TWI395976B - 掃描模組之光源投射裝置及其光源排列方法 - Google Patents

Description

掃描模組之光源投射裝置及其光源排列方法

本發明係有關於一種光源投射裝置及其光源排列方法置，特別是一種掃描模組之光源投射裝置及其光源排列方法。

隨著科技技術的進步，光學掃描器(optical scanner)已成為日漸普及的電腦周邊裝置。光學掃描器擷取影像之方式主要以發光裝置將光線照射至待掃描的文件上，光線經由待掃描文件的反射後，再由透鏡組導引至感光元件，而感光元件可檢測文件上不同區域反射不同強度的光，並將反射光波轉換為數位資料，續以掃描軟體讀入數據並重組為電腦影像檔。

請參閱第1圖與第2圖所示，理想的發光裝置應有均勻的亮度分佈，但由於目前的掃描模組大多以電荷耦合元件(CCD)作為感光元件A1，並以燈管A2作為發光裝置，藉以利用燈管A2照亮掃描平台上A3之待掃描文件A5，並經由反光片A6反射燈管A2之光線至待掃描文件A5。但由於燈管A2之光線在中間部分的輝度會比兩端的輝度高出許多，或是受限於光學鏡頭特性，使得感光元件受光不均勻，造成反射鏡A4將光線反射至電荷耦合元件A1後，其所接受到光線呈現中間部分會較亮，而二側的部分則較暗，影響掃描之品質。

由於環保意識的抬頭，掃描模組所使用之EEFL(Extemal Electrode Fluorescent)或CCFL(Cold Cathode Fluorescent)等燈管，因含汞或其他有害物質，已逐漸被其他光源取代，其中，發光二極體(LED)即是目前最被看好的替代方案之一。隨著發光二極體(LED)的普及，便出現一種取 代燈管的發光二極體(LED)光條結構，其係以以相等間距的方式將發光二極體(LED)顆粒串接於長條型基板上，形成類似燈管的光源裝置，其整體發光亮度具有與燈管相同之特性，即中間部份之亮度與兩端之亮度有蠻大的落差，為解決此一問題，多會於後端處理中用韌體(F/W)補償的方式將兩端往上拉，使亮度盡量均勻化而達到改善影像亮度品質的目的。

但此種作法並無法改善信號/雜訊比，兩端亮度經韌體(F/W)補償放大後，其雜訊亦跟著放大，還是會產生影像失真之問題，由此可知，如何改良掃描模組之光源投射結構，使感光元件受光均勻，係為本案之發明人以及從事此相關行業之技術領域者亟欲改善的課題。

有鑑於此，本發明提供一種掃描模組之光源投射裝置，包含：基板，包含第一端、第二端及中間段，第一端與第二端分別位於中間段之二側；及複數發光二極體，位於基板上，相鄰之二個發光二極體之間形成排列間距，排列間距由中間段分別朝向第一端、第二端遞減。

本發明提供一種掃描模組之光源排列方法，包含下列步驟：提供基板；以間隔預設間距之方式依序設置複數發光二極體於基板上；計算每一預設間距之平均亮度；取得複數排列間距，對應於複數預設間距，每一排列間距之大小與對應之預設間距的平均亮度佔全體亮度的百分比成正比；及依據複數排列間距重新排列複數發光二極體於基板上。

基此，基板之第一端、第二端及中間段可位於同一水平面上，或是基板之第一端、第二端及中間段可位於不同之水平面上。

再者，排列間距由中間段朝向第一端的變化可不同於由中間段朝向第 二端的變化，或是排列間距由中間段朝向第一端的變化可相同於由中間段朝向第二端的變化。

此外，排列間距之大小與排列間距之平均亮度的N次方成反比(N＞0，可為整數或小數)，此為用來調整中間段的亮度。其中排列間距之大小可與排列間距之平均亮度的平方或三次方成反比，再者，中間段之的亮度實質上為第一端、第二端之亮度的80%。

本發明以連續性的不等間距方式排列複數發光二極體，達到使發光亮度均勻最佳化的目的，當經過成像系統後的影像亮度更為均勻後(相當於提昇了兩端的信號/雜訊比)，就能大量減少因後端的韌體(F/W)處理所造成的影像失真，進而提昇掃瞄影像的品質。

有關本發明的較佳實施例及其功效，茲配合圖式說明如後。

請參照第3圖、第4圖、第5圖、第6A圖及第6B圖為本發明揭露之一種掃描模組之光源投射裝置，第3圖為光源投射裝置之立體示意圖，第4圖為光源投射裝置之平面示意圖，第5圖為應用於掃描模組的結構示意圖，第6A圖為一般光源(如CCFL燈管)光源投射裝置之光輝度曲線圖，第6B圖為LED光源(本實施例)投射裝置之光輝度曲線圖。

掃描模組之光源投射裝置60包含：基板61、複數發光二極體62。

基板61，概呈長條形，包含第一端61a、第二端61b及中間段61c，第一端61a與第二端61b分別位於中間段61c之二側，其中，基板61之第一端61a、第二端61b及中間段61c較佳地可位於同一水平面上，但本發明不限於此，基板61之第一端61a、第二端61b及中間段61c亦可位於不同之 水平面上。

複數發光二極體62，依序排列於基板61上，相鄰之二個發光二極體62之間形成排列間距620，排列間距620由中間段61c分別朝向第一端61a、第二端61b遞減。在此，排列間距620由中間段61c朝向第一端61a的變化可相同於由中間段61c朝向第二端61b的變化，然非以此為限，排列間距620由中間段61c朝向第一端61a的變化亦可不同於由中間段61c朝向第二端61b的變化。再者，發光二極體62較佳地可為白光發光二極體，且複數發光二極體62可為亮度不同的發光二極體，但本發明不限於此。

前述說明之排列間距620之大小與排列間距620之平均亮度的N次方成反比，其中排列間距620之大小較佳地可與排列間距620之平均亮度的平方成反比，或是排列間距620之大小可與排列間距620之平均亮度的三次方成反比，在此，平方與三次方僅為舉例，非以此為限。

再者，基板61一側設有電源模組611，連接於外部電源而提供複數發光二極體62發光時所需之電力。

在將發光二極體62排列於基板61時，先量測單體的發光二極體62之亮度，即可計算預估當複數發光二極體62以間隔預設間距(即等距方式)排列串成光條結構時的真實亮度，意即將所有發光二極體62單體的發光曲線(在不同位置上)全部加起來可得到光條結構整體的發光強度曲線，再求出每一預設間距的平均亮度(即求出可代表此一預設間距的平均亮度)。由於二個發光二極體62之間的間距越大，其亮度就越低，因此，假設每一排列間距620之大小與對應之預設間距的平均亮度佔全體亮度百分比成正 比，即可依序求得每一排列間距620之大小，其大小為：第m個排列間距Lm＝(am)/(a1十a2十a3十……＋a(n－1)十an)。

其中：n＝複數發光二極體之總數；am＝第m個預設間距的平均亮度；m＝1~(n－1)。

於求得每一排列間距620之大小後，即可依不等間距之排列間距620排列複數發光二極體62，藉以達到使發光亮度均勻最佳化的目的(其光輝度如第6A圖)。

在此，平均亮度可為預設間距或排列間距620中間位置的亮度，但本發明不限於此。

如第4圖與第5圖所示，當光源投射裝置60朝向掃描平台10上之文件80投射掃描光源，並藉由反光片30反射掃描光源，由於光源投射裝置60以不等間距之排列間距620排列複數發光二極體62，因此第一端61a、第二端61b及中間段61c所投射之掃描光源的強度相同，使文件80均勻受件80所反射之反射光線。當經過成像系統後的影像亮度更為均勻後，就能大量減少因後端的韌體(F/W)處理所造成的影像失真，進而提昇掃瞄影像的品質。

此外，由於感光元件70之鏡頭鏡片(Lens)的成像特性亦會使掃瞄影像中間亮度較周圍亮度高(成像中心的亮度比周圍高約20%)，因此可進一步藉由不等間距之排列間距620排列複數發光二極體62，使中間段61c之的亮度實質上為第一端61a、第二端61b之亮度的80%，並使亮度曲線於 中間段61c部份降低20%左右(其光輝度如第6B圖)，藉以讓掃瞄影像亮度真正均勻化。

如第7圖所示，為本發明揭露之一種掃描模組之光源排列方法，包含下列步驟：步驟701：提供基板61。

在本步驟中，基板61概呈長條形，包含中間段61c及位於其二側之第一端61a與第二端61b，其中，基板61之第一端61a、第二端61b及中間段61c較佳地可位於同一水平面上，亦可位於不同之水平面上。

步驟702：以間隔預設間距之方式依序設置複數發光二極體62於基板61上。

在將發光二極體62排列於基板61時，先量測單體的發光二極體62之亮度，以間隔預設間距排列(即等距方式)複數發光二極體62於基板61上而形成光條結構。

步驟703：計算每一預設間距之平均亮度。

先預估當複數發光二極體62以間隔預設間距排列串成光條結構時的真實亮度，即將所有發光二極體62發光曲線(在不同位置上)全部加起來可得到光條結構整體的發光強度曲線，再求出每一預設間距的平均亮度，其中，平均亮度可為預設間距或排列間距620中間位置的亮度，但本發明不限於此。

步驟704：取得複數排列間距620，對應於複數預設間距，每一排列間距620之大小與對應之預設間距的平均亮度佔全體亮度百分比成正比。

每一排列間距620之大小與對應之預設間距的平均亮度佔全體亮度百分比成正比，即可依序求得每一排列間距620之大小，其大小為：第m個排列間距Lm＝(am)/(al十a2十a3十……十a(n－1)十an)。

其中：n＝複數發光二極體之總數；am＝第m個預設間距的平均亮度；m＝1~(n－1)。

步驟705：依據複數排列間距620重新排列複數發光二極體62於基板61上。

於求得每一排列間距620之大小後，即可依不等間距之排列間距620排列複數發光二極體62，藉以達到使發光亮度均勻最佳化的目的(其光輝度如第6A圖)。由於感光元件70之鏡頭鏡片(Lens)的成像特性亦會使掃瞄影像中間亮度較周圍亮度高(成像中心的亮度比周圍高約20%)，因此在步驟704中，可重新假設每一排列間距620之大小與對應之預設間距的平均亮度佔全體亮度百分比的次方成正比(N＞1，可為整數或小數)，即可求得一中間段較兩端亮度為低的亮度曲線。由於要解決鏡頭鏡片(Lens)的成像特性問題(成像中心的亮度比周圍高約20%)，所以曲線中間亮度應被設計成比兩端低約20%。據此要求，可進一步假設一條中間段曲線為拋物線(拋物線兩端為左段及右段的亮度最高點，拋物線中間最低點亮度設為兩端最高點的80%)。求出拋物線的方成式後，即可依下列方式依序求得中間段每一排列間距620之大小(在此假設每一排列間距620之大小與對應之預設間距的平均亮度佔全體亮度百分比成平方反比)，其大小為：

第m個(從左端最高點起算)排列間距Lm＝＝D*[(1/am)^2]/[(1/a1)^2十(1/a2)^2十(1/a3)^2十……十(1/a(n－1))^2十(1/an)^2]。

其中：D＝第一端亮度最高點至第二端亮度最高點之長度；n＝在D範圍內發光二極體的數目；m＝(n－1)。

於求得每一排列間距620之大小後，即可依不等間距之排列間距620排列複數發光二極體62，使中間段61c之的亮度實質上為第一端61a、第二端61b之亮度的80%，並使亮度曲線於中間段61c部份降低20%左右(其光輝度如第6B圖)，藉以讓掃瞄影像亮度真正均勻化。

此外，前述說明之D為第一端亮度最高點至第二端亮度最高點之長度，但本發明不限於此，亦可為第一端61a亮度遞減區段任選一點至第二端61b亮度遞增區段任選一點的長度。

本發明掃描模組之光源投射裝置以連續性的不等間距方式排列複數發光二極體，於基板之第一端與第二端為較密集方式設置發光二極體，中間段則為較寬鬆方式設置發光二極體，藉以達到使發光亮度均勻最佳化的目的，當經過成像系統後的影像亮度更為均勻後(相當於提昇了兩端的信號/雜訊比)，就能大量減少因後端的韌體(F/W)處理所造成的影像失真，進而提昇掃瞄影像的品質。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與 潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧掃描平台

30‧‧‧反光片

60‧‧‧光源投射裝置

61‧‧‧基板

61a‧‧‧第一端

61b‧‧‧第二端

61c‧‧‧中間段

611‧‧‧電源模組

62‧‧‧發光二極體

620‧‧‧排列間距

70‧‧‧感光元件

80‧‧‧文件

A1‧‧‧感光元件

A2‧‧‧燈管

A3‧‧‧掃描平台上

A4‧‧‧反射鏡

A5‧‧‧待掃描文件

A6‧‧‧反光片

第1圖為習用掃描模組的結構示意圖。

第2圖為習用掃描器的光輝度曲線圖。

第3圖為本發明光源投射裝置之立體示意圖。

第4圖為本發明光源投射裝置之平面示意圖。

第5圖為本發明應用於掃描模組的結構示意圖。

第6A圖為本發明一般光源投射裝置之光輝度曲線圖。

第6B圖為本發明LED光源投射裝置之光輝度曲線圖。

第7圖為本發明的動作流程圖。

60‧‧‧光源投射裝置

61‧‧‧基板

61a‧‧‧第一端

61b‧‧‧第二端

61c‧‧‧中間段

611‧‧‧電源模組

62‧‧‧發光二極體

620‧‧‧排列間距

Claims (20)

1. 一種掃描模組之光源投射裝置，包含：一基板，包含一第一端、一第二端及一中間段，該第一端與該第二端分別位於該中間段之二側；及複數發光二極體，位於該基板上，相鄰之二個該發光二極體之間形成一排列間距，該排列間距由該中間段分別朝向該第一端、該第二端遞減；其中該排列間距之大小與對應之一預設間距的平均亮度佔全體亮度百分比的N次方成正比，N≧1，該預設間距的平均亮度為該預設間距的中間位置的亮度。
2. 如請求項1之掃描模組之光源投射裝置，其中該基板之該第一端、該第二端及該中間段位於同一水平面上。
3. 如請求項1之掃描模組之光源投射裝置，其中該基板之該第一端、該第二端及該中間段位於不同之水平面上。
4. 如請求項1之掃描模組之光源投射裝置，其中該發光二極體為白光發光二極體。
5. 如請求項1之掃描模組之光源投射裝置，其中該些發光二極體可為亮度不同的發光二極體。
6. 如請求項1之掃描模組之光源投射裝置，其中該排列間距由該中間段朝向該第一端的變化不同於由該中間段朝向該第二端的變化。
7. 如請求項1之掃描模組之光源投射裝置，其中該排列間距由該中間段朝向該第一端的變化相同於由該中間段朝向該第二端的變化。
8. 如請求項1之掃描模組之光源投射裝置，其中該排列間距之大小與該排列間距之平均亮度的N次方成反比。
9. 如請求項8之掃描模組之光源投射裝置，其中該排列間距之大小與該排列間距之平均亮度的平方成反比。
10. 如請求項8之掃描模組之光源投射裝置，其中該排列間距之大小與該排列間距之平均亮度的三次方成反比。
11. 一種掃描模組之光源排列方法，包含下列步驟：提供一基板；以間隔一預設間距之方式依序設置複數發光二極體於該基板上；計算每一該預設間距之平均亮度；取得複數排列間距，對應於該些預設間距，該排列間距之大小與對應之該預設間距的平均亮度佔全體亮度的百分比的N次方成正比，其中N≧1，該預設間距的平均亮度為該預設間距的中間位置的亮度；及依據該些排列間距重新排列該些複數發光二極體於該基板上。
12. 如請求項11之掃描模組之光源排列方法，其中該基板包含一第一端、一第二端及一中間段，該第一端與該第二端分別位於該中間段之二側。
13. 如請求項12之掃描模組之光源排列方法，其中該排列間距由該中間段分別朝向該第一端、該第二端遞減。
14. 如請求項12之掃描模組之光源排列方法，其中該基板之該第一端、該第二端及該中間段位於同一水平面上。
15. 如請求項12之掃描模組之光源排列方法，其中該基板之該第一端、該第二端及該中間段位於不同之水平面上。
16. 如請求項11之掃描模組之光源排列方法，其中該發光二極體為白光發光二極體。
17. 如請求項11之掃描模組之光源投射方法，其中該些發光二極體可為亮度不同的發光二極體。
18. 如請求項11之掃描模組之光源排列方法，該排列間距之大小與對應之該預設間距的平均亮度佔全體亮度百分比的N次方成正比。
19. 如請求項18之掃描模組之光源排列方法，排列間距之大小與對應之該預設間距的平均亮度佔全體亮度百分比的平方成正比。
20. 如請求項18之掃描模組之光源排列方法，排列間距之大小與對應之該預設間距的平均亮度佔全體亮度百分比的三次方成正比。