專利名稱：具有光學(xué)井的光學(xué)掃描儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)掃描裝置，特別是一種光學(xué)掃描模塊中的成像系統(tǒng)以防止光色散效應(yīng)(light dispersion effect)以及獲得最佳的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)(MTF，modulation transfer function)，即具有光學(xué)井的光學(xué)掃描儀。
平臺式掃描儀(flatbed scanner)廣泛地與計算機系統(tǒng)一起使用，使得打印的資料可以轉(zhuǎn)換成影像信號(image signal)。光學(xué)掃描模塊為平臺式掃描儀中最重要的組成組件之一。一般而言，光學(xué)掃描模塊包含具有一開口的殼體(housing)，此殼體為了接收由掃描文件所傳送的光源，此外，還包含一光傳感器(optical sensor)，例如，電荷耦合裝置(CCD，charge coupled device)，此光傳感器位于殼體內(nèi)側(cè)，并且將掃描文件傳送的光源轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的影像信號，另外光學(xué)掃描模塊還包含多個透鏡裝置(lens)，此透鏡裝置是將傳送的光源對焦于光傳感器上。
典型的平臺式掃描儀包含了照射系統(tǒng)(illumination)及光學(xué)系統(tǒng)以完成對象的掃描。照射系統(tǒng)照射部份的對象(一般稱為“掃描區(qū)域”(scanregion))，其光學(xué)系統(tǒng)是聚集被照射到掃描區(qū)域所反射的光，并且將這個被照射到掃描區(qū)域的一小塊區(qū)域(一般稱為“掃描線”(scan line))聚焦到一個位于這掃描儀內(nèi)的光傳感器的表面上。整個對象的影像資料，可由掃描線橫跨過整個對象得到，通常是相對于對象移動照射系統(tǒng)與光學(xué)系統(tǒng)得到對象的影像資料信號。
在此，照射系統(tǒng)包括光源，(如螢光燈(fluorescent)或白燈(incandescent)或是發(fā)光二極管(LED，light-emitting diode)。光學(xué)系統(tǒng)包含透鏡及/或鏡面以聚焦照射掃描線的影像至偵測器表面的上方。另一方面，一″接觸式影像傳感器″(CIS，contact image sensor)也可以用于由照射掃描區(qū)域在偵測器上方聚集且聚焦光源。
但是接觸式影像傳感器的鏡頭深度大約只有0.3毫米，基于傳統(tǒng)平板式光學(xué)掃描裝置，此鏡頭深度非常難以確保掃描對象可以聚焦于接觸式影像傳感器上。即使較小的制程誤差或是結(jié)構(gòu)的變形都會影響整個光學(xué)影像圖案的品質(zhì)。
參考

圖1A，其中參考標(biāo)號100為掃描對象；參考標(biāo)號102是光源照射掃描對象100之后所產(chǎn)生的反射光源；參考標(biāo)號104是為傳統(tǒng)的透鏡成像裝置；及參考標(biāo)號106為光傳感器。在傳統(tǒng)的光學(xué)掃描模塊中，是根據(jù)成像原理將光學(xué)影像圖案聚焦于光傳感器106上，其反射光源102由掃描對象100傳送至透鏡成像裝置104，接著再將光學(xué)影像信號傳送至光傳感器106上。然后，將光學(xué)影像信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號，并且由輸出裝置如屏幕或是打印機輸出光學(xué)影像圖案。
參考圖1B，根據(jù)圖1A中反射光源102經(jīng)由透鏡成像裝置104傳送至光傳感器106所產(chǎn)生的應(yīng)答分布圖形(response distribution curvediagram)200。在此應(yīng)答曲線分布圖形200中，由于光色散效應(yīng)(lightdispersion effect)，導(dǎo)致所產(chǎn)生的應(yīng)答曲線的兩端點202A與202B低于由光源點102C(直線光源)及其它在兩光源點102A與102B之間的光源點(未在圖1B中表示)所產(chǎn)生的應(yīng)答曲線。此外，由于光色散效應(yīng)，在兩端點202A與202B所產(chǎn)生的影像資料的分辨率較差，導(dǎo)致整個影像資料的分辨率不佳。
由于透鏡成像裝置104會造成光色散效應(yīng)，使得光學(xué)影像圖案無法完全的聚焦于光學(xué)傳感器106上方。此外，當(dāng)反射光源102由掃描對象100傳送至光傳感器106，使得掃描之后所得到調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)較差且無法得到較佳的光學(xué)影像圖案的分辨率。
本發(fā)明的又一目的在于改善在掃描對象時所產(chǎn)生的光色散效應(yīng)。
本發(fā)明的再一目的在于改善調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)(MTF，modulationtransfer function)以得到最佳的分辨率(resolution)。
根據(jù)以上所述之目的，本發(fā)明提供了一種成像裝置以取代傳統(tǒng)利用透鏡裝置做為成像裝置的光學(xué)掃描裝置。在本發(fā)明中，一光學(xué)井成像裝置(optical well imaging device)用于取代透鏡成像裝置用以傳送由照射掃描對象之后所產(chǎn)生的影像光源傳送至光傳感器上。在此，光學(xué)井成像裝置具有多個光閘(optical gate)并位于光傳感器的非感應(yīng)區(qū)(non-inducted region)上，多個光閘用于攔阻對于光學(xué)影像圖案成像時，造成干擾的部份影像光源，使得光傳感器只能接收從前面來的直線影像光源。因此，影像光源可以完整地傳送至光傳感器以改善光色散效應(yīng)，并且可以獲得最佳的分辨率。
圖中主要符號說明1 光學(xué)掃描裝置 2 光源3 光學(xué)井成像裝置 4 光傳感器5 模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 6 特殊應(yīng)用集成電路7 校正數(shù)據(jù)庫 8 暫存內(nèi)存9 傳輸接口 10主機11輸出裝置 20掃描對象22影像光源 24非感應(yīng)區(qū)26光閘 28光學(xué)井成像裝置30光傳感器 40穿透式掃描模塊42光源 50反射式掃描模塊52光源 60影像光源100 掃描對象 102 反射光源102A 光源點 102B 光源點102C 光源點 104 透鏡成像裝置106 光傳感器 200 應(yīng)答曲線分布圖202A 端點 202B 端點202C 端點參考圖2表示一光學(xué)掃描儀裝置的方塊圖(block diagram)。在此方塊圖中，光學(xué)掃描裝置1利用光源2照射掃描對象(未在此表示)。然后，由照射掃描對象之后所產(chǎn)生的影像光源2傳送至成像裝置3，如光學(xué)井成像裝置(optical well imaging device)，此光學(xué)井成像裝置用來取代傳統(tǒng)以透鏡成像裝置(lens-imaging device)，使得光傳感器4僅能接收在光傳感器4前方的直線影像光源，以降低由其它光束所造成的干擾的問題。因此，可以改善光色散效應(yīng)及獲得最佳的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)(MTF，modulation transfer function)。
接著，將影像資料傳送至模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(ADC，analogy-digitalconvert system)5，將影像資料轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。然后再將數(shù)字信號傳送至特殊用途集成電路(ASIC，application specific integrated circuit)6，利用此特殊用途集成電路5中，不同的芯片組(chip set)以處理使用者所要求的的功能。當(dāng)整個影像資料的容量無法一次處理完畢，則會將部份的資料暫時儲存到緩沖儲存器(buffer)或是稱為暫存內(nèi)存中(RAM，random access memory)8，當(dāng)需要此筆資料時，會經(jīng)由特殊用途集成電路6從暫存內(nèi)存8中讀取然后再傳送出去。此外，當(dāng)信號須要經(jīng)過校正步驟，則可以將信號傳送至校正數(shù)據(jù)庫(calibrationdatabase)7中進(jìn)行校正，以得到一個校正的信號。然后再將校正過的信號經(jīng)由界面(interface)9，如平行串行端口(parallel port)、通用序列總線(Universal Serial Bus)、小型計算機系統(tǒng)界面(SCSI、Small ComputerSystem Interface)或者現(xiàn)今利用紅外線傳輸?shù)鹊鹊膫鬏攨f(xié)議將影像資料或是信號傳送至個人計算機的主機(host)10，再經(jīng)由個人計算機的主機10將信號傳送至輸出裝置11，如屏幕(monitor)、打印機(printer)或者是個人數(shù)字助理(PDA，personal digital assistant)以顯示掃描對象的影像資料。在此方塊圖中，除了光學(xué)井成像裝置3、光傳感器4、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5及特殊用途集成電路6之外，其余的對象可以稱為環(huán)境(article)，光學(xué)掃描裝置1利用這些環(huán)境，增加光學(xué)掃描裝置1的功能以及改善光學(xué)掃描裝置掃描對象的分辨率及輸出影像的品質(zhì)。
接著，參考圖3，表示一影像光源(imaged light)22如反射式光源(reflected light)或穿透式光源(transparent light)由掃描對象20傳送至成像裝置28及光傳感器30，其中光傳感器30可以是接觸式影像傳感器(CIS，contact image sensor)或是電荷耦合器(CCD，charge coupleddevice)。在本發(fā)明的一實施例，提供具有多個光閘(optical gat)26的光學(xué)井成像裝置(optical well imaging device)28，且每一個光學(xué)井28相對應(yīng)于光傳感器30上的每一個像素(pixel)，以取代傳統(tǒng)利用微透鏡(micro-lens)做為成像裝置以接收影像資料。在本發(fā)明的最佳實施例中，多個光閘26具有一高度且光閘26位于光傳感器30的非感應(yīng)區(qū)(non-inducted region)24上以阻擋其它的影像光源會干擾由光傳感器30前方進(jìn)入光傳感器的直線光源22，其中多個光閘高度需高到足以阻擋其它干擾的影像光源22，且多個光閘26之間的寬度相等且小于所相對應(yīng)于光傳感器30上的每一個像素的大小。
根據(jù)以上的描述，可以知道利用光學(xué)井28做為成像裝置可以接收直進(jìn)的影像光源22，且在光傳感器30的非感應(yīng)區(qū)24上多個光閘26的高度可以攔阻干擾的影像光源22，使得直線的影像光源22可以完整地傳送至光學(xué)成像裝置28以傳送完整的影像資料。當(dāng)完整地影像資料由模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(ADC，analogy-digital convert system)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號時，其影像資料可以完整地顯示在輸出裝置上，使得調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)(MTF，modulation transfer function)可以得到改善且影像資料輸出時的分辨率可以增加。
接著，圖4為具有一光學(xué)井成像裝置28的光學(xué)掃描裝置的俯視圖。在圖4中，有兩個光學(xué)掃描模塊，一個是用于掃描穿透式掃描對象(transparent scanning object)的穿透式掃描模塊(transparent scanningmodule)40，另一個是用于掃描反射式掃描對象(reflected scanningobject)的反射式掃描模塊(reflected scanning module)50。在掃描穿透式掃描對象20時，當(dāng)光源42照射穿透式掃描對象20之后產(chǎn)生一影像光源60，并傳送至光學(xué)井成像裝置28。接著其影像資料傳送至光傳感器30并且將影像圖案聚焦于光傳感器30上。在掃描反射式掃描對象20時，當(dāng)光源52照射反射式掃描對象20時，產(chǎn)生影像光源60。然后影像光源60傳送至光學(xué)井成像裝置28，且將影像資料傳送至光傳感器30，同時將影像資料完整的聚焦于光傳感器30上。
根據(jù)以上所描述可以知道無論是穿透式掃描對象或是反射式掃描對象，當(dāng)影像光源傳送至光傳感器時，由于有光閘攔阻其它方向的干擾光源，使得其光傳感器只接收直線光源的情形下，其影像資料可以完整地聚焦在光傳感器上，而使得在掃描時的光色散效應(yīng)及由于光傳感器偏離所產(chǎn)生的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)都可以改善，進(jìn)一步地，其影像圖案的分辨率可以大幅的增加。
以上所述僅為本發(fā)明之較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明之申請專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應(yīng)包含在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)掃描裝置，其特征在于，該光學(xué)掃描裝置包含一光源照射一掃描對象以產(chǎn)生一影像光源；一成像裝置接收該影像光源；及多個光閘允許部份的光束進(jìn)入一光傳感器上，其中該多個光閘位于該光傳感器的一非感應(yīng)區(qū)上且該光傳感器用以接收由該成像裝置傳送之該部份影像光源。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，上述影像光源包含一反射式光源。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，上述影像光源包含一穿透式光源。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，上述成像裝置為一光學(xué)井成像裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，上述位于多個光閘之間的間隔具有相同的寬度。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)掃裝置，其特征在于，上述多個光閘之間的寬度小于該光傳感器的每一個像素。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，上述多數(shù)個光閘的高度用于攔阻由其它光束所產(chǎn)生的干擾光源。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，更包含一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以接收由該光傳感器送的一影像資料并轉(zhuǎn)換成一數(shù)字信號。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，更包含一特殊應(yīng)用集成電路用以接收由該模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)所傳送之該數(shù)字信號并處理該數(shù)字信號。
10.一種具有光學(xué)井成像裝置之光學(xué)掃描裝置，其特征在于，該光學(xué)掃描裝置包含一光源照射一掃描對象以產(chǎn)生一影像光源；一光學(xué)井成像裝置用以接收該影像光源；多個光閘具有相同的間隔寬度且位于該光傳感器的一非感應(yīng)區(qū)上并允許部份的光束進(jìn)入一光傳感器上，其中該多個光閘具有一高度足以攔阻由其它光束所產(chǎn)生的干擾光源及該光傳感器用以接收由該光學(xué)井成像裝置所傳送之該部份影像光源；一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用以接收由該光傳感器傳送之一影像資料將該影像資料轉(zhuǎn)換成一數(shù)字信號；及一特殊應(yīng)用集成電路用于接收由該模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)傳送之該數(shù)字信號且處理該數(shù)字信號。
11.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，上述影像光源包含一反射式光源。
12.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，上述影像光源包含一穿透式光源。
13.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，上述光傳感器為一接觸式影像傳感器。
14.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，上述光傳感器為一電荷耦合器。
15.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)掃描裝置，其特征在于，上述多個光閘之間的寬度小于位于該光傳感器上的每一個像素。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于光學(xué)掃描儀裝置(optical scanner)中光學(xué)掃描模塊(optical scanner module)的成像裝置(imaging device)，利用光學(xué)井成像裝置(optical well imaging device)取代傳統(tǒng)的微鏡(micro－lens)成像裝置，用以接收由光源照射掃描對象之后所產(chǎn)生的直線影像光源，此外，在光傳感器上的非感應(yīng)區(qū)的高度足以攔阻其它光源的干擾，使得光傳感器只可以接收部份的直線光源，且不會被干擾，因此，利用光學(xué)井成像裝置取代傳統(tǒng)的微鏡成像裝置，可以改善光色散效應(yīng)(light dispersion effect)，同時影像資料可以完全地聚焦于光傳感器而可以得到最適的分辨率及較佳的調(diào)制轉(zhuǎn)移函數(shù)(MTF，modulation transfer function)。
文檔編號G06K9/20GK1464472SQ02122610
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月19日
發(fā)明者郭士正 申請人:力捷電腦股份有限公司