CN1889624A - 彩色图像传感器模组及其所使用的彩色光罩 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种彩色图像传感器模组及其所使用的彩色光罩。彩色图像传感器模组包括彩色光罩、单色图像传感器以及柱状透镜。其中彩色光罩包括导光板、组立于导光板一侧的发光二极管组件以及将光线向四周折射的凸透镜。发光二极管组件发出的光线经凸透镜折射后呈扇面打开，照射到正负片上，至少能够覆盖正负片的宽度，该光线再穿过柱状透镜而汇聚至单色图像传感器，由单色图像传感器将感受光线明亮变化而产生的光信号转换为电信号。本发明体积小、成本低、耗电量小，适于市场推广。

Description

彩色图像传感器模组及其所使用的彩色光罩

【技术领域】

本发明涉及一种扫描仪中所使用的图像传感器模组及其上的光罩，尤指一种彩色图像传感器模组及其所使用的彩色导光板光罩。

【背景技术】

随着数码相机的普及，越来越多的数码爱好者或专业摄影师尝试用扫描仪将正、负底片扫描成电子文件，这样既便于照片的归纳整理，又便于给朋友或客户欣赏。普通消费者还可以应用扫描仪的底片扫描功能，轻松实现底片扫描，在家中便可通过打印机打印输出，而不必再将照片底片送到冲印店去冲洗。而且，直接扫描底片还有一个好处，那就是色彩和分辨率等可以根据用户的要求进行调整，最终可以得到高清晰度、高质量的图像，并可以保留底片的原始数据。所以，带有底片扫描功能的扫描仪一经推出，便成为市场的焦点。目前市面上比较常见的能够扫描底片的扫描仪主要包括两类，一类为纯底片式扫描仪，这类扫描仪结构简单、体积小、重量轻，但价格十分昂贵，普通家庭很难承受；另一类为平板扫描仪加透扫适配器或者使用双平台技术的可扫描正负片的扫描仪，这种扫描仪使用光罩从待扫描底片的上方照射，透射过底片的光线由图像传感器模组接收光学明暗变化而将光信号转换为电信号，最后交由计算机进行图像处理。

上面提到的图像传感器模组为扫描仪内部的图像撷取装置，是扫描仪的核心部件之一，设于扫描仪的扫描平台轨道内，由扫描仪***藉由固定轨道及机械连动装置操控来回运作，为扫描仪读取待扫描的文件，将待扫描文件的信息经由光波转换成数据信号，再由软件将这些数据信号编排组合成电子图像文件。

传统的能结合底片扫描功能的扫描仪中的图像传感器模组主要有以下三种架构。第一种图像传感器模组的大致结构请参照图1所示，其包括白色光罩101、透镜组103以及高密度彩色图像传感器104。在进行扫描时，光线经白色光罩101发出，透过待扫描底片102后，藉由透镜组103折射缩小图像投射至高密度彩色图像传感器104。采用这种架构的图像传感器模组，由于光学透镜组103需使用多片反射镜与透镜的关系，使得图像传感器整体体积较厚，不够轻薄短小，很难满足越发小型化的扫描设备的需求。

第二种图像传感器模组的大致结构请参照图2所示，其包括白色光罩111、柱状透镜113以及一长列的彩色图像传感器114。当待扫描文件112为反射式文件时，点亮待扫描文件112下方的白色光源(未图示)，并以彩色图像传感器114透过柱状透镜113感测经反射式文件反射回来的光信号，光信号藉由彩色图像传感器转换成电信号。当待扫描文件112为正负底片时，点亮上方的白色光罩111，光罩111发出的白光穿透底片，并经由柱状透镜113汇聚后，聚焦在彩色图像传感器114上。此图像传感器模组解决了第一种架构中体积较大的问题，但是由于其使用了一长列价格昂贵的彩色图像传感器114，造成了成本的大幅提升，因而也不利产品的市场推广。

第三种图像传感器模组的大致结构请参照图3所示，其利用一长列的单色图像传感器124搭配柱状透镜123来解决上述第二种图像传感器的成本高的问题。当待扫描文件122为反射式文件时，点亮反射式文件下方的彩色光源(未图示)，并以一长列的单色图像传感器124透过柱状透镜123接受光学明亮变化，再转换成电信号进行图像处理；当待扫描文件122为正负片时，点亮上方的彩色光罩121，从上方照射的彩色光穿透正负片后并以单色图像传感器124穿透柱状透镜123接受光学明亮变化，再转换成电信号进行图像处理。上述彩色光罩121的结构请参照第四图所示，其包含载体平板305以及两组由红、绿、蓝发光二极管(LED)组成的发光二极管组件306与307。扫描正负片时需先由彩色光罩121将正负片压平贴于扫描平台(通常系一平板玻璃)上，然后上述两组发光二极管组件306、307中的六个发光二极管同时发射六束彩色光线进行扫描。虽然用单色图像传感器124取代彩色图像传感器可以降低图像传感器模组的成本，但由于采用了含有多组发光二极管组件306与307的彩色光罩121，使得彩色光罩121的成本提高，因此扫描仪的整体成本还是得不到有效的控制；而且采用多组发光二极管组件306与307导致耗电量增大，因此，这种扫描仪比较费电。另一方面，在扫描正负片时，彩色光罩121需压平正负片，使之贴于扫描平台的表面，这样很容易造成正负片表面被刮伤，从而损坏底片原稿，并影响扫描效果。

鉴于上述原因，本发明提供一种成本低、耗电少、且能够防止正负片表面被刮伤的彩色光罩及彩色图像传感器模组。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种在具有底片扫描功能的扫描仪等事务机内部使用的成本低、耗电量小、适合市场推广的彩色光罩。

本发明的另一目的在于提供一种使用上述彩色光罩的可结合正负片扫描功能的彩色图像传感器模组，该模组具有体积小、成本低、且能够保护待扫描底片表面不被刮伤的优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明提供一种彩色光罩，其包括导光板、覆盖于导光板一表面的反光层、位于导光板另一表面的凸透镜以及组立于导光板一侧的发光二极管组件。发光二极管组件包括依次排列于一行的红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管，或加上远红外线(IR)发光二极管。发光二极管组件发出的光线经反光层反射后射向凸透镜，再经凸透镜折射后呈扇面展开，最终照射到比发光二极管组件自身所占宽度更宽的范围。

为实现上述目的，本发明还提供一种采用上述彩色光罩的彩色图像传感器模组。该彩色图像传感器模组包括彩色光罩、单色图像传感器以及柱状透镜。其中彩色光罩包括导光板、组立于导光板一侧的发光二极管组件以及将光线向四周折射的凸透镜。发光二极管组件发出的光线经凸透镜折射后照射到正负片上，至少能够覆盖正负片的宽度，该光线再穿过柱状透镜而汇聚至单色图像传感器，由单色图像传感器将感受光线明亮变化而产生的光信号转换为电信号。

与现有技术相比，本发明彩色光罩节省了一组发光二极管组件，既降低了成本，又减少了耗电量，而且该彩色光罩的光线射出范围能够覆盖正负片的宽度。又，在本发明彩色图像传感器模组中，上述彩色光罩并未直接接触待扫描文件，故不会刮伤待扫描文件，从而有效地保护了待扫描文件的原稿。

【附图说明】

图1是习知的图像传感器模组的组成示意图。

图2是另一习知的图像传感器模组的组成示意图。

图3是又一习知的图像传感器模组的组成示意图。

图4是图3所揭示的图像传感器模组中彩色光罩的结构示意图。

图5是本发明彩色图像传感器模组各主要构件之间的位置关系的正面示意图。

图6是本发明彩色图像传感器模组各主要构件之间的位置关系的侧面示意图。

图7是本发明彩色图像传感器模组中调焦机构的位置示意图。

图8是第四图中调焦机构的结构示意图。

图9是本发明彩色光罩的俯视示意图。

图10是本发明彩色光罩沿其长度方向的侧视示意图。

图11是本发明彩色光罩沿其宽度方向的侧视示意图。

【具体实施方式】

本发明彩色图像传感器模组1主要应用于结合有反射式文件扫描功能与正负片扫描功能的扫描仪或相关的事务机中。请参阅图5至图8所示，本发明彩色图像传感器模组1主要包括：一列单色图像传感器11、彩色光源(未图示)、彩色光罩13、柱状透镜14、搭载图像传感器11的印刷电路板15以及分列于图像传感器11两侧的两调焦机构16。所述扫描仪除主要包括该彩色图像传感器模组1之外，另包括有一扫描平台17(如：平板玻璃)，用于放置待扫描文件18，待扫描文件18可以是反射式文件，也可以是正负片等。在本实施例中，彩色光源是一导光板光源，安装于扫描平台17的下方，供扫描反射式文件时提供光线；彩色光罩13是一导光板光罩，不接触地位于扫描平台17的上方，供扫描正负片时提供光线；调焦机构16刚好位于扫描平台17两侧的下方。

在扫描过程中，当待扫描文件18为反射式文件时，扫描仪点亮扫描平台下方的彩色光源向反射式文件照射彩色光，彩色光由反射式文件反射生成有效的光信号，该光信号包含反射式文件上不同区域上的明暗变化讯息，扫描仪可分析此光信号从而解读出该光信号所表示的反射式文件上的内容。所述光信号经柱状透镜14传播汇聚，聚集至单色图像传感器11上，单色图像传感器11感测光信号的强弱，并将光信号转换为电信号送至搭载印刷电路板15的信号处理电路(未图示)中，从而完成将反射式文件转化为电子文件的工作。

当待扫描文文件18为底片时，先切换调焦机构16，使焦距符合文件尺寸的改变，再点亮上方的彩色光罩13，彩色光罩13发出的彩色光穿透正负片而产生强弱不同的光信号，光信号透过柱状透镜14送达至单色图像传感器11，该单色图像传感器11感测光信号的明暗变化并将光信号转换成电信号送至搭载印刷电路板15上的信号处理电路中进行图像处理，从而获得底片上图像信号的数字格式文件。

上述调焦机构16的结构和切换方法请参阅图8所示。该调焦机构16包括导杆162和支撑部件163。导杆162上具有两突出部1620，当沿图中箭头D方向推动导杆162时，突出部1620会挤压支撑部件163，使之向上运动；反之，当沿与箭头D相反的方向拉动导杆162时，突出部1620逐渐远离支撑部件163，最终使支撑部件163下降，以此来调节焦点高度，满足扫描不同类型文件的需要。

上述彩色光罩13的具体结构和工作原理请参阅图9至图11所示。该彩色光罩13包括由树脂材质制成的具有一定厚度的导光板136、覆盖于导光板136上的白色反光层137、组立于导光板136一侧的发光二极管组件138，以及组装于导光板136下方的冠状凸透镜139。发光二极管组件138由一个红色发光二极管1381、一个绿色发光二极管1382和一个蓝色发光二极管1383所组成，该三个发光二极管1381，1382，1383沿导光板136的宽度方向(即彩色图像传感器模组1的长度方向)依次排列。导光板136的表面印刷有反光图纹或模具刻蚀图纹1360，以使得上述三个发光二极管1381、1382和1383所发出的光线可向四周均匀漫射。发光二极管组件138沿导光板136的长度方向打光，并朝向反光层137(请参照图9和图10中箭头A所示)，该光线经由反光层137反射后，穿过导光板136继而向下射向待扫描文件18(请参照图10中箭头B所示)，又由于受到导光板136下方的凸透镜139的折射，该光线向四周发散，呈扇面打开，最终射向待扫描文件18。图11中箭头C1、C2表示光线在彩色图像传感器模组1的长度方向的射出范围。凸透镜139的选择使得该长度方向的射出范围刚好能够覆盖整个正负片的宽度。

请再结合图5和图6所示，扫描正负片时，先把正负片平放在扫描平台17上与彩色光罩13相对应的位置，然后按照上述调节方法调节调焦机构16，使得待扫描的正负片处于适当的位置，保证彩色光罩13和正负片之间并未接触，而是留有间隙，故彩色光罩13不会刮到正负片，再点亮上方的彩色光罩13，由于彩色光罩13所发出光线可以覆盖整个正负片的宽度，故根据正负片上的明暗不同，单色图像传感器11通过柱状透镜14会收集到正负片宽度方向的一组光信号，并将其转换为电信号，交由印刷电路板15处理。在完成一行扫描之后，彩色图像传感器模组1会在扫描仪内部的传导机构的带动下沿正负片的长度方向移动，与上述过程类似，单色图像传感器11依次收集第二组、第三组......光信号，并及时将每一组光信号转换为电信号而传递给印刷电路板15。待彩色图像传感器模组1沿正负片的长度方向从一端移动至另一端后，扫描完毕。

通过上述分析可知，本发明彩色图像传感器模组1中彩色光罩13与待扫描文件之间不会接触，故可以有效的防止光罩刮伤待扫描文件的情况发生。另一方面，本发明之彩色光罩13只使用了一组包含有红色、绿色、蓝色发光二极管1381、1382、1383的发光二极管组件138，与习知技术相比，既减小了体积、降低了成本，也减小了耗电量，但由于使用了凸透镜，其照射的范围并未因此而减小；同时，本发明的彩色光罩中也可以再加入一个远红外线(IR)发光二极管以增加其效能。最后，本发明彩色图像传感器模组1，相较于图1至图3所揭示的习知技术而言，从体积小和成本低等方面综合考虑，最具优势、最利于市场推广。

Claims (15)

1.一种可结合透射式扫描功能的彩色图像传感器模组，包括单色图像传感器、彩色光罩以及第一透镜；其特征在于：彩色光罩包括提供光线的发光二极管组件以及将所述光线向四周折射的第二透镜，经第二透镜折射后的光线照射到待扫描物上至少能够覆盖待扫描物的宽度，照射到待扫描物上的光线穿过待扫描物和第一透镜后而汇聚至单色图像传感器，单色图像传感器将其接收到的光信号转换为电信号。

2.如权利要求1所述的彩色图像传感器模组，其特征在于：所述第一透镜为汇聚透镜，第二透镜为发散透镜。

3.如权利要求1所述的彩色图像传感器模组，其特征在于：所述第一透镜为柱状透镜，第二透镜为冠状凸透镜。

4.如权利要求1或2所述的彩色图像传感器模组，其特征在于：所述彩色光罩为导光板光罩，其包括导光板及覆盖于导光板上的反光层。

5.如权利要求4所述的彩色图像传感器模组，其特征在于：所述发光二极管组件组立于导光板的一侧，其包括一个红色发光二极管、一个绿色发光二极管和一个蓝色发光二极管，该发光二极管组件是扫描待扫描物时唯一的光线来源。

6.如权利要求1所述的彩色图像传感器模组，其特征在于：所述发光二极管中还具有一个远红外线发光二极管。

7.如权利要求1所述的彩色图像传感器模组，其特征在于：该彩色图像传感器模组还可以对反射式文件进行扫描，该彩色图像传感器模组包括彩色光源，扫描反射式文件时，彩色光源发出的光线经过第一透镜后汇聚至单色图像传感器。

8.如权利要求1或7所述的彩色图像传感器模组，其特征在于：该彩色图像传感器模组还包括一个调焦机构，用于调节单色图像传感器和待扫描文件之间的距离。

9.如权利要求8所述的彩色图像传感器模组，其特征在于：所述调焦机构位于单色图像传感器的两侧下方，每一侧的调焦机构都包括导杆和支撑部件，推动或拉动导杆可使得支撑部件上升或下降，从而带动单色图像传感器和第一透镜升高或降低，以改变第一透镜聚焦焦点的位置。

10.一种彩色光罩，包括导光板、组立于导光板一侧的发光二极管组件以及覆盖于导光板一表面的反光层；其特征在于：该彩色光罩还包括组装于导光板另一表面的发散透镜。

11.如权利要求10所述的彩色光罩，其特征在于：所述发光二极管组件包括一个红色发光二极管、一个绿色发光二极管和一个蓝色发光二极管。

12.如权利要求11所述的彩色光罩，其特征在于：所述导光板上靠近反光层的表面印刷有反光图纹或模具刻蚀图纹，以使得发光二极管所发出的光线向四周均匀漫射。

13.如权利要求11所述的彩色光罩，其特征在于：所述红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管沿导光板宽度方向依次排列，该三个发光二极管发出的光线均沿导光板的长度方向射出。

14.如权利要求12或13所述的彩色光罩，其特征在于：所述发光二极管组件发出的光线经反光层反射后射向凸透镜。

15.如权利要求14所述的彩色光罩，其特征在于：所述射向凸透镜的光线经凸透镜折射后呈扇面展开，能够照射到比发光二极管组件自身所占宽度更宽的范围。

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