彩色光學感測元件模組件的製作方法
2023-05-27 12:22:51
專利名稱：彩色光學感測元件模組件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光學掃描器，其包括彩色光學感測元件模組件，特別是涉及一種具有色彩校正功能的彩色光學感測元件模組件。
電腦影像處理已是當今商業上廣泛應用的技術。在進行電腦影像處理之前，必須將欲處理的影像輸入電腦系統。目前在商業上常用的數字式影像輸入裝置包括數字式攝影機、數字式靜態攝影機、光學掃描器等等。其中，光學掃描器對平面記錄媒體的影像作數字式輸入的，且造價便宜，成為辦公室常見的設備。
現有的光學掃描器，是用電荷耦合元件(Charge Coupled Device-CCD)作為感測元件，以拾取進入電荷耦合元件的光線中所含影像成分，轉變成電子信號形式而輸出。由於電荷耦合件元件僅對光線的明暗度(灰色度)反應靈敏，如果利用CCD來作為彩色光學感測元件，用以輸入數位化彩色影像資料，必須有特殊的結構。
美國專利第4,809,062號公開一種現有的轉輪式彩色光學掃描器。該發明提供一種附有三原色濾光片的轉輪，利用步進馬達驅動轉輪旋轉，使三原色濾光片陸續通過電荷耦合元件前方。在任一時間點，含有彩色影像資料的光線在進入電荷耦合元件之前，先通過該三原色濾光片之一，濾除該原色以外的影像顏色成分，僅允許含有該原色影像成分的光線到達CCD，再由CCD所感測。在下一時間周期，轉輪旋轉到另一角度，另一原色濾光位於CCD之前時，則只允許含有另一原色影像成分的光線進入CCD。依此類推。
利用這種方式，可以使只能感測光線明暗度的CCD，具備感測彩色影像資料的功能。
美國專利第5,122,911號涉及一種應用在光學彩色掃描器的濾光裝置。該裝置利用一長形框體，內設四濾光窗，其中三個濾光窗分別設置三原色濾光片，並以驅動控制裝置控制三原色濾光片與CCD的相對位置。在任一掃描時間中，使其中一原色濾光片位於CCD前方。完成一次(例如一頁文件)掃描後，再令下一濾光片移動至CCD前方，以進行下一原色影像資料的掃描。利用這種「分次掃描」(sequential scanning)方式，也可達到掃描彩色影像資料的目的。
現有彩色掃描器也可利用所謂「彩色CCD」作為彩色影像資料的輸入元件。所謂彩色CCD是指在CCD的感測端外覆玻璃層上，設置濾光薄膜。由於CCD為精密元件，加工不易，因此在應用上只能以塗布方式施以任一原色塗料，達到濾光效果。目前仍無法以蒸鍍方式進行濾色薄膜加工。
這種彩色CCD組件包括三種塗以各原色濾光塗料的CCD作為感測元件；每一種原色CCD各感測一原色的影像資料，再利用後級的電路或軟體，組合成數位化彩色影像資料。
上述三種方式中，由於使用彩色CCD的方式較能縮小機構體積，逐漸成為最普遍的彩色掃描方式。這種彩色CCD由於是以三原色濾光薄膜作為濾光手段，因此還有不少缺點。
圖1表示CCD對經三原色濾色片過濾後的三原色光(R-紅光、G-綠光、B-藍光)的光譜響應特性示意圖。如圖所示，在波長400nm到700nm之間，CCD經藍色濾光片過濾的光譜分布在400nm到500nm之間；經綠色光片過濾的分布在480nm到580nm之間，及經紅色濾光片過濾的分布在560nm到700nm之間。這三種響應波長具有相當程度的重疊。換言之，在三原色所濾出的光線並非原色光線，而與其他原色產生疊加(cross talk)形成幹擾。這種幹擾在進行影像處理時，成為雜訊，必須進一步處理，消除這些雜訊，以便取得正確的原色影像資料。
由於現有彩色CCD的上述缺點，輸入的影像資料無法直接利用，不但增加處理時間，同時也提高影像處理裝置的元件成本及製作成本，使彩色影像處理的不理想，有待改進。
本實用新型的目的在於提供一種光學掃描器，其包括彩色光學感測元件模組件，該組件可以預先消除各原色影像資料之間的疊加，利於後續處理。
本實用新型的目的還在於提供一種彩色CCD色彩校正裝置，其可消除彩色CCD色彩不需要的疊加。
本實用新型的目的是這樣實現的，即提供一種光學掃描器，所述光學掃描器包括一彩色光學感測元件模組件，所述元件模組件包括一組可感測入射光線的明暗度並轉換成電信號輸出的光學影像感測元件；一設於所述光學影像感測元件的光線入射位置的色彩校正裝置；所述色彩校正裝置允許至少波長接近三原色的窄波寬光線通過並被所述光學影像感測元件感測。
本實用新型裝置的優點在於其可純化掃描光線彩色成分，在光進入電荷耦合元件之前，預先消除各原色影像資料之間的疊加，簡化後續的處理，另外，該裝置還可置於電荷耦合元件與濾光片組之間，也可設置於兩者外部。不但適用於以濾光片濾出影像原色成分的彩色光學掃描裝置，也適用於以彩色電荷耦合元件作為輸入元件的彩色光學掃描裝置。
以下結合附圖，描述本實用新型的實施例，其中圖1為電荷耦合元件對以三原色濾光片過濾的三原色光的光譜為響應特性示意圖；圖2為本實用新型彩色光學感測元件模組件實施例的結構示意圖；圖3為經過本實用新型彩色光學感測元件模組件的彩色校正裝置校正光線後，以CCD感測的頻譜響應特性示意圖；圖4為本實用新型彩色光學感測元件模組件校正後，通過校正裝置、濾光片而進入CCD的光線頻譜響應特性示意圖。
圖2表示本實用新型彩色光學感測元件模組件第一實施例的結構示意圖。如圖所示，本實施例所使用的電荷耦合元件有三組11、12、13，在每組電荷耦合元件的入光側表面，分別塗以三原色濾光膜，使三組電荷耦合元件11、12、13可分別感測任一種原色光線。三組組成所謂「彩色CCD」。
色彩校正裝置3的位於上述三組電荷耦合元件11、12、13的入射位置，該色彩校正裝置3可允許窄波寬光線穿透，使該三組電荷耦合元件11、12、13分別感測下列波長的光線藍光415nm-490nm綠光520nm-580nm紅光600nm-700nm本實用新型所適用色彩校正裝置3，為一種塗有窄波寬(narrow band)濾光膜的濾光片。在應用上，上述窄波寬濾光膜，接近於三原色的波寬。在本實施例中所用的濾光膜，可以僅使下列波長的光通過藍光415nm-490nm綠光520nm-580nm紅光600nm-700nm圖3表示經本實用新型彩色光學感測元件模組件的彩色校正裝置校正通過光線後，以CCD感測的頻譜響應特性示意圖。如圖所示，通過本實用新型色彩校正裝置3的光線頻寬集中在三原色部分，彼此不產生疊加。
圖4表示以本實用新型彩色光學感測元件模組件校正後，通過校正裝置、濾光片而進入CCD的光線頻譜響應特性示意圖。如圖所示，本實用新型彩色光學感測元件模組件校正之後，經由濾光片組2、校正裝置3而進入電荷耦合元件1的穿透光譜，均集中在下列範圍藍光420nm-485nm綠光525nm-570nm紅光605nm-640nm各原色成分光線均不會產生疊加，也不會形成影像處理時的雜訊。
本實用新型實現特殊效果的原因，可以表示如下設光源光譜函數為L(λ)校正裝置的光譜函數為F(λ)紅色濾光片的光譜函數為R(λ)綠色濾光片的光譜函數為G(λ)藍色濾光片的光譜函數為B(λ)再設CCD各傳感器的傳感器感光亮度LR=12LRd]]>LG=12LGd]]>LB=12LBd]]>λ1，λ2為光源光譜的起始值及終點值。校正裝置校正後CCD的感光亮度為LR=12LFRd]]>LG=12LFGd]]>LB=12LFBd]]>故經F(λ)的校正裝置，可消除其餘非本色光進入CCD內感光，從而減少雜訊，增加色彩的鮮豔。
權利要求1.一種光學掃描器，其特徵在於，所述光學掃描器包括一彩色光學感測元件模組件，所述元件模組件包括一組可感測入射光線的明暗度並轉換成電信號輸出的光學影像感測元件；一設於所述光學影像感測元件的光線入射位置的色彩校正裝置；所述色彩校正裝置允許至少波長接近三原色的窄波寬光線通過並被所述光學影像感測元件感測。
2.如權利要求1所述的光學掃描器，其特徵在於，所述彩色光學感測元件模組件的所述色彩校正裝置由所述光學影像感元件感測的光線波長包括415nm-490nm、520nm-580nm及600nm-700nm。
3.一種光學掃描器，包括一發出供掃描用的光線的光源；至少一組感測入射光線的明暗，並轉換為電信號形式輸出的光學影像感測元件；至少一位於所述一組光學影像感測元件的入射位置，並允許至少一種原色光線穿透的濾光薄膜；一位於所述一組光學影像感測元件的入射位置的色彩校正裝置；其特徵在於，所述色彩校正裝置允許穿透的並由所述至少一組光學影像感測元件感測的光線波長包括藍光420nm-485nm；綠光525nm-570nm；紅光605nm-640nm。
專利摘要一種光學掃描器,其包括用於影像掃描器的彩色光學感測元件模組件,其在彩色電荷耦合元件前方,設置一色彩校正裝置,以純化進入光學耦合元件的影像資料的色彩成分,消除各原色影像資料之間的串訊。
文檔編號G01D15/14GK2300091SQ9720989
公開日1998年12月9日 申請日期1997年4月16日 優先權日1997年4月16日
發明者蔡振財 申請人:鴻友科技股份有限公司