CN201813454U - 一种接触式图像传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用不同共役长度(TC)的复合透镜阵列的接触式图像传感器，特征是包括至少能发出红外光在内的两种颜色的光并能均匀照射原稿读取位置的光源，感光部由两部分组成，一部分用于接收可见光光源照到原稿上产生的反射光信息的可见光感光部，另一部分用于接收红外光光源照到原稿上产生的反射光信息的红外光感光部，以及能将原稿反射的光信号汇聚并成像于感光部表面的复合透镜，复合透镜是由具有第一共役长度TC1和具有第二共役长度TC2的至少两列的两种不同透镜组成的。本实用新型能有效平衡可见光与红外光由于波长不同导致的焦点位置偏移而造成的扫描图像画质劣化的现象，提高图像读取的质量。

Description

一种接触式图像传感器 

技术领域

本实用新型涉及一种线阵图像读取装置，具体说是一种采用了共役长度TC不同的复合透镜阵列的接触式图像传感器。 

背景技术

图1是现有接触式图像传感器的断面图，图中1是能发出光并均匀照射原稿的线照明光源，2是将原稿反射光汇聚并进行成像的棒状透镜阵列，3是排列成直线的用于接收棒状透镜阵列2所汇聚的光并将光信号转换成电信号的感光部（光敏集成电路）， 4是搭载排列成直线的感光部3的传感器基板， 6是容纳光源1、透镜2、传感器基板4的框架，５是设置在框架6上的搭载原稿的透光板，10为原稿。 

在上述图像读取装置中，光源1发出的光，透过透光板5，照射到外面的原稿10上 ,原稿10上的文字黑色区域光被吸收,而在原稿其它的白色底色区域,光几乎100%被反射,这些反射光再穿过透光板5,被透镜2收集,照射到传感器基板4上搭载的感光部 3的表面。感光部3是由许多感光像素以及能将照射到各感光像素上的光进行光电转换,并将信号输出的驱动电路组成。接收的光转换成电信号后经过驱动电路输出,作为图像（文字）信息向外输出。原稿不断移动，其上所记载的图像信息(文字)就会被连续读取下来。 

随着防伪技术的发展，要求图像传感器不仅要具有传统的图像扫描功能，还要能对原稿中的防伪图像信息进行扫描。通常为了使接触式图像传感器能扫描出纸币、有价证券等带有防伪信息的原稿中的防伪图像信息，接触式图像传感器的光源部分除了传统的可见光之外，又引入了不可见光如红外光等。 

图2为现有接触式图像传感器中使用的棒状透镜阵列的局部结构图，其中的棒状透镜阵列只具有固定的共役长度TC。在上述图像传感器中，光源发出的光照射在原稿上，反射光经过透镜阵列200汇集成像于感光部表面。 

图3为上述棒状透镜阵列的调制传递函数（也称为MTF）特性。对于整个棒状透镜阵列来说，可见光的成像位置在感光部的表面，透镜的MTF值最高，而红外光的成像位置偏离并超过了感光部的表面，MTF值就很低。MTF值越低，传输的图像质量就越差。 

上述接触式图像传感器中存在以下问题：随着图像传感器的发展，传感器的光源也不仅仅局限于单色光，出现了彩色光图像传感器，到现在的红外光图像传感器。上述图像传感器的透镜对某一色光具有固定的焦点，固定的共役长度TC。图像传感器的感光部通常设在透镜的一个焦点位置上，即像侧焦点。一般的透镜的设计波长为546.1nm（绿色汞谱线的e线），对于绿光具有固定的焦点位置、固定的TC值，这就是透镜出厂时说明书上写道的共役长度TC值。由于光的波长不同，光在透镜中的折射率也不同，因此波长不同的光，相对于同一透镜，焦点位置会不同，共役长度TC也会不同。对于红（波长630nm）绿（波长520nm）蓝（波长465nm）三色光，光的波长与透镜的设计波长相差不是很大，设计图像传感器时，三色可见光近似成像于透镜设计的像侧焦点位置，即感光部的表面。但对于红外光（如常用的波长为940nm的红外光），由于波长与透镜设计的波长相差很大，红外光的成像位置会偏出透镜的像侧焦点很大，也就偏出了感光部的表面，从而影响了图像传感器的扫描质量。 

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供了一种长短共役长度TC搭配使用的复合阵列透镜的图像传感器，长TC的透镜阵列用于汇聚可见光，短TC的透镜用于汇聚红外光，由于红外光的波长长，红外光相对于这支透镜阵列的TC值要比这支透镜的出厂TC值长。从而使可见光和红外光相对于这支复合透镜的TC值达到了一个平衡位置，使各色光都能成像于同一平面，改善了图像传感器的MTF特性，从而提高了图像传感器的扫描质量。 

本实用新型可以通过如下措施达到。 

一种接触式图像传感器，它包括框架、透光板、传感器基板、光源、透镜、感光部（光敏集成电路），其特征在于设有至少能发出红外光在内的两种颜色的光并能均匀照射原稿读取位置的光源，感光部由两部分组成，一部分为用于接收可见光光源照到原稿上产生的反射光信息的可见光感光部，另一部分为用于接收红外光光源照到原稿上产生的反射光信息的红外光感光部，透镜为复合透镜，复合透镜至少由两列具有不同共役长度TC的透镜组成。 

本实用新型的接触式图像传感器，其感光部设计了2列光敏集成电路，分别用于对波长不同的可见光和红外光进行光电转换。 

本实用新型的接触式图像传感器，共役长度TC值短的透镜，汇聚波长长的红外光，由于红外光的波长比透镜的设计波长长，因此红外光在此透镜的TC值要比透镜的出厂TC长，原稿和成像位置正好位于红外光的2个焦点平面上，有效的提高了图像传感器的MTF特性，提高了扫描的图像的质量。 

本实用新型的接触式图像传感器，共役长度TC值长的透镜，汇聚波长短的可见光，使其成像在感光部的表面，这与传统的图像传感器的光路相同，因此图像传感器的MTF数值不变，也保持了较好的图像质量。 

本实用新型的接触式图像传感器，其红外光与其它可见光分时发光，这样可以分别获取波长长与波长短的反射光信号。 

本实用新型的接触式图像传感器，采用了共役长度TC值不同透镜阵列组成的复合透镜，分别汇聚波长长的红外光和波长短的可见光，并且成像于各自透镜下面的光敏集成电路的感光部表面，平衡了各色光的MTF特性，提高了图像传感器扫描的图像的质量。 

附图说明

  图1为现有的接触式图像传感器的截面图。 

图2为现有接触式图像传感器使用的棒状透镜阵列局部示意图。 

图 3为现有棒状透镜阵列的成像位置与调制传递函数的关系示意图。 

图 4为本实用新型的一种接触式图像传感器的截面示意图。 

图 5为本实用新型的另一种接触式图像传感器的截面示意图。 

图 6为本实用新型中使用的棒状透镜阵列的示意图。 

图 7为本实用新型中使用的棒状透镜阵列的局部放大示意图。 

图 8为本实用新型中使用的棒状透镜阵列的断面示意图。 

图 9 为本实用新型的棒状透镜阵列的成像位置与调制传递函数的关系示意图。 

图10为本实用新型的接触式图像传感器的感光部与棒状透镜阵列的相对位置示意图。 

图11为本实用新型中原稿反射的光与接收透镜的位置关系示意图。 

图12为本实用新型实施例2的接触式图像传感器的截面示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。 

实施例1：图4是本实用新型实施例1的断面结构图，图中1是可以发出包括红外光至少两种颜色的光并能均匀照射原稿的光源，2a是具有共役长度TC1,汇聚原稿10反射的可见光的透镜阵列，2b是具有共役长度TC2，汇聚原稿10反射的红外光的透镜阵列，3a是接收复合透镜汇聚的波长短的可见光的感光部，3b是接收复合透镜汇聚的波长长的红外光的感光部，4是搭载排列成直线的光敏集成电路 3a和3b的传感器基板， 6是容纳光源1、复合透镜阵列2a和2b以及传感器基板4的框架，５是设置在框架6上的搭载原稿的透光板。 

复合透镜阵列20是一个细长条形的结构，其长度覆盖整个扫描范围，其整体结构如图6所示。图7是棒状透镜阵列的局部放大图。它包括具有第一共役长度TC1的2a以及具有第2共役长度TC2的2b组成。感光部3a和3b分别位于透镜阵列2a和2b的中心轴位置，并且在透镜阵列2a的像侧焦点平面上，如图10所示，能最大限度的接收复合透镜所汇聚的反射光。 

在本实例中，光源1发出的红外光和可见光，均匀照射在原稿10的扫描区域上，而原稿并非镜面，我们认为光源1发出光经过原稿10被漫反射出去，如图11所示，再经过复合透镜20汇聚。 

本实例中，红外光与可见光是分时发光，波长短的可见光被原稿10漫反射后，被共役长度TC长的透镜阵列2a汇聚于感光部3a，经过光电转换，把图像信息转换成电信号向外传输。红外光与可见光是分时发光，波长长的红外光被原稿10漫反射后，被共役长度TC短的透镜阵列2b汇聚于感光部3b，经过光电转换，把图像信息转换成电信号向外传输。 

本实例中，复合透镜包括具有长TC1、用于汇聚可见光的2a，和短TC2、用于汇聚红外光的2b，感光部设置在2a的像侧焦点位置。红外光的波长比短TC透镜阵列2b的设计波长要长很多，因此红外光在此透镜阵列中的TC值要比透镜阵列2b的出厂TC2要长，如图8的虚线位置，因此红外光也能成像于2a的像侧焦点平面，而红外光的物侧焦点与原稿所在的平面（透镜阵列2a的物侧焦点）正好在同一平面上。红外光的调制传递函数（MTF）比传统的图像传感器中的红外光有很大的提高，如图9所示，平衡了红外光同可见光的MTF差距，提高了图像传感器的整体扫描质量。 

在本实例中，复合透镜的安装方式是以如图4方式安装，也可以如图5方式安装，无论哪种安装方式都能达到本实用新型的效果，都在本实用新型的保护内。 

实施例2：本实施例是在实施例1的基础上增加了外置透过光源100，如图12所示，适用于对原稿的透过图像进行高速读取的场合。外置光源100包括导光棒101，电路基板102，光源框架103，光源透光板104，以及电气连接插座105。 

外置光源发出的光可以是可见光，也可以是红外光等不可见光。外置光源100与内置光源1分别控制其发光时间，当进行反射光图像读取时，内置光源1开启，外置光源100关闭。当要进行透过图像读取时，外置光源100开启，内置光源1关闭。 

Claims (7)

1. 一种接触式图像传感器，包括光源、棒状透镜阵列、感光部、传感器基板、框架、透光板，其特征在于设有至少能发出包括红外光在内的两种颜色的光并能均匀照射原稿读取位置的光源，感光部由两部分组成，一部分用于接收可见光光源照到原稿上产生的反射光信息的可见光感光部，另一部分用于接收红外光光源照到原稿上产生的反射光信息的红外光感光部，透镜为复合透镜，复合透镜至少由两列具有不同共役长度TC的透镜组成。

2.根据权利要求1所述的接触式图像传感器，其特征在于复合透镜阵列中的具有第一共役长度TC1和具有第二共役长度TC2的透镜阵列组成，第一共役长度TC1和具有第二共役长度TC2呈各自相近排列的。

3.根据权利要求2所述的接触式图像传感器，其特征在于两种感光部分别设置于共役长度TC1和共役长度TC2的透镜阵列的中心轴位置上。

4.根据权利要求3所述的接触式图像传感器, TC1>TC2,可见光感光部设置于TC1透镜阵列的中心轴上，红外光感光部设置于TC2透镜阵列的中心轴上。

5.根据权利要求4所述的接触式图像传感器,其特征在于两种感光部的感光平面设置于TC1所对应的像侧焦点平面上。

6.根据权利要求4所述的接触式图像传感器,其特征在于图像读取位置即原稿经过的平面设置于TC1所对应的物侧焦点平面上。

7. 根据权利要求1所述的接触式图像传感器，其特征在于红外光与可见光分时发光。

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