专利名称：用于撷取媒体影像的成像系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学领域，尤其指一种用于撷取可反射光媒体及可穿透光媒体的影像的扫描装置。
背景技术：
客户与商家常常必须在如计算机、个人数字助理(personal digitalassistants，PDAs)、行动电话、传真机及其它通讯装置间能够快速的接收跟传送各种数据，如文字、图形与影像数据等，这也促进了通讯网路的蓬勃发展。而许多商家会安装一些系统，可以透过电子手段来进行储存、传送及接收数据，甚至是硬拷贝(hard copy)。在许多情况中，以电子形式的数据来进行操作是比较方便的，举例来说，数据可以以非常快的速度传到所预期的客户、同事或其它公司手中。
但是，目前许多的扫描系统常需要具备极为可观的尺寸跟功率，用来对电子形式的硬拷贝文件提供高质量的复制结果。例如，由于桌面型扫描仪(desktop scanner)与多功能事务机(Multi-Function Peripherals，MFP)使用平台式扫描技术(flatbed scanning solutions)，所以往往会占据很大的桌面区域。这样的方式至少需要和预扫描文件一样大的平面的平台玻璃。另外，其它一些系统则是将透过小的光学表面去传送文件，这样可以减小平台式平台的尺寸，然而，这些方式需要额外的机械式的媒体处理器；并且，因为媒体会通过光学窗口上方，随着使用时间加长，光学窗口就容易受到损伤，所以就需要可替换式的光学窗口；此外，脆弱的媒体也会因为通过固定式的光学窗口而遭受损坏。
另外，许多小型的扫描系统使用渐变折射率(gradient index，GRIN)透镜阵列，其具有非常短的聚焦距离及非常有限的焦距深度。在这些系统中，则必须通过将媒体适当地定位于聚焦面，才有办法获得可以接受的影像质量。
因此，非常有必要寻求一种小型的扫描装置，可精确、有效地撷取来自可反射光与可穿透光的媒体的影像。
发明内容
本发明提供一种用于撷取媒体影像的成像系统，其包括光学模块，利用相对于扫描机构旋转的管状平台，用来产生媒体对象的扫描影像。
本发明的一个目的是提供一种成像系统，结合照明系统与光学模块来进行扫描媒体，而照明系统由管状扩散平台、光源与反射器所组成，光学模块则包括可绕着成像组件旋转的旋转光学平台，成像组件是由透镜阵列、光学元件、线性感测阵列、内连接电路与壳体所构成，而光学平台为可穿透式的，可供成像组件撷取可穿透光媒体的影像，并可将可穿透光媒体精确定位于最理想的聚焦面上。
本发明的另一个目的是提供一种用于撷取可穿透光媒体影像的成像系统，照明系统设置于可穿透光媒体的一侧作为该可穿透光媒体的背光，且成像系统可撷取此背光的可穿透光媒体的影像，至于可以绕着成像系统来旋转的可穿透光学平台可对可穿透媒体的位置进行定位。
本发明的又一个目的是提供一种成像系统，将照明与光学的子系统都包含在一独立的旋转光学平台内，其中，成像系统是用在当不可透光的文件是与光学模块的同一边受光时，对于不可透光文件进行扫描作业。
与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明成像系统的光学模块，利用对扫描机构旋转的管状平台，使整个装置小型化并精确有效地撷取来自可反射光与可穿透光的媒体的影像。
图1是根据本发明所揭露的一个实施例的包括光学模块的成像系统示意图；图1B是根据本发明所揭露的一个实施例的成像系统的照明型态与光学路径示意图；
图1C是根据本发明所揭露的一个实施例的平台与媒体在扫描操作期间的移动示意图；图2是根据本发明所揭露的另一个实施例的包括光学模块的成像系统示意图；图3是根据本发明所揭露的另一个实施例的包括光学模块的成像系统示意图；图4是根据本发明所揭露的另一个实施例的包括光学模块的成像系统示意图；图5是根据本发明所揭露的另一个实施例的包括光学模块的成像系统示意图；图6是根据本发明所揭露的一个实施例的扫描文件的方法流程图。
图号说明10成像系统12照明系统14光学模块16可穿透光媒体20管状扩散平台22光源24反射器30旋转光学平台32透镜阵列34光学元件36线性感测阵列40壳体50多边形52直线60箭头62箭头64箭头114 光学模块114A 上光学模块
114B 下光学模块116媒体122光源124反射器134光学棱镜150多边形152光学路径中心线154光学路径中心线216媒体352光学路径中心线具体实施方式
下面以较佳实施例详细说明本发明的内容，并以图示作为辅助。至于说明中提到的符号是仅参照图示的符号，而说明内容是关于相同或相似部分。
请参阅图1，是用来显示本发明的优点的一个实施例的成像系统10的剖面图。成像系统10包括照明系统12与光学模块14，且照明系统12与光学模块14通常一起用来对可穿透光媒体(transparent media)16进行扫描。
其中，照明系统12是由三个主要组件所构成，包括管状扩散平台(diffusionplaten)20、光源22及反射器24。管状扩散平台20的材质可为玻璃或塑料，并将来自光源22的光线扩散出来，并将可穿透光媒体16精确地定位于最理想的聚焦面(focus plane)。光源为一种可控制光源，如荧光管(fluorescent lamp)的白光，或者为发光二极管照明导光装置(light guide)的有色光。而且反射器24是一种白光或银白光反射器，将光线反射并朝可穿透光媒体16射去。
光学模块14是由旋转光学平台30与壳体40所组成。旋转光学平台30可绕着成像组件进行旋转，成像组件包括透镜阵列32、光学元件34、线性感测阵列36、内连接电路38及壳体40，而旋转光学平台30可由光学塑料或玻璃所组成，并且旋转光学平台30为可透光的，以供成像组件撷取可穿透光媒体16的影像，并将可穿透光媒体16的位置定位于最理想的聚焦面。至于成像组件的透镜阵列32为一种单一倍率(unity magnification)透镜阵列，如，渐变折射率透镜阵列，使用渐变折射率透镜阵列的透镜阵列可在两个反射光通过光学元件34之后，在线性感测阵列(linear sensor array)36上建立可穿透光媒体16的影像。光学元件34是使用在折迭光学路径(folded optical path)的实施例中，而在非折迭光学路径(non-folded optical path)的实施例中则可以去除光学元件34。另外，光学元件34可缩小成像组件的尺寸并可让旋转光学平台30的尺寸变得更小，光学元件34包括光学棱镜或多个多层面镜(multiple mirrors)，这些多层面镜可根据各种使用一个或一个以上的反射的光学路径来设计并设置于壳体40上。而线性感测阵列36则包括光传感器的线性阵列，也称为画素，可由电荷耦合组件(Charge Coupled Device，CCD)、互补金氧半导体(Complimentary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)技术或其它的光感测技术制作而成，而在线性感测阵列36中的画素元件会将光能转换为电荷，并可产生电压信号，将其数字化后可以提供对应于可穿透光媒体16上的扫描线的数字数据。此外，内连接电路38被用来控制和取得来自线性感测阵列36的输出信号。而且，壳体40用来容纳及排列成像组件的所有元件，使这些元件与来自周遭或杂散光(stray light)的光学路径相互隔离，并提供其结构完整性以及连接外部的机械组件，以使在旋转光学平台30之内的光学元件34能作适当的定位。而照明系统12、光学模块14与可穿透光媒体16、管状扩散平台20与旋转光学平台30是利用控制系统来协调控制。此控制系统包括电子、韧体、软件、电机元件或其群组组合，使成像系统10可连接至外部的各个元件或内存(storage)。
请参阅图1B，是照明系统12的照明形态与光学模块14相对于可穿透光媒体16的光学路径的细部的剖面示意图。其中，多边形50描绘出介于光源22与可穿透光媒体16之间的照明空间，且存在于光源22的光线会沿着直线A-B并主要往直线C-D方向传送以照明可穿透光媒体16，并在直线C-D的中央产生最高亮度。直线52则表示了由可穿透光媒体16的物面至形成在线性感测阵列36的成像面的光学路径的中心线。
请参阅图1C，是成像系统10的位置在扫描操作期间的移动。可穿透光媒体16如箭头60方向所示由左边往右边移动，同时，旋转扩散平台20如箭头62方向所示作逆时针旋转，且旋转光学平台30如箭头64方向所示作顺时针旋转。在本发明的其它实施例中，运行的方向可以是相反的；在这些实施例中，可穿透光媒体16往箭头60的相反方向移动，同时扩散平台20以箭头62所指示的相反方向作顺时针旋转，而光学平台30以箭头64所指示的相反方向作逆时针旋转。
请参阅图2，是本发明的一个实施例结合非折迭光学路径的光学系统的剖面图。非折迭光学路径是由光学路径中心线152所规划出来。在本实施例中，来自可穿透光媒体16的光线会通过旋转光学平台30，并由透镜阵列32撷取跟聚焦，然后进入线性感测阵列36。
请参阅图3，是本发明的一个实施例结合具有超过两个反射的光学棱镜134的光学系统的剖面图。第3图并未显示出壳体，而假若光学棱镜134被镀上银，且在透镜阵列32与线性感测阵列36的接口以外的地方为不透光，壳体则可以加以忽略或缩小。光学路径是由光学路径中心线252所规划出来。在本实施例中，来自可穿透光媒体16的光线会通过旋转光学平台30，并以透镜阵列32撷取，在光学棱镜134内反射三次，然后聚焦至线性感测阵列36。
请参阅图4，是本发明的一个实施例将照明与光学子系统都包括于一个独立旋转光学平台30之中。本实施例用于扫描不可透光文件，此文件是由光学模块114位置的同一边受光。光学模块114包括显示于图1的光学模块14的所有元件，也包括由光源122与反射器124所组成的照明组件。图4是显示光学模块114的照明型态以及光学模块114相对于媒体116的光学路径。其中，多边形150是描绘出介于光源122与媒体116之间的照明空间，存在于光源122的光线会沿着直线E-F且主要往直线G-H方向传送以照明此可反射光媒体116，并在直线G-H的中央产生最高亮度。由媒体116散射的光线会穿过旋转光学平台30，并由透镜阵列32与光学元件34去撷取以及聚焦于线性感测阵列36。光学路径中心线352描绘了由媒体116到线性感测阵列36的光学路径。线性感测阵列36会在阵列中每个画素上将光线转换为电荷，电荷的量与光线的量成比例，且电荷可以累积，并同时可由额外的电子装置读出并转换为电压输出。
请参阅图5，是本发明的一个实施例使用两个光学模块，也就是上光学模块114A与下光学模块114B，用于提供可对于可透光或不可透光的媒体216之一来进行扫描的多重扫描功能。要选择由上光学模块114A或下光学模块114B来提供照明是依赖于各种媒体是可透光或不可透光。假如媒体216是可透光的，上光学模块114A可提供媒体316的背光照明(backside illumination)，而下光学模块114B则可用于进行影像撷取。另外，假如媒体216是不可透光的，上光学模块114A可以用来扫描媒体216的顶侧，而下光学模块114B则用来扫描媒体216的底侧。并且，这些模块可进行同步扫描或连续扫描，其依赖于成像系统的功能。
请参阅图6，是本发明的一个实施例具体说明使用光学系统方法的流程图。本方法的各个步骤分别说明如下如步骤S600，首先是进行扫描作业的初始化，然后，如步骤S602，将媒体的位置定位于扫描线的外侧，然后，如步骤S604～步骤S608，开始进行扫描系统的校准。而对于校准的步骤，步骤S604中会将照明关闭，即所谓的暗校准(dark calibration)，暗校准会测量在缺少照明下的数据，用于对于传感器的变异进行补偿。在步骤S606中则开启照明。跟着，如步骤S608，去进行白校准，以测量在照明系统与光学系统中的变异。上述暗校准与白校准的数据可以使用在系统中以将系统的各项变异移除，并改善扫描的质量。随后，如步骤S610，将媒体移到成像路径中。再如步骤S612，将目前扫描线的数据撷取出来，然后，如步骤S614中，一条扫描线接着一条扫描线地，对于媒体进行逐线扫描。最后，则如步骤S616，确认扫描作业是否完成。而扫描作业可以由预先设定的扫描线数量来进行，或者，系统可使用其它的方式来确定扫描作业是否完成。举例来说，对于缺少媒体的情况，可以使用独立的传感器或利用检查扫描数据来确认是否缺少媒体。假如扫描作业未完成，如步骤S612，则进行另外的扫描线的撷取。当系统按照步骤S616～步骤S618的顺序来确认扫描完成后，则完成了此方法的扫描作业。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，包括一光学模块，用来产生一媒体的一扫描影像，该光学模块包括一扫描机构；及一管状光学平台，相对于该扫描机构进行旋转。
2.如权利要求1所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该扫描机构包括一光源，用来产生光线；一反射器，用来将朝向该媒体的光线反射；及一成像组件。
3.如权利要求2所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该成像组件包括一线性感测阵列，用来撷取该媒体的一影像；一透镜阵列，用来在该线性感测阵列上建立该媒体的影像；一内连接电路，用来控制和取得该线性感测阵列的一输出信号；及一壳体，用来容纳和排列成像组件的多个元件。
4.如权利要求3所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该成像组件还包括一光学元件，用来缩小该成像组件的尺寸。
5.如权利要求3所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，还包括一控制系统，用来将该成像系统连接至多个外部元件或一内存。
6.如权利要求3所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该线性感测阵列包括电荷耦合组件CCD或互补金氧半导体CMOS技术。
7.如权利要求5所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该控制系统包括一个以上的电子、韧体、软件、电机元件或其群组组合。
8.如权利要求4所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该光学元件包括一光学棱镜或多个镜子。
9.如权利要求3所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该透镜阵列包括一单一倍率透镜阵列。
10.一种用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，包括一照明系统，用来照明一个媒体；及一光学模块，用来撷取该媒体的一个影像，该光学模块包括一成像组件；及一管状光学平台，相对于该成像组件进行旋转，用来将该媒体精确地定位于一个最理想的聚焦面。
11.如权利要求10所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该照明系统包括一光源，用来发出光线；及一反射器，将朝向该媒体的该光线反射。
12.如权利要求11所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该照明系统还包括一管状扩散平台，用来对来自该光源的光线进行扩散。
13.如权利要求10所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该成像组件包括一线性感测阵列，用来撷取该媒体的影像；一透镜阵列，用来在该线性感测阵列上建立该媒体的影像；一内连接电路，用来控制和取得该线性感测阵列的一输出信号；及一壳体，用来容纳和排列该成像组件的多个元件。
14.如权利要求13所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该成像组件还包括一光学元件，用来缩小该成像组件的尺寸。
15.如权利要求10所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，还包括一控制系统，用来将该成像系统连接至多个外部元件或一内存。
16.如权利要求13所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该线性感测阵列包括电荷耦合组件CCD或互补金氧半导体CMOS技术。
17.如权利要求15所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该控制系统包括一个以上的电子、韧体、软件、电机元件或其群组组合。
18.如权利要求14所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该光学元件包括一光学棱镜或多个镜子。
19.如权利要求13所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该透镜阵列包括一单一倍率透镜阵列。
20.一种用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，包括一照明系统，该照明系统包括一光源，用来发出光线；及一反射器，将朝向一媒体的该光线反射；及一光学模块，该光学模块包括一成像组件；及一旋转光学平台，相对于该成像组件进行旋转，用来将该媒体精确地定位于一最理想的聚焦面。
21.如权利要求20所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该照明系统还包括一管状扩散平台，用来对来自该光源的光线进行扩散。
22.如权利要求20所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该成像组件包括一线性感测阵列，用来撷取该媒体的影像；一透镜阵列，用来在该线性感测阵列上建立该媒体的影像；一内连接电路，用来控制和取得该线性感测阵列的一个输出信号；及一壳体，用来容纳和排列该成像组件的多个元件。
23.如权利要求22所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该成像组件还包括一光学元件，用来缩小该成像组件的尺寸。
24.如权利要求20所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，还包括一控制系统，用来将该成像系统连接至多个外部元件或一内存。
25.如权利要求22所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该线性感测阵列包括电荷耦合组件CCD或互补金氧半导体CMOS技术。
26.如权利要求24所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该控制系统包括一个以上的电子、韧体、软件、电机元件或其群组组合。
27.如权利要求23所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该光学元件包括一光学棱镜或多个镜子。
28.如权利要求22所述用于撷取媒体影像的成像系统，其特征在于，该透镜阵列包括一单一倍率透镜阵列。
全文摘要
本发明公开了一种用于撷取媒体影像的成像系统，包括照明系统与光学模块，将两者结合来进行媒体的扫描，照明系统是由管状扩散平台、光源与反射器所组成，而光学模块则包括可绕着成像组件旋转的旋转光学平台，且成像组件是由透镜阵列、光学元件、线性感测阵列、内连接电路与壳体所构成，利用此可透光的光学平台，提供成像组件能撷取可穿透光媒体的影像，并将可穿透光媒体精确地定位于最理想的聚焦面上。
文档编号H04N1/04GK101089674SQ200610170690
公开日2007年12月19日 申请日期2006年12月28日 优先权日2006年6月16日
发明者柯德·尤金·斯贝尔 申请人:景传光电股份有限公司