TW201740134A - 取像裝置及電子系統 - Google Patents

Abstract

本創作揭示一種取像裝置及一種電子系統。取像裝置用以採集一物件的光學影像，取像裝置包含殼體、發光單元、透光件、複數影像感知件、對焦透鏡及至少一位置感知模組。發光單元位於殼體中並用以產生光束。透光件安裝於殼體上。影像感知件沿著一軸線排列地安裝於殼體中，影像感知件之感知面面對物件，影像感知件用以採集該物件反射該光束所產生的光學影像。對焦透鏡位於透光件及影像感知件之間。位置感知模組設於殼體上並位於透光件的至少一側面，位置感知模組用以採集物件的光學影像，並依據所採集到之物件的光學影像進行取像裝置之移動距離之運算。

Description

取像裝置及電子系統

本創作是關於取像裝置，且特別是有關於應用在電子系統的小型化取像裝置。

接觸式影像感知器(contact image sensor)為線型影像感知器的一種，可供應用於掃描器、傳真機及多功能事務機中，用以將平面的圖像或文件掃描成電子格式，以便於儲存、顯示或傳輸。

接觸式影像感知器的工作原理是將光源所產生的光束照射到待掃描的圖像或文字上，並利用對焦透鏡組以將圖像或文字反射的光束(以下稱反射光束)聚集於電荷耦合元件(charge-coupled device, CCD)或是互補式金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)等感知元件上。感知元件會將反射光束轉換成為相對應的電信號，並進一步地產生類比或數位畫素(pixel)資料。

手持式掃描器因具備方便攜帶之特點，因而深受消費者的喜愛。傳統的手持式掃描器在進行圖像或文字的掃描時，是利用組裝其上的馬達及齒條配合運算手持式掃描器的移動距離，以便於在後續進行影像處理時使用；然而，安裝在手持式掃描器上的馬達及齒條具有一定的體積，致使手持式掃描器的整體體積無法有效地縮小。

本創作提供一種取像裝置，其利用光學式的位置感知件以感知的移動距離，使取像裝置具備小型化的特點。

根據本創作提供的取像裝置，用以採集一物件的光學影像。取像裝置包含殼體、發光單元、透光件、複數影像感知件、對焦透鏡及至少一位置感知模組。發光單元位於殼體中並用以產生光束。透光件安裝於殼體上。影像感知件沿著一軸線排列地安裝於殼體中，影像感知件之感知面面對物件，影像感知件用以採集該物件反射該光束所產生的光學影像。對焦透鏡位於透光件及影像感知件之間。位置感知模組設於殼體上並位於透光件的至少一側面，位置感知模組用以採集物件的光學影像，並依據所採集到之物件的光學影像進行取像裝置之移動距離之運算。

本創作另提供一種電子系統，其包含可攜式電子裝置及前述取像裝置，電子系統可以採集物件的光學影像，並可進行取像裝置移動距離的運算。

根據本創作提供之電子系統包含取像裝置及可攜式電子裝置，可攜式電子裝置電連接於取像裝置，取像裝置用以採集物件的光學影像，並將光學影像轉換成為相對應的數位影像信號後傳遞至可攜式電子裝置。

請參閱圖1及圖2，圖1繪示依照本創作第一實施方式之電子系統之立體組合圖，圖2繪示依照本創作第一實施方式之電子系統之立體分解圖。由圖1及圖2可知，電子系統(未另標號)包含取像裝置1及可攜式電子裝置4，取像裝置1安裝於可攜式電子裝置4的一側邊(例如為長邊)；電子裝置4可例如為行動電話或平板電腦。可攜式電子裝置4可進一步包含控制單元(Control Unit)、顯示單元(Display Unit)44、儲存單元(Storage Unit)、暫儲存單元(RAM)或其組合。

請同時參閱圖3，圖3係繪示依照本創作第一實施方式之取像裝置的剖視圖。取像裝置1用以擷取形成在物件5上的(以下簡稱物件5的光學影像)，並將光學影像轉換成數位影像信號後傳遞至可攜式電子裝置4。取像裝置1包含電路板10、影像感知件12、承載座14、對焦透鏡16、透光件18、發光單元20及位置感知模組22(如圖1及圖2所示)。

電路板10為印刷電路板(printed circuit board, PCB)，影像感知件12設於電路板10上，且影像感知件12的光軸121平行於Z軸，並用以感知物件5的光學影像。取像裝置1可包含複數個沿著取像裝置1的長邊方向(即Y軸方向)呈線性排列的影像感知件12，且影像感知件12可以為電荷耦合元件、互補式金屬氧化物半導體或其它具有光電轉換特性之元件。

承載座14設於電路板10上，且其上開設有沿著Z軸方向延伸的通孔140。對焦透鏡16收容於承載座14的通孔140內，並位於影像感知件12的正上方，對焦透鏡16的出光面162面對影像感知件12的感知面122，以將光學影像對焦在影像感知件12上。對焦透鏡16可例如是柱狀透鏡；對焦透鏡16的數量相同於影像感知件12的數量，且每個對焦透鏡16分別位於其中之一個影像感知件12的正上方。

透光件18呈平板狀，並位於對焦透鏡16的入光面164前方；換言之，對焦透鏡16是排列在影像感知件12及透光件18之間，且影像感知件12的感知面122面對對焦透鏡16及透光件18。透光件18至少可以提供保護對焦透鏡16及發光單元20的效果；透光件18可例如使用具有高透射率的玻璃或透明樹脂材料製作而成，藉以防止光束被透光件18所吸收或散射。

發光單元20用以產生線型光束。發光單元20具有光軸21，發光單元20的光軸21與影像感知件12的光軸121具有夾角q；其中，夾角q為銳角。

發光單元20包含發光件200、導光件202及反光件204。發光件200可例如為發光二極體(light emitting diode, LED)，並用以產生沿著Y軸方向傳遞的點狀光束。導光件202呈條狀，可透光，通常由壓克力(PMMA)或塑膠(PC)製成。導光件202設置鄰近於發光件200，接收發光件200產生的點狀光束，並可例如是利用全反射原理以將發光件200產生的點狀光束轉換成為線型光束後照射物件5。

反光件204設在承載座14上，並包覆導光件202非用以出射線型光束的部分表面，用以將洩漏出導光件202的光線再次引導回導光件202內，以提高發光單元20的光利用效率。反光件204是使用具有低透射率(transmittance)的材質製作而成，且反光件202的整體或面對導光件202表面可以經設計而為具有高反射率(reflectance)的顏色，例如白色或銀色。

取像裝置1還包含殼體30，前述的電路板10、影像感知器12、承載座14、對焦透鏡16及透光件18依照前述排列方式分別安裝在殼體30中。當使用取像裝置1感知物件5的光學影像時，電子系統會站立在物件5上，透光件18鄰近物件5，並使影像感知件12的感知面122面對物件5，如圖3所示。使用者可以藉由握持並移動可攜式電子裝置4來改變電子系統的影像感知路徑。

發光單元20產生的線型光束會沿著光軸21射出，並通過透光件18照射物件5。物件5反射線型光束並形成光學影像，此光學影像會通過透光件18進入對焦透鏡16，並由對焦透鏡16對焦在影像感知件12。影像感知件12會將所採集到的光學影像轉換成數位影像信號，以利後續儲存及傳輸之用(詳見後述)。

此外，取像裝置1的殼體30上還設有接觸件34。在取像裝置1進行物件5的光學影像的採集時，接觸件34會接觸物件5，讓取像裝置1與物件5之間的距離為一定值，藉以維持所採集到的光學影像的品質的一致性。由取像裝置1的側剖面觀之(即圖3所示)，接觸件34是位在透光件18兩側而不遮蔽透光件18。

殼體30上還更進一步設有卡槽302(如圖2所示)，卡槽302設在殼體30供與可攜式電子裝置4相結合的側面上，並用以與形成在可攜式電子裝置4一側面的卡合件42對應接合；藉此，可以提高取像裝置1及可攜式電子裝置4之間的結合強度。

請參閱圖4，其繪示依照本創作第一實施方式之電子系統之電路方塊圖。在圖4中，取像裝置1更進一步包含儲存單元26及微處理單元28。儲存單元26用以存放數位影像信號。微處理單元28連接影像感知件12、發光件200、位置感知模組22中的位置感知件222，以及儲存單元26；微處理單元28可依據使用者的操作而啟動取像裝置1，並控制影像感知件12、發光件200、位置感知件222及儲存單元26間的溝通及個別操作狀態。

影像感知件12提供的數位影像信號會依據微處理單元28的控制而選擇存放於儲存單元26或通過連接件24傳遞至可攜式電子裝置4；當然，微處理單元28也可以將存放於儲存單元26的數位影像信號通過連接件24傳遞至可攜式電子裝置4。如圖3所示，連接件24是(電性)連接在電路板10上，部分露出殼體30外，並如圖2所示般供與可攜式電子裝置的連接座40對應接合。

在此要特別說明的是，對應接合的連接件24及連接座40除了可以將數位影像信號由取像裝置1傳遞至可攜式電子裝置4，並將數位影像信號以畫素資料顯示於顯示單元44之外，也可以將使用者透過安裝在可攜式電子裝置4上的應用程式產生的操作指令傳遞至取像裝置1，以控制取像裝置1的操作。

對應接合的連接件24及連接座40更可以將可攜式電子裝置4內儲電件46的所提供的電力傳遞至取像裝置1。也就是說，取像裝置1可以是利用儲電件46提供的電力以進行物件5的光學影像的採集；藉此，取像裝置1便不需要額外安裝電池，並可具備小型化的特點。當然，在實際實施時，取像裝置1也可以額外增設電池而不使用可攜式電子裝置4的電力。

微處理單元28還可以控制發光件200的發光強度，並與可攜式電子裝置4溝通，以確定數位影像信號是否傳遞至可攜式電子裝置4。進一步地，微處理單元28更可以依據位置感知模組22所提供的位置感知信號以確定取像裝置1的移動距離(詳見後述)。

請參照圖5，其繪示依照本創作第一實施方式之取像裝置的局部分解圖。位置感知模組22包含承載板220、位置感知件222及信號傳輸件224，承載板220可例如是印刷電路板，位置感知件222及信號傳輸件224分別設於承載板220的相反二板面。

殼體30上設有穿孔300。如圖1及圖2所示，穿孔300可例如是兩個，並分別位在透光件18的短邊方向；接觸件34設在穿孔300在X軸方向的兩側，並沿著Y軸方向延伸。位置感知模組22安裝在穿孔300中，並可透過圖5所示的結合件36以與殼體30相結合；也就是說，位置感知模組22及透光件18是沿著垂直於影像感知件12的光軸121的Y軸方向排列。在圖5中，結合件36為螺絲，並螺合在形成於殼體30上的螺孔304中；然而，在實際實施時，位置感知模組22及殼體30可以是利用卡扣或膠材相結合。

當位置感知模組22與殼體30結合後，信號傳輸件224位於殼體30鄰近於可攜式電子裝置4的一側；換言之，位置感知件222設置遠離可攜式電子裝置4。藉此，當取像裝置1在進行物件5的光學影像的採集時，位置感知件222同時也會採集光學影像並進行取像裝置1移動距離的運算。位置感知件222可以是不間斷地採集光學影像，或者，位置感知件222也可以是每隔一段時間再進行光學影像的採集。

要特別說明的是，位置感知模組22可以只具備採集光學影像的功能，並將所採集到的光學影像轉換成為位置感知信號，並通過信號傳輸件224傳遞至可攜式電子裝置4，由可攜式電子裝置4進行取像裝置1移動距離的運算；或者，位置感知模組22依據所採集到的光學影像產生的位置感知信號也可以是傳遞至微處理單元28，由微處理單元28進行取像裝置1移動距離的運算。

在前述的兩種情況下，由位置感知模組22傳遞給可攜式電子裝置4或微處理單元28的位置感知信號並不包含任何關於取像裝置1移動距離的資訊，也就是說，位置感知模組22並無法進行取像裝置1的移動距離的運算。然而，在實際實施時中，位置感知模組22也可以是輸出包含取像裝置1移動距離的資訊的位置感知信號。

進一步地，當取像裝置1具備多個位置感知模組22時，電子系統便能夠依據多個位置感知模組22輸出的位置感知信號判定電子系統的影像感知路徑是否產生歪斜或偏移，其影像感知路徑是否歪斜或偏移可以是藉由比較多個位置感知信號，或者藉由比較多個位置感知信號及數位影像信號來達成；藉此，可以針對數位影像信號所要呈現的畫素資料進行位置及排列上的修正，使顯示在顯示單元44上的畫素資料能夠完美呈現物件的光學影像。

取像裝置1還可以包含安裝在殼體30上的蓋體32。蓋體32可轉動式地樞接在殼體30上。當取像裝置1在進行物件5的光學影像的採集時，蓋體32可轉動至如圖1至圖3所示，未覆蓋透光件18及位置感知模組22的位置上，以利取像裝置1進行物件5的光學影像的採集。然而，當取像裝置1不進行物件5的光學影像的採集時，蓋體32可以經轉動而覆蓋透光件18及位置感知模組22，以避免粉塵附著或異物損壞透光件18或位置感知模組22，而影響感知結果。

請參閱圖6及圖7，圖6繪示依照本創作第二實施方式之取像裝置之立體圖，圖7繪示依照本創作第二實施方式之電子系統之電路方塊圖。圖6繪示的取像裝置1a與圖3繪示的取像裝置1類似，且相同的元件標示以相同的符號。值得注意的是，兩者的差異在於:，圖6所繪示的取像裝置1a僅包含單一個位置感知模組22a，且位置感知模組22a還包含運算單元23。

運算單元23電連接於位置感知件222，並依據位置感知件222採集光學影像所產生的位置感知信號以運算取像裝置1移動距離，並將運算結果傳遞給微處理單元28。

進一步地，圖7所繪示的取像裝置1a還包含電池31。在取像裝置1a具備電池31的條件下，取像裝置1a可利用無線收發單元33與可攜式電子裝置4進行數位影像信號及控制指令的傳輸。又，在此條件下，如2所繪示的連接件24及連接座40便可以被省略。

無線收發單元33可例如是藍芽收發器或紅外線收發器。當然，取像裝置1也不排除是透過網際網路以與可攜式電子裝置4的通訊單元48進行溝通，以完成數位影像信號及控制指令的傳遞與接收。

當取像裝置1a與可攜式電子裝置4形成配對而產生(電性)連接後，使用者可例如是透過安裝在可攜式電子裝置4內部的應用程式啟動取像裝置1，並驅使微處理單元28控制影像感知件12、發光件200、位置感知模組22及儲存單元26的操作狀態。取像裝置1a的各元件的功用與相關說明，實際上與第一實施方式的取像裝置1相同，在此不予贅述。取像裝置1a至少可達到與取像裝置1相同的功能。

雖然本創作已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1、1a‧‧‧取像裝置

10‧‧‧電路板

12‧‧‧影像感知件

121、21‧‧‧光軸

122‧‧‧感知面

14‧‧‧承載座

140‧‧‧通孔

16‧‧‧對焦透鏡

162‧‧‧出光面

164‧‧‧入光面

18‧‧‧透光件

20‧‧‧發光單元

200‧‧‧發光件

202‧‧‧導光件

204‧‧‧反光件

22‧‧‧位置感知模組

220‧‧‧承載板

222‧‧‧位置感知件

224‧‧‧信號傳輸件

23‧‧‧運算單元

24‧‧‧連接件

26‧‧‧儲存單元

28‧‧‧微處理單元

30‧‧‧殼體

300‧‧‧穿孔

302‧‧‧卡槽

31‧‧‧電池

32‧‧‧蓋體

34‧‧‧接觸件

36‧‧‧結合件

4‧‧‧可攜式電子裝置

40‧‧‧連接座

42‧‧‧卡合件

44‧‧‧顯示單元

46‧‧‧儲電件

48‧‧‧通訊單元

5‧‧‧物件

q‧‧‧夾角

圖1繪示依照本創作第一實施方式之電子系統之立體組合圖；

圖2繪示依照本創作第一實施方式之電子系統之立體分解圖；

圖3繪示依照本創作第一實施方式之取像裝置之剖視圖；

圖4繪示依照本創作第一實施方式之電子系統之電路方塊圖；

圖5繪示依照本創作第一實施方式之取像裝置之局部分解圖；

圖6繪示依照本創作第二實施方式之取像裝置之立體圖；以及

圖7繪示依照本創作第二實施方式之電子系統之電路方塊圖。

1‧‧‧取像裝置

22‧‧‧位置感知模組

24‧‧‧連接件

30‧‧‧殼體

300‧‧‧穿孔

302‧‧‧卡槽

32‧‧‧蓋體

4‧‧‧可攜式電子裝置

40‧‧‧連接座

42‧‧‧卡合件

44‧‧‧顯示單元

Claims (14)

1. 一種取像裝置，用以採集一物件的光學影像，該取像裝置包含: 一殼體； 一發光單元，位於該殼體中並用以產生一光束； 一透光件，安裝於該殼體上； 複數影像感知件，沿著一軸線排列地安裝於該殼體中，該影像感知件之一感知面面對該物件，該影像感知件用以採集該物件反射該光束所產生的光學影像； 一對焦透鏡，位於該透光件及該影像感知件之間；以及 至少一位置感知模組，設於該殼體上並位於該透光件的至少一側面，該位置感知模組用以採集該物件的光學影像，並依據所採集到之該物件的光學影像進行該取像裝置之移動距離之運算。
2. 如請求項第1項所述之取像裝置，其中該位置感知模及該透光件沿著該軸線排列在該殼體上。
3. 如請求項第1項所述之取像裝置，其中該取像裝置包含複數位置感知模組，該等位置感知模組分別採集該物件的光學影像，並依據所採集到的光學影像以進行該取像裝置之影像感知路徑是否偏移進行判斷。
4. 如請求項第3項所述之取像裝置，其中該等位置感知模組及該透光件沿著該軸線交錯地排列在該殼體上。
5. 如請求項第2項或第4項所述之取像裝置，其中該影像感知件之一光軸與該發光單元之一光軸間之一夾角為銳角，該影像感知件之該光軸垂直於該軸線。
6. 如請求項第2項或第4項所述之取像裝置，其中該位置感知模組更包含: 一位置感知件，用以採集該物件的光學影像；以及 一運算單元，電連接於該位置感知件，並依據該位置感知件所採集的光學影像進行該取像裝置移動距離的運算。
7. 如請求項第6項所述之取像裝置，其供該位置感知模組更包含: 一信號傳輸件； 一承載板，該位置感知件及該信號傳輸件分別位於該承載板的兩相反側；以及 一結合件，用以結合該承載板及該殼體。
8. 如請求項第7項所述之取像裝置，其中該發光單元包含: 一發光元件，供產生一點狀光束； 一導光件，接收該點狀光束並將該點狀光束轉換成為線型光束；以及 一反光件，包覆部分之該導光件。
9. 如請求項第8項所述之取像裝置，更包含一接觸件，設於該殼體上，並排列在該位置感知模組的兩側。
10. 如請求項第9項所述之取像裝置，更包含一蓋體，可轉動地樞接於該殼體。
11. 一種電子系統，包含: 如請求項第1項至第10項中任一項所述的取像裝置；以及 一可攜式電子裝置，電連接於該取像裝置。
12. 如請求項第11項所述之電子系統，其中該取像裝置更包含: 一無線接收單元，電連接於該影像感知件及該位置感知模組，該無線接收單元供與該可攜式電子裝置進行溝通；以及 一電池，用以提供該取像裝置操作所需電力。
13. 如請求項第11項所述之電子系統，其中該取向裝置更包含一連接件，電連接於該影像感知件，該連接件用以與該可攜式電子裝置之一連接座對應接合後以進行信號及電力的傳輸。
14. 如請求項第13項所述之電子系統，其中該殼體上設有一卡槽，該取像裝置安裝在該可攜式電子裝置之一側邊，該卡槽係與形成在該可攜式電子裝置該側邊之一卡合件對應接合。