圖像感測單元及其組裝方法,以及掃描儀和多功能印表機的製作方法
2023-07-19 10:09:01 1
專利名稱：圖像感測單元及其組裝方法,以及掃描儀和多功能印表機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種讀取記錄在要被讀取的介質上的圖像的圖像感測單元，一種具有該圖像感測單元的掃描儀，一種多功能印表機，和一種組裝該圖像感測單元的方法。
背景技術：
通常，掃描儀從要被讀取的介質讀取圖像並將其轉換為可在記錄介質或顯示裝置上再現的數字圖像信號。這種掃描儀包括具有可產生圖像信號的圖像傳感器的圖像感測單元。圖1是傳統圖像感測單元的剖面圖。
如圖1所示的圖像感測單元包括在包括印表機和掃描儀的多功能印表機中。參考圖1，圖像感測單元10包括由蓋12和基架11結合組成的殼體，將光束髮射到要被讀取的介質D上的光源14，反射鏡16、17、18和19，透鏡20，和配置於安裝在殼體內的電路板24上的圖像傳感器23。
從光源14射出的光束穿過透明窗30並從介質D反射穿過形成於蓋12上的細長孔13進入殼體。光束通過反射鏡16、17、18和19反射，且光束穿過透鏡20以在圖像傳感器23上形成圖像。圖像傳感器23產生基於光束的圖像信號。
在傳統的圖像感測單元10中，反射鏡16、17、18和19，透鏡20，和圖像傳感器23必須放置在精確的位置上以便光束正確地對準。同樣，對於組裝工藝，也要求高的精確度。由於這些要求，有時生產了具有不精確對準的圖像感測單元。當在測試中發現這種圖像感測單元時，整個圖像感測單元必須被放置，由此增加了成本。
另外，即使在製造的時候校正了圖像感測單元10的組件的對準，但熱可以改變光路並引起偏斜或彎曲。為了防止該問題，整個基架必須由耐熱材料製成，同時這也增加了製造成本。
因此，需要一種改進的圖像感測單元，其以節省成本和可靠的方式中保持光束的對準。
發明內容
本發明的一方面是處理至少上述的問題和/或缺點，以及至少提供下面描述的優點。因此，本發明的一方面是提供包括安裝在殼體內的獨立的反射鏡組件的圖像感測單元，包括該圖像感測單元的掃描儀，和包括該掃描儀的多功能印表機。
本發明的另一方面是提供一種組裝圖像感測單元的方法。
根據本發明的一方面，圖像感測單元包括殼體；反射鏡組件，和圖像傳感器。反射鏡組件包括一個或多個反射鏡，這些反射鏡可調節地安裝在殼體的內部以改變入射光束的路徑，和在其中固定反射鏡的固持架。圖像傳感器具有這樣的位置，其在殼體內可被調節以接收路徑已改變的光束並產生圖像信號。
圖像感測單元還可以包括支承單元，其支承反射鏡組件並調節反射鏡組件的傾角。
固持架還可以包括安裝在固持架內的軸以形成反射鏡組件的旋轉軸，並且支承單元可以包括安裝在殼體內的支承部件並包括在其中安裝了軸的凹陷單元；和與支承部件連結的彈性部件以將軸彈性地壓入凹陷單元內。
支承部件和殼體可以通過緊固件連接在一起，並且支承部件可以具有細長孔，緊固件穿過其以通過調節支承部件相對於殼體的位置來調節反射鏡組件的位置。
彈性部件和支承部件可以通過緊固件連接在一起，並且彈性部件可以具有細長孔，緊固件穿過其以通過調節彈性部件相對於支承部件的位置來調節反射鏡組件的位置。
固持架可以具有槽或臺階表面，在其上固定反射鏡的一端部。
圖像感測單元還可以包括透鏡，其固定在殼體內並校正來自反射鏡組件反射的入射光的路徑以在圖像傳感器上形成圖像。
固持架可以是由耐熱材料製成。
根據本發明的另一方面，掃描儀包括透明窗，在其上放有可讀取的介質，和圖像感測單元，其在透明窗下面以基本直線方向移動並讀取要被讀取的介質來產生圖像信號。
根據本發明的另一方面，多功能印表機包括用於在記錄介質上列印圖像的印表機，和包括透明窗的掃描儀，在透明窗中放置要被讀取的介質；和圖像感測單元，其在透明窗下面以基本直線方向移動並讀取要被讀取的介質來產生圖像信號。
根據本發明的另一方面，一種組裝圖像感測單元的方法包括步驟通過在固持架中固定一個或多個反射鏡來組裝反射鏡組件，在調節反射鏡組件的位置之後將反射鏡組件固定在殼體之內，以及在調節圖像傳感器的位置之後將圖像傳感器固定在殼體之內以接收被反射鏡組件改變了路徑的光束。
固定反射鏡組件的步驟可以包括使用支承單元支承反射鏡組件以調節反射鏡傾角的步驟和將支承單元安裝在殼體內部。
固持架可以包括形成反射鏡組件的旋轉軸的軸，且支承單元可以包括具有凹陷單元的支承部件和與支承部件連接的彈性部件。支承反射鏡組件的步驟可以包括將固持架的軸置於支承部件的凹陷單元中以及將彈性部件固定到支承部件上以將軸彈性地壓入支承部件的凹陷單元中以調節反射鏡組件的傾角。安裝支承單元的步驟可以包括將支承部件安裝在殼體內的步驟。
支承部件固定在殼體內部可以通過步驟利用緊固件穿過在支承部件上形成的長孔將支承部件連接到殼體上，在長孔的範圍內移動支承部件以調節反射鏡組件的位置，以及上緊緊固件。
彈性部件固定在支承部件上可以通過步驟利用緊固件穿過在彈性部件上形成的長孔將彈性部件連接到支承部件上，在長孔的範圍內移動彈性部件以調節反射鏡組件的位置，以及上緊緊固件。
反射鏡組件可以通過在固持架內形成的槽或臺階表面固定反射鏡的一個端部進行組裝。
組裝圖像感測單元的方法還可以包括固定透鏡的步驟，其校正入射光束的路徑以在殼體內的圖像傳感器中形成圖像。
從下面結合附圖的說明，本發明的上述的和其他的目的、特徵、和某些典型的實施例的優點將更加清晰，其中
圖1是傳統圖像感測單元的剖面圖；圖2是根據本發明的典型實施例的多功能印表機的剖面圖；圖3是安裝在圖2所示的多功能印表機的圖像感測單元內的反射鏡組件的透視圖；圖4是根據本發明的另一個典型實施例的包括在圖3的反射鏡組件中的固持架的透視圖；圖5是支承圖3的反射鏡組件的支承單元的透視圖；圖6是圖2所示的多功能印表機的圖像感測單元的水平剖面圖；和圖7是圖2所示的多功能印表機的圖像感測單元的剖面圖。
貫穿附圖，相同的附圖標記將理解為對應於相同的元件、特徵、和結構。
具體實施例方式
提供限定在說明書中的事實例如具體結構和元件，以幫助全面理解本發明實施例。因此，本領域的那些普通技術人員將認識到，在不偏離本發明的範圍和精神的情況下，可以獲得對在此描述的實施例的各種改變和改進。並且，為了清晰和簡明，省略了對公知的功能和構造的描述。
圖2是根據本發明的一個典型實施例的多功能印表機的剖面圖。參考圖2，圖像形成裝置100包括外殼101和安裝在外殼101上部的可打開和關閉的平臺103。用於列印圖像的印表機105包括在圖像形成裝置100的下部。印表機105包括其中裝載有列印介質P的供紙盒106，傳送列印介質P的撿拾輥107，包括出紙輥109的傳送單元，將圖像列印在列印介質P上的列印單元110，以及出紙基底115。列印單元110可以採用電子照相術方法、噴墨方法，或熱學法，或任何其他適宜的方法的一種形成圖像。
掃描儀120包括在圖像形成裝置100的上部，用於讀取已記錄的圖像。掃描儀120包括其中放置了要被讀取的介質D的透明窗121，和圖像感測單元130，其如箭頭所示被驅動裝置(未示出)直線移動，讀取介質D並產生圖像信號。在平臺103的表面上面向透明窗121設置白板104。白板104為圖像感測單元130中的介質D提供均勻的背景。因此，光束不是在圖像形成裝置外側擴散，而是向圖像感測單元130反射，並且因此獲得高質量的掃描圖像。
圖3是安裝在圖2所示的圖像感測單元130內的反射鏡組件140的透視圖，圖4是根據本發明的另一個典型實施例的包括在圖3的反射鏡組件140中的固持架的透視圖。圖5是支承圖3的反射鏡組件140的支承單元的透視圖，圖6是圖2的圖像感測單元的水平剖面圖。圖7是圖2的圖像感測單元的水平剖面圖。
參考圖6和7，圖像感測單元130包括由蓋133和基架131結合組成的殼體，固定在殼體內的反射鏡組件140，透鏡138，和圖像傳感器136，其堵塞基架131的開口132並安裝在基架131中。光源135掃描光束到蓋133上的基質D的上面，且從基質D反射的已掃描光束穿過細長孔134以入射到殼體內。
參考圖3到5，反射鏡組件140包括改變了穿過細長孔134入射到殼體內的光束的路徑的第一、第二、第三和第四反射鏡141、142、143和144，和固定反射鏡141～144的端部的一對固持架150。如圖6所示，反射鏡141～144在圖像感測單元130中縱向延伸，並且每一個的端部插入固持架150的第一到第四槽153、154、155和156上面。
如圖7所示，入射到殼體內的光束被第一、第二、第三和第四反射鏡141到144順序反射並且指向圖像傳感器136。為了形成這樣的光路徑，反射鏡141到144沿虛擬圓周C布置，且第二反射鏡142的光反射鏡表面面向第一和第三反射鏡141和143的光反射表面，第三反射鏡143的光反射鏡表面面向第二和第四反射鏡142和144的光反射表面。為了在組裝過程中最小化光路徑錯誤，反射鏡141到144中的每一個的端部都安裝在面向反射鏡141～144的光反射表面的槽153～156中。槽153～156的內表面是反射鏡141～144的基礎面。一種粘結材料，例如紫外線粘結材料，能夠塗覆在槽內以將反射鏡141～144固定在固持架150內。
如圖4所示，在固持架150中，提供在其中安裝有反射鏡141～144的第一到第四臺階表面153`、154`、155`和156`。臺階表面153`～156`成為反射鏡141～144的基礎面，且一種粘結材料，如紫外線粘結材料，能夠塗覆在槽內以固定反射鏡141～144。
如果固持架是熱敏的，那麼外部條件或圖2所示的掃描儀120的內部的過熱可以改變反射鏡141～144的對準，由此引起在圖像傳感器136上形成圖像的光束的偏斜或彎曲。為了防止這種情形，固持架優選地由耐熱材料製成，如添加纖維玻璃的聚合樹脂。
固持架150包括軸152以形成反射鏡組件140的旋轉中心。如圖5所示，軸152由支承單元160可旋轉地支承。更具體的說，支承單元160包括由緊固件171(如螺栓)連接到基架131(在圖6和7中示出)底部的支承部件161和由緊固件173(如螺栓)連接到支承部件161的彈性部件166。彈性部件166可以是平面彈簧。設置兩個支承單元160與一對固持架150對應，並且反射鏡組件140由支承單元160支承，從而能夠調節反射鏡組件140的傾角。
支承部件161包括「V」形凹陷單元162，軸152安裝於凹陷單元162中。彈性部件166將軸152彈性地壓入凹槽162中。彈性部件166還包括對應於支承單元161的凹陷單元162的凹陷單元167。在這種結構中，由於在軸152與凹陷單元162和167之間存在摩擦，因此通過用外力旋轉軸，能夠細微地調節反射鏡組件140的布置以精確地調節光軸的傾角，並且在圖像感測單元130(在圖6和7中示出)運轉時所述布置保持在一個固定的位置上。
在y方向延伸的長孔168形成在彈性部件166中，且緊固件173穿過長孔並插入和擰入支承部件161的連接孔164中。反射鏡組件140的位置能夠在y方向通過鬆開緊固件173細微地調節，這樣彈性部件166能夠在長孔168的範圍內移動。然後，反射鏡組件140的位置能夠通過上緊緊固件173而被完全地固定。
另外，在x方向延伸的細長孔163形成在支承部件161中，且緊固件171穿過長孔163並插入和擰入如圖7所示的基架131的連接孔131a中。反射鏡組件140的位置能夠在x方向通過鬆開緊固件171細微地調節，這樣支承部件161能夠在長孔163的範圍內移動。然後，反射鏡組件140的位置能夠通過上緊緊固件171而被完全地固定。
再次參考圖6和7，透鏡138設置在反射鏡組件140和圖像傳感器136之間，並校正從反射鏡組件140入射的光束以在圖像傳感器136上形成圖像。圖像傳感器136配置於電路襯底137上並安裝在開口132周圍。圖像傳感器136可以是接觸式圖像傳感器(CIS)或電荷耦合裝置(CCD)。
現在將描述組裝圖像感測單元130的方法。首先，參考圖3和4，反射鏡組件140通過固定反射鏡141～144在一對固持架150上進行組裝。然後，如與圖5相關所述，反射鏡組件140安裝在包括支承部件161和彈性部件166的支承單元160中。在支承部件161固定在基架131中的情況下，反射鏡組件140的位置的調節可以通過自身旋轉或者通過在長孔163和168的範圍內移動支承部件161或彈性部件166，和完全上緊緊固件171和173。其次，調節並固定圖像傳感器136和透鏡138的位置，以便從反射鏡組件140發出的光束能夠在圖像傳感器136上的正確位置形成圖像。
由於本發明的典型實施例的圖像感測單元包括的反射鏡組件，其結構上與基架分開並在基架內調節和安裝，因此在組裝過程中光軸的調節相對地簡單。常規地，因測量需要，在基架內要求高精確度。然而，在本發明的典型實施例中，僅有反射鏡固持架要求如此高的精確度。因此，提高了製造生產率，並且降低了有缺陷的設備的製造。
當在允許的誤差範圍內獲得具有滿意的測量精度的反射鏡組件時，由於圖像傳感器或透鏡的位置可以輕微地調節，因此光軸的對準是容易的。此外，由於大多數缺陷出現在反射鏡組件中，因此當缺陷發生時，僅有反射鏡組件需要處理，而不是整個圖像感測單元。因此，減少了製造成本。
根據本發明的典型實施例，僅有反射鏡固持架需要由耐熱材料製成。因此，相對於整個基架由耐熱材料製成的現有技術，能夠減少製造成本。
儘管已經參考其中一些典型實施例顯示和描述了本發明，但本領域的技術人員應該理解，在不偏離由附帶的權利要求所限定的本發明的精神和範圍的情況下，可以作出在形式和細節上的各種變化。
權利要求
1.一種圖像感測單元，包括殼體；反射鏡組件，包括一個或多個反射鏡，其可調節地安裝在殼體內以改變入射光束的路徑；和固持架，反射鏡固定於其中；和圖像傳感器，其具有在殼體內可被調節的位置以接收路徑已改變的光束並產生圖像信號。
2.如權利要求1所述的圖像感測單元，還包括支承單元，其支承反射鏡組件並調節反射鏡組件的傾角。
3.如權利要求2所述的圖像感測單元，其特徵在於固持架包括軸，該軸設置在固持架上以形成反射鏡組件的旋轉軸，且支承單元包括支承部件和彈性部件，支承部件安裝在殼體內並包括其中安裝有固持架軸的凹陷單元，彈性部件設置在支承部件上以將軸彈性地壓入凹陷單元中。
4.如權利要求3所述的圖像感測單元，其特徵在於支承部件和殼體由緊固件連接，並且支承部件具有長孔，緊固件穿過該長孔以通過調節支承部件相對於殼體的位置來調節反射鏡組件的位置。
5.如權利要求3所述的圖像感測單元，其特徵在於彈性部件和支承部件由緊固件連接，並且彈性部件具有長孔，緊固件穿過該長孔以通過調節彈性部件相對於支承部件的位置來調節反射鏡組件的位置。
6.如權利要求1所述的圖像感測單元，其特徵在於固持架具有反射鏡的端部固定於其中的槽或臺階表面。
7.如權利要求1所述的圖像感測單元，還包括透鏡，其安裝在殼體內並校正來自反射鏡組件的入射光束的路徑以在圖像傳感器上形成圖像。
8.如權利要求1所述的圖像感測單元，其特徵在於固持架由耐熱材料製成。
9.一種掃描儀，其包括透明窗，要被讀取的介質置於其上；和圖像感測單元，其在透明窗下以基本直線方向移動並讀取要被讀取的介質以產生圖像信號，圖像感測單元包括殼體；反射鏡組件，包括一個或多個反射鏡，其可調節地安裝在殼體內以改變入射光束的路徑；和固持架，反射鏡固定於其中；和圖像傳感器，其具有在殼體內可被調節的位置以接收路徑已改變的光束並產生圖像信號。
10.如權利要求9所述的掃描儀，還包括支承單元，其支承反射鏡組件並調節反射鏡組件的傾角。
11.如權利要求10所述的掃描儀，其特徵在於固持架包括軸，該軸設置在固持架上以形成反射鏡組件的旋轉軸，和支承單元包括支承部件和彈性部件，支承部件安裝在殼體內並包括其中安裝有固持架軸的凹陷單元，彈性部件配置在支承部件上以將軸彈性地壓入凹陷單元中。
12.如權利要求11所述的掃描儀，其特徵在於支承部件和殼體由緊固件連接，並且支承部件具有長孔，緊固件穿過該長孔以通過調節支承部件相對於殼體的位置來調節反射鏡組件的位置。
13.如權利要求11所述的掃描儀，其特徵在於彈性部件和支承部件由緊固件連接，並且彈性部件具有長孔，緊固件穿過該長孔以通過調節彈性部件相對於支承部件的位置來調節反射鏡組件的位置。
14.如權利要求9所述的掃描儀，其特徵在於固持架具有反射鏡的端部固定於其中的槽或臺階表面。
15.如權利要求9所述的掃描儀，還包括透鏡，其安裝在殼體內並校正來自反射鏡組件的入射光束的路徑以在圖像傳感器上形成圖像。
16.如權利要求9所述的掃描儀，其特徵在於固持架由耐熱材料製成。
17.一種多功能印表機，包括印表機，其在記錄介質上列印圖像；和掃描儀，包括透明窗，要被讀取的介質置於其上；和圖像感測單元，其在透明窗下以基本直線方向移動並讀取要被讀取的介質以產生圖像信號，圖像感測單元包括殼體；反射鏡組件，包括一個或多個反射鏡，其可調節地安裝在殼體內以改變入射光束的路徑；和固持架，反射鏡固定於其中；和圖像傳感器，其具有在殼體內可被調節的位置以接收路徑已改變的光束並產生圖像信號。
18.如權利要求17所述的多功能印表機，其特徵在於圖像感測單元還包括支承單元，其支承反射鏡組件並調節反射鏡組件的傾角。
19.如權利要求18所述的多功能印表機，其特徵在於固持架包括軸，該軸設置在固持架上以形成反射鏡組件的旋轉軸，支承單元包括支承部件和彈性部件，支承部件安裝在殼體內並包括其中安裝有固持架軸的凹陷單元，彈性部件設置在支承部件上以將軸彈性地壓入凹陷單元中。
20.如權利要求19所述的多功能印表機，其特徵在於支承部件和殼體由緊固件連接，並且支承部件具有長孔，緊固件穿過該長孔以通過調節支承部件相對於殼體的位置來調節反射鏡組件的位置。
21.如權利要求19所述的多功能印表機，其特徵在於彈性部件和支承部件由緊固件連接，並且彈性部件具有長孔，緊固件穿過該長孔以通過調節彈性部件相對於支承部件的位置來調節反射鏡組件的位置。
22.如權利要求17所述的多功能印表機，其特徵在於固持架具有反射鏡的端部固定於其中的槽或臺階表面。
23.如權利要求17所述的多功能印表機，還包括透鏡，其固定在殼體內並校正來自反射鏡組件反射的入射光束的路徑以在圖像傳感器上形成圖像。
24.如權利要求17所述的多功能印表機，其特徵在於固持架由耐熱材料製成。
25.一種組裝圖像感測單元的方法，包括步驟通過將一個或多個反射鏡固定在固持架內組裝反射鏡組件；在調節反射鏡組件的位置之後將反射鏡組件固定在殼體內；和在調節圖像傳感器的位置之後將圖像傳感器固定在殼體內以接收被反射鏡組件改變了路徑的光束。
26.如權利要求25所述的組裝圖像感測單元的方法，其特徵在於固定反射鏡組件的步驟包括採用支承單元支承反射鏡組件以調節反射鏡組件的位置的步驟，和將支承部件安裝在殼體內的步驟。
27.如權利要求26所述的組裝圖像感測單元的方法，其特徵在於固持架包括軸，其形成反射鏡組件的旋轉軸，支承單元包括具有凹陷單元的支承部件和與支承部件連接的彈性部件，支承反射鏡組件的步驟包括將固持架的軸放置於支承部件的凹槽中的步驟，和將彈性部件固定於支承部件上以將軸彈性地壓入支承部件的凹槽中以調節反射鏡組件的傾角的步驟，並且安裝支承單元的步驟包括將支承部件安裝在殼體內。
28.如權利要求27所述的組裝圖像感測單元的方法，其特徵在於安裝支承部件的步驟包括步驟利用穿過形成於支承部件中的長孔的緊固件將支承部件連接到殼體上；在長孔的範圍內移動支承部件以調節反射鏡組件的位置；以及上緊緊固件。
29.如權利要求27所述的組裝圖像感測單元的方法，其特徵在於固定彈性部件到支承部件上的步驟包括利用穿過形成於彈性部件中的長孔的緊固件將彈性部件連接到支承部件上；在長孔的範圍內移動彈性部件以調節反射鏡組件的位置；以及，上緊緊固件。
30.如權利要求25所述的組裝圖像感測單元的方法，其特徵在於組裝反射鏡組件的步驟的包括步驟將反射鏡的端部固定在形成於固持架中的凹槽或臺階表面內。
31.如權利要求25所述的組裝圖像感測單元的方法，還包括步驟將一校正入射光束的路徑以在圖像傳感器內形成圖像的透鏡固定在殼體內部。
全文摘要
提供一種圖像感測單元，及包括其的掃描儀，及包括該掃描儀的多功能印表機，和一種製造圖像感測單元的方法。圖像感測單元包括殼體，反射鏡組件，和圖像傳感器。反射鏡組件包括一個或多個反射鏡，其可調節地安裝在殼體內以改變入射光束的路徑，和反射鏡固定於其中的固持架。圖像傳感器具有在殼體內可被調節的位置以接收路徑已被改變的光束並產生圖像信號。組裝方法包括步驟通過在固持架內固定一個或更多反射鏡來組裝反射鏡組件，在調節反射鏡組件的位置之後固定反射鏡組件在殼體內，和在調節圖像傳感器的位置之後固定圖像傳感器在殼體內以接收其路徑被反射鏡組件改變的光束。
文檔編號H04N1/024GK1937693SQ20061014471
公開日2007年3月28日 申請日期2006年7月12日 優先權日2005年7月12日
發明者金玄石 申請人:三星電子株式會社