CN1357858A - 旋转式光学扫描装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种旋转式光学扫描装置及方法,包括:至少一光源、至少一旋转式组件、一传动机构,以及一变焦模块。其中该光源提供光的来源;该旋转式组件具有至少一反射面,并以一轴心进行连续旋转,将该光源的光进行预定方向的光反射;该传动机构连接于该旋转式组件,用以提供该旋转式组件连续旋转所需的动力;该变焦模块接受反射折向送来该光源的光,并聚集于其聚焦处,且可自动调整焦距以弥补光程差;且该电荷耦合器件设于该变焦模块的聚焦处,并将该光源的光转换成可供计算机处理的数字信号。

Description

旋转式光学扫描装置及方法

技术领域

本发明涉及一种旋转式光学扫描装置及方法，特别是一种不需光学扫描装置的光学引擎，利用旋转式组件，藉由光反射的原理与现象，达到扫描全文件的装置及方法。

背景技术

高科技技术突飞猛进，尤其微电子技术制程的技术更是日新月异，故计算机已深入于每个家庭及企业中，成为现代生活中不可或缺的电子产品，并随着计算机多媒体的盛行，而需要更多的外围产品来做为输入、输出的装置，而缘于光电半导体技术的精进，使得扫描仪等计算机相关外围设备的产品技术日益成熟，且越来越普遍化，现已成为计算机外设装置中必备的产品。

其中扫描仪更成为一重要的计算机输入、输出外围配备装置，该扫描器其主要是利用一光源模块提供光源以照射一待扫描物，再利用一光程装置接收光源模块在扫描时所反射的该待扫描物影像，再以电荷耦合器件撷取该待扫描物影像，经过光电信号的转换形成数字信号后，最后再传送至计算机的中进行影像处理。

请参阅图1A及图1B，其是传统小尺寸平台式扫描仪结构示意图。其主要是在一光学扫描仪1的外壳11上侧表面设有一原稿承载玻璃12以承放一待扫描物80，该外壳11内设有一动力源组13连接一传动机构14，使得该动力源组13输出的动力可藉由该传动机构14将该动力传达至一光学引擎15(Chassis)，使该光学引擎15在中空外壳11内沿着导杆16方向进行线性运动，以撷取该原稿承载玻璃12上的待扫描物80的影像扫描工作。该光学引擎15其是具有一中空壳体151，一光源152是定位于壳体151的上侧面一适当位置、复数个反射镜片153、一镜头组154(Lens Set)、以及一电荷耦合器件155(CCD)，由该光源152发出光射向该待扫描物80，其反射光进入该壳体151内后，由复数个反射镜片153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154的聚焦而成像于电荷耦合器件155上并将扫描影像资料转换为电子信号。

图2A是传统小尺寸平台式扫描仪进行扫描时动作示意图。当扫描待扫描物80a时，光学引擎15a于导杆16a上进行线性运动，以获得待扫描物80a的影像，但当原稿扫描尺寸较大时，例如：A3尺寸时，就必需采用图2B的大尺寸平台式扫描仪，其中待扫描物80b因尺寸太大，必需设置两个光学引擎：光学引擎15b和光学引擎17b，其中光学引擎15b和光学引擎17b亦是在导杆16上进行线性运动，并以一定比例的速度(例如：1∶2的比例)来进行扫描，当然其扫描仪的尺寸也相对的加大。

鉴于现今市面上所有可见的光学扫描仪，都采用光学引擎(Chassis)的设计应用，必需提供其从待扫描文件前端移动至后端的光学引擎相对于待扫描文件运动，因而造成光学扫描仪设计的体积大小受限于待扫描文件大小长度，而无法设计出更方便携带的产品。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种旋转式光学扫描装置及方法，至少有一旋转式组件，以达扫描文件全长的目的。

本发明的再一目的是提供一种旋转式光学扫描装置及方法，可有效缩小扫描机件所占的空间。

本发明的再一目的是提供一种旋转式光学扫描装置及方法，可依不同需求设计机台，不需受限于文件大小。

本发明的再一目的是提供一种旋转式光学扫描装置及方法，可有效控制扫描速度与扫描品质。

本发明的上述目的可以这样实现，一种旋转式光学扫描装置包括：至少一光源，用来提供光的来源；至少一旋转式组件，具有至少一反射面，并以一轴心进行连续旋转，将该光源的光进行预定方向的光反射；一传动机构，连接于该旋转式组件，用以提供该旋转式组件连续旋转所需的动力；一变焦模块，可接受反射折向送来该光源的光，并聚集于其聚焦处，且可自动调整焦距以弥补光程差；以及一电荷耦合器件，设于该变焦模块的聚焦处，并将该光源的光转换成可供计算机处理的数字信号。

上述的传动机构包括：一动力源，其是可提供输出一动力，以及一传动部，其是与该动力源相连接，可藉由该传动部将该动力作适当的传递。

上述的变焦模块包括：一镜头，用以接收反射折向所传递的「光」并聚集于其聚焦处；以及一镜头调整装置，其是与该镜头相连接，可提供该镜头作适当水平位移运动，调整焦距以弥补总光程长改变量。

本发明的上述目的还可以这样实现，一种旋转式光学扫描装置，包括：一曲面承载玻璃，用以放置待扫描的稿件，以进行后续扫描的工作；至少一光源，用来提供光的来源；至少一旋转式组件，具有至少一反射面，并以一轴心进行连续旋转，将该光源的光进行预定方向的光反射；一传动机构，连接于该旋转式组件，用以提供该旋转式组件连续旋转所需的动力；一镜头组，接受反射折向送来该光源的光，并聚集于其聚焦处；以及一电荷耦合器件，是设于该镜头的聚焦处，并将该光源的光转换成可供计算机处理的数字信号。

为了便于进一步理解本发明，下面结合附图以举例方式对本发明进行详细说明。

附图说明

图1A是传统小尺寸平台式扫描仪立体结构示意图。

图1B是传统小尺寸平台式扫描仪结构侧视剖面示意图。

图2A是传统小尺寸平台式扫描仪进行扫描时动作示意图。

图2B是传统大尺寸平台式扫描仪进行扫描时动作示意图。

图3是本发明的旋转式光学扫描装置第一较佳实施例操作示意图。

图4是本发明的旋转式光学扫描装置第二较佳实施例操作示意图。

图5是本发明的旋转式光学扫描装置第三较佳实施例操作示意图。

图6是本发明的旋转式光学扫描装置第四较佳实施例操作示意图。

图7A是本发明的传动机构第一较佳实施例。

图7B是本发明的传动机构第二较佳实施例。

图7C是本发明的传动机构第三较佳实施例。

图8A是本发明的旋转式组件第一较佳实施例。

图8B是本发明的旋转式组件第二较佳实施例。

图9A是本发明的旋转式组件第三较佳实施例。

图9B是本发明的旋转式组件第四较佳实施例。

图10是本发明的旋转式光学扫描方法的实施步骤流程图。附图标号说明：1^-光学扫描仪；11^-外壳；12^-原稿承载玻璃；13^-动力源组；14^-传动机构；15、15a、15b、17b^-光学引擎；151^-壳体；152^-光源；153^-反射镜；154^-镜头组；155^-电耦合组件；16、16a、16b导杆；80、80a、80b^-待扫描物；2^-旋转式光学扫描装置；20、20a、20b、20c^-旋转式组件；200、201、202、203、204^-反射面；2001、2011、2021、2031、2041^-镀膜层；205、206、207、208、209^-反射镜片；100a、100b套盖；21^-传动机构；210^-动力源；211^-传动部；2110^-小齿轮；2111大齿轮；2112^-第一传动轮；2113^-第二传动轮；2114^-传动带；212^-电路板；22a、22b^-固定反射镜片；23^-变焦模块；230^-镜头；231^-镜头调整装置；232^-光学变焦镜头；24^-电荷耦合器件；25^-光源；26^-壳体；27原稿承载玻璃；28^-镜头组；29^-曲面承载玻璃；3^-原稿；4^-提供至少一旋转式组件和一变焦模块；5^-执行扫描；6^-检测反射光的光程长度；7将该光程长度值与一默认值作比较；8^-自动调整该变焦模块。

具体实施方式

本发明的主要特征在于具有至少一旋转式组件，其至少有一反射面，并以一轴心进行连续旋转，将该光源的光进行预定方向的光反射，以下将举出数个较佳实施例详细说明本发明的旋转式光学扫描装置的详细结构、动作方式、功效、以及其它特征。

请参阅图3，其是本发明的旋转式光学扫描装置第一较佳实施例操作示意图。其中本发明的旋转式光学扫描装置2是由一旋转式组件20配合传动机构21、固定反射镜片(22a、22b)、变焦模块23、电荷耦合器件24、光源25及壳体26等组件所组构而成的扫描装置。本发明的旋转式光学扫描装置2的旋转式组件20，其是具有至少一反射面，以一轴心进行连续旋转，并藉由一传动机构21连接于该旋转式组件20，提供该旋转式组件20连续旋转所需的动力；其中旋转式组件20可将光源25的光以对应固定反射镜片(22a、22b)的方向进行预定方向的光反射，且可设置光源25两个，以避免扫描原稿承载玻璃27上的原稿3时，原稿3各处扫描的灰度不同。

当旋转式组件20于第一位置时(图中实线所示)，其中该原稿3至旋转式组件20于第一位置反射面的光程长为T1，旋转式组件20至固定反射镜片22a的光程长为T3，固定反射镜片22a至固定反射镜片22b的光程长为T4，固定反射镜片22b至该变焦模块23的光程长为T5，该变焦模块23至电荷耦合器件24的光程长为T6，则当旋转式组件20于第一位置时的总光程长度值(Total Track；简称TT值)，为T1+T3+T4+T5+T6。当旋转式组件20于第二位置时(图中虚线所示)，其中该原稿3至旋转式组件20于第二位置反射面的光程长变为T2，而旋转式组件20于第一位置与第二位置的间的光程差为(T1-T2)，此时该变焦模块23可自动调整焦距以弥补光程差(T1-T2)，使位于变焦模块23聚焦处的电荷耦合器件24所接收的光，仍是位于聚焦处最清晰的光，以便电荷耦合器件24将该光转换成可供计算机处理的数字信号时不会失真；其中该变焦模块23包括：一镜头230，可接收反射折向所传递的「光」并聚集于其聚焦处；以及一镜头调整装置231，其是与该镜头230相连接，提供该镜头230作适当水平位移运动，调整焦距以弥补光程差(T1-T2)，使电荷耦合器件24所接收的光，仍是位于聚焦处最清晰的光。亦可使用相同的原理，使旋转式组件20连续旋转，而得到连续反射的光，且藉由变焦模块23的修正，即可完成原稿3的扫描，如此便不需光学引擎(Chassis)。

请参阅图4，是本发明的旋转式光学扫描装置第二较佳实施例操作示意图，于本较佳实施例中，该大部分的组件与第一较佳实施例相同，因此不再多加赘述，于此仅提出不同之处详加叙述，其特征是：由于该总光程长改变量并非很大，故变焦模块23亦可使用光学变焦镜头232，可自动调整焦距，以弥补总光程长改变量，即光程差(T1-T2)。

请参阅图5，其是本发明的旋转式光学扫描装置第三较佳实施例操作示意图，于本较佳实施例中，该大部分的组件与第一较佳实施例相同，因此不再多加赘述，于此仅提出不同之处详加叙述，其特征是：使用两个旋转式组件20，并藉由两个旋转式组件20的相互旋转，达成微量旋转及同步扫描的特性。

请参阅图6所示，其是本发明的旋转式光学扫描装置第四较佳实施例操作示意图。其中本发明的旋转式光学扫描装置2是由一旋转式组件20配合传动机构21、固定反射镜片(22a、22b)、电荷耦合器件24、光源25、壳体26、镜头组28(Lens Set)及曲面承载玻璃29等组件所组构而成的扫描装置。当旋转式组件20于第一位置时(图中实线所示)，其中该原稿3至旋转式组件20于第一位置反射面的光程长为T1’，旋转式组件20至固定反射镜片22a的光程长为T3’，固定反射镜片22a至固定反射镜片22b的光程长为T4’，固定反射镜片22b至镜头组28的光程长为T5’，该镜头组28至电荷耦合器件24的光程长为T6’，则当旋转式组件20于第一位置时的总光程长度值(Total Track；简称TT值)，为T1’+T3’+T4’+T5’+T6’。当旋转式组件20于第二位置时(图中虚线所示)，其中该原稿3至旋转式组件20于第二位置反射面的光程长为T2’，此时总光程长度值为T2’+T3’+T4’+T5’+T6’，而曲面承载玻璃29其形状经设计后，旋转式组件20于第一位置时的总光程长度值T1’+T3’+T4’+T5’+T6’，会等于旋转式组件20于第二位置时的总光程长度值T2’+T3’+T4’+T5’+T6’，亦即T1’＝T2’，如此便可有效控制维持相同的总光程长度值。亦可使用相同的原理，使旋转式组件20连续旋转，而得到连续反射的光，即可完成原稿3的扫描，如此便亦不需加设光学引擎(Chassis)。

请参阅图7A、7B与7C所示，其是本发明传动机构21的不同较佳实施例。如图7A所示，该传动机构21是由一动力源210，其是可提供输出一动力，以及一传动部211，其是与该动力源210相连接，可藉由该传动部211将该动力作适当的传递。该动力源210是可为一马达，该传动部211是一连杆，并使用一电路板212来控制动力源210所提供的动力大小以及时间长短，进而控制旋转式反射组件20的旋转位置。

如图7B所示，该传动机构21亦由一动力源210和一传动部211所组成。其中该动力源210亦为一马达，可提供动力，藉由相互啮合的齿轮组，小齿轮2110与大齿轮2111所组成的传动部211，将动力源210的动力传递至旋转式反射组件20，并亦使用一电路板212来控制动力源210所提供的动力大小以及时间长短，进而控制旋转式反射组件20的旋转位置。

如图7C所示，当然亦可将传动机构21的传动部211改成由第一传动轮2112、第二传动轮2113及一传动带2114所组成，皆是本领域熟练技术人员可轻易设计完成的，故不再多加赘述。

请参阅图8A和图9B所示，是本发明旋转式组件20的不同较佳实施例。

如图8A所示，于旋转式组件20a的各反射面200、201、202，均为沿狭长方向延伸的狭长反射面200、201、202。此所述的反射面200、201、202，乃是藉由在旋转式组件20a沿狭长方向上切削掉部份，而在旋转式组件20a上形成预定角度的倾斜平面或是以预定角度的切削平面。然后，再覆盖至少一层反光材质的镀膜层2001、2011、2021于该平面上以形成可将光进行反射的反射面200、201、202。于本较佳实施例中，该反光材质的镀膜层2001、2011、2021可在反射面200、201、202直接镀上铬、银等良好反光材质，或亦可以贴贴纸的方式将反光材质的镀膜层2001、2011、2021直接贴覆在反射面形成。或者，当旋转式反射组件20是以良好反光材质(例如部份金属等)所制成时，藉由将反射面200、201、202的部份加以光，亦可达到不需镀膜层便可具有良好反光的功效。

如图8B所示，于旋转式反射组件20b的各反射面203、204，均为沿狭长方向延伸的狭长反射面203、204。此所述的反射面203、204，亦是藉由在旋转式反射组件20b沿狭长方向上切削掉部份，而在旋转式反射组件20b上形成预定角度的倾斜平面或是以预定角度的切削平面。再来的处理与特性与图8A所述相同，在此故不再多加赘述。

如图9A所示，旋转式反射组件20c的反射面是分别由三片反射镜片205、206、207所组成，再套上套盖100a后，便完成此旋转式反射组件20c，比起图8中的旋转式反射组件20a和20b，可更节省制造成本及简化制造流程。

如如图9B所示，旋转式反射组件20d的反射面是分别由两片反射镜片208、209所组成，再套上套盖100b后，亦完成此旋转式反射组件20d。

图10是本发明的旋转式光学扫描方法，包括有下列步骤：

(A)提供至少一旋转式组件和一变焦模块4，以至少一旋转式组件配合传动机构、固定反射镜片、变焦模块、电荷耦合器件、光源等组件组构而成的旋转式光学扫描装置，其中该旋转式组件具有至少一反射面，且可以进行连续旋转，将光进行预定方向的光反射，该变焦模块可接受反射折向送来的「光」聚集于其聚焦处，并自动调整焦距以弥补光程差；该旋转式组件是可位于固定位置的一停止状态，以及可作动旋转适当角度的一作动状态。

(B)执行扫描5，开始进行扫描的动作，即对待测的原稿进行扫描的动作，并撷取该预定方向的反射光。

(C)检测反射光的光程长度6，亦即检测总光程长度，以获得一光程长度值。

(D)将该光程长度值与一默认值作比较7，其中该默认值是事先检测设计好的适当值，当该光程长度值等于该默认值时，该旋转式组件是位于该作动状态，并重复步骤(B)，该旋转式组件继续作动旋转至下一适当角度，继续执行扫描的动作；当该光程长度值不等于该默认值时，该旋转式组件是位于该停止状态，并执行步骤(E)自动调整该变焦模块8，此时可弥补光程差，亦即使总光程长度改变的部分回复，再重复步骤(C)，重新检测反射光的光程长度，以获得一光程长度值，接着再进行步骤(D)。

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。例如，本发明的旋转式组件并非仅局限于如图8A^-八B和图9A^-九B所示的旋转式组件20a、20b、20c、20d，亦非局限仅具有不大于或小于三个的反射面数量。相对地，本发明的旋转式组件亦可设计成类似五角形或其它多边形长条状的旋转式组件，或使用不同方式靠合反射镜片。又如，本发明的旋转式光学扫描装置亦可使用于透射稿扫描，本领域熟练技术人员将会明白，适当而作些微小改变及调整使用，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 (10)

1、一种旋转式光学扫描装置，包括：

至少一光源，用来提供光的来源；

至少一旋转式组件，具有至少一反射面，并以一轴心进行连续旋转，将该光源的光进行预定方向的光反射；

一传动机构，连接于该旋转式组件，用以提供该旋转式组件连续旋转所需的动力；

一变焦模块，可接受反射折向送来该光源的光，并聚集于其聚焦处，且可自动调整焦距以弥补光程差；以及

一电荷耦合器件，设于该变焦模块的聚焦处，并将该光源的光转换成可供计算机处理的数字信号。

2、如权利要求1所述的旋转式光学扫描装置，其中该传动机构包括：

一动力源，提供输出一动力；

一传动部，与该动力源相连接，藉由该传动部将该动力作适当的传递。

3、如权利要求2所述的旋转式光学扫描装置，其中该传动部是一齿轮组。

4、如权利要求1所述的旋转式光学扫描装置，其中该变焦模块包括：

一镜头，接收反射折向所传递的「光」并聚集于其聚焦处；以及

一镜头调整装置，与该镜头相连接，提供该镜头作适当水平位移运动，调整焦距以弥补总光程长改变量。

5、如权利要求1所述的旋转式光学扫描装置，其中该变焦模块是一光学变焦镜头，可自动调整焦距，以弥补总光程长改变量。

6、一种旋转式光学扫描装置，包括：

一曲面承载玻璃，用以放置待扫描的稿件，以进行后续扫描的工作；

至少一光源，用来提供光的来源；

至少一旋转式组件，具有至少一反射面，并以一轴心进行连续旋转，将该光源的光进行预定方向的光反射；

一传动机构，连接于该旋转式组件，用以提供该旋转式组件连续旋转所需的动力；

一镜头组，接受反射折向送来该光源的光，并聚集于其聚焦处；以及

一电荷耦合器件，是设于该镜头的聚焦处，并将该光源的光转换成可供计算机处理的数字信号。

7、如权利要求6所述的旋转式光学扫描装置，其中该传动机构包括：

一动力源，用来提供输出一动力；

一传动部，与该动力源相连接，藉由该传动部将该动力作适当的传递。

8、一种旋转式光学扫描方法，包括下列步骤：

(A)提供至少一旋转式组件和一变焦模块，其中该旋转式组件具有至少一反射面，且可以进行连续旋转，将光进行预定方向的光反射，该变焦模块可接受反射折向送来的「光」聚集于其聚焦处，并自动调整焦距以弥补光程差；该旋转式组件是可位于固定位置的一停止状态，以及可作动旋转适当角度的一作动状态；

(B)执行扫描，撷取该预定方向的反射光；

(C)检测该反射光的光程长度，以获得一光程长度值；

(D)将该光程长度值与一默认值作比较；

(E)当该光程长度值等于该默认值，该旋转式组件是位于该作动状态，并重复步骤(B)；当该光程长度值不等于该默认值，该旋转式组件位于该停止状态，并自动调整该变焦模块以弥补光程差，再重复步骤(C)。

9、如权利要求8所述的旋转式光学扫描方法，其中该旋转式组件的反射面，藉由在该旋转式组件上形成一预定角度的平面后，再覆盖至少一层反光材质的镀层膜于该平面上形成。

10、如权利要求8所述的旋转式光学扫描装置，其中该旋转式组件的反射面，为一反射镜片。

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