专利名称：矩阵成像数字化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及平面数字成像装置，可用于制作扫描扫描仪、数码复印机、数码誊印机。
背景技术：
现有技术的扫描仪、数码复印机、数码誊印机等，成像元件采用的都是线性的，在对扫描原件进行扫描时，扫描头要在步进电机带动下扫过成像窗口，这种扫描方式不仅工作效率较低、较难适应高速扫描，存在机械磨损、噪音大；而且不可避免往复运动中齿轮间的空隙所带来的缺陷和不稳定移动所带来的锯齿波纹和色彩失真。采用现有技术设计制造的扫描设备，存在着机械传动精度和安装调试精度要求高，故制造成本高、维修难度大。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用矩阵光电转换成像组件，可对原稿瞬时一次成像，高速扫描。
本发明是矩阵成像数字化装置，光电转换成像组件将检测到的光信号转换成电信号，其光电转换成像组件是矩阵光电转换成像组件(2007、2008、2009)，原稿(2011)在原稿成像窗口(2001)上水平放置，在原稿成像窗口(2001)下面安装一半透/半反射镜(2006)，半透/半反射镜(2006)所在平面与原稿成像窗口(2001)所在平面的夹角(α)大于0°，小于90°，照明光源(2004)安装在原稿成像窗口(2001)下面的一侧，在照明光源(2004)与半透/半反射镜(2006)之间安装一均光屏(2002)，在半透/半反射镜(2006)下面沿原稿成像窗口(2001)所在平面的法线方向上，从上到下依次安装一镜头组(2010)、矩阵光电转换成像组件(2007、2008、2009)，入射光线(A-A’-B-B’)由发出的光经反光镜(2003)和聚光镜头(2005)聚焦后通过均光屏(2002)，再经半透/半反射镜(2006)照射到原稿成像窗口(2001)上的原稿(2011)，反射光(C-C’)穿过半透/半反射镜(2006)和成像镜头(2009)会聚到矩阵光电转换成像组件(2007、2008、2009)上。
照明光源(2004)是闪光灯，或者是持续发光的光源。
本发明用于扫描仪时，在原稿成像窗口(3021)下面安装一半透/半反射镜(3020)，半透/半反射镜(3020)所在平面与原稿成像窗口(3021)所在平面的夹角(α)大于0°，小于90°，照明光源(3008)安装在原稿成像窗口(3021)下面的一侧，在照明光源(3008)与半透/半反射镜(3020)之间、垂直于水平面安装一均光屏(3004)，在半透/半反射镜(3020)下面沿原稿成像窗口(3021)所在平面的法线方向上，从上到下依次安装一镜头组(3019)、矩阵光电转换成像组件(3014)，入射光线由发出的光经反光镜(3007)和聚光镜头(3005)聚焦后通过均光屏(3004)，再经半透/半反射镜(3020)照射到原稿成像窗口(3021)上的原稿(3024)，反射光穿过半透/半反射镜(3020)和成像镜头组(3019)会聚到矩阵式光电转换成像组件(3014)上。
本发明用于数码复印机时，其照明光源(4003)安装在原稿成像窗口下面的一侧，在照明光源(4003)与半透/半反射镜(4006)之间、垂直于水平面安装一均光屏(4005)，在半透/半反射镜(4006)下面沿原稿成像窗口所在平面的法线方向上，从上到下依次安装一镜头组(4007)、矩阵光电转换成像组件(4008)，入射光线由发出的光经反光镜(4002)和聚光镜头(4004)聚焦后通过均光屏(4005)，再经半透/半反射镜(4006)照射到原稿成像窗口上的原稿(4001)，反射光穿过半透/半反射镜(4006)和成像镜头组(4007)会聚到矩阵光电转换成像组件(4008)上。
本发明的有益之处成像系统采用价格较低的小尺寸高像素矩阵光电转换成像元件代替了传统扫描仪、数码复印机和数码誊印机使用的线性光电转换元件。光学成像镜头采用复消色差平面像场电动变焦镜头，成像景深大。可对原稿瞬时一次成像，适用于要求高速扫描的场合，照明系统和成像系统固定安装，取消了复杂的机械传动机构，制造成本较低、使用维修简便。
图1是本发明基本结构及其成像系统的示意图，图2本发明基本结构装配位置示意图，图3是本发明用于扫描仪时的结构图，图4是本发明用于数码复印机的结构图。
具体实施例方式
如图2所示，原稿(2011)在原稿成像窗口(2001)上水平放置，在原稿成像窗口(2001)下面安装一半透/半反射镜(2006)，半透/半反射镜(2006)所在平面与原稿成像窗口(2001)所在平面的夹角(α)大于0°，小于90°，照明光源(2004)安装在原稿成像窗口(2001)下面的一侧，在照明光源(2004)与半透/半反射镜(2006)之间、垂直于水平面安装一均光屏(2002)，在半透/半反射镜(2006)下面沿原稿成像窗口(2001)所在平面的法线方向上，从上到下依次安装一镜头组(2010)、矩阵光电转换成像组件(2007、2008、2009)，(2007)是矩阵光电转换元件，(2008)是低通滤镜，(2009)是电子快门，入射光线(A-A’-B-B’)由发出的光经反光镜(2003)和聚光镜头(2005)聚焦后通过均光屏(2002)，再经半透/半反射镜(2006)照射到原稿成像窗口(2001)上的原稿(2011)，反射光(C-C’)穿过半透/半反射镜(2006)和成像镜头(2009)会聚到矩阵光电转换成像组件(2007、2008、2009)上。矩阵光电转换成像组件(2007、2008、2009)将检测到的光信号转换成电信号，同时指出每个像素的灰暗程度和颜色信息，模拟/数字转换电路把模拟电压信号转换成数字信号，接口电路将数字信号传输到计算机中或矩阵成像数字化装置独立处理单元中，将读取的图像以设定的解析度进行处理或变换所需的解析度，生成数字化图像，存储于计算机或矩阵成像数字化装置的存储单元中，就此完成一次数字化过程。
照明光源可以采用闪光灯，其特点具有发光色温和光强稳定、结构强度高、使用寿命长、耗电量极小、体积小，矩阵成像数字化装置的控制系统，是控制各部件协调一致地动作，如对镜头变焦和自动光圈控制等。本发明所述的矩阵成像数字化装置由于采用了自动白平衡/手动白平衡调节电路，光强度检测配合电动光圈和电子快门调节电路，能自动或手动将白平衡和感光参数调整到最佳状态，所以所得到的数字化图像质量明显提高。
照明光源也可以采用持续发光的光源，持续发光的光源由灯管(泡)(2004)、反光罩(2003)、均光屏(2002)和半透/半反射镜(2006)组成。照明光源可采用冷阴极辉光放电灯管(泡)，灯管两端没有灯丝，只有一根电极，具有发光均匀稳定、结构强度高、使用寿命长、耗电量小、体积小等优点。
如图3所示，为本发明用于扫描仪时的结构图，原稿台由原稿盖(3001、3025)、铰链(3026)、绞架(3002)、滑槽(3003)、原稿台面(3023)组成，其主要作用是将要扫描的原稿压紧，以防止照明灯光线泄露，防止高亮度扫描光照射眼睛和外界光线干扰矩阵成像数字化装置的白平衡。原稿台是用来放置扫描原稿的地方，中间有透明的原稿成像窗口(3021)。在原稿成像窗口(3021)下面安装一半透/半反射镜(3020)，半透/半反射镜(3020)所在平面与原稿成像窗口(3021)所在平面的夹角(α)大于0°，小于90°，照明光源(3008)安装在原稿成像窗口(3021)下面的一侧，在照明光源(3008)与半透/半反射镜(3020)之间、垂直于水平面安装一均光屏(3004)，在半透/半反射镜(3020)下面沿原稿成像窗口(3021)所在平面的法线方向上，从上到下依次安装一镜头组(3019)、矩阵光电转换成像组件(3014)。镜头(3019)、电动光圈(3018)、电动变焦调节装置(3017)以及矩阵光电转换成像元件(3014)是图像信息读取部分。由于成像元件采用小尺度的矩阵形光电转换成像元件作为图像传感器，图像传感器的尺寸远不及扫描原稿的尺度，因此，这种成像系统中，在矩阵光电转换图像传感器(3014)的前面有一个镜头(3019)，用于将原稿图像通过镜头(3019)缩小后投射到矩阵光电转换成像组件(3014)上。(3006)是照明系统安装板，(3009)是照明系统安装板微调螺丝，(3010)是照明系统电路板，(3011)计算机接口电路和独立存储单元，(3012)是设备外壳，(3013)是A/D处理电路，(3015)是成像系统固定板，(3016)是测光、色温测量电路和光圈、快门、白平衡控制电路板，(3022)控制调节开关面板，。
如图4所示，本发明所述的矩阵成像数字化装置用于数码复印机时，由光源(4003)发出的照明光线经反光罩(4002)聚光镜头(4004)聚焦后通过均光屏(4005)，再经半透/半反射镜(4006)照射到原稿图像上后，反射光穿过半透/半反射镜(4006)和成像镜头(4007)会聚到矩阵光电转换成像元件(4008)上，利用矩阵光电元件将检测到的光信号转换成电信号，同时指出个像素的灰暗程度和颜色信息，模拟/数字转换电路把模拟电压信号转换成数字信号，这一步与扫描仪是相似的，然后将经过图像数字处理电路(4009)处理的图像信号输入到激光调制器(4010)调制后，由激光发生器(4011)发出激光束对被充电的感光鼓(4013)进行扫描，在感光鼓上产生静电潜像，具有静电潜像的感光鼓(4013)在旋转一个角度后，碳粉被吸附在具有静电潜像的感光鼓(4013)上，吸附了碳粉的感光鼓(4013)继续旋转将碳粉转印到复印介质(4014)上，复印介质(4014)上的图像或文字经过定影等步骤，完成整个复印过程，生成复印件(4015)。
权利要求
1.矩阵成像数字化装置，其光电转换成像组件将检测到的光信号转换成电信号，其特征在于光电转换成像组件是矩阵光电转换成像组件(2007、2008、2009)，原稿(2011)在原稿成像窗口(2001)上水平放置，在原稿成像窗口(2001)下面安装一半透/半反射镜(2006)，半透/半反射镜(2006)所在平面与原稿成像窗口(2001)所在平面的夹角(α)大于0°，小于90°，照明光源(2004)安装在原稿成像窗口(2001)下面的一侧，在照明光源(2004)与半透/半反射镜(2006)之间安装一均光屏(2002)，在半透/半反射镜(2006)下面沿原稿成像窗口(2001)所在平面的法线方向上，从上到下依次安装一镜头组(2010)、矩阵光电转换成像组件(2007、2008、2009)，入射光线(A-A’-B-B’)由发出的光经反光镜(2003)和聚光镜头(2005)聚焦后通过均光屏(2002)，再经半透/半反射镜(2006)照射到原稿成像窗口(2001)上的原稿(2011)，反射光(C-C’)穿过半透/半反射镜(2006)和成像镜头(2009)会聚到矩阵光电转换成像组件(2007、2008、2009)上。
2.根据权利要求1所述的矩阵成像数字化装置，其特征在于照明光源(2004)是闪光灯，或者是持续发光的光源。
3.根据权利要求1所述的矩阵成像数字化装置，用于扫描仪时，其特征在于在原稿成像窗口(3021)下面安装一半透/半反射镜(3020)，半透/半反射镜(3020)所在平面与原稿成像窗口(3021)所在平面的夹角(α)大于0°，小于90°，照明光源(3008)安装在原稿成像窗口(3021)下面的一侧，在照明光源(3008)与半透/半反射镜(3020)之间、垂直于水平面安装一均光屏(3004)，在半透/半反射镜(3020)下面沿原稿成像窗口(3021)所在平面的法线方向上，从上到下依次安装一镜头组(3019)、矩阵光电转换成像组件(3014)，入射光线由发出的光经反光罩(3007)和聚光镜头(3005)聚焦后通过均光屏(3004)，再经半透/半反射镜(3020)照射到原稿成像窗口(3021)上的原稿(3024)，反射光穿过半透/半反射镜(3020)和成像镜头组(3019)会聚到矩阵光电转换成像组件(3014)上。
4.根据权利要求1所述的矩阵成像数字化装置，用于数码复印机时，其特征在于照明光源(4003)安装在原稿成像窗口下面的一侧，在照明光源(4003)与半透/半反射镜(4006)之间、垂直于水平面安装一均光屏(4005)，在半透/半反射镜(4006)下面沿原稿成像窗口所在平面的法线方向上，从上到下依次安装一镜头组(4007)、矩阵光电转换成像组件(4008)，入射光线由发出的光经反光罩(4002)和聚光镜头(4004)聚焦后通过均光屏(4005)，再经半透/半反射镜(4006)照射到原稿成像窗口上的原稿(4001)，反射光穿过半透/半反射镜(4006)和成像镜头组(4007)会聚到矩阵光电转换成像组件(4008)上。
全文摘要
矩阵式成像数字化装置，光电转换成像组件是矩阵式光电转换成像组件，在原稿成像窗口下面安装一半透/半反射镜)，半透/半反射镜所在平面与原稿成像窗口所在平面的夹角(α)大于0°，小于90°，照明光源安装在原稿成像窗口下面的一侧，在照明光源与半透/半反射镜之间、垂直于水平面安装一均光屏，在半透/半反射镜下面沿原稿成像窗口所在平面的法线方向上，从上到下依次安装一镜头组、矩阵式光电转换成像组件，入射光线由发出的光经反光镜和聚光镜头聚焦后通过均光屏，再经半透/半反射镜照射到原稿成像窗口上的原稿，反射光穿过半透/半反射镜和成像镜头会聚到矩阵式光电转换成像组件上，将检测到的光信号转换成电信号。
文档编号H04N1/03GK1735122SQ20051004301
公开日2006年2月15日 申请日期2005年7月19日 优先权日2005年7月19日
发明者赵子文, 王岩 申请人:兰州理工大学