TWI221385B

TWI221385B - CCD type scanner powered by a serial bus

Info

Publication number: TWI221385B
Application number: TW090113266A
Authority: TW
Inventors: Ching-Fu Chung; Y-Wen Lee
Original assignee: Mustek Systems Inc
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2004-09-21
Also published as: USRE41094E1; US6710899B2; US20020181028A1

Description

1221385 五、發明說明（l)

【發明之領域】串列匯流排本發明係提供一種掃瞄器，尤指一 e I* i a 1 b u s ^ 0 + y ^ a , 種使用 7兒/摩的私何耦合型掃瞄器。【發明背景】 :為習知電荷耦合型（charge 為1 0電連接於一通用串列匯流 U S B ) 3 0及一外部電源2 〇時之 1 〇的功能方塊圖。掃瞄器1 〇包一文件1 2以產生一影像資料， 1 4，以及一控制電路2 4用來控組1 4包含一光源1 4用來照射文 1 8用來感應文件1 2所反射之光串列匯流排3 0包含一電源線。通用串列匯流排3 0係採用經、NEC、 Compaq、 DEC、請參考圖一及圖二。圖 coupled device，CCD)掃瞄排（Universal Serial Bus，示意圖。圖二為圖一掃瞄器含有一掃瞄模組1 4用來掃瞄 -馬達2 2用來驅動掃瞄模組制掃瞄器1 0之操作。掃瞄模件1 2，以及一電荷耦合裝置線以產生該影像資料。通用 32，其可提供2. 5瓦的功率由 IBM、 Intel、 Microsoft N o r t h e r η T e 1 e c o m等數個公司共同制訂出來的規格，在此便不加贅述。為了使掃瞄器1 0能正常運作，掃瞄器1 〇必需被供應足夠的電源。在市面上，掃瞄器1 〇之光源1 6係採用陰極射線管（cathode ray tube)，其至少會消耗1.5瓦的功率。此

1221385 五、發明說明（2) 外，掃瞄器1 0的電荷耦合裝置1 8至少會消耗0 . 5瓦的功率，馬達2 2至少會消耗1. 5瓦的功率，控制電路2 4則至少會消耗0. 5瓦的功率。當掃瞄器1 0運作時，因為其所有構成之元件皆須分別耗用如上面所述之功率，而使掃瞄器1 0 運作時所須消耗的總功率會大於通用串列匯流排3 0之電源線3 2所能提供之2. 5瓦的電源。所以，單由通用串列匯流排3 0之電源線3 2所提供的功率便不足以供應掃瞄器1 0，因此掃瞄器1 0必須另外電連接於一外部電源2 0才能使掃瞄器 1 0正常工作，這對現今資源有限的辦公室環境來說是十分不方便的。【發明之目的及概述】因此本發明的主要目的在於提供一種使用通用串列匯流排電源的電荷耦合型掃瞄器，其僅使用通用_列匯流排之電源線所供應的電源便可正常工作。本發明係提供一電荷耦合型掃瞄器，其包含一掃瞄模組，用來掃瞄一文件以產生一影像資料，一馬達，用來驅動該掃瞄模組，以及一控制電路，電連接於該掃瞄模組及該馬達，用來控制該掃瞄器之操作。該掃瞄模組包含一光源用來照射該文件，以及一電荷耦合裝置（charge c 〇up 1 e d d e v i c e，CC D)，用來感應該文件所反射之光線以產生該影像資料。該掃瞄器僅由一申列匯流排（Ser i a 1

1221385 五、發明說明（3) B u s )供應電源。本發明第一個實施例之掃瞄器另包含一聚光裝置，而其光源係一低功率的發光二極體管，此一發光二極體管至少包含有一發光二極體（light-emitting diode)。聚光裝置係用來聚集該發光二極體管發出之光線，以加強照射該文件之亮度。本發明第二個實施例之掃瞄器其控制電路會週期性地將該串列匯流排所供應的電源切換至該光源或該馬達。當該光源照射該文件時，該控制電路會關閉該馬達，而當該馬達驅動該掃瞄模組時，該控制電路會關閉該光源，而使得該串列匯流排所提供之電源足以供應該掃瞄器。【發明之詳細說明】請參考圖三及圖四。圖三為本發明第一實施例掃瞄器 4 0電連接於一串列匯流排6 0時之示意圖。圖四為掃瞄器4 0 之功能方塊圖。串列匯流排6 0係一通用串列匯流排 (U n i v e r s a 1 S e r i a 1 B u s )，其電源線6 2可供應2 · 5瓦的電源，而掃瞄器4 0之電源係僅由通用串列匯流排6 0的電源線 6 2來供應。掃瞄器40包含有一掃瞄模組44用來掃瞄一文件 4 2以產生一影像資料，一馬達5 2用來驅動掃瞄模組4 4，以及一控制電路54用來控制掃瞄器40的操作。掃瞄模組44包

1221385 五、發明說明（4) 含一光源46用來照射文件42，以及一電荷耦合裝置 (charge coupled device，CCD) 48用來感應文件 42所反射之光線以產生該影像資料。其中，光源46係一發光二極體管，其至少包含有一發光二極體（light-emitting diode)，用來產生照射文件42時所需之光線。發光二極體管4 6中的發光二極體可以是一種可發出白色光線之發光二極體，當文件4 2被白色光線所照射後，電荷耦合裝置4 8即會感應文件4 2所反射之光線以產生影像資料。發光二極體管4 6的消耗功率約0 . 3瓦，故相較於習知掃瞄器1 0所採用的陰極射線管，在本實施例中掃瞄器4 0因採用發光二極體管來當作光源4 6，故會較為省電。此外，通用串列匯流排 6 0亦可以符合IEEE 1 3 94規格之串列匯流排來取代。此外，由於電荷耦合裝置4 8會消耗0 . 5瓦的功率，馬達5 2會消耗1. 5瓦的功率，控制電路5 4會消耗0 . 5瓦的功率，掃瞄器4 0總共會消耗2 . 8瓦的功率，為了使通用串列匯流排6 0的電源線6 2可獨立對掃瞄器4 0供應電源，馬達5 2 的轉速可被減緩，如此雖會降低掃瞄模組4 4的移動速度，但卻可使馬達5 2所消耗的功率降至1. 2瓦以下，使掃瞄器 4 0所消耗的總功率降至2 . 5瓦以内。因此掃瞄器4 0可單單藉由通用串列匯流排6 0之電源線6 2所提供之電源便可正常工作，而不需另接至一外部電源。請參考圖五。圖五為圖三掃瞄器4 0沿切線5 - 5之剖面

1221385 五、發明說明（5) 圖。在本實施例中，掃瞄器4 0另包含一聚光裝置4 5，其係以環繞光源4 6的方式安置於掃瞄器4 0内。聚光裝置4 5上設有一缺口 4 7，光源4 6所發出的光線4 9會經過聚光裝置4 5内表面反射後從缺口 4 7射出。所以藉由聚光裝置4 5的擺設，掃瞄器4 0能將光線4 9以較集中的方式照射文件4 2來增強照射至文件4 2的光線。請參考圖六及圖七。圖六為本發明第二實施例掃瞄器 7 0電連接於一通用串列匯流排9 0時之示意圖。圖七為掃瞄器7 0之功能方塊圖。掃瞄器7 0電連接於一通用串列匯流排 9 0，通用串列匯流排9 0包含一電源線9 2，其可提供2 . 5瓦的電源。掃瞄器70包含有一掃瞄模組74用來掃瞄一文件72 以產生一影像資料，一馬達8 2用來驅動掃瞄模組7 4，以及一控制電路84用來控制掃瞄器70的操作。掃瞄模組74包含一光源7 6用來照射文件7 2，以及一電荷柄合裝置（c h a r g e coupled device)7 8用來感應文件7 2所反射之光線以產生該影像資料。本實施例中，光源7 6係耗電量為1 . 5瓦的陰極射線管。另外，電荷耦合裝置7 8所消耗的功率為0. 5瓦，馬達 8 2所消耗的功率為1 · 5瓦，控制電路8 4所消耗的功率為0 · 5 瓦。當掃瞄器7 0所有的元件同時運作時，其總消耗功率為 4瓦。因此，當掃瞄器7 0所有的元件同時運作時，通用串列匯流排9 0之電源線9 2所提供的功率將不足以供應掃瞄器

1221385 五、發明說明（6) 7 0使其正常運作。故為了使掃瞄器7 0得以正常工作，控制電路8 4被設計成會週期性地將光源7 6及馬達8 2開啟及關閉。當光源76照射文件72時，控制電路84會關閉馬達82來停止驅動掃瞄模組7 4，而此時掃瞄器7 0所消耗的總功率為 2. 5瓦。當馬達82驅動掃瞄模組74時，控制電路84會關閉光源7 6，而此時掃瞄器7 0所消耗的總功率亦為2 . 5瓦。因此，通用串列匯流排9 0之電源線9 2所提供之功率足以供應掃瞄器7 0使其正常工作。請參考圖八。圖八為圖六掃瞄器7 0之工作流程圖。當掃瞄器70進行文件72的掃瞄時，控制電路84會關閉光源76 並開啟馬達8 2以將掃瞄模組7 4驅動至一掃瞄位置。當掃瞄模組7 4移至該掃瞄位置後，控制電路8 4會關閉馬達8 2並開啟光源76以使電荷耦合裝置78曝光來使掃瞄模組74產生相對應的影像資料，之後控制電路84會再次關閉光源76並開啟馬達8 2來將掃瞄模組7 4移至下一掃瞄位置進行掃瞄直至完成所有的掃瞄工作為止。由圖八可知，控制電路8 4藉由適時的開啟及關閉光源7 6及馬達8 2，掃瞄器7 0得以單單藉由通用串列匯流排9 0之電源線9 2所提供的電源正常的工作。請參考圖九。圖九為圖六掃瞄器7 0之計時器8 6所產生之第一種時脈信號的波幅與時間之關係圖。如圖七所示，電荷耦合裝置78包含有一第一感光單元78r、一第二感光

1221385 五、發明說明（7) 单元7 8 g以及一第三感光单元78b’而控制電路84包含有一計時器86。第一感光單元78r、第二感光單元78 g以及第三感光單元78b係分別用來感應文件72所反射之光線中的紅色、綠色及藍色之三色光，以產生相對應之影像資料。如圖九所示，時脈信號包含有複數個預定週期之脈波。現將該時脈信號的複數個週期分成複數個A時段以及複數個B時段，複數個A時段以及複數個B時段係彼此交錯。於A時段内，控制電路8 4會關閉光源7 6，而馬達8 2會驅動掃瞄模組 7 4，使掃瞄模組7 4移到一掃瞄位置。於B時段内，控制電路8 4會關閉馬達8 2，而光源7 6會照射文件7 2，使掃瞄模組 7 4於該掃瞄位置產生相對應的影像資料。當光源7 6照射文件72時，電荷耦合裝置78之第一感光單元78ι-第二感光單元78g及第三感光單元78b會同時感應文件72所反射回來的三色光。另外，控制電路8 4之電路的複雜程度會因掃瞄器7 0的效能而有所不同。例如，可同時感應文件7 2所反射回來之三色光之掃瞄器的控制電路8 4會比只能逐一感應文件7 2所反射回來之三色光的掃目苗器之控制電路8 4有較複雜的電路。因此，為了設計掃瞄器7 0時的便利以及降低掃瞄器7 0 的製造成本，可將掃瞄器7 0設計成只能逐一感應文件7 2所反射回來之三色光，也就是說，在一時段内，第一感光單元78r·、第二感光單元78g以及第三感光單元78b中最多只有一感光單元會感應文件7 2所反射回來的光線。

1221385 五、發明說明（8) 請參考圖十。圖十為圖六掃瞄器7 0之計時器8 6所產生之第二種時脈信號的波幅與時間之關係圖。當掃瞄器7 0設計成只能逐一感應文件7 2所反射回來之三色光時，計時器 8 6所產生之時脈信號的複數個週期須區分成複數個時段 I 、複數個時段Π、複數個時段ΠΙ以及複數個時段IV。於時段I内，馬達8 2會驅動掃目苗模組7 4，而控制電路8 4會關閉光源7 6。於時段Π 、Π以及IV内，光源7 6會照射文件 7 2，而控制電路8 4會關閉馬達8 2。因此，藉由控制電路8 4 的控制，掃瞄器7 0亦可在只使用通用串列匯流9 0之有限功率的條件下正常運作。另外，於時段Π内，控制電路8 4會控制電荷耦合裝置7 8，以使三個感光單元中只有第一感光單元7 8 r會感應文件7 2反射回來的光線，並產生相對應之影像資料。於時段Π内，控制電路8 4亦藉由控制電荷耦合裝置78的方式，使得三個感光單元中只有第二感光單元 7 8 g會感應文件7 2反射回來的光線，並產生相對應之影像資料。同樣於時段IV内，控制電路8 4亦會控制電荷耦合裝置78，使得三個感光單元中只有第三感光單元78b會感應文件7 2反射回來的光線，並產生相對應之影像資料。最後，掃瞄模組7 4會依據第一感光單元7 8 r、第二感光單元 78g以及第三感光單元78b所分別產生的影像資料來組合成使用者所需要的影像資料。在此需說明的，第一實施例掃瞄器4 0之電荷耦合裝置4 8亦可與電荷耦合裝置7 8—樣包含有三個感光單元，而控制電路5 4可控制該三個感光單元以

1221385 五、發明說明（9) 同時感應或逐一感應的方式來感應文件42所反射色光。个心二請參考圖十一及圖十二。圖+ 一发接於-顯示器m及一電腦一 11(^意匕：瞒J:〇電連 70連接於顯示器100及電腦n。之功能方塊J 器，十二所示，掃瞄器70及顯示器1 〇〇係經由°一通用曰串丨一及流排1 0 2相連接，而顯示器i 〇〇及電腦 j匯串列匯流排112相連接，藉由通用串列匯通用的供電，掃猫器70不需要經由一外部*排1^内電源線第一實施例掃瞄器40亦可如t ^古】，原來供黾。同理， 100及電腦110,並藉由通用歹;=，連接於顯示器供應電源。排10 2内之電源線來 -除此之外，光源76亦以可如每代，並於掃描器π内加Γ上例一般由—發光射i ί η?κ集該發光二極體管發出'之ΐ圖五中所繪的考了又件之亮度，如此一水 ^ 出之光線，以+私率將進一步地降低。，邢陁态7 〇運作時 ^知合ιεΕΕ 1 3 94規格之串W通用串列匯流耗的功肀列匯流排來取代。讲丄υ 2亦可以符相較於習知之掃踨π η ，由通用串列匯流排内=千0 ’本發明之掃瞄哭4 0 外部電源’對資源有ί :】源3來供電，其不需直辦“環境來說是非常以：

1221385 五、發明說明（ίο) 除此之外，掃瞄器4 0、7 0的耗電量也可降低，進一步節省能源的浪費。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利之涵蓋範圍。

第14頁 1221385 圖式簡單說明【圖式簡單說明】 ^ 圖一為習知掃瞄器電連接於一串列匯流排及一外部電源時之示意圖。 ^ 圖二為圖一掃瞄器之功能方塊圖。圖三為本發明第一實施例掃瞄器電連接於一串列匯流 . 排時之示意圖。 ' 圖四為圖三掃瞄器之功能方塊圖。 ‘- 圖五為圖三掃瞄器沿切線5- 5之剖面圖。圖六為本發明第二實施例掃瞄器電連接於一串列匯流排時之示意圖。籲圖七為圖六掃瞄器之功能方塊圖。圖八為圖六掃猫器之工作流程圖。圖九為圖六掃瞄器之計時器所產生之第一種時脈信號波幅與時間之關係圖。圖十為圖六掃瞄器之計時器所產生之第二種時脈信號波幅與時間之關係圖。圖十一為圖六掃瞄器連接於一顯示器及一電腦之示意圖。圖十二為圖十一掃瞄器連接於顯示器及電腦之功能方塊圖。【圖示之符號說明】

第15頁 1221385 圖式簡單說明 40 掃目苗器 42 文件 44 掃目苗模組 46 光源 45 聚光裝置 47 缺 a 48 電荷 Μ 合裝置 49 光線 52 馬達 54 控制電路 60 串列匯流排 62 電源線 70 掃目苗器 72 文件 74 掃瞄模組 76 光源 78 電荷耦合裝置 78r 第一感光單元 78g 第二感光單元 78b 第二感光單元 82 馬達 84 控制電路 86 計時器 90 串列匯流排 92 電源線 100 顯示器 102 串列匯流排 110 電腦 112 串列匯流排

第16頁

Claims

1221385 六、申請專利範圍 1. 一種掃瞄器，其包含： ^ 一掃瞄模組，用來掃瞄一文件以產生一影像資料，該掃瞄模組包含有：一發光二極體管，其至少包含有一發光二極體 (1 i gh t - em i 11 i ng d i ode )用來照射該文件；以及一電荷I馬合裝置（charge coupled device， CCD)，用來感應該文件所反射之光線以產生該影像資料；一聚光裝置，用來聚集該發光二極體管發出之光線；一馬達，用來驅動該掃目备模組；以及一控制電路，電連接於該掃瞄模組及該馬達，用來控制該掃瞄器之操作；其中該掃瞄器係僅由一串列匯流排（Serial Bus)供應電源。 2. 如申請專利範圍第1項之掃瞄器，其中該電荷耦合裝置係同時感應該文件所反射回來之三色光。 3. 如申請專利範圍第2項之掃瞄器，其中該電荷耦合裝置包含有一第一感光單元、一第二感光單元以及一第三感光單元，分別用來感應該文件所反射之光線中的紅色、綠色及藍色之三色光，以產生相對應之影像資料。 4. 如申請專利範圍第1項之掃瞄器，其中該電荷耦合裝置係逐一感應該文件所反射回來之三色光。

第17頁 1221385 六、申請專利範圍 5. 如申請專利範圍第4項之掃瞄器，其中該電荷耦合裝置包含有一第一感光單元、一第二感光單元以及一第三感光單元，該控制電路會交替地控制該第一感光單元、該第二感光單元以及該第三感光單元，以使該第一感光單元感應該文件所反射之光線中的紅色光，使該第二感光單元感應該文件所反射之光線中的綠色光，而使該第一感光單元感應該文件所反射之光線中的藍色光，以產生相對應之影像資料。 6. 如申請專利範圍第1項之掃瞄器，其係經由該串列匯流排電連接於一電腦。 7. 如申請專利範圍第1項之掃瞄器，其中該串列匯流排係符合通用_列匯流排（U n i v e r s a 1 S e r i a 1 B u s )或I E E E 1 3 9 4規格。 8. 如申請專利範圍第1項之掃瞄器，其中該發光二極體會發出白色光線以照射該文件，而該電荷耦合裝置會感應該文件被該白色光線照射後所反射之光線以產生該影像資料。 9. 一種掃瞄器，其包含：一掃瞄模組，用來掃瞄一文件以產生一影像資料，其

第18頁 1221385 六、申請專利範圍包含一光源用來照射該文件，以及一電荷輕合裝置 (charge coupled device，CCD)，用來感應該文件所反射之光線以產生該影像資料，一馬達，用來驅動該掃瞄模組；以及一控制電路，電連接於該掃瞄模組及該馬達，用來控制該掃瞄器之操作；其中該掃瞄器係僅由一串列匯流排（Ser i a 1 Bus )供應電源，當該光源照射該文件時，該控制電路會關閉該馬達’而當該馬達驅動該掃目苗模組時’該控制電路會關閉該光源，而使得該串列匯流排所提供之電源足以供應該掃瞄器。 1 0 .如申請專利範圍第9項之掃瞄器，其另包含一計時器，用來產生一時脈信號，該控制電路會依據該時脈信號週期性地將該牟列匯流排所供應的電源切換至該光源或該馬達。 11.如申請專利範圍第9項之掃瞄器，其中該光源係一陰極射線管(cathode ray tube)。 1 2.如申請專利範圍第9項之掃瞄器，其中該光源係一發光二極體管，該發光二極體管至少包含有一發光二極體 (light-emitting diode)，用來發出光線。

第19頁 1221385 六、申請專利範圍 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之掃瞄器，其中該發光二極體會發出白色光線以照射該文件，而該電荷耦合裝置會感應該文件被該白色光線照射後所反射之光線以產生該影像資料。 1 4 .如申請專利範圍第1 2項之掃瞄器，其另包含一聚光裝置，用來聚集該發光二極體管發出之光線。 1 5 .如申請專利範圍第9項之掃瞄器，其中該電荷耦合裝置係同時感應該文件所反射回來之三色光。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之掃瞄器，其中該電荷耦合裝置包含有一第一感光單元、一第二感光單元以及一第三感光單元，分別用來感應該文件所反射之光線中的紅色、綠色及監色之三色光，以產生相對應之影像資料。 1 7.如申請專利範圍第9項之掃瞄器，其中該電荷耦合裝置係逐一感應該文件所反射回來之三色光。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項之掃瞄器，其中該電荷耦合裝置包含有一第一感光單元、一第二感光單元以及一第三感光單元，該控制電路會交替地控制該第一感光單元、該第二感光單元以及該第三感光單元，以使該第一感光單元感應該文件所反射之光線中的紅色光，使該第二感光單元感

1221385 六、申請專利範圍應該文件所反射之光線中的綠色光，而使該第一感光單元感應該文件所反射之光線中的藍色光，以產生相對應之影像資料。 1 9.如申請專利範圍第9項之掃瞄器，其係經由該串列匯流排電連接於一電腦。 2 〇 .如申請專利範圍第9項之掃瞄器，其中該串列匯流排係符合通用串列匯流排（U n i v e r s a 1 S e r i a 1 B u s )或I E E E 1 3 9 4規格。

第21頁