緊湊型光學掃描儀的製作方法
2023-07-22 16:58:11 3
專利名稱：緊湊型光學掃描儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光學掃描設備，尤指一種可以內置在筆記本電腦，掌上電腦(PDA)及手提電話等移動辦公自動化的緊湊型光學掃描儀(Compact optical scanner)。
另一種是平板掃描儀，又稱CCD(Charge Coupled Device)掃描儀把文稿放置在一塊很乾淨的有機玻璃平板上，將文稿固定，而光源系統(CCD)通過一個傳動裝置水平移動，發射出的光線照射在文稿上，經反射或透射後，由接收系統接收並生成模擬信號，通過ADC轉換成數位訊號後，直接傳送至計算機，由後者進行相應的處理，完成掃描過程。由於平板掃描儀採用矽(Si)作為感光器件的主體材料，不會做到文稿同比例掃描，又因CCD掃描儀的整個電路較為複雜，還需提供不同電壓的電源和同步時鐘控制電路，集成度非常低。
本發明要解決的技術問題是要內置於筆記本電腦，掌上電腦(PDA)及手提電話等移動辦公自動化的光學掃描設備，可以非常方便的掃描及時性的文件，如名片、傳真及合同等文稿；要解決有機光電二極體作為探測器的有關技術問題。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是該裝置有照明器件、感光器件及文稿傳送部件組成，包含有光源、導光板、感光傳感器、模數轉換器、圖象處理器及存儲器，本體腔內中間設有隔熱層，隔熱層的上部順序設有LED發光二極體及凹鏡反光板，下部有OPD(Organic Photodiode)有機光電二極體的光電轉換器件，其中間為OPD有機光電二極體感光層，本體腔內安裝有集成電路驅動與控制晶片，腔內上、下部右側各有冷卻風通道，本體下部安裝有風扇，本體有文稿傳送裝置，文稿放置在傳送裝置內，進行掃描；可以內置於筆記本電腦，掌上電腦(PDA)及手提電話等移動辦公自動化的光學掃描設備。
所述的緊湊型光學掃描儀的照明器件有照明源，照明源為白色或紅、綠、藍三芯LED發光二極體及導光板，是全固體光學系統，白色LED發光二極體同具有紅、綠、藍色濾光片透明電極或有機感光層或金屬電極可以使入射信號光分光製成彩色掃描儀，使用紅、綠、藍三芯LED發光二極體分別對原稿照明。
所述的緊湊型光學掃描儀的集成電路驅動與控制晶片連接OPD感光傳感器，OPD感光傳感器連接著電源，集成電路驅動與控制晶片上有信號放大器、信號讀取電路、模數轉換器及圖像處理器，信號放大器連接模數轉換器；在集成電路驅動與控制晶片上的有機光電二極體矩陣分別連接著信號讀出系統，信號讀出系統順序連接著信號放大器、解碼器及固定單元感光值，固定單元感光值與分配器相連，定時和控制單元連接和控制解碼器及分配器。
所述的緊湊型光學掃描儀的有機光電二極體矩陣電路中的計算機與電源分配器、時鐘及控制模塊相連接，電源分配器依次與固定單元感光值測試器、圖像處理器、數位訊號逐行處理器、模數轉換器、信號放大器、信號讀出集成電路模塊及OPD感光傳感器相連接，光信號直接射入OPD感光傳感器，OPD感光傳感器的輸出為信號讀出集成電路模塊的輸入，信號讀出集成電路模塊的輸出為信號放大器的輸入，信號放大器與模數轉換器相連接，模數轉換器及圖像處理器的輸出為數位訊號逐行處理器的輸入，數位訊號逐行處理器的信號輸出為計算機的輸入。
所述的緊湊型光學掃描儀的OPD光電轉換器件以制有反射防止膜以及透明電極的玻璃或樹脂為襯底，從原稿反射來的光入射到襯底，在襯底上面為有機光電感光層，在有機光電感光層上面制上金屬電極，分別在透明電極與金屬電極處引出正、負電極，在兩電極間加電壓。
所述的緊湊型光學掃描儀的OPD有機光電二極體感光層或是用有機底分子與高分子組成，可以用真空蒸發、旋塗等方法製成。
所述的緊湊型光學掃描儀的OPD有機光電二極體的光電轉換器件以原稿一比一的比例製成感光器件，不需光學縮放系統，透明電極上可以製備紅、綠、藍色濾光片，將入射信號分光。
所述的緊湊型光學掃描儀的感光器件或用無機光電感光傳感器的材料，為單晶、多晶或無定行矽GaAs，PbS，CdS，CdSe等組成。
一種緊湊型光學掃描儀的掃描方法，用OPD有機光電二極體為感光器件，將原稿放置在傳動裝置上，通過傳動裝置水平移動，發射出的光線照射在文稿上，經反射或透射後，由接收系統接收並生成模擬信號，通過模數轉換器轉換成數位訊號，直接傳送到計算機進行相應處理，其工作步驟是步驟1.開始由計算機向OPD有機光電二極體的光學掃描儀發出指令，傳動裝置輸送文稿，固體光源照射文稿；步驟2.文稿反射當光線從文稿反射到OPD感光傳感器時，白光LED照明，OPD感光傳感器前的紅、綠、藍色濾光片使入射信號光分光；在採用紅、綠、藍三芯LED發光二極體分別照明時，也可使入射信號光分光，獲取彩色信號；連接OPD感光傳感器電路的電流發生變化，由信號讀出集成電路模塊寄存，並讀出信號對應的單位面積內的光強和波長；步驟3.放大與調整將該信號送至信號放大器進行放大，並與預設在固定單元感光值測試器中的感光值進行比較與調整，調整後的信號送至模數轉換器；步驟4.轉換、匯集與送回模數轉換器轉換成一個與入射光強度成比例的二進位數，該二進位數即對應一個像素的數據，再由數位訊號逐行處理器匯集信號，並將該信號送回計算機。
本發明的有益效果是採用OPD有機光電二極體作為感光器件，感光單元小，單位面積像素數目、解析度與線性CCD相若，且OPD工藝簡單，成本低廉，實現小型化，可以內置於筆記本電腦，掌上電腦(PDA)及手提電話等移動辦公自動化的光學掃描設備，能非常方便的掃描及時性的文件，如名片、傳真及合同等文稿，體積小，使用方便。
附
圖1是本發明總體結構方框圖；附圖2是本發明的本體結構示意圖；附圖3是本發明本體內部結構連接示意圖；附圖4是本發明光電轉換器連接結構示意圖；附圖5是本發明有機光電二極體矩陣示意圖；附圖6是本發明有機光電二極體矩陣電路圖；附圖7是本發明工作過程原理圖；附圖中標號說明1—照明器件；19—電極；
2—感光器件 20—原稿反射來的光；3—文稿傳送部件； 21—有機光電二極體矩陣；4—OPD有機光電二極體感光層； 22—解碼器；5—隔熱層； 23—定時和控制單元；6—冷卻風通道； 24—信號讀出系統；7—凹鏡反光板； 25—分配器；8—LED發光二極體；26—固定單元感光值；9—光線； 27—計算機；10—文稿 28—電源分配器；11—風扇；29—時鐘及控制模塊；12—電源；30—固定單元感光值測試器；13—OPD感光傳感器； 31—圖像處理器；14—信號放大器； 32—數位訊號逐行處理器；15—模數轉換器； 33—信號讀出集成電路模塊；16—金屬電極；15—模數轉換器；17—有機光電感光層； 35—光信號；18—制有反射防止膜以及透明電極的玻璃或樹脂；36—本體。
所述的緊湊型光學掃描儀的照明器件1有照明源，照明源為白色或紅、綠、藍三芯LED發光二極體8及導光板，是全固體光學系統，白色LED發光二極體同具有紅、綠、藍色濾光片透明電極或有機感光層或金屬電極16可以使入射信號光分光製成彩色掃描儀，使用紅、綠、藍三芯LED發光二極體分別對原稿照明。
請參閱附圖3、5、6所示，所述的緊湊型光學掃描儀的集成電路驅動與控制晶片連接OPD感光傳感器13，OPD感光傳感器13連接著電源12，集成電路驅動與控制晶片上有信號放大器14、信號讀取電路、模數轉換器15及圖像處理器31，信號放大器14連接模數轉換器15；在集成電路驅動與控制晶片上的有機光電二極體矩陣21分別連接著信號讀出系統24，信號讀出系統24順序連接著信號放大器14、解碼器22及固定單元感光值26，固定單元感光值26與分配器25相連，定時和控制單元23連接和控制解碼器22及分配器25。
請參閱附圖7所示，所述的緊湊型光學掃描儀的有機光電二極體矩陣電路中的計算機27與電源分配器28、時鐘及控制模塊29相連接，電源分配器28依次與固定單元感光值測試器30、圖像處理器31、數位訊號逐行處理器32、模數轉換器15、信號放大器14、信號讀出集成電路模塊33及OPD感光傳感器13相連接，光信號35直接射入OPD感光傳感器13，OPD感光傳感器13的輸出為信號讀出集成電路模塊33的輸入，信號讀出集成電路模塊33的輸出為信號放大器14的輸入，信號放大器14與模數轉換器15相連接，模數轉換器15及圖像處理器31的輸出為數位訊號逐行處理器32的輸入，數位訊號逐行處理器32的信號輸出為計算機27的輸入。
請參閱附圖4所示，所述的緊湊型光學掃描儀的OPD光電轉換器件以制有反射防止膜以及透明電極的玻璃或樹脂18為襯底，從原稿反射來的光20入射到襯底，在襯底上面為有機光電感光層17，在有機光電感光層17上面制上金屬電極16，分別在透明電極與金屬電極16處引出正、負電極，在兩電極19間加電壓；OPD光電轉換器件用真空蒸度或者用塗布方法將有機感光材料如C60及其衍生物作為摻雜體，以MEH-PPV為主體，制上金屬電極16，在連接有機半導體如C60及其衍生物作為摻雜體的透明電極和連接有機半導體MEH-PPV的金屬電極16加電壓。
所述的緊湊型光學掃描儀的OPD有機光電二極體感光層或是用有機底分子與高分子組成，可以用真空蒸發、旋塗等方法製成。
所述的緊湊型光學掃描儀的OPD有機光電二極體的光電轉換器件以原稿一比一的比例製成感光器件，不需光學縮放系統，透明電極上可以製備紅、綠、藍色濾光片，將入射信號分光。
所述的緊湊型光學掃描儀的感光器件或用無機光電感光傳感器的材料，為單晶、多晶或無定行矽GaAs，PbS，CdS，CdSe等組成。
請參閱附圖1、2、3、4、5、6、7所示，一種緊湊型光學掃描儀的掃描方法，用OPD有機光電二極體為感光器件，將原稿放置在傳動裝置上，通過傳動裝置水平移動，發射出的光線9照射在文稿10上，經反射或透射後，由接收系統接收並生成模擬信號，通過模數轉換器15轉換成數位訊號，直接傳送到計算機27進行相應處理，其工作步驟是步驟1.開始由計算機27向OPD有機光電二極體的光學掃描儀發出指令，傳動裝置輸送文稿10，固體光源照射文稿10；步驟2.文稿反射當光線9從文稿10反射到OPD感光傳感器13時，白光LED照明，OPD感光傳感器13前的紅、綠、藍色濾光片使入射信號光分光；在採用紅、綠、藍三芯LED發光二極體8分別照明時，也可使入射信號光分光，獲取彩色信號；連接OPD感光傳感器13電路的電流發生變化，由信號讀出集成電路模塊33寄存，並讀出信號對應的單位面積內的光強和波長；步驟3.放大與調整將該信號送至信號放大器14進行放大，並與預設在固定單元感光值測試器30中的感光值進行比較與調整，調整後的信號送至模數轉換器15；步驟4.轉換、匯集與送回模數轉換器15轉換成一個與入射光強度成比例的二進位數，該二進位數即對應一個像素的數據，再由數位訊號逐行處理器32匯集信號，並將該信號送回計算機27。
本發明的工作原理0PD感光傳感器工作時，在連接有機半導體的透明電極和連接有機半導體金屬電極16加電壓，當光線9通過透明電極投射在有機半導體，有機半導體中處於價帶的電子將吸收光子的能量而躍遷入導帶。光子進入有機半導體時產生的電子躍遷，形成電子一空穴對在外加電場的作用下，分別向電極兩端移動，這就是光生電荷。光生電荷的產生決定於入射光子的能量(即入射光的波長)及光子的數量(光強).入射光越強，在有機感光材料中激發的導電粒子(電子空穴對)越多，從而使得電流越大，電流的變化直接反映了入射光強度。OPD光電傳感器採集輸出的信號是與入射光強度成比例的模擬電信號(大小連續變化的電信號)，此電信號需送往A/D模擬/數位訊號轉換器轉換，轉換成一個與入射光強度成比例的二進位數，該二進位數即對應一個像素的數據。實際製作時，可以將OPD感光傳感器13、圖像信號放大器、信號讀取電路、模數轉換器15、圖像信號處理器等集成在同一晶片上，使OPD感光傳感器對獲得的圖像信息讀出及處理變得簡單而快捷。
具體實施例方式將本發明所涉及的光學掃描裝置內置在筆記本電腦上，位置有三種位置或於筆記本電腦的顯示屏的上方或側位；位置或於筆記本電腦上下兩部分的結合部；位置或於筆記本電腦主機部分的三個側面。本發明所涉及的光學掃描裝置還可內置在手提電話上或內置在PDA掌上電腦上。
本發明使用時可以直接與計算機相連接，也可以從計算機、PDA掌上電腦、手提電話拆解下來，通過USB接口與計算機相連接。
權利要求
1.一種緊湊型光學掃描儀，該裝置有照明器件、感光器件及文稿傳送部件，包含有光源、導光板、感光傳感器、模數轉換器、圖象處理器及存儲器，其特徵在於本體腔內中間設有隔熱層，隔熱層的上部順序設有LED發光二極體及凹鏡反光板，下部有OPD有機光電二極體的光電轉換器件，其中間為OPD有機光電二極體感光層，本體腔內安裝有集成電路驅動與控制晶片，腔內上、下部右側各有冷卻風通道，本體下部安裝有風扇，本體有文稿傳送裝置，文稿放置在傳送裝置內。
2.根據權利要求1所述的緊湊型光學掃描儀，其特徵在於所述的照明器件有照明源，照明源為白色或紅、綠、藍三芯LED發光二極體及導光板。
3.根據權利要求1所述的緊湊型光學掃描儀，其特徵在於所述的集成電路驅動與控制晶片連接OPD感光傳感器，OPD感光傳感器連接著電源，集成電路驅動與控制晶片上有信號放大器、信號讀取電路、模數轉換器及圖像處理器，信號放大器連接模數轉換器；在集成電路驅動與控制晶片上的有機光電二極體矩陣分別連接著信號讀出系統，信號讀出系統順序連接著信號放大器、解碼器及固定單元感光值，固定單元感光值與分配器相連，定時和控制單元連接和控制解碼器及分配器。
4.根據權利要求1、3所述的緊湊型光學掃描儀，其特徵在於所述的有機光電二極體矩陣電路中的計算機與電源分配器、時鐘及控制模塊相連接，電源分配器依次與固定單元感光值測試器、圖像處理器、數位訊號逐行處理器、模數轉換器、信號放大器、信號讀出集成電路模塊及OPD感光傳感器相連接，光信號直接射入OPD感光傳感器，OPD感光傳感器的輸出為信號讀出集成電路模塊的輸入，信號讀出集成電路模塊的輸出為信號放大器的輸入，信號放大器與模數轉換器相連接，模數轉換器及圖像處理器的輸出為數位訊號逐行處理器的輸入，數位訊號逐行處理器的信號輸出為計算機的輸入。
5.根據權利要求1所述的緊湊型光學掃描儀，其特徵在於所述的OPD光電轉換器件以制有反射防止膜以及透明電極的玻璃或樹脂為襯底，從原稿反射來的光入射到襯底，在襯底上面為有機光電感光層，在有機光電感光層上面制上金屬電極，分別在透明電極與金屬電極處引出正、負電極，在兩電極間加電壓。
6.根據權利要求1所述的緊湊型光學掃描儀，其特徵在於所述的OPD有機光電二極體感光層或是用有機底分子與高分子組成，用真空蒸發、旋塗方法製成。
7.根據權利要求1、5所述的緊湊型光學掃描儀，其特徵在於所述的OPD有機光電二極體的光電轉換器件以原稿一比一的比例製成感光器件，透明電極上製備紅、綠、藍色濾光片。
8.根據權利要求1所述的緊湊型光學掃描儀，其特徵在於所述的感光器件或用無機光電感光傳感器的材料，為單晶、多晶或無定行矽組成。
9.一種緊湊型光學掃描儀的掃描方法，其特徵在於用OPD有機光電二極體為感光器件，將原稿放置在傳動裝置上，通過傳動裝置水平移動，發射出的光線照射在文稿上，經反射或透射後，由接收系統接收並生成模擬信號，通過模數轉換器轉換成數位訊號，直接傳送到計算機進行相應處理，其工作步驟是步驟1.開始由計算機向OPD有機光電二極體的光學掃描儀發出指令，傳動裝置輸送文稿，固體光源照射文稿；步驟2.文稿反射當光線從文稿反射到OPD感光傳感器時，白光LED照明，OPD感光傳感器前的紅、綠、藍色濾光片使入射信號光分光；在採用紅、綠、藍三芯LED發光二極體分別照明時，也可使入射信號光分光，獲取彩色信號；連接OPD感光傳感器電路的電流發生變化，由信號讀出集成電路模塊寄存，並讀出信號對應的單位面積內的光強和波長；步驟3.放大與調整將該信號送至信號放大器進行放大，並與預設在固定單元感光值測試器中的感光值進行比較與調整，調整後的信號送至模數轉換器；步驟4.轉換、匯集與送回模數轉換器轉換成一個與入射光強度成比例的二進位數，該二進位數即對應一個像素的數據，再由數位訊號逐行處理器匯集信號，並將該信號送回計算機。
全文摘要
一種涉及光學掃描設備，尤指一種可以內置在筆記本電腦，掌上電腦(PDA)及手提電話等移動辦公自動化的緊湊型光學掃描儀。該裝置有照明器件、感光器件及文稿傳送部件組成，包含有光源、有機玻璃平板、感光傳感器、模數轉換器、圖象處理器及存儲器等部件，本體腔內設有隔熱層、LED發光二極體、凹鏡反光板、OPD有機光電二極體感光層、集成電路晶片及冷卻風通道，並採用固體光源和新型固體有機半導體感光材料。本發明的優點採用OPD有機光電二極體作為感光器件，OPD工藝簡單，成本低廉，可實現小型化，內置於筆記本電腦，掌上電腦(PDA)及手提電話等移動辦公自動化的光學掃描設備，體積小，重量輕，使用方便。
文檔編號H04N1/00GK1447582SQ03115408
公開日2003年10月8日 申請日期2003年2月14日 優先權日2003年2月14日
發明者孫潤光, 俞剛 申請人:孫潤光, 俞剛