CN1464325A - 光路收合折叠装置 - Google Patents

Abstract

一种光路收合折叠装置，应用于使用电荷耦合元件或非接触式影像传感器的光学扫描仪，将部分光路空间置放于一可收合折叠的装置内，如此可使用具有较佳景深的一般透镜，并使扫描仪的体积缩小，方便携带与握持操作，也不需推动扫描仪以进行扫描。其折叠收合时可减少扫描仪的体积，以节省包装的成本与存放空间。

Description

光路收合折叠装置

技术领域

本发明是有关于一种光路收合折叠装置，且特别是有关于一种应用于一光学扫描仪的光学系统的光路收合折叠装置。

背景技术

随着计算机多媒体技术的进步，影像处理的进展一日千里，带动许多计算机周边影像处理器的进步，扫描仪即是一例，在短短的数年之间，由掌上型黑白扫描仪到现在全彩高分辨率的扫描仪，其所产生的影像更加精致更加逼真，使扫描仪成为许多计算机使用者的基本配备之一，它可以将文件、杂志、书籍、图片等的文字或图像数据，扫描输入计算机并加以处理。

如图1所示，光学扫描仪的光学系统100包括光源110、成像元件组130、反射镜组120、及感光元件140等光学元件。当光由光源110射出后，经过置放于透光板200上的文件300，将由文件300反射或透射的影像光310，经由反射镜组120将光线反射到例如为透镜组的成像元件组130。接着，成像元件组130将影像光310聚集投射到感光元件140。以上即为光学扫描仪的光学系统100中影像光310的行进路线。

其中，光感测元件最常见的为电荷耦合元件(Charge couple Device，CCD)，其将感测到的光强度利用光电转换后，变成光电流储存在储存电极，变成信号电荷后再转换成不同的电位差。扫描仪即是利用文件或图案本身所反射的光强弱，经透镜聚焦于电荷耦合元件上产生不同的电位差，以形成不同的明阶与暗阶，再以其间的灰阶多寡显示影像的明晰。

电荷耦合元件为半导体集成电路元件的一种，采用半导体的工艺制作，其分辨率比较不受工艺的影响。然而，因电荷耦合元件的长度比一般文件或图片的宽度短很多，扫描时必须使用光学镜头将图像缩小才能完全的扫描，使得系统体积较大，且组装耗时、需要调校。

另一种常用的光感测元件为接触式影像传感器(Contact ImageSensor，CIS)，其最大的特色为一体化的模块设计，以模块的形式将光源、自焦透镜、感测基板和外壳等组在一起，不但使应用产品具有轻、薄的特性，且由于组装容易，可节省生产成本。图2a及图2b为接触式影像传感器的一种应用型式，接触式影像传感器400是由条状的光源404、自焦成像元件组(Self-focus Lens Array)401及位于基板403上的感光元件402矩阵所构成，并由一铝壳405组装成一完整的接触式影像传感器扫描模块400。扫描影像时，自焦成像元件组401矩阵聚集反射自文件300的光，并成像于感光元件402矩阵上，感光元件402将文件300上一条线的色彩或黑白灰阶变化转换成电子讯号。扫描时接触式影像传感器扫描模块400的扫描面直接与透光板210接触，并由一马达(图未绘示)驱动滚筒500以带动文件300前后移动而进行扫描。

其中，自焦成像元件组401是由一排小口径的渐变折射率柱状透镜(radial gradient index lens)构成的，每个透镜的折射率沿径向逐渐改变，使柱状透镜具有成像的功能。整个透镜矩阵能将原稿上一行数据以1∶1的比例成像于光传感器矩阵上。其与电荷耦合元件使用一般透镜的成相方式相比，接触式影像传感器的自焦透镜成像优点为光路径短，应用系统可以做的轻、薄，然而其缺点则是景深小，系统的机构设计及控制均需比使用电荷耦合元件的系统来的精确。

综上所述，使用接触式影像传感器的扫描仪，具有体积小、易携带的优点，但其缺点为景深相对过小，在扫描不平整文稿或照片时易致部分影像模糊。而使用电荷耦合元件及一般透镜的平台式扫描仪，虽有较佳的景深，但其系统相对的机构设计无法小型化，携带不便，且必须将文件置于透光板上，对有厚度的书本或需折叠的大张报纸或杂志等，操作上亦不方便。又部分较小尺寸的平台式扫描仪(如A5、A6)虽可置于书本或需折叠的大张报纸或杂志上向下扫描，但扫描仪的拿取、握持，必须捉住整个扫描仪，操作上也不方便。即使是早期的手持式扫描仪，以人手推动的操作方式进行扫描作业，也易因操作因素而影响扫描品质。

发明内容

本发明的目的，在提供一种光路收合折叠装置，应用于使用电荷耦合元件或者非接触式影像传感器的光学扫描仪，将部分光路空间置放于一可收合折叠的装置内，如此可使用具有较佳景深的一般透镜，并使扫描仪的体积缩小，方便携带与握持操作，也不需推动扫描仪以进行扫描。其折叠收合时可减少扫描仪的体积节省包装的成本与存放空间。

依照本发明的上述目的，本发明提出一种光路收合折叠装置，应用于一光学扫描仪中。此光学扫描器具有一主体外壳、一透光板、一光源，一反射镜组、一成像元件组以及一光学传感器。其中光源用以照射一文稿并获得一影像光，反射镜组配置于影像光的光路径中，使影像光投射至光学传感器，成像元件组则配置于光学传感器与反射镜组之间、影像光的光路径上，扫描时文稿平靠于透光板。本发明的光路收合折叠装置包括：

一可折叠收合的装置，以一转轴枢接于主体外壳，使其可于使用中的一第一位置转动至折叠收合不使用的一第二位置。其中，成像元件组与光学传感器配置于可折叠收合的装置内，当可折叠收合的装置位于使用中的第一位置时，影像光的光路径会行进至可折叠收合的装置内，经过成像元件组而投射至光学传感器。当可折叠收合的装置位于第二位置时，成像元件组与光学传感器会偏离影像光的光路径。

又，本发明提出一种光学扫描仪，适于对一文稿进行扫描，包括：一主体外壳、一可折叠收合的装置、一光源、一反射镜组、一光学传感器、以及一成像元件组。其中：

主体外壳具有一透光板，且文稿平靠于透光板。

可折叠收合的装置以一转轴枢接于主体外壳，使可折叠收合的装置可于使用中的一第一位置转动至折叠收合不使用的一第二位置。

光源配置于主体外壳内，照射稿文稿并获得一影像光。

反射镜组配置于主体外壳内、影像光的光路径中，用以反射并传递影像光。

光学传感器配置于可折叠收合的装置内，当可折叠收合的装置位于使用中的第一位置时，光学传感器位于影像光的光路径中，接收反射镜组反射传递来的影像光；当可折叠收合的装置位于第二位置时，光学传感器偏离影像光的光路径。

成像元件组配置于可折叠收合的装置内，当可折叠收合的装置位于使用中的第一位置时，成像元件组位于光学传感器与反射镜组之间，影像光的光路径上；当可折叠收合的装置位于第二位置时，成像元件组偏离影像光的光路径。

其中，反射镜组具有多片反射镜，扫描时反射镜组于主体外壳内移动，且这些反射镜间的距离为可调整，以使扫描时文稿的影像光传递至成像元件组的距离保持固定。主体外壳内还包括一传动机构，连接于反射镜组，用于带动反射镜组于主体外壳内移动。

或者反射镜组与成像元件组皆为可移动，且反射镜组与成像元件组间的距离以及成像元件组与光学传感器间的距离为可调整，使扫描时经成像元件组投射至光学传感器的文稿的影像光保持相同的放大率。主体外壳内还包括一传动机构，连接于反射镜组与成像元件组，用于分别带动反射镜组于主体外壳内移动。

又，转轴处具有一开关，用以侦测可折叠收合的装置位是否确实于第一位置。且可折叠收合的装置上具有多个功能按键，透光板上还具有一校正图表，适于当光学扫描仪激活电源时，供光学扫描模块归零校正。

依照本发明的特征，设计一可折叠收合的装置，方便携带与握持操作，也不需推动扫描仪以进行扫描。

依照本发明的特征，将部分光路设计于一可折叠收合的装置内，且可折叠收合的装置为可折叠收合以节省收藏携带空间及包装的成本。

依照本发明的特征，因本发明可应用电荷耦合元件，其配合使用的一般透镜具有较佳的景深。

依照本发明的特征，于转轴处设计一开关以侦测可折叠收合的装置的收合状态，可防止扫描中的不当收合或拉开不完全。

附图说明

图1为公知光学扫描仪中光学系统内的光路径示意图；

图2a为公知接触式影像传感器的立体示意图；

图2b为公知接触式影像传感器的侧剖面示意图；

图3a为本发明实施例光路收合折叠装置使用中的侧剖面示意图；

图3b为本发明实施例光路收合折叠装置收合折叠时的侧剖面示意图；

图4a～4c为本发明实施例的可活动式反射镜组连续动作示意图；

图5a为本发明另一实施例光路收合折叠装置使用中的侧剖面示意图；

图5b为本发明另一实施例光路收合折叠装置收合折叠时的侧剖面示意图；

图6a为本发明又一实施例光路收合折叠装置使用中的侧面示意图；以及

图6b为本发明又一实施例光路收合折叠装置收合折叠时的侧面示意图。

附图标记说明：

100、1100：光学系统

110、404、1110：光源

120、1120：反射镜组

121、122、123、1121、1122、1123、1124：反射镜

130、1130：成像元件组

140、1140：光感测元件

200、1200：透光板

300、1300：文件

310、1310：影像光

400：接触式影像传感器

401：自焦成像元件组

402：感光元件

403：基板

405：铝壳

500：滚筒

1000：主体外壳

1400：可折叠收合的装置

1500：转轴

1600：开关

1700：校正图表

1800：功能按键

1900：传动机构

具体实施方式

图3a为本发明实施例光路收合折叠装置的侧剖面示意图。本发明光学扫描器具有一主体外壳1000，以及一可做为握把以便于握持操作的可折叠收合的装置1400。即，本发明的光学扫描仪为一手持操作的形式，当一使用者欲使用此光学扫描仪进行扫描的作业时，只要握持可折叠收合的装置1400，令主体外壳1000的透光板1200向下压迫靠于欲扫描的文稿1300，然后选取可折叠收合的装置1400上的所需相应的各功能按键1800(例如：扫描、OCR、影印等)，即可对文稿1300进行扫描的作业。

其中，可折叠收合的装置1400是以一转轴1500枢接于主体外壳1000上，其可以于使用中的一第一位置(如图3a所示)，转动至折叠收合不使用的一第二位置(如图3b所示)。又转轴1500附近设置有一开关(switch)1600，此开关1600可以侦测可折叠收合的装置1400位于第一位置或该第二位置，如此，以确保进行扫描时，可折叠收合的装置1400确实位于第一位置，以避免使用时可折叠收合的装置1400张开不完全。又于扫描过程中若使用者折叠收合可折叠收合的装置1400，扫描仪即停止扫描。

相同地，本发明光学扫描仪的光学系统1100，包括光源1110、反射镜组1120、成像元件组1130、以及感光元件1140。其中，本发明所使用的感光元件为电荷耦合元件1140。当光由光源1110射出后，经过压靠于透光板1200下的文件1300后，接着由文件1300反射或透射的影像光1310，经由反射镜组1120将光线反射到例如为透镜组的成像元件组1130。最后，成像元件组1130将影像光1310聚集投射到电荷耦合元件1140。即，影像光1310的光路径的行进路线为依序经过反射镜组1120、成像元件组1130，最后成像于电荷耦合元件1140。

由图3a中可看出，成像元件组1130与电荷耦合元件1140配置于可折叠收合的装置1400内，如此，当可折叠收合的装置位1400位于使用中的第一位置时(如第3a图所示)，影像光1310的光路径会自主体外壳1000行进至可折叠收合的装置1400内，经过成像元件组1130而投射至光学传感器1140；而当可折叠收合的装置1400位于折叠收合不使用的第二位置时(如图3b所示)，成像元件组1130与光学传感器1140则偏离影像光1310的光路径。也就是说，本发明的光路收合折叠装置可以将光路径的后半段予以折叠，如此方便机构上零元件间的折叠收合设计，以缩小整个光学扫描仪的体积，方便收纳与携带。

在此种设计下，原本公知的光学系统于扫描时是整个一起移动的，本发明的光学系统1100只有反射镜组1120(本实施例为前三片反射镜1121、1122、1123)与光源1110为随着扫描的进行而移动。为避免随着扫描作业的进行，因反射镜组1120与成像元件组1130间的距离(本实施例为第三片反射镜1123与第四片反射镜1124间的距离)会改变(越来越大)，造成成像元件组1130前的物距改变，本实施例采用可活动式的反射镜组1120(参考台湾专利第89199号专利案：《CPU分别驱动光学机械系统》)，使各反射镜1121～1123间的距离为可调整的，使扫描时文稿1300的影像光1310传递至成像元件组1130的距离保持固定，以及使成像元件组1130前的物距可保持一定。

前述可活动式的反射镜组1120可参照图4a～4c的连续动作示意图。进行扫描时整个反射镜组1120被一起向右带动，反射镜1123与成像元件组1130间的距离虽然越来越大，但因反射镜1121同时可于整个反射镜组1120的模块内，向反射镜1122移动靠近，如此达到使扫描时文稿1300的影像光1310传递至成像元件组1130的距离(物距)保持固定。其中，扫描时反射镜1121对反射镜1122的相对运动，可由一中央处理单元(CPU)来控制。而主体外壳1000内部还具有一传动机构1900，连接于反射镜组1120，并带动其于主体外壳1000内移动。此传动机构1900可包括马达及传动齿轮组、传动皮带等传动元件。

如前述，除了将反射镜组1120设计成可活动的形式外，还可以也将成像元件组1130设计成可移动的形式，如此，随着扫描的进行，可调整成像元件组1130前后物距与像距的距离，以控制影像光1310成像于电荷耦合元件1140时，能够维持一固定的放大率。相同地，扫描时成像元件组1130的移动，可由一中央处理单元(CPU)来控制，且主体外壳1000内部还具有一传动机构1900，分别连接于反射镜组1120与成像元件组1130，并分别带动两者于主体外壳1000内移动。此传动机构1900可包括马达及传动齿轮组、传动皮带等传动元件。

又，因为可折叠收合的装置1400于折叠接合时易受每次收合张开的机构偏移的影响，机台内可于透光板1200一端、扫描起始处配置一校正图表(chart)1700，在每次开机或与主计算机连接后，先扫描此校正图表1700，以得到相关参数来补偿包括放大倍率、左右偏移、偏斜、前后位移等，以进行相当于归零校正的动作。而前述的开关1600于电源开启的状态下，若侦测到可折叠收合的装置1400有发生收合折叠后再张开的误动作，中央处理单元则会再令其重新扫描校正图表1700，以更新补偿所用参数。

又，可折叠收合的装置1400的形式并不限定于如图3a、3b所示，配置于主体外壳1000的左上方，并向右折叠收合。其可以配置于主体外壳1000上任意位置，且向任意方向折叠收合，如图5a、5b所示，可折叠收合的装置1400配置于主体外壳1000的右侧，并向下折叠收合；或者如图6a、6b所示，可折叠收合的装置1400配置于主体外壳1000的正上方，且可折叠收合的装置1400与主体外壳1000间的连接构件外表为一软质可变形的材质，配合内部连接结构的动作可直接于原位向下折叠收合。因此，只要符合本发明将部分光路设计于一可折叠收合的装置内，且可折叠收合的装置为可折叠收合以节省收藏携带空间的设计，不论其可折叠收合的装置设计的形式为何，均符合本发明的原理与精神。

依照上述本发明的实施例可知，本发明至少具有如下的优点：

(1)设计一可折叠收合的装置，方便携带与握持操作，也不需推动扫描仪以进行扫描。

(2)将部分光路设计于一可折叠收合的装置内，且可折叠收合的装置为可折叠收合以节省收藏携带空间及包装的成本。

(3)因本发明可应用电荷耦合元件，其配合使用的一般透镜具有较佳的景深。

(4)于转轴处设计一开关以侦测可折叠收合的装置的收合状态，可防止扫描中的不当收合或拉开不完全。

虽然本发明已以实施例说明如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求书为准。

Claims (18)

1.一种光路收合折叠装置，应用于一光学扫描仪中，该光学扫描器具有一主体外壳、一透光板、一光源，一反射镜组、一成像元件组以及一光学传感器，其中该光源用以照射一文稿并获得一影像光，该反射镜组配置于该影像光的光路径中，使该影像光投射至该光学传感器，该成像元件组则配置于该光学传感器与该反射镜组之间，该影像光的光路径上，该文稿平靠于该透光板，其特征为：包括：

一可折叠收合的装置，以一转轴枢接于该主体外壳，使该可折叠收合的装置可于使用中的一第一位置转动至折叠收合不使用的一第二位置，该成像元件组与该光学传感器配置于该可折叠收合的装置内，当该可折叠收合的装置位于使用中的该第一位置时，该影像光的光路径会行进至该可折叠收合的装置内，经过该成像元件组而投射至该光学传感器，当该可折叠收合的装置位于该第二位置时，该成像元件组与该光学传感器偏离该影像光的光路径。

2.如权利要求1所述的光路收合折叠装置，其特征为：该反射镜组具有复数片反射镜，扫描时该反射镜组于该主体外壳内移动，该些反射镜间的距离为可调整，以使扫描时该文稿的影像光传递至该成像元件组的距离保持固定。

3.如权利要求2所述的光路收合折叠装置，其特征为：还包括一传动机构，连接于该反射镜组，用于带动该反射镜组于该主体外壳内移动。

4.如权利要求1所述的光路收合折叠装置，其特征为：该反射镜组与该成像元件组为可移动，且该反射镜组与该成像元件组间的距离以及该成像元件组与该光学传感器间的距离为可调整，使扫描时经该成像元件组投射至该光学传感器的该文稿的该影像光保持相同的放大率。

5.如权利要求4所述的光路收合折叠装置，其特征为：还包括一传动机构，连接于该反射镜组与该成像元件组，用于分别带动该反射镜组于该主体外壳内移动。

6.如权利要求1所述的光路收合折叠装置，其特征为：该光学传感器为电荷耦合元件。

7.如权利要求1所述的光路收合折叠装置，其特征为：该转轴处具有一开关，用以侦测该可折叠收合的装置位是否位于该第一位置。

8.如权利要求1所述的光路收合折叠装置，其特征为：该可折叠收合的装置上具有复数个功能按键。

9.如权利要求1所述的光路收合折叠装置，其特征为：该透光板上还具有一校正图表，适于当该光学扫描仪激活电源时，供该光学扫描仪归零校正。

10.一种光学扫描仪，适于对一文稿进行扫描，其特征为：包括：

一主体外壳，具有一透光板，该文稿平靠于该透光板；

一可折叠收合的装置，以一转轴枢接于该主体外壳，使该可折叠收合的装置可于使用中的一第一位置转动至折叠收合不使用的一第二位置；

一光源，配置于该主体外壳内，照射该稿文稿并获得一影像光，该影像光具有一光路径；

一反射镜组，配置于该主体外壳内该影像光的该光路径中，用以反射并传递该影像光；

一光学传感器，配置于该可折叠收合的装置内，当该可折叠收合的装置位于使用中的该第一位置时，该光学传感器位于该影像光的该光路径中，接收该反射镜组反射传递来的该影像光，当该可折叠收合的装置位于该第二位置时，该光学传感器偏离该影像光的该光路径；以及

一成像元件组，配置于该可折叠收合的装置内，当该可折叠收合的装置位于使用中的该第一位置时，该成像元件组位于该影像光的该光路径上该光学传感器与该反射镜组之间，当该可折叠收合的装置位于该第二位置时，该成像元件组偏离该影像光的该光路径。

11.如权利要求10所述的光学扫描仪，其特征为：该反射镜组具有复数片反射镜，扫描时该反射镜组于该主体外壳内移动，该些反射镜间的距离为可调整，以使扫描时该文稿的影像光传递至该成像元件组的距离保持固定。

12.如权利要求11所述的光学扫描仪，其特征为：还包括一传动机构，连接于该反射镜组，用于带动该反射镜组于该主体外壳内移动。

13.如权利要求10所述的光学扫描仪，其特征为：该反射镜组与该成像元件组为可移动，且该反射镜组与该成像元件组间的距离以及该成像元件组与该光学传感器间的距离为可调整，使扫描时经该成像元件组投射至该光学传感器的该文稿的该影像光保持相同的放大率。

14.如权利要求13所述的光学扫描仪，其特征为：包括一传动机构，连接于该反射镜组与该成像元件组，用于分别带动该反射镜组于该主体外壳内移动。

15.如权利要求10所述的光学扫描仪，其特征为：该光学传感器为电荷耦合元件。

16.如权利要求10所述的光学扫描仪，其特征为：该转轴处具有一开关，用以侦测该可折叠收合的装置是否位于该第一位置。

17.如权利要求10所述的光学扫描仪，其特征为：该可折叠收合的装置上具有复数个功能按键。

18.如权利要求10所述的光学扫描仪，其特征为：该透光板上还具有一校正图表，适于当该光学扫描仪激活电源时，供该光学扫描仪归零校正。

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