用以玻璃构成的反射镜片，由于玻璃的硬度与脆度很高，不仅不容易加工，且更无法被弯折成曲面，适用范围受限。于图4C中，该光栅80的侧面82上其是斜切有一斜面83，该斜面83是为一平面，但该反射部85b的一反射面86b其是设计为凹弧面，当然如此设计亦可达到上述反射聚光于该成像装置70上的功效。

请参阅图5A至图5C所示，其是分别为本发明的影像撷取聚光装置的两个不同应用较佳实施例示意图。于本发明较佳实施例中，请参阅图5A所示，该影像撷取聚光装置2其是可接受来自一待扫描物41影像的光，该影像撷取聚光装置2其是包括有：至少一反射镜60、一成像装置70、至少一光栅80以及至少一平面镜50。当欲对待扫描物41进行反射式稿件的扫描模式时，是由一第一光源42对待扫描物41发出光，经待扫描物41反射的光影像进入该影像撷取聚光装置2中，由该至少一反射镜60与该至少一平面镜50进行若干次反射与折向后，透过该光栅80隔绝掉不必要的杂光后、成像于成像装置70上。而当欲进行透射式稿件的扫描模式时，则是由第二光源43对待扫描物41发出光并穿透的以进入该影像撷取聚光装置2中。于本较佳实施例中，该成像装置70可接受经该至少一反射镜60与该至少一平面镜50所折向而来的光并将其转换为电子讯号，其可是为一电荷耦合组件(CCD)为佳，然而其也可能是CMOS影像撷取装置、或其它可进行将光影像转换为电子讯号的装置者，而当该反射镜60与该平面镜50的数量有所变化或是其排列情形有所不同时，所展现出的实施情形亦为不同，由于此种数量变化或是排列情形的部份是属习用技术且非为本发明的技术特征，故以下不再赘述。

而该反射镜60具有适当排列的复数个内凹面61，该内凹面61的表面上其是布设有一反光材质的镀膜层，以提供光反射面的功能，其中该反光材质的镀膜层材料可为银、铬、铝、白金、或其它良好反光材料，其可以蒸镀(Evaporating Sputtering)、溅镀(Sputtering)、化学沉积(ChemicalDeposition)或其它方式形成，其镀膜层的厚度可能为单层，亦可能为多层。该内凹面61均可用以将待扫描物41影像的光加以聚集(聚焦)并将光折向至一预定路径，而该光栅80其是具有复数个透光孔81，该复数个透光孔81位置恰与该复数个内凹面61一一对应，使得提供将每单一内凹面61反射折向的光射向通过单一透光孔81中。

如图5B的实施例中，其是为应用在一小尺寸的扫描装置上，由于小尺寸的扫描装置具有的特点是为其待扫描物41的尺寸与进行反射与折向的镜片尺寸以及该成像装置70的尺寸几近相等，因此该反射镜60的该复数个内凹面61是呈一平面排列方式且该复数个内凹面61是为相同弯曲曲率的内凹面(如图6A所示)，因此是当以复数该内凹面61接收该待扫描物41的影像的光加以聚集(聚焦)后，可提供将该待扫描物41的影像的光以相互平行折向至一预定路径。至于该平面镜50的使用则是用来将光进行反射折向至预定路径并藉此延长光程长度，平面镜并不具有聚光作用。该光栅80是位于成像装置70与至该反射镜60(或平面镜50)之间的光路径上，于较佳的实施例中，该光栅80的每该透光孔81是位于光路径的接近每一聚焦点位置附近，以提供较佳的杂光过滤效果。较佳者，该影像撷取聚光装置2更可增设包括有一影像调整模块87，用以校正调整经该内凹面61所聚集的光影像。关于此影像调整模块87的功效与调整方法将进一步详述于后。

如图5C的实施例中，其是为应用在一大尺寸的扫描装置上，由于大尺寸的扫描装置的待扫描物41的尺寸远大于进行反射与折向的镜片尺寸以及该成像装置70的尺寸，因此该反射镜60的该复数个内凹面61是为相同弯曲曲率的内凹面以呈一弧形排列方式(如图6B所示)或是该复数个内凹面61是为不同弯曲曲率的内凹面(如图6C所示)，因此当接收该待扫描物41的影像后，复数该内凹面61将光加以聚集(聚焦)，并将光朝向中心线缩靠方式折向至一预定路径。

请参阅图7A所示，其是为本发明执行影像撷取一图形的示意图。由于进行该影像撷取聚光装置2的扫描方法中，该待扫描物41的影像是藉由各内凹面61作片段的撷取后，通过该透光孔81提供较佳的杂光过滤效果，使该各片段的光讯号会投映至该成像装置70的复数个画素单元71上，因此部分已接收待扫描物41影像光讯号会在该画素单元71上呈现显像画素讯号711，且单一该显像画素讯号711由于透过内凹面61会呈现出与原待扫描物41的影像相反，而部分内凹面61的连接处或内凹面61的二侧无法提供完整将待扫描物41影像光讯号作聚焦折射传递的功效，因此该画素单元71无法接收待扫描物41影像光讯号的部分会形成隐像画素讯号712，使得扫描出该待扫描物41的影像呈现为图7B所示的不连续且为相反的影像讯号，而解决之道，请参阅图8所示，其是为本发明的使用一影像光讯号处理器的影像撷取聚光处理方法的一较佳实施例，该方法包括有下列步骤：

步骤91：执行撷取一待扫描物影像资料，该待扫描物影像资料是区分为已接收待扫描物影像光讯号的复数个显像画素讯号，以及无法接收待扫描物影像光讯号的复数个隐像画素讯号，该各隐像画素讯号其是为位于两两显像画素讯号之间。

步骤92：去除该隐像画素讯号。

步骤93：反转各该显像画素讯号，如图7C所示。

步骤94：连接相邻的各该显像画素讯号，该方法其是可直接将相邻的各该显像画素讯号作连接，当然其较佳实施中，可藉由一软件处理进行将连接相邻的各该显像画素讯号作一电子虚拟连续化，使得相邻的该显像画素讯号连接较为滑顺。

步骤95：由此可获得完整的一输出影像资料，如图7D所示。

请参阅图9，本发明的影像撷取聚光装置的另一较佳实施例中，该影像撷取聚光装置2更包括有一壳体3其用以容置并定位该反射镜60、平面镜50、光源42、成像装置70以及光栅80，并且，于壳体3内侧壁面的预定位置上形成有若干以预定角度与位置互相对应的结合表面31以供结合定位该反射镜60与平面镜50，因为该反射镜60的制作容易且以平面与该结合表面31相贴合，便于进行该影像撷取聚光装置2的组装，十分容易、省时且低成本。

以上所述是利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。本领域的熟练技术人员将会明白，适当而作些微的改变及调整，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围。

Claims (5)

1、一种影像撷取聚光装置，可接受来自一待扫描物影像的光，该影像撷取聚光装置包括：一反射镜，该反射镜具有适当排列的复数个内凹面，该内凹面提供聚集该光并将光折向至一预定路径；

一成像装置，该成像装置接受经该一反射镜所折向而来的光并将其转换为电子讯号，以便对其进行处理；

光栅，该光栅具有复数个透光孔，该复数个透光孔位置恰与该复数个内凹面一一对应，该光栅其位于该成像装置与该至少一反射镜之间的光路径上，可提供过滤杂光，

其特征在于还包括：

至少一平面镜，该平面镜位于光路径上以将光进行反射折向；

一影像调整模块，该影像调整模块校正该一反射镜所聚集的光影像。

2、如权利要求1所述的影像撷取聚光装置，其中该光栅与该反射镜相对应的一侧面还设有一反射部，该反射部可提供将该反射镜聚集折向的光反射至该成像装置。

3、一种影像撷取聚光处理方法，其中所述影像撷取聚光处理器包括所述一反射镜，一成像装置，一光栅，至少一平面镜，一影像调整模块，该方法包括下列步骤：

(a)执行撷取一待扫描物影像资料，该待扫描物影像资料区分为已接收待扫描物影像光讯号的复数个显像画素讯号，以及无法接收待扫描物影像光讯号的复数个隐像画素讯号，该各隐像画素讯号其是为位于两两显像画素讯号之间；

(b)去除该隐像画素讯号；

(c)反转各该显像画素讯号；

(d)连接相邻的各该显像画素讯号作一电子虚拟连续化，获得完整的一输出影像资料。

4、如权利要求3所述的影像撷取聚光处理方法，其中该步骤(a)所述的该待扫描物影像资料是一光学扫描仪对一待扫描物的扫描过程中所获得的连续影像资料。

5、如权利要求3所述的影像撷取聚光处理方法，其中该步骤(d)的该电子虚拟连续化藉由一软件处理。

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