多解析度影像讀取裝置的製作方法
2023-04-28 02:06:26
專利名稱：多解析度影像讀取裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種多解析度影像讀取裝置，特別是指一種影像處理裝置所使用的具有兩種以上光學解析度讀取功能，並且利用非鏡頭移動方式切換影像讀取模式的多解析度影像讀取裝置。
一般影像讀取裝置的影像來源有文件、照片或幻燈片等。對於文件、照片或是幻燈片所適用的光學解析度及讀取面積皆有不同。例如讀取一般文件時，以210mm讀取寬度及297mm讀取長度(即A4尺寸)的讀取面積與300DPI(dot per inch)的光學解析度進行影像讀取最為合適；而當讀取照片時，則以4英寸讀取寬度及6英寸讀取長度與600DPI的光學解析度的影像讀讀取模式最為合適；而當讀取幻燈片或小面積的圖片時，則必須進一步提高光學解析度為1200DPI，其影像放大後才不會顯得粗糙，但只需要約24mm讀取寬度及36mm讀取長度的讀取面積即可。
習用的影像讀取裝置，不論是饋紙式或是平臺式，其通常是針對單一用途，提供固定的一種影像讀取模式。例如市面上專供讀取一般文件的影像讀取裝置大多具有A4尺寸的讀取面積，並提供較低的光學解析度；而專供讀取照片的影像讀取裝置則提供較小的讀取面積，但卻具有較高的光學解析度；而專供讀取幻燈片的影像讀取裝置則只約有24mm×36mm的讀取面積，但卻具有最高的光學解析度。因此使用者在購買時，便需先考慮其用途，以決定採用何種形式的影像讀取裝置，且其如果有多種不同的需求時，便需分別購買不同形式的影像讀取裝置，因此造成使用者相當的不便。
為解決習用影像讀取裝置僅具有單一光學解析度的缺點，已有多解析度影像讀取裝置出現於市面上。例如臺灣專利第0101266號的「多鏡頭切換機構」及臺灣專利第0127094號的「掃描儀之多鏡頭切換裝置」中，提出了一種具有多解析度的影像讀取裝置，該種影像讀取裝置具有多組不同光學解析度的鏡頭，以及單一的一個CCD(Charge Coupled Device)感測元件，並且利用機械方式移動上述鏡頭，使得不同光學解析度的鏡頭與CCD感測元件對應，而達到變換不同影像讀取模式的目的。
然而習用的多解析度影像讀取裝置除了必須裝置多組不同光學解析度的鏡頭外，尚須預留讓鏡頭在切換光學解析度時的移動空間，以及另外裝設驅動上述鏡頭的驅動機構和定位裝置，因此使得習用多解析度影像讀取裝置的積體相當大；而且由於鏡頭為可移動式，因此其光學影像易受振動影響，使得可靠性降低且影像質量降低。
本發明的主要目的，在於提供一種可以有效縮小體積的多解析度影像讀取裝置。
本發明的另一目的，在於提供一種使用非機械移動鏡頭方式切換多種影像讀取模式的多解析度影像讀取裝置。
為達到上述目的，本發明所採用如下技術手段本發明的一種多解析度影像讀取裝置，包括一反射鏡組，由至少一個反射鏡片組成，用以傳遞待讀取資料的影像；至少二個鏡頭，與反射鏡組配合，而產生個不同路徑的光信號；一感測裝置，可將上述不同路徑的光信號轉換為電信號輸出；至少一個光學輸出平面；其特徵在於感測裝置具有與前述鏡頭數目相等，且相互對應的感測元件，各鏡頭可將前述各個不同光信號沿前述光學輸出平面中之一而聚焦於感測元件上，感測元件將光信號轉換為電信號輸出。
結合較佳實施例及附圖詳細說明如下
圖1本發明的多解析度影像讀取裝置的第一實施例的側剖面圖。
圖2習用影像讀取裝置的側剖面圖。
圖3本發明的多解析度影像讀取裝置第一實施例於最低光學解析度狀態下的俯視剖面圖。
圖4本發明的多解析度影像讀取裝置第一實施例於最低光學解析度狀態下的側剖面圖。
圖5本發明的多解析度影像讀取裝置第一實施例於次低光學解析度狀態下的俯視剖面圖。
圖6本發明的多解析度影像讀取裝置第一實施例於次低光學解析度狀態下的側剖面圖。
圖7本發明的多解析度影像讀取裝置第一實施例於次高光學解析度狀態下的俯視剖面圖。
圖8本發明的多解析度影像讀取裝置第一實施例於次高光學解析度狀態下的側剖面圖。
圖9本發明的多解析度影像讀取裝置第一實施例於最高光學解析度狀態下的俯視剖面圖。
圖10本發明的多解析度影像讀取裝置第一實施例於最高光學解析度狀態下的側剖面圖。
圖11、本發明的多解析度影像讀取裝置第二實施例的俯視剖面圖。
圖12本發明的多解析度影像讀取裝置第三實施例於最低光學解析度狀態下的俯視剖面圖。
圖13本發明的多解析度影像讀取裝置第三實施例於最低光學解析度狀態下的側剖面圖。
圖14本發明的多解析度影像讀取裝置第四實施例的側剖面圖。
圖15本發明的多解析度影像讀取裝置第五實施例的側剖面圖。
圖16本發明的多解析度影像讀取裝置的控制電路的方塊示意圖。
如圖2所示，其為習用單一光學解析度影像讀取裝置的示意圖；其主要包括一個本體10，其頂面具有一個承載裝置20，用以放置一個待讀取資料21；及一個影像讀取模組30，可沿與該承載裝置20上所放置的待讀取資料21的被讀取面平行方向直線往復位移；及至少一個滑軌11，設置於本體10內部，以供架設影像讀取模組30。
前述承載裝置20包括一個透明板22，及一個可蓋合於透明板22之上的壓板23，用以將待讀取資料21壓平固定於透明板22之上。
前述影像讀取模組30具有一個架體31，架體31內部裝置有一反射鏡組40，一鏡頭57，一感測元件67及一第一光源裝置70。
前述反射鏡組40由若干個不同的反射鏡片所組成。
前述第一光源裝置70可提供光線71照射於待讀取資料21的表面，光線71經由待讀取資料21的反射之後，經由反射鏡組40傳遞至鏡頭57，再經由鏡頭57將光信號沿第一光學輸出平面85而聚焦於感測元件67上，而使光信號轉變為電信號輸出。
如圖1及圖3至圖10所示，其為本發明多解析度影像讀取裝置的第一實施例；其特點是影像讀取模組30具有一個架體31，架體31內部裝置有一反射鏡組40，一鏡頭組50，一感測裝置60及一第一光源裝置70。
如圖1所示，反射鏡組40由若干個不同的反射鏡片所組成。第一光源裝置70可提供光線71照射於待讀取資料21的表面，光線71經由待讀取資料21的反射之後，再經由反射鏡組40而傳遞至前述鏡頭組50。前述鏡頭組50由若干個不同光學解析度的鏡頭所組成，並且可以將其光信號沿光學輸出平面聚焦於感測裝置60上，而使光信號轉變為電信號輸出。
如圖3至圖10所示，本發明第一實施例可以提供四種不同光學解析度的影像讀取模式。如圖3所示，鏡頭組50中的鏡頭51、52、53和54裝置於架體31上，且於不同光學解析度的影像讀取模式下，所使用的鏡頭亦不相同。
同時，由於不同光學解析度的鏡頭採用不完全相同的光程或物像距離(光程是指由待讀取資料的表面開始，經由反射鏡片及鏡頭而到達影像感測元件的距離)，因此在不同光學解析度的影像讀取模式下，利用反射鏡組40中不同的反射鏡片的組合而以不同的路徑將待讀取資料21的光學影像傳遞到鏡頭51、52、53、54，而形成若干個不同的光信號。
由於影像讀取裝置在使用時，大尺寸的待讀取資料(例如文件、大面積圖片)是以較低光學解析度進行讀取，而需要以較高光學解析度讀取的資料(如照片、底片)其面積較小；因此本發明第一實施例的鏡頭組50將光學解析度最低的鏡頭51安置於影像讀取模組30的最中央位置，以使鏡頭51可以獲得最大的資料讀取寬度；因此如圖1所示，當以最低光學解析度讀取資料時，將待讀取資料21放置在承載裝置20的透明板22最中央位置。
同時，本發明將光學解析度次低、次高及最高的鏡頭52、53、54安排在鏡頭51的二側邊，且當以次低、次高及最高光學解析度讀取資料時，待讀取資料放置在承載裝置20的二側邊的相對位置。
如圖3至圖10所示，本發明的反射鏡組40具有若干個反射鏡片41、42、43、44。
如圖3及圖4所示，其為本發明在最低光學解析度模式下的情形。在圖4中所標示的虛線為由側面觀察的待讀取資料21的光學影像在影像讀取模組30內部傳遞的路徑，而圖3中所繪的虛線則是由影像讀取模組30上方觀察的最低光學解析度模式下的光學影像的傳遞路徑。
當本發明在最低光學解析度模式下，待讀取資料21的光學影像經由反射鏡片41、42、43、44反射之後，將光線傳入鏡頭51，再經由鏡頭51沿第一光學輸出平面85而形成第一種光學解析度的光信號輸出81。
而如圖5及圖6所示，當本發明在次低光學解析度模式下，待讀取資料21的光學影像系經由反射鏡片41、42、43、44反射之後，將光線傳入鏡頭52，再經由鏡頭52沿第一光學輸出平面85而形成第二種光學解析度的光信號82。
而如圖7及圖8所示，當本發明在次高光學解析度模式下，待讀取資料21的光學影像是經由反射鏡片41、42反射之後，將光線傳入鏡頭53再經由鏡頭53沿第二光學輸出平面86而形成第三種光學解析度的光信號83。
如圖9及圖10所示，當本發明在最高光學解析度模式下，待讀取資料21的光學影像經由反射鏡片41、42反射之後，將光線傳入鏡頭54，再經由鏡頭54沿第二光學輸出平面86而形成第四種光學解析度的光信號84。
由於本影像讀取裝置使用線形感測元件(Linear type ChargeCoupled Device)，故只能讀取一條線的影像資料。為使本影像讀取裝置能讀取一個面的影像資料，尚需使用一驅動裝置(圖中未示)來驅動待讀取資料21移動(饋紙式影像讀取裝置)或是影像讀取模組30移動(平臺式影像讀取裝置)，以得到一個面的影像資料。但用以驅動待讀取資料21移動或是影像讀取模組30移動的驅動裝置的動作必須配合各個鏡頭的光學解析度而加以調整，以使得待讀取資料21或是影像讀取模組30移動的距離可與各種光學解析度下的像素(Pixel)的距離配合(例如300DPI時，待讀取資料移動或是影像讀取模組移動距離應為1/300英寸)，因此本發明的鏡頭組50的鏡頭51、52、53、54的光學解析度亦可配合設計為採用簡單整數比的比例(例如400DPI、600DPI、1200DPI及2400DPI的比例，或是300DPI、600DPI、1200DPI及2400DPI的比例)，以簡化驅動裝置的控制。
本發明最主要的特徵，在於感測裝置60中具有四個分別與各個不同光學解析度的鏡頭51、52、53、54相互對應的感測元件61、62、63、64。實施例中所用的感測元件61、62、63、64為CCD耦合元件，可將前述光信號轉換為電信號的輸出。如圖3至圖10所示，感測元件61、62、63、64的位置分別與前述的鏡頭51、52、53、54相互對準，且只能夠分別接收到與其對應的鏡頭所傳遞過來的光信號。因此藉由感測元件61、62、63、64與鏡頭51、52、53、54相互配合，便可將前述四種不同光學解析度模式下的光信號81、82、83、84轉換為四種不同光學解析度模式下的電信號輸出。
如圖16所示，本發明的控制電路中，藉由一個多工器90控制上述感測元件61、62、63、64其中至少一個的電子信號輸出傳送到一個影像處理及控制單元91，再經由影像處理及控制單元91將處理過的電信號輸出傳送到電腦(或其它裝置)92做後續的處理。另外控制電路中還包拓一個使用者介面單元93，以供使用者操控本多解析度影像讀取裝置及切換掃描模式，以及一個驅動系統94，用以驅動影像讀取模組30或待讀取資料21的移動。
上述多工器90的切換動作可以經由使用者從使用者介面單元93下達指令使多工器90產生切換的動作，亦可以從電腦92以軟體控制的方式下達命令使多工器90產生切換的動作。此外本發明的控制電路設計亦可以將多工器更改成一切換開關，以供使用者直接以切換開關控制感測元件61、62、63、64的電信號輸出的切換動作。
本發明中由於每一個不同光學解析度的鏡頭51、52、53、54分別具有一個對應的感測元件61、62、63、64；因此切換影像讀取模式的時候，可以完全藉由電路控制的方式，使得四個感測元件61、62、63、64其中至少一個的電信號輸出傳送到影像處理及控制單元91，完全不必移動鏡頭組50，因此使得本發明的影像讀取模式30內部不必預留鏡頭組50的移動空間，也不必裝設驅動鏡頭組50的驅動裝置及定位裝置，因此使得影像讀取模組30的構造簡化，體積亦可縮小；而且因鏡頭51、52、53、54均為固定不動，故影像質量及可靠性均可提高。
如圖11所示，其為本發明的第二實施例。第二實施例是將一個最高光學解析度的鏡頭51A安排於影像讀取模組30的最中央位置，而將兩個光學解析度較低的鏡頭52A、53A裝置於鏡頭51A的二側邊位置。當影像讀取裝置進行資料讀取時，可以利用最高光學解析度的鏡頭51A以較小讀取寬度來讀取資料，亦可利用鏡頭52A、53A的其中之一以較低光學解析度但較大讀取寬度來讀取資料。此外該實施例更可以使二鏡頭52A、53A具有相同的光學解析度並使讀取寬度分別只有承載裝置20的透明板22的一半寬度，而後將與鏡頭52A、53A對應的感測元件62A、63A所產生的電信號加以合併形成一個合成的電信號，而使二鏡頭52A、53A所讀取的資料可以合併，因此可以得到最大的讀取寬度。
如圖12及13所示，其為本發明的第三實施例。第三實施例是將反射鏡組40B(包括反射鏡片41B、42B、43B)、鏡頭組50B(包括鏡頭51B、52B、53B、54B)及感測裝置60B(包括61B、62B、63B、64B)做不同位置的安排，亦可達到多解析度影像資料讀取的目的。圖12及圖13說明第三實施例以最低光學解析度讀取待讀取資料21時的情況。由第一光源70提供光線71照射於該待讀取資料21的表面，光線71經由待讀取資料21的反射之後，再經由前述反射鏡組40B中的41B、42B及43B反射鏡片而傳遞至前述鏡頭組50B中的鏡頭51B，再經由鏡頭51B沿第一光學輸出平面85B將光信號聚焦於前述感測裝置60B的感測元件61B上，而產生電信號輸出。
如圖14所示，其為本發明的第四實施例。第四實施例是將承載裝置20的壓板23更換為一個穿透稿光源模組25，穿透稿光源模組25內部裝置有一個可以與影像讀取模組30同步移動的第二光源裝置72。第二光源裝置72可以提供穿透光線73，穿透光線73可以穿透過一個放置在承載裝置20的透明板22頂面的穿透稿件24，然後再經由反射鏡組40及鏡頭組50將穿透稿件24的光學影像聚焦於感測裝置60之上，而使穿透稿件24的影像資料被讀取。
如圖15所示，其為本發明的第五實施例。第五實施例與第四實施例不同之處，為穿透稿光源模組25中裝置有一個固定的光板74，光板74的穿透光線75可穿透過穿透稿件24，而使穿透稿件24的影像資料被讀取。
本發明與習用多解析度影像讀取裝置相比，具有如下效果結構簡化，且影像讀取模組的體積亦大大縮小，影像質量及可靠性亦可大大提高，而且使用的方便。
權利要求
1.一種多解析度影像讀取裝置，包括一反射鏡組，由至少一個反射鏡片組成，用以傳遞待讀取資料的影像；至少二個鏡頭，與反射鏡組配合，而產生個不同路徑的光信號；一感測裝置，可將上述不同路徑的光信號轉換為電信號輸出；至少一個光學輸出平面；其特徵在於感測裝置具有與前述鏡頭數目相等，且相互對應的感測元件，各鏡頭可將前述各個不同路徑的光信號沿所述光學輸出平面中之一而聚焦於感測元件上，感測元件將光信號轉換為電信號輸出。
2.根據權利要求1所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述鏡頭具有多種不同光學解析度，且將光學解析度最高者未於最中央位置。
3.根據權利要求1所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述鏡頭具有多種不同的光學解析度，光學解析度最低的鏡頭位於最中央位置。
4.根據權利要求1所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述鏡頭的光學解析度的比值，為簡單整數比。
5.根據權利要求1所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，還包括至少一個第一光源，可提供一反射光源，照射於所述待讀取資料的表面，而以反射方式將待讀取資料的影像傳遞到所述反射鏡片組。
6.根據權利要求1所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，還包括至少一個第二光源，可提供一穿透光源，以穿透過所述待讀取資料的方式將待讀取資料的影像傳遞到所述反射鏡片組。
7.根據權利要求1所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，還包括一切換裝置，以將所述感測元件中至少一個的電信號輸出至一個影像處理單元，以供做後續處理。
8.根據權利要求7所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述影像處理單元將至少二個感測元件的電信號合併，而使得與所述至少二個感測元件對應的鏡頭的光信號合併成為一個組合影像的電信號輸出。
9.根據權利要求7所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述切換裝置為一設置於所述感測裝置與影像處理單元之間的多工器。
10.根據權利要求9所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述多工器系以一控制開關來控制。
11.根據權利要求9所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述多工器以軟體控制。
12.根據權利要求7所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述切換裝置為一切換開關。
13.根據權利要求1所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述反射鏡組、鏡頭及感測裝置裝置於一影像讀取模組上，影像讀取模組並可沿與所述待讀取資料的被讀取面平行方向直線往復位移。
14.根據權利要求13所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述鏡頭具有多種不同的光學解析度，光學解析度最高的鏡頭位於最中央位置。
15.根據權利要求13所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述鏡頭具有多種不同的光學解析度，光學解析度最低的鏡頭位於最中央位置。
16.根據權利要求13所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述鏡頭的光學解析度的比值，為簡單整數比。
17.根據權利要求13所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述影像讀取模組還包括至少一個第一光源，以提供一反射光源，照射於所述待讀取資料表面，而以反射方式將待讀取資料的影像傳遞到所述反射鏡片組。
18.根據權利要求13所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，還包括至少一個第二光源，以提供一穿透光源，以穿透過所述待讀取資料的方式將待讀取資料的影像傳遞到所述反射鏡片組。
19.根據權利要求18所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述第二光源為一個可以與所述影像讀取模組同步移動的光源。
20.根據權利要求18所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述第二光源為一個光板。
21.根據權利要求13所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，還包括一切換裝置，以將所述感測元件中至少一個的電信號輸出至所述影像處理單元，以供做後續處理。
22.根據權利要求21所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述影像處理單元將至少二個感測元件的電信號輸出合併，而使得與所述至少二個感測元件對應的鏡頭的光信號合併成為一個組合影像的電信號輸出。
23.根據權利要求21所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述切換裝置為一設置於所述感測裝置與影像處理單元之間的多工器。
24.根據權利要求23所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述多工器以一控制開關來控制。
25.根據權利要求23所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述多工器以軟體來控制。
26.根據權利要求21所述的多解析度影像讀取裝置，其特徵在於，所述切換裝置為一切換開關。
全文摘要
一種多解析度影像讀取裝置,包括:一反射鏡組,由至少一個反射鏡片組成,用以傳遞待讀取資料的影像;至少二個鏡頭,與反射鏡組配合,而產生不同路徑的光信號;一感測裝置,可將上述不同路徑的光信號轉換為電信號輸出;至少一個光學輸出平面;感測裝置具有與前述鏡頭數目相等,且相互對應的感測元件,各鏡頭可將各個不同路徑的光信號沿光學輸出平面中之一而聚焦於感測元件上,感測元件將光信號轉換為電信號輸出。
文檔編號G02B27/02GK1247993SQ98117789
公開日2000年3月22日 申請日期1998年9月14日 優先權日1998年9月14日
發明者林朝宗 申請人:林朝宗