TWI411289B - Ｕ形光程掃瞄成像方法及其影像掃瞄模組 - Google Patents

Ｕ形光程掃瞄成像方法及其影像掃瞄模組 Download PDF

Info

Publication number
TWI411289B
TWI411289B TW098110763A TW98110763A TWI411289B TW I411289 B TWI411289 B TW I411289B TW 098110763 A TW098110763 A TW 098110763A TW 98110763 A TW98110763 A TW 98110763A TW I411289 B TWI411289 B TW I411289B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
image
lens group
scanning module
axis
optical path
Prior art date
Application number
TW098110763A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201036417A (en
Inventor
Ailien Lai
Ching Yuan Lin
San Woei Shyu
Original Assignee
E Pin Optical Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by E Pin Optical Industry Co Ltd filed Critical E Pin Optical Industry Co Ltd
Priority to TW098110763A priority Critical patent/TWI411289B/zh
Priority to US12/635,198 priority patent/US20100245940A1/en
Publication of TW201036417A publication Critical patent/TW201036417A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI411289B publication Critical patent/TWI411289B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/024—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original
    • H04N1/028—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original for picture information pick-up
    • H04N1/03—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original for picture information pick-up with photodetectors arranged in a substantially linear array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/024—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original
    • H04N1/028—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original for picture information pick-up
    • H04N1/03—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original for picture information pick-up with photodetectors arranged in a substantially linear array
    • H04N1/0301—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original for picture information pick-up with photodetectors arranged in a substantially linear array using a bent optical path between the scanned line and the photodetector array, e.g. a folded optical path
    • H04N1/0305—Details of scanning heads ; Means for illuminating the original for picture information pick-up with photodetectors arranged in a substantially linear array using a bent optical path between the scanned line and the photodetector array, e.g. a folded optical path with multiple folds of the optical path
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
    • H04N1/10—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using flat picture-bearing surfaces
    • H04N1/1013—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using flat picture-bearing surfaces with sub-scanning by translatory movement of at least a part of the main-scanning components
    • H04N1/1017—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using flat picture-bearing surfaces with sub-scanning by translatory movement of at least a part of the main-scanning components the main-scanning components remaining positionally invariant with respect to one another in the sub-scanning direction
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/04—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa
    • H04N1/19—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays
    • H04N1/191—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using multi-element arrays the array comprising a one-dimensional array, or a combination of one-dimensional arrays, or a substantially one-dimensional array, e.g. an array of staggered elements
    • H04N1/192—Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on one main scanning line
    • H04N1/193—Simultaneously or substantially simultaneously scanning picture elements on one main scanning line using electrically scanned linear arrays, e.g. linear CCD arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N2201/00—Indexing scheme relating to scanning, transmission or reproduction of documents or the like, and to details thereof
    • H04N2201/0077—Types of the still picture apparatus
    • H04N2201/0081—Image reader

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
  • Lenses (AREA)

Description

U形光程掃瞄成像方法及其影像掃瞄模組
本發明是有關於一種U形光程掃瞄成像方法及運用此方法之影像掃瞄模組，特別是有關於一種具有U形光程的影像掃瞄模組，以運用於平台式掃瞄器(flatbed scanner)或多功能事務機(multi-function printer)等相關設備之影像掃瞄模組。
掃瞄器，尤其指影像掃瞄器，在近幾年發展下，已成為重要的電腦周邊商品，影像掃瞄器可以將文件、文字頁、照片、底片、甚至平面物品等，都可以藉由掃瞄器擷取物品影像。影像擷取的方式是先將光線投射到文件上，使文件反射此光線以成為影像光束，再經由多個反射鏡反射改變其光程(optical path)由取像鏡頭組聚焦於影像感測器。因文件之內容多為文字或圖片所構成，當部分光線照射到文字或圖片區域時，其光線吸收率較高，部份光線照射於非文字或圖片區域時，其光線吸收率較低，因而形成明暗不同的區域。因此，反射的影像光束隨著其入射於文件之位置而具有不同的強度。接著，藉由影像感測器(CCD、Charge-Coupled Device，電荷耦元件)將聚焦後的影像光束轉換為光電訊號(photo-electric signal)，再經由掃瞄軟體讀入數據，最後組成數位影像(digital image)，掃瞄後的影像可以儲存的檔案格式有TIFF、EPS、BMP、GIF與PCX等格式。商品化的掃瞄器如平台式(Flat-bed)掃瞄器，用來掃瞄照片或印刷品等，在掃瞄器上具有一個玻璃透光 板，可放置待掃瞄之文件，影像掃瞄模組藉由軌道移動，以一列列的方式依序掃描文件，並將其影像轉換成數位資料，此為最常使用的掃瞄器；類似原理製成的掃瞄器，如多功能事務機(multi-function printer)等相關設備，係藉由文件與影像掃瞄模組的相對移動方式來進行掃瞄取像。
請參閱第1圖、第2圖與第3圖，其係分別為各種不同習知技藝之影像掃瞄模組構造與光路安排之示意圖。圖中，影像掃瞄模組91包含透光板12、機架13、影像感測器14、取像鏡頭組15、光源16及反射鏡917。光源16發出光線後照射待掃瞄之文件2，以形成影像光束，其藉由不同排列方式的反射鏡917改變其方向及路徑，入射於取像鏡頭組15與影像感測器14，影像光束所經過的路徑長度為光程(optical distance)。在有限的影像掃瞄模組91之空間內，對於相同解析度的取像鏡頭組15與影像感測器14而言，愈長的光程可獲得較高的景深(depth of field)，對於不平整的文件2則可獲得較佳的影像；但經多次反覆反射的影像光束因受其光束寬度之影響，使位於影像光束兩側之反射角度偏離於預設行進方向，進而產生雜散光線，當其入射於取像鏡頭組15後，雜散光線與預設光線形成鬼影(ghost image)。為克服上述問題，習知技術揭露不同的解決方法，如美國專利US6,058,281、US6,227,449、US2008/0007810、US2008/0170268、US6,421,158、US5,815,329；日本專利JP6006524、JP2005-328187、JP2004-274299 ；英國專利GB2317293；台灣專利TW418367、TW476494等。如圖1係使用4個反射鏡917，每個反射鏡917各反射影像光束一次；如圖2係使用5個反射鏡917，其中有1個反射鏡917反射影像光束二次；如圖3，將反射鏡917安排於文件2之反側，移動取像鏡頭組15與影像感測器14或移動光源16等不同方式，以進行掃瞄。
除了較佳的景深與減少鬼影現象的要求外，習知的影像掃瞄模組之取像鏡頭組15與影像感測器14的光軸(optical axis)僅大致與入射影像掃瞄模組91的影像光束形成垂直關係。因此於組裝影像掃瞄模組91時，固定於機架13上的影像感測器14，必需在X-Y平面上進行移動校準(calibration)，以調整至精確的對位位置。於校準過程中，由於影像感測器14為垂直放置，使影像感測器14在X-Y平面上移動時，其自身重量將使其於Z方向產生位移偏差。為克服此問題，習知技藝須藉助複雜精密的治具(fixture)，同步於X,Y及Z方向進行校準，導致校準時間拉長，因而難以提高量產性。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種U形光程掃瞄成像方法，以增加景深並解決習知技藝之難以消除鬼影現象之問題。
本發明之U形光程掃瞄成像方法，主要係將待掃瞄的文件的影像經由複數個反射鏡反射改變其方向與路徑、增加光程後，使進入影像掃瞄模組的影像光束與進入取像鏡頭組之影像光束形成U形的光程，再經由影像感測器轉換 成光電訊號。如圖4，包含下列步驟：
S1：藉由光源照射一待掃瞄的文件，待掃瞄的文件反射光源以形成入射於影像掃瞄模組的影像光束Li，其具有一+Z軸方向，即在X-Z平面上，方向與+Z軸夾角為0；
其中，為+Z軸方向之單位向量(unit vector)，為入射於影像掃瞄模組的影像光束Li的長度，如圖6。
S2：設置至少二個反射鏡，藉由其反射影像光束Li以形成入射於取像鏡頭組之影像光束Lo，接著調整影像光束Lo與平行於影像光束Li之夾角φ，在X-Z平面上，滿足：
其中，φ為影像光束Lo與平行於Z軸軸線之夾角為該+Z軸方向之單位向量，為影像光束Lo的長度，如圖6。
S3：校準取像鏡頭組與影像感測器之光軸，使取像鏡頭組及影像感測器之光軸與與入射於取像鏡頭組之影像光束Lo重合。
由此，本發明所提供的U形光程掃瞄成像方法，可藉由至少2個反射鏡反射影像光束Li，以增加光程提高景深；再由於入射於取像鏡頭組的影像光束Lo與入射於影像掃瞄 模組的影像光束Li為反向，經由反射鏡反覆反射的影像光束，所產生的雜散光線不會進入取像鏡頭組的場視角(field of angle)內，可以消除鬼影現象，提高掃瞄品質。
據此，本發明提出一種U形光程掃瞄成像方法所製成的影像掃瞄模組，如圖11，包含至少一個光源、複數個反射鏡、一取像鏡頭組、一影像感測器及一機架；各反射鏡之間的角度關係滿足：
其中，α i 為光路之第i個反射鏡反射面法線(normal line)與+Z軸的夾角，符號說明如圖5，α 1為反射鏡M1之法線31與+Z軸(+k方向)的夾角、α 2為反射鏡M2之法線32與+Z軸(+k方向)的夾角。n為總反射的次數，例如在圖11中n=9：
本發明提出一種U形光程掃瞄成像方法所製成的影像掃瞄模組，其中，取像鏡頭組光軸軸向係與入射於影像掃瞄模組的影像光束Li呈反向關係，其光路形成U形；並進一步滿足式(2)條件。
對於減少雜散光進入取像鏡頭組，取像鏡頭組與影像感測器光軸與平行於影像光束Li之夾角θ，以滿足下列條件為最佳：
其中，2 λ為影像感測器有效感測範圍的對角線長度，Do為反射鏡反射影像光束Lo之反射點至影像感測器的距離，如圖7。
對於使用不同廠牌元件；如使用一個光源或二(或以上)個光源時，不必變更反射鏡之位置及角度，僅需將入射影像掃瞄模組之影像光束調校於預定位置上即可；如使用不同聚焦距離的取像鏡頭組，也可適用於2個、3個、4個或5(或以上)個反射鏡，以產生不同的光程總長(total length，TTL)可造成不同的景深；如使用不同大小的影像感測器使影像光束Lo位置變更時，僅需調整影響影像光束Lo位置將入射影像掃瞄模組之影像光束調校於預定位置上即可；進一步，藉由調整取像鏡頭組位置，可適用於不同聚焦距離的取像鏡頭組；提供廣泛的運用。
承上所述，依本發明之U形光程掃瞄成像方法及運用此方法之影像掃瞄模組，其可具有一或多個下述優點：
(1)藉由複數個反射鏡將影像光束反射，可增加景深，且因影像光束於行進過程中形成U形光程，可大幅減少或消除反射鏡多次反射產生的雜散光，有效阻止鬼影現象。
(2)在製造組裝時，容易調整取像鏡頭組及影像感測器之光軸使其與影像光束Lo重合，簡化組裝困難與提高量 產性。
(3)此具有U形光程之影像掃瞄模組，可適用於一個光源、二(或以上)個光源；也可適用於2個、3個、4個或5(或以上)個反射鏡，以產生不同的景深；進一步，藉由調整取像鏡頭組位置，可適用於不同聚焦距離的取像鏡頭組；提供廣泛的運用。
為使本發明更加明確詳實，茲列舉較佳實施例並配合下列圖示，將本發明之結構及其技術特徵詳述如後。
請參閱第11圖，其係為本發明之U形光程掃瞄成像方法所製成的影像掃瞄模組之一較佳實施例之示意圖。圖中，影像掃描模組1包含二個光源16a、16b、五個反射鏡(M1、M2、M3、M4、M5)171~175、一取像鏡頭組15、一影像感測器14及一機架13。當光源16發出光線後，穿過透光板12照射於待掃瞄的文件2上。當待掃瞄的文件2反射光線後，使其穿過透光板12而形成入射於影像掃瞄模組1之影像光束Li 21。影像光束Li 21經由第一反射鏡(M1)171第一次反射後，再依序經由第二反射鏡(M2)172進行第二次反射、第三反射鏡(M3)173進行第三次反射、第四反射鏡(M4)174進行第四次反射、第三反射鏡(M3)173進行第五次反射、第四射鏡(M4)174進行第六次反射、第三反射鏡(M3)173進行第七次反射、第二反射鏡(M2)172進行第八次反射、第五反射鏡(M5)175進行第九次反射，最後形成入射於取像鏡頭組15之影像光束Lo。為便於了解其光路可以Li→M1→M2→M3→M4→M3→M4→ M3→M2→M5→Lo來表示，且影像光束Li與影像光束Lo之行進方向為反向平行，大致形成U形的光路。
其中，各反射鏡之間的角度關係滿足：
在X-Z平面上，影像光束Lo 22之行進方向為+Z軸反向，且影像光束Lo與平行於Z軸軸線23之夾角ψ，滿足：
在影像掃瞄模組1組裝時，取像鏡頭組15與影像感測器14光軸與平行於影像光束Li之(即平行於+Z軸)之夾角為θ，滿足：
各反射鏡之間的位置關係為由前一個的反射鏡反射點座標(M iX ,M iZ )、反射鏡角度與入射於反射鏡光線的角度所決定：M (i+1)X =M iX -D i sin(180±2α i1+β i ) (5)
M (i+1)Z =M iZ -D i Cos(180±2α i1+β i )
其中，α i 為光路之第i個反射鏡反射面法線(normal line)與+Z軸的夾角，(M iX ,M iZ )為第i個反射鏡反射點的(X,Z)座標，β i 為入射第i個反射鏡之影像光束與+Z軸的夾角，說明如圖5。
由於反射鏡(M2)172反射影像光束二次、反射鏡(M3)173反射影像光束三次、反射鏡(M4)174反射影像光束二次，於習知技術上，同一反射鏡經多次反射後會產生嚴重的雜散光線，而形成鬼影現象，必需藉由調整適當的反射鏡寬度或角度以設法減少雜散光線。但本實施例之影像掃瞄模組1藉由U形光程掃瞄成像方法，除可使用較少的反射鏡進行多次反射，以增加光路長度及增加景深外，且因光束形成U形光程，使取像鏡頭組15面向於入射的影像光束Li的反向方向，且控制取像鏡頭組15取像角度也得以阻止反射鏡間來回反射的雜散光線進入。藉此，絕大部分的雜散光線於機架內壁即被吸收殆盡故可大幅減少或消除雜散光線，以有效阻止鬼影現象。
此外，在影像掃瞄模組1製造組裝時，由於影像感測器14為水平放置(放置於X-Y平面上)，可以直接承架在機架13上，校準光軸與影像光束Lo重合時，僅校準X-Y方向即可；以改善習知技術如圖1，影像感測器14為垂直放置，以Y-Z方向校準時因受重力影響而不易校準的缺點，以簡化組裝困難與提高量產性。
<第一實施例>二個反射鏡之影像掃瞄模組
如圖8，為本發明使用二個反射鏡之影像掃瞄模組1之第一實施例示意圖。在本實施例中，影像掃瞄模組1包含二個冷陰極燈管光源16a、16b、二個反射鏡M1(171)、M2(172)、一個取像鏡頭組15、一個影像感測器14及一個機架13。
當光源16a、16b發出光線，穿過表玻璃12照射待掃瞄文 件2後，產生入射於影像掃瞄模組1之影像光束Li；影像光束Li經由反射鏡M1反射後，照射於反射鏡M2，經由反射鏡M2反射後形成影像光束Lo，其經由取像鏡頭組15聚焦後於影像感測器14成像。其中，機架13用以容置影像掃瞄模組1內的各元件。其光程為Obj→M1→M2→Img，總光程長(TTL)為Di+D1+Do=164.85mm。反射鏡M1(171)、M2(172)反射面之法線與+Z軸的夾角α i 、反射鏡M1(171)、M2(172)反射點的座標(M iX ,M iZ )如表一：
由於入射於影像掃瞄模組的影像光束Li與入射於取像鏡頭組之影像光束Lo之行進方向呈反向關係；其光路形成如U字型，取像鏡頭組15面向+Z軸方向，可減少影像光束Li的雜散光線、反射鏡M1反射的影像光束的雜散光線進入取像鏡頭組15，有效減少鬼影現象。
在X-Z平面上，、φ=1.012(deg.)，滿足下列條件：
其中，夾角φ為影像光束Lo與平行於Z軸軸線之夾角，為影像光束Lo的長度，為+Z軸方向之單位向量。
反射鏡M1(171)與反射鏡M2(172)角度，，滿足：；其中，α i 為光路之第i個反射鏡反射面之法線(normal line)與+Z軸的夾角，n為影像光束總反射的次數，在此實施例中，n=2。
本實施例使用的影像感測器14為1.58x35.02mm，2 λ=35.05mm，。
本實施例取像鏡頭組15與影像感測器14的光軸與平行於Z軸軸線之夾角θ為0.127°，滿足下列條件：
<第二實施例>三個反射鏡之影像掃瞄模組
如圖9，為本發明使用三個反射鏡之影像掃瞄模組1之第二實施例示意圖。於本實施例中，影像掃瞄模組1包含二個氙氣燈管光源16a、16b、三個反射鏡M1(171)、M2(172)、M3(173)一個取像鏡頭組15、一個影像感測器14及一個機架13； 當光源16a、16b發出光線，穿過表玻璃12照射待掃瞄文件2後，產生入射於影像掃瞄模組1之影像光束Li；影像光束Li經由反射鏡M1、反射鏡M2反射，再經由反射鏡M3反射後產生影像光束Lo，其經由取像鏡頭組15聚焦後於影像感測器14成像；機架13用以容置影像掃瞄模組1內的各元件。其光程為Obj→M1→M2→M3→Img，總光程長(TTL)為Di+D1+D2+Do=184.01mm。反射鏡M1(171)、M2(172)、M3(173)反射面之法線與+Z軸的夾角α i 、反射鏡M1(171)、M2(172)、M3(173)反射點的座標(M iX ,M iZ )如表二：
由於入射於影像掃瞄模組的影像光束Li與入射於取像鏡頭組之影像光束Lo之行進方向呈反向關係；其光路形成如U字型，且取像鏡頭組15面向+Z軸方向，可減少影像光 束Li的雜散光線、反射鏡M1、M2反射的影像光束的雜散光線進入取像鏡頭組15，有效減少鬼影現象。
在X-Z平面上，、φ=2.88(deg.)，滿足下列條件：
其中夾角φ為影像光束Lo與平行於Z軸軸線之夾角，為影像光束Lo的長度，為+Z軸方向之單位向量。
反射鏡M1(171)、反射鏡M2(172)與反射鏡M3(173)角度，，滿足：
其中，α i 為光路之第i個反射鏡反射面之法線(normal line)與+Z軸的夾角，n為影像光束總反射的次數，在此實施例中，n=3。
本實施例使用的影像感測器14為1.58x35.02mm，2 λ=35.05mm，。
本實施例取像鏡頭組15與影像感測器14的光軸與平行於Z軸軸線之夾角θ為1.26°，滿足下列條件：
<第三實施例>四個反射鏡之影像掃瞄模組
如圖10，為本發明使用四個反射鏡之影像掃瞄模組1之第三實施例示意圖。在本實施例中，影像掃瞄模組1包含二個LED燈光源16a、16b、四個反射鏡M1(171)、M2(172)、M3(173)、M4(174)，一個取像鏡頭組15、一個影像感測器14及一個機架13；當光源16a、16b發出光線，穿過表玻璃12照射待掃瞄文件2後，產生入射於影像掃瞄模組1之影像光束Li；影像光束Li經由反射鏡M1、反射鏡M2反射、反射鏡M3反射，再經由反射鏡M4反射後之影像光束Lo，經由取像鏡頭組15聚焦，而於影像感測器14成像；機架13用以容置影像掃瞄模組1內的各元件。其光程為Obj→M1→M2→M3→M4→Img，總光程長(TTL)為Di+D1+D2+D3+Do=248.60。反射鏡M1(171)、M2(172)、M3(173)、M4(174)反射面之法線與+Z軸的夾角、反射鏡M1(171)、M2(172)、M3(173)、M4(174)反射點的座標(M iX ,M iZ )如表三：
由於入射於影像掃瞄模組的影像光束Li與入射於取像鏡頭組之影像光束Lo之行進方向呈反向關係；其光路形成如U字型，取像鏡頭組15面向+Z軸方向，可減少影像光束Li的雜散光線、反射鏡M1、M2、M3反射的影像光束的雜散光線進入取像鏡頭組15，有效消除鬼影現象。
在X-Z平面上，、φ=4.678(deg.)，滿足下列條件：
其中，夾角φ為影像光束Lo與平行於Z軸軸線之夾角，為影像光束Lo的長度，為+Z軸方向之單位向量。
反射鏡M1(171)、反射鏡M2(172)、反射鏡M3(173)與反射鏡M4(174)角度，，滿足：
其中，α i 為光路之第i個反射鏡反射面之法線(normal line)與+Z軸的夾角，n為影像光束總反射的次數，在此 實施例中，n=4。
本實施例使用的影像感測器14為1.58x35.02mm，2 λ=35.05mm，。
本實施例取像鏡頭組15與影像感測器14的光軸與平行於Z軸軸線之夾角θ為1.56°，滿足下列條件：
<第四實施例>五個反射鏡之影像掃瞄模組
如圖11，為本發明使用五個反射鏡之影像掃瞄模組1之第四實施例示意圖。在本實施例中，影像掃描模組1包含二個LED燈光源16a、16b、五個反射鏡M1(171)、M2(172)、M3(173)、M4(174)、M5(175)，一個取像鏡頭組15、一個影像感測器14及一個機架13；當光源16a、16b發出光線，穿過表玻璃12照射待掃瞄文件2後，產生入射於影像掃瞄模組1之影像光束Li；影像光束Li經由各反射鏡反射後之影像光束Lo，經由取像鏡頭組15聚焦，而於影像感測器14成像。其中，機架13用以容置影像掃瞄模組1內的各元件。其光程為Obj→M1→M2→M3→M4→M3→M4→M3→M2→M5→Img，總光程(TTL)為Di+D1+D2+D3+D4+D5+D6+D7+D8+Do=363.01。反射鏡M1(171)、M2(172)、M3(173)、M4(174)、M5(175)反射面之法線與+Z軸的夾角α i 、反射鏡M1(171)、M2(172)、M3(173)、M4(174)、M5(175)反射點的座標(M iX ,M iZ )如表四：
由於入射於影像掃瞄模組的影像光束Li與入射於取像鏡頭組之影像光束Lo為反向；其光路形成如U字型，取像鏡 頭組15面向+Z軸方向，可減少影像光束Li的雜散光線、各反射鏡反射的影像光束的雜散光線進入取像鏡頭組15，有效消除鬼影現象。
在X-Z平面上，、φ=1.256(deg.)，滿足下列條件：
其中，夾角φ為影像光束Lo與平行於Z軸軸線之夾角，為影像光束Lo的長度，為+Z軸方向之單位向量。
反射鏡M1(171)、反射鏡M2(172)、反射鏡M3(173)、反射鏡M4(174)與反射鏡M5(175)角度，，滿足：
其中，α i 為光路之第i個反射鏡反射面之法線(normal line)與+Z軸的夾角，n為總反射的次數，n=9。
本實施例使用的影像感測器14為1.58x35.02mm，2 λ=35.05mm，。
本實施例取像鏡頭組15與影像感測器14的光軸與平行於Z軸軸線之夾角θ為1.13°，滿足下列條件：
歸納上述，本發明之影像掃瞄模組之功效在於藉由U形光程掃瞄成像方法，可使用較少的反射鏡進行多次反射，以增加光路長度而得以增加景深，且因光程形成U形光程，可大幅減少或消除反射鏡多次反射產生的雜散光，有效阻止鬼影現象。
本發明之影像掃瞄模組之另一功效在於在製造組裝時，容易調整取像鏡頭組及影像感測器之光軸使與影像光束L2重合，簡化組裝困難與提高量產性。
本發明之影像掃瞄模組之再一功效在於可適用於一個光源、二(或以上)個光源；也可適用於2個、3個、4個或5(或以上)個反射鏡，以產生不同的景深；進一步，藉由調整取像鏡頭組位置，可適用於不同聚焦距離的取像鏡頭組；提供廣泛的運用。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1‧‧‧影像掃瞄模組(scanning module)
2‧‧‧文件(document)
12‧‧‧透光板(cover glass)
13‧‧‧機架(frame)
14‧‧‧影像感測器(image sensor)
15‧‧‧取像鏡頭組(pickup lens)
16‧‧‧光源(light source)
16a、16b‧‧‧光線(light)
171‧‧‧反射鏡M1(M1 reflection mirror)
172‧‧‧反射鏡M2(M2 reflection mirror)
173‧‧‧反射鏡M3(M3 reflection mirror)
174‧‧‧反射鏡M4(M4 reflection mirror)
175‧‧‧反射鏡M5(M5 reflection mirror)
21、22‧‧‧影像光束(image beam)
23‧‧‧平行於Z軸之軸線
31‧‧‧反射鏡M1之法線
32‧‧‧反射鏡M2之法線
917‧‧‧反射鏡
S1~S3‧‧‧步驟流程
第1圖係為習知技藝之影像掃瞄模組一之示意圖；第2圖係為習知技藝之影像掃瞄模組二之示意圖；第3圖係為習知技藝之影像掃瞄模組三之示意圖；第4圖係為本發明之U形光程掃瞄成像方法流程示意圖；第5圖係為光路與反射鏡反射面法線與Z軸夾角符號說明圖；第6圖係為取像鏡頭組光軸與平行於Z軸之軸線所形成夾角示意圖； 第7圖係為影像光束Lo與平行於Z軸之軸線所形成夾角示意圖；第8圖係為本發明影像掃瞄模組之第一實施例示意圖；第9圖係為本發明影像掃瞄模組之第二實施例示意圖；第10圖係為本發明影像掃瞄模組之第三實施例示意圖；以及第11圖係為本發明影像掃瞄模組之第四實施例示意圖。
1‧‧‧影像掃瞄模組(scanning module)
2‧‧‧文件(document)
12‧‧‧透光板(cover glass)
14‧‧‧影像感測器(image sensor)
15‧‧‧取像鏡頭組(pickup lens)
16a、16b‧‧‧光線(light)
171‧‧‧反射鏡M1(M1 reflection mirror)
172‧‧‧反射鏡M2(M2 reflection mirror)
173‧‧‧反射鏡M3(M3 reflection mirror)
174‧‧‧反射鏡M4(M4 reflection mirror)
175‧‧‧反射鏡M5(M5 reflection mirror)

Claims (7)

  1. 一種U形光程掃瞄成像方法，係用於一影像掃瞄模組，該影像掃瞄模組具有至少一光源、複數個反射鏡、一取像鏡頭組及一影像感測器；包含：藉由該光源照射一待掃瞄的文件，該待掃瞄的文件反射該光源以形成一入射於該影像掃瞄模組的一影像光束Li，該影像光束Li具有一+Z軸方向；設置至少二個反射鏡，該至少二反射鏡反射該影像光束Li，以形成入射於該取像鏡頭組之一影像光束Lo，並調整該影像光束Lo與平行於該影像光束Li之夾角θ，在X-Z平面上，滿足： 其中，φ為該影像光束Lo與平行於一Z軸軸線之所形成之一夾角，為該+Z軸方向之單位向量，為該影像光束Lo的長度；以及校準該取像鏡頭組與該影像感測器之光軸，使該取像鏡頭組及該影像感測器之光軸與入射於該取像鏡頭組之影像光束Lo重合。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之U形光程掃瞄成像方法，其中，調整該取像鏡頭組及該影像感測器光軸與平行於該影像光束Li所形成之夾角θ，滿足下列條件： 其中，2 λ為該影像感測器有效感測範圍的對角線長度， 0為該反射鏡反射該影像光束Lo之反射點至該影像感測器的距離。
  3. 一種影像掃瞄模組，包含至少一個光源、複數個反射鏡、一取像鏡頭組、一影像感測器及一機架；該光源係照射一待掃瞄文件以產生入射於該影像掃瞄模組之一影像光束Li，該影像光束Li具有一+Z軸方向；該複數個反射鏡用以反射該影像光束Li，以形成入射於該取像鏡頭組之一影像光束Lo；該取像鏡頭組用以將入射的影像光束聚焦於該影像感測器上；該機架用以容置該光源、該複數個反射鏡、該取像鏡頭組及該影像感測器，該取像鏡頭組的光軸軸向係與入射於該影像掃瞄模組之該影像光束Li形成一反向關係，使其光路形成U形光程；在X-Z平面上，滿足下列條件： 其中，θ為該取像鏡頭組的光軸與平行於Z軸軸線之夾角，為該影像光束Lo的長度為該+Z軸方向之單位向量。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之影像掃瞄模組，其中，該複數個反射鏡之間的角度滿足下列條件： 其中，α i 為光路之第i個該複數個反射鏡反射面之法線(normal line)與該+Z軸方向的夾角，n為該影像光束總反射的次數。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之影像掃瞄模組，其中，該取像鏡頭組及該影像感測器光軸與平行於該影像光束Li之夾角θ，滿足下列條件： 其中，2 λ為該影像感測器有效感測範圍的對角線長度，Do為該影像光束Lo之反射點至該影像感測器的距離。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之影像掃瞄模組，其中該光源係為一冷陰極燈管、一發光二極體燈管及一氙氣燈管之其中一者所構成。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之影像掃瞄模組，其中該反射鏡數量為二個至六個。
TW098110763A 2009-03-31 2009-03-31 Ｕ形光程掃瞄成像方法及其影像掃瞄模組 TWI411289B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW098110763A TWI411289B (zh) 2009-03-31 2009-03-31 Ｕ形光程掃瞄成像方法及其影像掃瞄模組
US12/635,198 US20100245940A1 (en) 2009-03-31 2009-12-10 U-shape optical path image scanning method and scanning module thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW098110763A TWI411289B (zh) 2009-03-31 2009-03-31 Ｕ形光程掃瞄成像方法及其影像掃瞄模組

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201036417A TW201036417A (en) 2010-10-01
TWI411289B true TWI411289B (zh) 2013-10-01

Family

ID=42783875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098110763A TWI411289B (zh) 2009-03-31 2009-03-31 Ｕ形光程掃瞄成像方法及其影像掃瞄模組

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20100245940A1 (zh)
TW (1) TWI411289B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015060005A (ja) * 2013-09-17 2015-03-30 株式会社リコー 画像読取レンズ、画像読取装置および画像形成装置
JP6278761B2 (ja) * 2014-03-11 2018-02-14 キヤノン株式会社 読取制御装置、および、読取制御方法
JP6930272B2 (ja) * 2017-08-07 2021-09-01 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 読取モジュール及びそれを備えた画像形成装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030194111A1 (en) * 1998-06-24 2003-10-16 Mitsunari Kano Document reading apparatus
US20040105025A1 (en) * 1996-06-18 2004-06-03 Sony Corporation Optical image recording system, and associated processing system
US20040174621A1 (en) * 2003-03-07 2004-09-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical head and method of adjusting optical path thereof
US7064872B1 (en) * 1999-10-07 2006-06-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Exposure control for a CCD scanner

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5815329A (en) * 1996-09-13 1998-09-29 Umax Data Systems, Inc. Tri-mirror multi-reflection optical path folding apparatus
US6227449B1 (en) * 1999-10-07 2001-05-08 Umax Data Systems Inc. Optical path folding apparatus for optical scanner
US6421158B1 (en) * 2000-12-27 2002-07-16 Umax Data Systems, Inc. Optical scanning module with rotatable reflection mirror for image scanning device
TW200635350A (en) * 2005-03-28 2006-10-01 Benq Corp Optical scanning module of a scanner
KR20080067150A (ko) * 2007-01-15 2008-07-18 삼성전자주식회사 스캐너 모듈 및 이를 채용한 이미지 스캐닝장치
JP2010035126A (ja) * 2008-06-23 2010-02-12 Ricoh Co Ltd 画像読取装置、画像形成装置、画像読取方法、プログラム、及び記憶媒体
TW201009389A (en) * 2008-08-27 2010-03-01 E Pin Optical Industry Co Ltd Shared image scanning method and picture scanner thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040105025A1 (en) * 1996-06-18 2004-06-03 Sony Corporation Optical image recording system, and associated processing system
US20030194111A1 (en) * 1998-06-24 2003-10-16 Mitsunari Kano Document reading apparatus
US7064872B1 (en) * 1999-10-07 2006-06-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Exposure control for a CCD scanner
US20040174621A1 (en) * 2003-03-07 2004-09-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical head and method of adjusting optical path thereof

Also Published As

Publication number Publication date
TW201036417A (en) 2010-10-01
US20100245940A1 (en) 2010-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7535602B2 (en) Image reading apparatus
US20060044625A1 (en) Image reading apparatus
TWI411289B (zh) Ｕ形光程掃瞄成像方法及其影像掃瞄模組
TWI250782B (en) Image sensor unit and image reader
US8169673B2 (en) Illuminating device and image reading apparatus
US7433092B2 (en) Transparency media adapter and methods of use thereof
US8018627B2 (en) Shared image scanning method and picture scanner thereof
US20100277773A1 (en) Penta-mirror multi-reflection scanning module
US20070013971A1 (en) Imaging System Utilizing Illumination and Optical Modules Contained within Rotating Optical Platens
KR200457442Y1 (ko) 4개 반사경으로 다중 반사를 하는 이미지 스캐닝 모듈
TWI580018B (zh) 接觸式影像感測模組之晶圓級透鏡結構
KR20100009918U (ko) Ｕ자형 광행로 이미지 스캐닝 모듈
JP2004343748A (ja) 小型の一体型光結像組立体
JP2004170858A (ja) 画像読取装置
JP2017173738A (ja) 画像読取光学系及び画像読取装置
CN201499207U (zh) U形光程影像扫描模块
KR20100011031U (ko) 5개 반사경의 스캐닝 모듈
TWI665610B (zh) 掃描裝置
JP2000009589A (ja) 光ビーム特性評価方法及び評価装置
TW496073B (en) Linear image scanning device
JP2007036569A (ja) 画像読取りセンサ装置
JPH1172383A (ja) 光ビーム特性評価方法及び評価装置
JP2000009588A (ja) 書き込みユニットの調整方法及び調整装置
TWI451128B (zh) 掃描系統
JP2009077182A (ja) リニアｃｍｏｓイメージ光学走査モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees